Thuyết minh đề tài 14-15-KHKT-TC BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNGHỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN ---THUYẾT MINH TIỂU CHUẨN QUỐC GIA CÔNG NGHỆ THÔNG T
Trang 1Thuyết minh đề tài 14-15-KHKT-TC
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNGHỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
-THUYẾT MINH TIỂU CHUẨN QUỐC GIA
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – HỆ THỐNG MÃ HÓA CÁC ĐỐI TƯỢNG ÂM
THANH, HÌNH ẢNH – PHẦN 1: CÁC HỆ THỐNG
1
Trang 21 Tên gọi và ký hiệu tiêu chuẩn 3
1.1 Tên tiêu chuẩn 3
1.2 Ký hiệu của TCVN 3
2 Đặt vấn đề 3
2.1 Tình hình phát triển và sử dụng tiêu chuẩn MPEG 4 trên thế giới 6
2.1.1 Tình hình phát triển 6
2.1.2 Tình hình sử dụng 13
2.2 Tình hình ứng dụng chuẩn mã hóa MPEG 4 ở trong nước và ngoài nước 14 2.2.1 Trong nước 14
2.2.2 Ngoài nước 17
2.3 Tình hình quản lý việc sản xuất và sử dụng thiết bị theo chuẩn MPEG 4 20
2.4 Kết luận về sự cần thiết xây dựng tiêu chuẩn 24
3 Sở cứ xây dựng tiêu chuẩn 24
4 Giải thích các nội dung tiêu chuẩn 24
4.1 Cấu trúc tiêu chuẩn 24
4.2 Giải thích các nội dung và sự gắp kết các nội dung với mục tiêu quản lý 25
5 Đối chiếu tài nội dung tiêu chuẩn với các tài liệu tham khảo 28
6 Khuyến nghị áp dụng TCVN 30
2
Trang 31 Tên gọi và ký hiệu tiêu chuẩn
1.1 Tên tiêu chuẩn
“Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa các đối tượng âm thanh, hình ảnh – các hệthống”
Mặt khác khi truyền dẫn ảnh có thể gặp phải một số vấn đề như sau:
Dữ liệu có thể bị lỗi trong quá trình truyền dẫn, thu và hiển thị;
Dữ liệu có thể mang các nội dung nhạy cảm (ví dụ như chống việc sao chép dữliệu không hợp pháp, giả mạo và lừa đảo)
Chính vì những lý do đó mà cần phải thực hiện mã hóa và xử lý âm thanh, hình ảnh
để đạt được các mục tiêu:
Tối ưu hóa dung lượng lưu trữ
Tối ưu hóa đường truyền
Bảo mật thông tin
Chống các lỗi truyền dẫn xảy ra
Các chuẩn nén âm thanh và hình ảnh đang được sử dụng phổ biến trong truyềnthông: G711, G729; JPEG; MPEG; H264…
Tuy nhiên trong phim ảnh, đến thời điểm hiện nay, tiêu chuẩn MPEG 4 đang được
sử dụng rộng rãi nhất Tiêu chuẩn này tương thích ngược với các tiêu chuẩn MPEG đãđược sử dụng trước đó như MPEG 1 và MPEG 2
Các chuẩn nén về âm thanh hình ảnh đã được tổ chức ISO và IEC ban hành rộngrãi trên thế giới và thường xuyên có các bản cập nhật MPEG-4 còn có tên là nhómtiêu chuẩn ISO/IEC 14496 là chuẩn nén được công bố gần đây có chất lượng nén cao
cả về âm thanh và hình ảnh Đây là chuẩn nén hỗ trợ nhiều đặc tính công nghệ mới
