Tiểu luận cuối kì môn internet và giao thức (1)

IPTV hoạt động trên TV với hộp giải mã tín hiệu truy cập các kênh, dịch vụđăng ký, theo yêu cầu và các dịch vụ đa phương tiện tương tác khác qua một kênhbảo mật, mạng dữ liệu IP băng thô

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I



-TIỂU LUẬN HỌC PHẦN INTERNET VÀ GIAO THỨC

MỤC LỤC

Lời nói đầu……….4

Danh mục hình vẽ, sơ đồ……… 5

Nội dung: Chương 1: Tổng quan về IPTV……… 6

1.1 Giới thiệu………6

1.1.1 Khái niệm IPTV……….6

1.1.2 Ưu nhược điểm IPTV……… 7

1.2 Lịch sử phát triển IPTV……….9

Chương 2: Kiến trúc hệ thống IPTV……….12

2.1 Mô hình kiến trúc hệ thống……… 12

2.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV……….12

2.3 Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV……… 14

2.3.1 Khái quát về nén dữ liệu ảnh……… 14

2.3.2 Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV……… 15

Chương 3: Mạng IPTV……… 20

3.1 Cấu trúc mạng IPTV……… 20

3.1 Giao thức mạng IPTV……… 20

3.2 Mạng tổng thể IPTV……… 21

Chương 4: Các thiết bị đầu cuối trong dịch vụ IPTV……….25

4.1 IPTV Set-top Box……… 25

4.1.1 Lịch sử phát triển………25

4.1.2 Cấu tạo……… 26

4.1.3 Chức năng Set-top Box……… 27

4.2 TV, điện thoại, máy tính,……… 28

4.3 Đường truyền Internet……… 28

Chương 5: Xu hướng phát triển dịch vụ IPTV ……… 30

5.1 Thực trạng phát triển IPTV tại Việt Nam……….30

5.2 Một số khuyến nghị, giải pháp………31

Tổng kết……….32

Tài liệu tham khảo………33

Lời nói đầu

Những năm đầu của thế kỉ 21, sự phát triển của dịch vụ vệ tinh, sự gia tăng của cáp kĩ thuật số và sự ra đời của HDTV đều đã để lại dấu ấn trêlinhx vực truyền hình Và một phương thức phân phối mới có khả năng làm thay đổi mọi thứ một cách mạnh mẽ hơn đã xuất hiện – Truyền hình giao thức Internet (IPTV) Phương thức này được hỗ trợ bởi những tiềm năng sâu rộng của nhanh viễn thông, nó sẵn sàng cung cấp nhiều tính tương tác hơn và mang lại sự cạnh tranh lớn cho việc kinh doanh mảng truyền hình

IPTV mô tả một hệ thống có khả năng nhận và hiển thị một luồng video được mã hóa dưới dạng một chuỗi các gói Giao thức Internet Nếu bạn đã từng xem một video clip trên máy tính của mình, bạn đã sử dụng hệ thống IPTV theo nghĩa rộng nhất của nó Tuy nhiên, khi hầu hết mọi người thảo luận về IPTV, họ đang nói

về việc xem các kênh truyền thống trên TV của bạn, nơi mọi người yêu cầu hình ảnh mượt mà, độ phân giải cao, không có độ trễ và chính các hãng viễn thông đang lao vào thị trường này

Trong phần báo cáo này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách thức hoạt động và những gì IPTV sẽ mang lại cho hiện tại và tương lai Bài báo cáo sẽ được chia thành

5 phần chủ đạo với nội dung cụ thể như sau:

