Dữ liệu đa phương tiện và ứng dụng web đa phương tiện

Chuẩn MPEG:Là kỹ thuật nén Audio và Video phổ biến nhất vì nó không chỉ là một tiêu chuẩn riêng biệt, mà tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng thiết bị sẽ có một tiêu chuẩn thích hợp nhưng vẫn dựa trên cùng 1 nguyên lý thống nhất. Tiêu chuẩn MPEG được phát triển từ phiên bản đầu tiên là MPEG1, đến MPEG2, MPEG4. Chuẩn MPEG7 khác với các chuẩn MPEG còn lại ở chỗ nó là một chuẩn dùng để mô tả nội dung đa phương tiện, chứ không phải là chuẩn để nén và mã hóa dữ liệu AudioVideo

BÀI TẬP LỚN

TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

Đề tài 2: Dữ liệu đa phương tiện và ứng dụng Web đa phương tiện

GVHD: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan

Sinh viên thực hiện:

● Ngô Quang Anh - 20121209

● Vũ Duy Chương - 20121328

● Nguyễn Huy Hoàng - 20121749

Phân công công việc

● Nguyễn Huy Hoàng:

○ Tìm hiểu và giải thích các cấu trúc file video theo định dạng avi và file video theo chuẩn mpeg

○ Tìm hiểu chung về công nghệ Web đa phương tiện

● Vũ Duy Chương:

○ Tìm hiểu và giải thích công nghệ truyền dữ liệu nguồn từ file audio-video thể hiện trên trang Web đa phương tiện

● Ngô Quang Anh:

○ Thử nghiệm ứng dụng Web đa phương tiện và cho biết ảnh hưởng của file dữ liệu nguồn video và kỹ thuật truyền dữ liệu video đến chất lượng trình diễn video.

Tài liệu tham khảo

● Multimedia Communication - PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan

● Video Compression MPEG - Roger Cheng

● http://www.cisco.com/cpress/cc/td/cpress/fundith2nd/it2408.htm

1 Cấu trúc file video theo định dạng AVI và file video theo chuẩn MPEG

Dưới đây là sơ đồ mối quan hệ giữa chuẩn MPEG và một số định dạng file video phổ biến hiện nay:

Giới thiệu chung về chuẩn MPEG

- Là kỹ thuật nén Audio và Video phổ biến nhất vì nó không chỉ là một tiêu

chuẩn riêng biệt, mà tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng thiết bị sẽ có một tiêu chuẩn thích hợp nhưng vẫn dựa trên cùng 1 nguyên lý thống nhất

- Tiêu chuẩn MPEG được phát triển từ phiên bản đầu tiên là MPEG-1, đến MPEG-2, MPEG-4

- Chuẩn MPEG-7 khác với các chuẩn MPEG còn lại ở chỗ nó là một chuẩn dùng để mô tả nội dung đa phương tiện, chứ không phải là chuẩn để nén và

mã hóa dữ liệu Audio/Video

Cấu trúc file theo chuẩn MPEG

- Điểm ảnh là thành phần cơ bản nhất, và được nhóm thành khối 8x8 (block) điểm ảnh

- Một nhóm 4x4 điểm ảnh này hình thành một khối 16x16 điểm ảnh gọi là

MPEG định nghĩa ra các loại ảnh khác nhau cho phép sự linh hoạt để cân nhắc giữa hiệu quả mã hóa và truy cập ngẫu nhiên Các loại ảnh đó như sau:

- Ảnh loại I: Là loại ảnh đc mã hóa riêng, chứa đựng nhiều dữ liệu để tái tạo lại toàn bộ hình ảnh và để dự báo cho ảnh B, P Ảnh loại I cho phép truy cập ngẫu nhiên nhưng cho tỷ lệ nén thấp nhất

- Ảnh loại P: Là ảnh được mã hóa có bù chuyển động từ ảnh I hoặc ảnh P

trước đó Ảnh loại P có hệ số nén cao hơn

- Ảnh loại B: Là ảnh được mã hóa có bù chuyển động từ ảnh I hoặc ảnh P phía trước và phía sau Ảnh loại B có hệ số nén cao nhất