Trang 4liệu chất lượng cao tương đương như chuẩn MPEG-4 Do vậy, hiện nay Việt Namđang xây dựng các tiêu chuẩn cơ bản về MPEG-4 Trước mắt vì chưa có nhiều nghiêncứu cũng như kinh nghiệm về lĩnh vực này nên về cơ bản việc xây dựng tiêu chuẩn làchấp thuận nguyên vẹn tiêu chuẩn quốc tế và có bổ sung cho phù hợp với tình hìnhViệt Nam
Hình 1 Các tiêu chuẩn mã hóa các đối tượng âm thanh, hình ảnh phổ biến
hiện nay
Chuẩn MPEG-4 được chia thành các nhóm, mỗi nhóm chịu tránh nhiệm nghiêncứu một vấn đề liên quan đến xử lý và truyền dữ liệu âm thanh, hình ảnh Một đặctrưng của chuẩn MPEG-4 là không đóng mà luôn cập nhật và bổ sung mở rộng Cụthể, chuẩn MPEG-4 vào năm 2008 có 24 nhóm phụ trách 24 phần (từ part 1- part 24)nhưng cho đến thời điểm này đã mở rộng đến part thứ 31, chi tiết các phần mà cácnhóm MPEG-4 nghiên cứu được mô tả trong phần 2.1 Về cơ bản các chuẩn MPEG-4tập trung mô tả vào cấu trúc hệ thống MPEG-4, các định dạng dữ liệu, các quy định vềphương thức hoạt động của các đối tượng bên trong hệ thống MPEG-4, nhưng bêncạnh đó MPEG-4 cũng đưa ra nhưng tiêu chuẩn dạng tài liệu kỹ thuật (technical
Trang 5report) nhằm góp phần giúp mô tả chi tiết hơn, giải thích cụ thể hơn về các chuẩn đãban hành
Ở Việt Nam, năm 2014, Bộ Thông tin Truyền thông đã phê duyệt dự án “Xây dựngmới 31 chuẩn về an toàn bảo mật và 16 chuẩn về kỹ thuật âm thanh hình ảnh đồ họa”.Trong đó có 8 tiêu chuẩn mã hóa các đối tượng âm thanh, hình ảnh bao gồm:
Mã hóa các đối tượng hình ảnh âm thanh - Truyền tải các nội dung đa phương tiệntrên mạng IP (tương đương Phần 8 của ISO/IEC 14496)
Mã hóa các đối tượng hình ảnh âm thanh - Các mở rộng bảo vệ và quản lý sở hữutrí tuệ (IPMP) (tương đương Phần 13 của ISO/IEC 14496);
Mã hóa các đối tượng hình ảnh âm thanh - Định dạng tệp MP4 (tương đương Phần
đó dẫn tới việc áp dụng các phần khác của bộ tiêu chuẩn “Công nghệ thông tin – Mãhóa các đối tượng âm thanh, hình ảnh” hay còn gọi là MPEG 4 hoặc ISO/IEC 14496vào thực tiễn còn gặp nhiều khó khăn
Trang 6MPEG là một nhóm chuyên gia hình ảnh động được hình thành bởi ISO và IECnhằm thiết lập các chuẩn nén, truyền âm thanh và hình ảnh MPEG được thành lậpnăm 1988 bởi Hiroshi Yasuda và Leonardo Chiariglione MPEG đầu tiên họp năm
1988 tại Ottawa Canada Vào năm 2005 MPEG đã phát triển xấp xỉ 350 thành viên từnhiều lĩnh vực công nghiệp, các trường đại học, các viện nghiên cứu
Các chuẩn:
- MPEG-1 (1993): Được biết như là chuẩn ISO/IEC 11172 - Chuẩn nén âm thanh
và hình ảnh đầu tiên phục vụ cho việc lưu trữ với bit rate đến 1.5Mbit/s Nó là
cơ sở cho việc phát triển việc lưu trữ âm thanh và hình trên các đĩa CD nhưVCD
- MPEG-2 (1995): Được biết như là chuẩn ISO/IEC 13818 - Thông tin về nén
âm thanh và hình ảnh dùng để truyền trên mạng băng rộng Chuẩn MPEG-2 hỗtrợ nén dữ liệu hình ảnh xen kẽ và độ nét cao (hd – high definition) Nó dùng đểnén dữ liệu cho truyền hình số DVB, vệ tinh Lưu trữ trên đĩa SVCD hay DVD