 Phần 1: Giới thiệu chung về IPTV

 Phần 2: Tìm hiểu kiến trúc và chức năng từng khối trong IPTV

 Phần 3: Các vấn đề liên quan đến mạng IPTV như kiến trúc, cách thức hoạt động

 Phần 4: Giới thiệu các thiết bị cần có trong IPTV

 Phần 5: Xu hướng phát triển IPTV hiện nay

Hi vọng bài báo cáo này sẽ là một nguồn thông tin hữu ích đối với bạn đọc

Danh mục hình vẽ, sơ đồ

Hình 1 Kiến trúc chung của một hệ thống……… 12

Hình 2 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV……… 13

Hình 3: sơ đồ khối hệ thống nén ảnh điển hình……… ….14

Hình 4 Lịch sử và xu hướng phát triển của các chuẩn nén………15

Hình 5 Hệ Thống IPTV Đơn Giản……… 20

Hình 6 Sơ đồ khối các chức năng và nhiệm vụ của IPTV……… 22

Hình 7 Set-top box IPTV của FPT……… 25

Hình 8 Cấu tạo cơ bản Set-top Box……… 27

Hình 9 Modem hỗ trợ truyền hình IPTV của FPT……… 29

Chương 1: Tổng quan về IPTV

1 Giới thiệu

Trong thế kỷ 21, việc truy cập với internet băng thông rộng và tốc độ dữ liệu tải xuống cỡ vài Megabit trên giây đang đạt được tiến bộ nhất định Với số lượng ngày càng tăng các hộ gia đình sử dụng với việc phát trực tuyến và tải xuống video,

sử dụng Giao thức Internet (IP) để cho phép truy xuất tương tác nội dung video từ Web Loại IP này dựa trên dịch vụ truyền hình được gọi là WebTV Tuy nhiên WebTV không đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) Do đó, hiện nay các công ty viễnthông đang cố gắng khắc phục những khiếm khuyết của WebTV và đưa ra một dịch

vụ khác gọi là IPTV

1.1 Khái niệm

IPTV (Internet Protocol TV) có nghĩa là “Truyền hình Internet” Là mộtphương thức truyền hình phải cần có internet băng thông rộng để có thể truyền tảicác chương trình truyền hình đến người xem

Truyền hình Giao thức Internet (IPTV) là một hệ thống trong đó dịch vụtruyền hình kỹ thuật số được phân phối qua mạng Giao thức Internet

IPTV hoạt động trên TV với hộp giải mã tín hiệu truy cập các kênh, dịch vụđăng ký, theo yêu cầu và các dịch vụ đa phương tiện tương tác khác qua một kênhbảo mật, mạng dữ liệu IP băng thông rộng được quản lý bởi nhà điều hành đầu cuốivới QoS mong muốn cho người sử dụng với kết nối Internet băng thông rộng

Hệ thống IPTV cũng có thể bao gồm các dịch vụ Internet như truy cập Web

và VOIP, nơi nó có thể được gọi là Triple Play và thường được cung cấp bởi mộtnhà khai thác băng thông rộng sử dụng cùng một cơ sở hạ tầng IPTV không phải làVideo Internet chỉ đơn giản là cho phép người dùng xem video, như xem trướcphim và web-cam, qua Internet theo cách nỗ lực tốt nhất Công nghệ IPTV cung cấp

cơ hội tạo doanh thu cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và cáp Đối với cácnhà cung cấp dịch vụ điện thoại truyền thống, Triple Play được cung cấp bằng cách

sử dụng kết hợp các công nghệ cáp quang và đường dây thuê bao kỹ thuật số (DSL)đến cơ sở dân cư của mình Các nhà khai thác truyền hình cáp sử dụng một kiếntrúc tương tự gọi là đồng trục cáp quang lai (HFC) để cung cấp cho các nhà thuêbao băng thông rộng, nhưng sử dụng cáp đồng trục có sẵn thay vì một cặp xoắn chotiêu chuẩn truyền tải dặm cuối cùng Nhà thuê bao có thể ở trong môi trường dân

cư, đơn vị nhiều nhà ở hoặc thậm chí trong các văn phòng kinh doanh

Nếu đối với loại truyền hình truyền thống và truyền hình cáp thì thu tín hiệu

từ vệ tinh hoặc qua cáp, thì IPTV lại kết nối trực tiếp vào đường mạng Internet để

thu tín hiệu Có nghĩa là bạn sẽ xem truyền hình trực tiếp trên internet chứ khôngthông qua cáp hay chảo để bắt tín hiệu nữa.