Nhóm ảnh (GOP):

- Chất lượng ảnh không chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ nén trong từng khuôn hình mà còn phụ thuộc vào độ dài của nhóm ảnh

- Là đơn vị mang thông tin độc lập của chuẩn MPEG

- Mỗi GOP bắt buộc phải bắt đầu bằng 1 ảnh hoàn chỉnh loại I và tiếp sau đó là

1 loạt các ảnh loại P, loại B

- Nhóm ảnh có thể mở hoặc đóng:

Nhóm ảnh mở: Ảnh cuối cùng của GOP dùng ảnh đầu tiên của GOP tiếp theo làm ảnh chuẩn.

Nhóm ảnh đóng: Việc dự đoán ảnh tiếp theo ko sử dụng thông tin của GOP khác.

Cấu trúc dòng bit MPEG:

- Block: khối 8x8 điểm ảnh tín hiệu

- MacroBlock: Nhóm các khối tương ứng và lượng thông tin chứa đựng trong kích thước 16x16 điểm trên bức ảnh Thông tin đầu tiên trong cấu trúc sẽ

mang dạng của nó (Cấu trúc khối Y hay Cr,Cb) và các vector bù chuyển động tương ứng

- Picture: Xác định loại của ảnh được mã hóa (loại I, loại P hay loại B)

- Nhóm ảnh (GOP): Là tổ hợp của nhiều các khung I,P và B

- Đoạn Video: bao gồm thông tin đầu, một số nhóm ảnh và thông tin kết thúc đoạn

Cấu trúc dòng bit MPEG

Cấu trúc file theo định dạng AVI:

File định dạng AVI bao gồm 3 thành phần:

- Phần Header: Chứa siêu dữ liệu của video, như chiều rộng, chiều cao,

cũng như tỷ lệ khung hình của video đó

- Phần Body(phần khối): Dữ liệu âm thanh hay hình ảnh được nén tại một

khối trong file AVI

- Phần Chỉ số: chỉ ra thông số của các khối dữ liệu trong tập tin

2 Công nghệ web đa phương tiện

- Công nghệ đa phương tiện: công nghệ xử lý dữ liệu đa phương tiện, bao

gồm các quá trình mã hóa, lưu trữ, vận chuyển, biến đổi, thể hiện dữ liệu đa phương tiện

- Do dữ liệu đa phương tiện bao gồm các dạng khác nhau, mỗi dạng lại cần có thiết bị và công nghệ xử lý khác nhau => khái niệm đồng bộ dữ liệu đa

phương tiện có ý nghĩa rất quan trọng trong công nghệ đa phương tiện

- Đồng bộ hóa (Synchronic): quá trình sắp xếp các sự kiện theo trật tự thời gian, sao cho các sự kiện ở cùng một trật tự thời gian sẽ diễn ra vào cùng một thời điểm

- Các “sự kiện” có thể là âm thanh, hình ảnh,

Công nghệ web đa phương tiện quan tâm nghiên cứu các vấn đề sau:

- Trao đổi dữ liệu đa phương tiện trên internet

- Mạng đa dịch vụ trên các hệ thống dữ liệu đa phương tiện phân tán

- Các giao thức đáp ứng việc giao lưu giữa các mạng khác nhau có quản lý dữ liệu đa phương tiện

3 Công nghệ truyền dữ liệu nguồn từ file video thể hiện trên trang Web

audio-● Các công nghệ đường truyền số liệu tốc độ cao

● Các công nghệ đường truyền vật lý

● Công nghệ mạng truyền dữ liệu đa phương tiện

● Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện

3.1 Các công nghệ đường truyền số liệu tốc độ cao

● HDSL

○ Tốc độ truyền đối xứng 1,54Mbps mỗi chiều

○ Sử dụng cáp đôi dây đồng xoắn

○ Khoảng cách ~3660m

● ADSL

○ Tốc độ truyền không đối xứng ( 8Mbps/640Kbps )