- MPEG-3: Giải quyết vấn đề đồng bộ và nén đa phân giải dự kiến cho HDTV
- MPEG-4 (1998): Được biết như chuẩn ISO/IEC 14496 -Mã hóa các đối tượng
âm thanh hình ảnh Chuẩn dùng cả công cụ mã hóa phức tạp cho hệ số nén caohơn MPEG-2 Đặc biệt hiệu quả với video MPEG-4 gần với ứng dụng đồ họamáy tính Các bộ giải mã MPEG-4 hiệu quả cho việc xuất phim (render) và néncác luồng bít mô tả không gian 3 chiều và bề mặt đối tượng giúp việc nén 3Dhiệu quả Ngoài ra nó cũng hỗ trợ MPEG-J giúp hỗ trợ viết các ứng dụng đaphương tiện tương tác trên môi trường Java với các hàm Java API Các chuẩnvideo mới hiệu quả được mô tả trong MPEG-4 part 2 và MPEG-4 part 10.MPEG-4 part 10 hiện dùng nhiều trên hệ thống HD DVD và Blu-ray
- MPEG-7 (2002): Giao diện mô tả nội dung đa phương tiện (ISO/IEC 15938)
- MPEG-21(2001): Khung đa phương tiện (ISO/IEC 21000)
- MPEG – A: Định dạng ứng dụng đa phương tiện
- MPEG – H/H265: nén video hiệu quả cao, cho phép nâng cao hiệu quả nén gấp
2 lần so với chuẩn nén video MPEG 4 trước đó
Trong các chuẩn MPEG trên thì MPEG - 4 được nhiều nước quan tâm hơn cả bởi
nó cung cấp phương thức nén hiệu quả và được ứng dụng phổ biến hiện nay Cụ thể,MPEG-4 cung cấp các chức năng sau:
- Cải tiến hiệu quả mã hóa hơn MPEG2
- Khả năng trộn nhiều dữ liệu (đa phương tiện: âm thanh, hình ảnh, tiếng nói,video)
Trang 7- Khả năng tương tác với dữ liệu âm thanh hình ảnh tại thiết bị nhận.
Ngoài ra, MPEG-4 cũng cung cấp các kỹ thuật hỗ trợ cho nhà phát triển và ngườidùng như:
- Cho phép các nhà phát triển phần cứng và phần mềm tạo việc xử lý đối tượng
đa phương tiện tốt hơn và khả năng thích ứng linh hoạt để cải tiến chất lượngcủa công nghệ và dịch vụ truyền hình số, đồ họa động, ứng dụng web,
- Các nhà cung cấp mạng dữ liệu có thể dùng MPEG-4 cho việc truyền dữ liệu
Dữ liệu MPEG-4 có thể được chuyển đổi sang các dạng dữ liệu khác tươngthích với mạng internet
- Định dạng MPEG-4 cung cấp cho người dùng cuối khả năng tương tác với cácđối tượng động
- Ghép kênh và đồng bộ dữ liệu được gắn với các đối tượng dữ liệu đa phươngtiện để tăng hiệu quả truyền
MPEG-4 là chuẩn mở rộng và do đó nó được đánh số cho các phần khác nhau Từphần 1 cho đến phần 31 hiện nay Phần quan trọng chính của MPEG-4 tập trung vàophần 2 (MPEG-4 part 2) bao gồm các codec như DivX, Nero Digital và 3ivx… vàphần 10 (MPEG-4 part 10) về mã hóa video như AVC/H.264 Phần dữ nén âm thanhnhư MPEG-4 part 3 và mở rộng MPEG-4 part 26
Bảng 1 Các nhóm của MPEG-4 đến thời điểm hiện tại
(12/2018)
TC
Bản đầu tiên
Bản cuối
Sửa đổi cuối
và hình ảnh Chuẩn mô tả cấu trúc chung phân lớp của hệ thống MPEG-4