Được chia làm 2 phương pháp thu tín hiệu truyền hình Internet Một là máykết nối với dịch vụ truyền hình IPTV để nhận tín hiệu, sau đó chuyển đổi thành tínhiệu truyền hình truyền thống trên TV Hai là sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu đểchuyển tín hiệu như ở phương pháp 1 Tuy nhiên hiện nay đã có nhiều loại tivi rađời đã có công nghệ tiên tiến hiện đại có thể thu và nhận tín hiệu trực tiếp ở Internet

mà không cần phải thông qua bộ chuyển đổi hay là PC

Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao gồm việc mua lại, xử lý và phânphối nội dung video an toàn qua cơ sở hạ tầng mạng dựa trên IP Loại nhà cung cấpdịch vụ tham gia triển khai các dịch vụ IPTV bao gồm từ các nhà mạng truyền hìnhcáp và vệ tinh đến các công ty điện thoại lớn và các nhà khai thác mạng tư nhân ởcác nơi khác nhau trên thế giới

1.2 Ưu nhược điểm IPTV

 Ưu điểm:

Tích hợp đa dịch vụ

Người dùng IPTV có thể sử dụng nhiều dịch vụ khác như: truy cập Internet, xemtruyền hình, điện thoại cố định, di động trên cùng một đường truyền internet

Thay đổi thời gian

IPTV kết hợp với máy ghi video kỹ thuật số cho phép chuyển thời gian của nộidung lập trình

Cá nhân hóa

Một hệ thống IPTV đầu cuối hỗ trợ truyền thông hai chiều và cho phép người dùngcuối cá nhân hóa thói quen xem TV của họ bằng cách cho phép họ quyết địnhnhững gì họ muốn xem và khi nào họ muốn xem nó

Yêu cầu băng thông thấp

Thay vì cung cấp mọi kênh cho mọi người dùng cuối, công nghệ IPTV cho phépcác nhà cung cấp dịch vụ chỉ phát trực tuyến kênh mà người dùng cuối đã yêu cầu.Tính năng hấp dẫn này cho phép các nhà khai thác mạng tiết kiệm băng thông trênmạng của họ

Có thể truy cập trên nhiều thiết bị

Xem nội dung IPTV không giới hạn ở TV Người tiêu dùng thường sử dụng PC vàthiết bị di động của họ để truy cập các dịch vụ IPTV

Tính tương tác cao

Cho phép người dùng có thể tương tác mạnh mẽ với IPTV, dễ dàng thực hiện một

số nhu cầu của mình trực tiếp lên phương thức truyền hình này Chẳng hạn như tìmbất cứ chương trình gì muốn xem theo tên, xem nhiều kênh cùng lúc, cung cấp cácthông tin của chương trình Thực tế điều này vẫn có thể thực hiện được trên truyềnhình truyền thống, song điều này rất phức tạp Phải có sự kết nối tương tác giữa đầuphát sóng và bộ thu sóng, kết hợp với các hạ tầng mạng Nên tính tương tác củaIPTV cao hơn và thuận lợi hơn hẳn các phương thức truyền hình khác

Công nghệ chuyển mạch IP

Nhờ công nghệ chuyển mạch IP ở IPTV nên cho phép dữ liệu chương trình truyềnhình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm, chỉ khi kênh được người dùng yêu cầu thìmới được chuyển đi Điều này giúp cung cấp nhiều dịch vụ cho IPTV, không nhưtruyền hình cáp và vệ tinh đã gửi tất cả tín hiệu của các kênh cùng lúc gây lãng phíbăng thông

Mạng gia đình

Giờ đây trên tivi khi sử dụng IPTV thì đã tích hợp nhiều chức năng đa phương tiệnnhư có thể xem ảnh, video, lướt web, nghe nhạc hoặc sử dụng như chiếc TV bìnhthường Như vậy sẽ biến thành một mạng gia đình hoàn hảo, đặc sắc, phục vụ tất cảnhu cầu của người sử dụng