○ Sử dụng cáp đôi dây đồng xoắn

○ Khoảng cách ~5490m

○ Truyền video 30 khung hình/ giây

3.2 Công nghệ đường truyền vật lý

● Dây xoắn đôi

○ dây đồng có bọc được xoắn thành đôi

3.3 Công nghệ mạng truyền dữ liệu FDDI

● Dùng cho các mạng LAN, WAN theo

chuẩn ISO 9314

● Tập hợp các trạm kết nối với nhau

thành 1 vòng kín

● Truyền dữ liệu qua cáp quang ( có

hỗ trợ qua cáp đồng với khoảng

Kiến trúc mạng FDDI

● MAC: Định nghĩa môi trường được truy cập

● PHY: xác định mã hóa, giải mã các yêu cầu

● PMD: xác định đặc tính của môi trường truyền dẫn

● SMT: Cấu hình vòng và tính năng điều khiển vòng

3.4 Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện

● RTP/RTCP

Cặp giao thức ở tầng ứng dụng, ở bên trên giao thức UDP

Truyền tải dữ liệu theo thời gian thực

○ RTP

■ Là giao thức truyền dữ liệu

■ Chứa trong gói UDP/IP

■ Có thể dồn kênh nhiều luồng RTP trong một máy

■ Hỗ trợ vận chuyển đơn hướng, đa hướng

3.4 Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện

Định dạng header của RTP Cấu trúc gói tin RTP

3.4 Các giao thức truyền dữ liệu đa phương tiện

○ RTCP

■ Là giao thức điều khiển thiết kế để hoạt động với RTP

■ Cung cấp thông tin về chất lượng phân phối dữ liệu, kiểm soát phiên làm việc

■ Có năm loại gói tin

● SR (Sender report): thống kê việc truyền và nhận thông tin của thành viên là người gửi

● RR (Receiver Report): thống kê việc truyền và nhận thông tin của thành viên là người nhận

● SDES (Source Description items): mang thông tin miêu tả nguồn phát RTP

● BYE: xác định việc kết thúc phiên làm việc

● APP (Application specific function): Dùng cho các ứng dụng đặc biệt

4 Ứng dụng Web đa phương tiện trong truyền video

- Các kỹ thuật truyền video phổ biến:

- Progressive Download

- Streaming

- Adaptive Streaming

Progressive Download

- Video được cung cấp bởi một máy chủ HTTP thông thường

- Video được tải về lưu trữ trên máy của người dùng, sau đó được chiếu từ ổ cứng của người dùng, hoạt động tương tự như xem các file ảnh

- Người dùng có thể tuỳ chỉnh chất lượng video cao hơn băng thông hiện có

- Video có thể được tải về hoàn toàn, lưu trữ xem lại sau này

- Video được phát từ máy chủ streaming

- Video được phát lại từ bộ nhớ máy chủ tới người dùng đầu cuối muốn xem mà không cần tải video đó về

- Streaming video là quá trình chia nhỏ file video thành các frame rồi lần lượt gửi các frame tới cache của người dùng và hiển thị nội dung frame đó sau đó huỷ bỏ

- Dung lượng các frame phải được mã hoá tương ứng với băng thông của người dùng để đảm bảo video không bị dừng giữa chừng

So sánh Streaming với Progressive Download

Streaming Progressive Download

Sử dụng giao thức RTMP, RTP qua UDP Sử dụng giao thức HTTP qua TCP

Server có thể kiểm soát dữ liệu phát và

Dữ liệu nguồn cần mã hoá để phù hợp với

băng thông của phần lớn người dùng

Dữ liệu nguồn chỉ cần mã hoá để có chất lượng tốt so với dung lượng

Người dùng chỉ xem được video ở chất

lượng tương thích với băng thông

Người dùng có thể chọn xem video có rate cao hơn băng thông

Thanks for watching!