Trang 8AAC (Avanced Audio Coding, ALS (Audio Lossless Coding), SLS (Scalable Lossless Coding),…
và thẩm định các phần khác của chuẩn
Khung tích hợp dữ liệu đa phương tiện cho việc truyền
Tài liệu kỹ thuật cung cấpcác ví dụ tham khảo cho việc xây dựng các phần mềm mã hóa đối tượng âmthanh hình ảnh Tài liệu này làm rõ hơn các nội dung của phần 5 ở trên
Trang 9Phần Mã TC
Bản đầu tiên
Bản cuối
Sửa đổi cuối
Mô tả các công cụ mã hóa video trong phần cứng biểu diễn dưới dạng ngôn ngữ HDL hay dùng với các phần khác của chuẩn
Mô tả định dạng tín hiệu video giống như định dạngchuẩn ITU-T H.264
application engine
Nó mô tả cấp độ hệ thống của một ứng dụng và định dạng (BIFS - Binary Format for Scene)
Mô tả cấu trúc định dạng tệp lưu dữ liệu đa phương tiện
Protection (IPMP) Extensions
Mô tả các đuôi mở rộng,
cú pháp và ngữ nghĩa của IPMP hỗ trợ xác thực giữacác công cụ IPMP cũng như IPMP với đầu cuối
Mô tả cú pháp, ngữ nghĩa của công cụ IPMP đối vớiluồng bít,…
Trang 1014 hoàn toàn điều 13 trong ISO/IEC 14496-1.
Mô tả luồng dữ liệu video được lưu trong tệp ISO với các định đạng khác nhau bao gồm cả AVC-advanced Video Coding, SVC-Scalable Video Coding, MVC-Multiview Video Coding
Mô tả mô hình Animation Framework eXtension cho việc trình diễn và mã hóa đồ họa 3D hoặc tích hợp trong trình diễn đa phương tiện tươngtác
là thành phần đa phương tiện trong hệ thống âm thanh hình ảnh
streaming
Mô tả định dạng phông
mở trong phần 22 (part 22)
Các luồng dữ liệu bề mặt
đã đồng bộ được dùng choviệc tạo đoạn video đồng
bộ tốc độ bit rất thấp Phần 20 ISO/ 2006 2008 2010 Lightweight Mô tả định dạng LASeR –
Trang 11Phần Mã TC
Bản đầu tiên
Bản cuối
Sửa đổi cuối
on (LASeR) and Simple Aggregation Format (SAF)
Lightweight Application Scene Representation và một định dạng kết hợp phùhợp cho việc biểu diễn và phân phối các dịch vụ đa phương tiện tới các thiết
bị như điện thoại di động
Mô tả môi trường lập trìnhlightweight cho phát triển các ứng dụng đa phương tiện tương tác MPEG-J là môi trường ứng dung Javavới hàm JAVA API
OFFS-đa phương tiện khác nhau
on (SMR)
Mô tả SMR để phát triển các ứng dụng mới trong giải trí, giáo dục,… SMR
có thể dủng để mô tả nhiều loại nhạc đặc trưng bao gồm các thể loại khác nhau như nhạc thánh ca, nhạc phục hứng, nhạc cổ điển, trữ tình,…
Trang 12Mô tả cách thức hoạt độngtương tác giữa các hệ thống MPEG-4 với các dữliệu âm thanh.
Mô tả một mô hình kết nốicác công cụ nén đồ họa 3D trong chuẩn MPEG-4 với các thành phần đồ họa xác định trong bất kỳ chuẩn hay tài liệu khác
Mô tả cách kiểm tra để xác định dữ liệu nén và bộgiải mã có đáp ứng yêu cầu theo ISO/IEC 14496 –part 3 không?