Video theo yêu cầu - Video on Demand (VOD)

Với tính năng video on Demand (VOD) đã cho phép người xem có thể yêu cầu xembất kỳ video nào họ mong muốn Chỉ cần tìm kiếm tên video, phim hay bất cứchương trình nào thì đều có thể xem ngay mà không phải chờ đợi

Kiểm soát tối đa chương trình TV

Ngoài việc có thể xem video theo yêu cầu thì VOD còn có một lợi thế là có thểkiểm soát tối đa chương trình truyền hình Người dùng có thể chọn lựa nhữngchương trình thích lưu lại để xem sau hoặc ghi ra đĩa để xem Và thiết bị điều khiển

từ xa của IPTV có đầy đủ tính năng cần thiết giúp xem lại nội dung, tua lại nội dunghoặc dừng chương trình theo nhu cầu của mình Có thể hiểu IPTV cung cấp chươngtrình theo nhu cầu của người dùng chứ không mặc định như truyền hình truyềnthống

Truyền hình chất lượng cao HD

Người dùng có thể xem chương trình có chất lượng hình ảnh và âm thanh cao HDnhờ việc IPTV được hỗ trợ kết nối băng thông rộng

 Nhược điểm của IPTV

Nhược điểm lớn nhất của IPTV có 2 vấn đề chính Thứ nhất là khả năng mất

dữ liệu rất cao và thứ 2 là sự chậm trễ truyền tín hiệu Nếu như người dùng IPTV sử

dụng mạng internet không đủ băng thông thì trong quá trình sử dụng hình thứctruyền hình này sẽ gặp phải các vấn đề như giật, lag, đứng hình và khi chuyển kênhcũng tốn thời gian để tải về.

Thực tế thì không chỉ riêng gì IPTV có nhược điểm này mà ngay cả nhữngphương thức nào sử dụng internet cũng gặp phải điều này Bởi lẽ mọi thiết bị đều cóthể được kết nối mạng, khi mà đường truyền mạng không đủ, quá yếu sẽ gây cản trởviệc kết nối

Để khắc phục điều này thì băng thông kết nối phải cao lên Tức khi ngườidùng cần sử dụng Internet băng rộng để đảm bảo IPTV khắc phục nhược điểm nóitrên và biến nó trở thành công nghệ truyền hình phổ biến trong tương lai

2 Lịch sử phát triển của IPTV

IPTV đã phát triển qua các giai đoạn sau kể từ khi ra đời: Barebone IPTV,Enriched IPTV, Interactive IPTV, Personalized IPTV, và Comprehensive IPTV

 Barebone IPTV

IPTV đã ở định dạng "barebone" (tức là cung cấp chương trình truyền hình phátsóng qua DSL hoặc sợi quang) khi nó được giới thiệu lần đầu tiên cách đây vài năm bởi một vài nhà mạng châu Âu để cạnh tranh với sự xâm lược của các ưu đãi triple-play (ví dụ: thoại qua IP, truyền hình cáp và Internet băng thông rộng)bởi các nhà khai thác cáp

Chỉ cần bao gồm dịch vụ IPTV barebone bên trong các gói triple-play của riêngmình, các công ty viễn thông có thể cạnh tranh bình đẳng với các nhà khai thác cáp

Tuy nhiên, một giải pháp IPTV barebone là một chiến lược phòng thủ thuần túy, và không sử dụng đầy đủ tiềm năng của công nghệ IPTV (ví dụ: tương tác, tích hợp dịch vụ) Nó không mang lại trải nghiệm mới cho người dùng cuối cũng như các luồng doanh thu bổ sung cho các nhà mạng

Nội dung cao cấp có thể là độc quyền hoặc không độc quyền Ví dụ: PCCW ở Hồng Kông chọn mua độc quyền dài hạn của một số kênh trả phí nhất định Mặt khác, Verizon tin rằng cái giá quá đắt của bản quyền phát sóng độc quyền

là không chính đáng và dịch vụ FiOS của họ có thể hoạt động tốt trên băng thông cực cao và chất lượng video.

Trong một số trường hợp (ví dụ: liên kết IPTV qua WiMAX hỗ trợ băng thông

ít hơn so với đường truyền cáp quang hoặc xDSL), " • Enriched IPTV" có thể được cung cấp thông qua một số giải pháp truyền hình kết hợp bao gồm các kênh truyền hình quảng bá truyền thống (từ truyền hình cáp hoặc vệ tinh) và nộidung theo yêu cầu cao cấp (qua các kênh IPTV)

Giải pháp " Enriched IPTV" có độ phức tạp kỹ thuật thấp và dễ thực hiện, nhưng nó đòi hỏi một số đầu tư kinh doanh vào các nội dung cao cấp

 Interactive IPTV

"Interactive IPTV” có thể được gọi là giải pháp IPTV "thực sự" vì nó dựa trên thế mạnh riêng của IPTV: unicast và multicast, hai phương thức phân phối gói

IP không được mạng cáp hoặc vệ tinh ngày nay hỗ trợ

Giải pháp " Interactive IPTV" giải phóng một loạt các tính năng mới, chẳng hạnnhư TV Chuyển thời gian (tạm dừng, tua lại, tua đi nhanh), TV theo yêu cầu (TVOD) và Bản ghi video cá nhân dựa trên mạng (NPVR)

Trong khi một số set-top-box (STB) cao cấp dành cho người xem truyền hình cáp hoặc truyền hình vệ tinh đã sử dụng tính năng Máy ghi video cá nhân (PVR) để ghi lại chương trình truyền hình trực tiếp hoặc chương trình đã lên lịch vào ổ cứng cục bộ, thì tính năng NPVR hỗ trợ IPTV cho phép mọi bộ -top box để cung cấp các chức năng tương tự bằng cách lưu trữ nội dung được chỉ định trên phía mạng Điều này giúp giảm đáng kể chi tiêu vốn (CAPEX)

Tính năng TV theo yêu cầu cho phép người dùng xem bất kỳ chương trình TV nào đã được phát sóng trong vài ngày qua trong gói dịch vụ IPTV đã đăng ký của mình Nhiều người dùng yêu thích tính năng TVOD hơn tính năng PVR và NPVR vì hai lý do duy nhất:

TVOD không yêu cầu người dùng cuối lập trình

TVOD lưu trữ tất cả các chương trình trong tất cả các kênh TV mà không bị giới hạn bởi số lượng bộ dò (một hoặc hai) bên trong STB hoặc bởi kích thước của ổ cứng cục bộ được gắn với PVR

PVR và NPVR cho phép người đăng ký lưu trữ nội dung đã ghi miễn là họ muốn Tất nhiên, người xem có thể kết hợp TVOD với PVR hoặc NPVR

Nhờ những “giá trị nâng cao” mà người đăng ký cảm nhận, dịch vụ IPTV có thể được bán với mức phí cao hơn so với các dịch vụ cạnh tranh như truyền hình cáp và truyền hình vệ tinh

 Personalized IPTV

IPTV có hỗ trợ riêng cho các dịch vụ Web khác nhau, bao gồm cá nhân hóa thông minh hồ sơ người đăng ký và thói quen sử dụng.

Người xem IPTV có thể dễ dàng tạo một hoặc nhiều kênh TV được cá nhân hóachứa các chương trình yêu thích của họ được chọn từ nhiều kênh phát sóng

Hệ thống IPTV có thể tìm hiểu thói quen sử dụng của người đăng ký một cách thông minh và thống kê, đồng thời đưa ra các đề xuất thông minh về nội dung

và hàng hóa cao cấp có liên quan

Một số người đăng ký thích bảo vệ quyền riêng tư hơn sự tiện lợi của quảng cáođược cá nhân hóa; do đó hệ thống IPTV phải cho phép mỗi người đăng ký lựa chọn mức độ bảo vệ quyền riêng tư ưa thích của mình