Mô tả phông tổ hợp trong định dạng XML được địnhnghĩa là một đối tượng CFR (Composite Front Representation)
Trang 13Phần Mã TC
Bản đầu tiên
Bản cuối
Sửa đổi cuối
Mô tả định dạng lưu trữ cơbản và tương thích với chuẩn định dạng ISO
Video Coding for Browsers
Mô tả mã hóa video dùng cho các trình duyệt – Ký thuật nén video dùng bên trong trình duyệt web
Internet video coding Mã hóa video internet
2.1.2 Tình hình sử dụng
Các tiêu chuẩn nén MPEG-4 được sử dụng nhiều trên thế giới và một số nước
đã dựa vào đó ban hành như: Canada với CAN/CSA – ISO/IEC 14496, Hàn quốc KS
X ISO/IEC 14496,…
Đối với chuẩn MPEG-4 14496 –part 1, đã được Hàn Quốc, Canada xây dựng từrất lâu, tương ứng với các phiên bản trước của ISO/IEC 14496 -1 Canada thườngxuyên cập nhật các phiên bản mới của tiêu chuẩn, khi ISO/IEC 14496 -1 phiên bản 4công bố năm 2010 thì Canada cũng cập nhật ngay phiên bản mới để thay thế phiên bảntrước đó đã được ứng dụng từ năm 2004 (CAN/CSA-ISO/IEC 14496-1:12 -Information technology - Coding of audio-visual objects - Part 1: Systems (AdoptedISO/IEC 14496-1:2010, fourth edition, 2010-06-01)
Trang 14sau của tiêu chuẩn, ngoài các nội dung tham chiếu đến phần 1, thì người sử dụng phảihiểu được cấu trúc, các thành phần cơ bản của hệ thống, cụ thể là hiểu rõ phần 1 của
bộ tiêu chuẩn này thì mới sử dụng các phần sau một cách hiệu quả Vì thế, một quốcgia, hay tổ chức nào liên quan muốn sử dụng tiêu chuẩn MPEG 4 thì ISO/IEC 14496-1
là tài liệu đầu tiên cần được tìm hiểu cẩn thận
Chuẩn này thường được các nhà sản xuất các thiết bị như đầu đĩa DVD, thiết bịSETOP BOX, HD BOX hay các nhà phát triển phần mềm phát video trên mạngInternet như FLV player, MPC – Media Player Classic,…cũng tham chiếu Ngoài ra,các hãng truyền hình, các nhà cung cấp dịch vụ Internet cũng quan tâm đến chuẩn này.Với Việt nam khi xây dựng chuẩn về MPEG-4 thì cần phải xây dựng chuẩn nàythì chuẩn MPEG-4 mới thực sự đầy đủ và hoàn chỉnh Tuy nhiên, như đã nói ở phầntrước chuẩn này không nhất thiết phải ban hành thành chuẩn riêng mà có thể coi là mộtphần phụ lục cho chuẩn MPEG-4 Nó sẽ hỗ trợ và làm rõ những yếu tố kỹ thuật liênquan đến hệ thống MPEG-4
2.2 Tình hình ứng dụng chuẩn mã hóa MPEG 4 ở trong nước và ngoài nước 2.2.1 Trong nước
2.2.1.1 Tình hình sử dụng MPEG 4 thông qua các hệ thống văn bản quản lý của nhà
nước
Việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số mặt đất là xu thếtất yếu và đã được triển khai thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới Với việc phêduyệt "Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020", ViệtNam đã xác lập định hướng và lộ trình cho việc số hóa toàn diện truyền dẫn, phát sóngtruyền hình mặt đất ngay trong những năm tiếp theo Là một trong các địa phươngtrong nhóm đầu triển khai và hoàn thành, trước ngày 30 tháng 6 năm 2015, các đơn vị,doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền hình, đài truyền hình trung ương và địa phươngkết thúc việc phát sóng tất cả các kênh chương trình truyền hình trên hạ tầng truyềndẫn, phát sóng truyền hình tương tự mặt đất trên địa bàn thành phố Hà Nội để chuyểnhoàn toàn sang phát sóng trên hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất;