 Comprehensive IPTV

"Comprehensive IPTV" đại diện cho tương lai của IPTV, tức là làm cho IPTV trở thành một nền tảng dịch vụ hội tụ lưu trữ nhiều loại dịch vụ giá trị gia tăng bao gồm cổng thông tin, trò chơi, điện thoại video, hội nghị truyền hình, thươngmại truyền hình, lưu trữ ảnh / video, học tập từ xa và karaoke, Các dịch vụ dựa trên IPTV cuối cùng sẽ trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sốnghàng ngày của chúng ta và bất kỳ công ty viễn thông nào bắt đầu sớm hướng tớitầm nhìn này sẽ đi theo xu hướng này và tận hưởng lợi thế cạnh tranh

Chương 2: Kiến trúc hệ thống IPTV

2.1 Kiến trúc hệ thống IPTV

Hình 1 Kiến trúc chung của một hệ thống

Kiến trúc IPTV gồm các khối chức năng sau:

 Nguồn nội dung: Nguồn dữ liệu, có chức năng thu nhận các nội dung dữ liệunhư phim ảnh từ các nhà sản xuất,vv Sau đó, các nội dung này được mã hóa

và lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu để phục vụ cho dịch vụ video theo yêu cầu

 Nút dịch vụ IPTV: Các node dịch vụ IPTV, có chức năng nhận các luồng dữliệu hình ảnh dưới các định dạng khác nhau Các luồng dữ liệu này sẽ đượcđịnh dạng và đóng gói lại để truyền đi với chất lượng dịch vụ (QoS) đảmbảo

 Mạng phân bố diện rộng: Mạng phân bố vùng rộng hình thành nên việc phân

bố khả năng, dung lượng và chất lượng và chất lượng của dịch vụ Mạng nàycũng gồm các chức năng khác như truyền đa hướng, đây là điều cần thiết choviệc phân bố các luồng dữ liệu IPTV từ các node dịch vụ đến người sử dụngmột cách tin cậy và đúng thời gian

 Kết nối người sử dụng: Kết nối truy nhập người sử dụng, đòi hỏi sử dụng cáccông nghệ DSL tốc độ cao như ADSL2+ và VDSL, thông tin được truyềnđến người sử dụng qua đường điện thoại

 Thiết bị đầu cuối người sử dụng(CPE): Thiết bị đầu cuối người sử dụng cungcấp chức năng kết cuối mạng băng rộng Thiết bị này có thể cung cấp cácchức năng như cổng định hướng, set-top box, internet

 Khách thể IPTV: Là khối chức năng có nhiệm vụ kết cuối lưu lượng IPTVtại đầu cuối người sử dụng

2.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Hình 2 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Hệ thống cung cấp nguồn dữ liệu: Thu, nhận và xử lý các dữ liệu chươngtrình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất, để chuyển sang hệthống đầu cuối

Hệ thống đầu cuối (headend): Thu, điều chế và giãi mã nội dung hình ảnh và

âm thanh từ các nguồn khác nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa để chuyển đổi nộidung thành các luồng IP multicast ở khuôn dạng mã hóa mong muốn

Hệ thống trung gian: có vai trò gắn kết một số thành phần logic thành một hệthống phần mềm IPTV/video hoàn chỉnh hơn

Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm các cụm máy chủ truyền hình theoyêu cầu (VoD) và các hệ thống quản lý VoD tương ứng, cho phép lưu trữ các nộidung đã được mã hóa và thiết lập các chính sách phân phối nội dung một cách mềmdảo

Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM): Giúp nhà khai thác bảo vệ nội dungcủa mình

Mạng truy nhập: Hạ tầng mạng IP băng rộng để truyền dịch vụ từ nhà cungcấp đến khách hàng