Bắt đầu từ ngày 1/4/2014, lộ trình của Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóngtruyền hình mặt đất đến năm 2020 nhằm chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóngtruyền hình mặt đất từ công nghệ tương tự sang công nghệ số theo hướng hiện đại,hiệu quả tại Việt Nam đã chính thức bắt đầu Theo quyết định của Thủ tướng Chính
Trang 15phủ, tất cả các TV nhập khẩu vào Việt Nam từ 32 inch trở lên đều phải tích hợp chứcnăng thu truyền hình kỹ thuật số mặt đất theo chuẩn DVB-T2, tiêu chuẩn mã hóa tínhiệu hình ảnh và âm thanh MPEG-4 và các phiên bản kế tiếp của các tiêu chuẩn trêntheo quy định của Chính phủ và Bộ Thông tin và Truyền thông Các đầu thu (SB:Setup Box) để chuyển đổi tín hiệu Số - Tương tự, trên thị trường phải được kiểm soátchất lượng, có thương hiệu rõ ràng và được hỗ trợ tiếng Việt, nhằm bảo đảm quyền lợicủa người tiêu dùng Bên cạnh đó, Các SB phải bảo đảm các tiêu chuẩn kỹ thuật vàchất lượng theo quy định và phải đáp ứng được yêu cầu của mô hình kinh doanh dịch
vụ mới trên DVB-T2
Cùng với sự phát triển mạnh của công nghệ truyền hình cũng như nhu cầu nghenhìn của người dùng đòi hỏi về chất lượng và nội dung phong phú đa dạng hơn, cácnhà nghiên cứu đã phát triển tiêu chuẩn DVB-T2 là phiên bản tiếp theo của tiêu chuẩnDVB-T Tiêu chuẩn DVB-T2 được giới thiệu lần đầu tiên vào 6/2008 và được Việntiêu chuẩn viễn thông Châu Âu - ETSI (European TelecommunicationStandardisations Institute) chuẩn hóa từ tháng 9/2009
So sánh với chuẩn truyền hình số hiện nay thì chuẩn thế hệ thứ hai DVB-T2cung cấp sự gia tăng dung lượng tối thiểu 30% trong cùng điều kiện thu sóng và dùngcác anten thu hiện có Một số thử nghiệm sơ bộ trên thực tế cho thấy dung lượng cóthể gia tăng lên tới 50% Điều này càng thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ quảng
bá mới đòi hỏi dung lượng cao như HDTV, 3DTV Từ năm 2009, đã có rất nhiềuQuốc gia đưa DVB-T2 vào phát sóng thử nghiệm và đến nay nhiều nước bắt đầu triểnkhai truyền hình số mặt đất đều lựa chọn tiêu chuẩn DVB-T2 Những nước đã triểnkhai phát sóng DVB-T đều có kế hoạch chuyển dần sang phát sóng tiêu chuẩn DVB-T2 và không tiếp tục mở rộng mạng DVB-T
Không chỉ giúp làm gia tăng dung lượng, giá thành của thiết bị truyền hình sốtiêu chuẩn DVB-T2 đã giảm đáng kể từ khi mà tiêu chuẩn này đã được nhiều nướctriển khai áp dụng Hiện nay giá thành thiết bị phát sóng truyền hình số mặt đất sửdụng tiêu chuẩn DVB-T2 là tương đương với thiết bị sử dụng tiêu chuẩn DVB-T Giáthành thiết bị thu sử dụng công nghệ DVB-T2 cao hơn không đáng kể khi sử dụngchuẩn DVB-T
Vào đầu năm 2012, ASEAN đã khuyến cáo các nước thành viên cần áp dụngngay tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ mới DVB-T2 để tránh quá trình chuyểnđổi công nghệ DVB-T kéo dài và tốn kém sau này
Với những lợi ích và việc áp dụng phổ biến hiện nay, Việt Nam đã xác địnhviệc áp dụng tiêu chuẩn truyền hình số DVB-T2 sẽ đem lại nhiều hiệu quả về kinh tế,
xã hội, phù hợp với xu thế phát triển công nghệ, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá,