Thiết bị đầu cuối người sử dụng(STB): Thiết bị đầu cuối phía người sử dụngcho phép thu, giải mã và hiển thị nội dung trên màn hình TV, có thể hỗ trợ HDTV,

có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone, truy nhập web,

…

Hệ thống quản lý mạng và tính cước

2.3.Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV

2.3.1.Khái quát về nén dữ liệu ảnh

Các kỹ thuật nén video làm giảm lượng thông tin cần thiết một cách tối thiểu cho một chuỗi các bức ảnh, mà không giảm chất lượng ảnh

Mục đích: giảm bớt bit khi lưu trữ và truyền bằng cách loại bỏ lượng thôngtin dư thừa trong từng frame và dùng kỹ thuật hóa để tối thiểu hóa lượng thông tinquan trọng cần lưu giữ Có 2 kiểu dư thừa thông tin được phân loại là:

- Dư thừa trong miền không gian:tương quan giữa các pixel của ảnh

- Dư thừa trong miền tần số: tương quan giữa các mặt phẳng màu hoặc dảitrải phổ khác nhau

Các kỹ thuật nén ảnh được sử dụng:

- Nén ảnh không mất thông tin: sau khi giải nén ta khôi phục được chínhxác bản gốc

- Nén ảnh mất thông tin: ảnh giải nén có sự sai khác nhỏ so với ảnh gốc

Hình 3 Sơ đồ khối hệ thống nén ảnh điển hình

Với thị trường lưu hình kỹ thuật số hiện nay, các chuẩn nén phổ biến là

Motion JPEG (MJPEG), Wavelet, H.261 / H.263/ H.263+/ H.263++ và MPGE-1/ MPGE-2/ MPGE-4 Nhìn chung có hai nhóm tiêu chuẩn chủ yếu: nhóm một là định dạng nén JPEG (MJPEG), Wavelet và nhóm hai là các chuẩn nén còn lại H.26x series được phát triển cho điện thoại truyền hình còn MJPEG series được phát triển cho việc quảng bá hình ảnh chất lượng cao

Hình 4 Lịch sử và xu hướng phát triển của các chuẩn nén

2.3.2 Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV

 Chuẩn nén MJPEG và Wavelet

Các chuẩn MJPEG và Wavelet đều tuân theo nguyên tắc tìm ra các phần tử dư thừamiền không gian ( mỗi frame nén tự động) và đều gây ra hiện tượng mất thông tin ởảnh giải nén Sự dư thừa khả năng lưu ảnh ở mắt người cảm thụ khi dung chuẩn nénWavelet ít hơn MJPEG 30%

 Chuẩn nén MPEG-2

MPEG-2 ra đời năm 1994, là tên của một nhóm các tiêu chuẩn mã hóa cho tín hiệu

âm thanh và hình ảnh số, được chấp thuận bởi MPEG (Moving Picture ExpertGroup) và được công bố trong tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 13818 MPEG-2 thườngđược sử dụng để mã hóa âm thanh hình ảnh cho các tín hiệu broadcast bao gồmtruyền hình vệ tinh quảng bá trực tiếp và truyền hình cáp MPEG-2 với một số sửađổi cũng là khuôn dạng được sử dụng bởi các phim DVD thương mại tiêu chuẩn.MPEG-2 bao gồm các phần chính sau:

- MPEG-2 Systems part (part 1) xác định hai khuôn dạng riêng biệt Luồngtruyền tải (Transport Stream) được thiết kế để mang âm và hình ảnh số qua cácphương tiện không được tin cậy lắm MPEG-2 Transport Stream thường được sửdụng trong các ứng dụng băng rộng như ATSC và DVB MPEG-2 Systems cũngxác định các luồng chương trình(Program Stream), một khuôn dạng được thiết kếcho các phương tiện có độ tin cậy chấp nhận được như đĩa MPEG-2 ProgramStream được sử dụng trong các tiêu chuẩn DVD và SVCD MPEG-2 System đượcbiết đến chính thức là ISO/IEC 13818-1 và ITU-T Rec.H222.0

- MPEG-2 Video part (part 2) tương tự MPEG-1, nhưng hỗ trợ video xen.MPEG-2 video không tối ưu cho tốc độ bit thấp (<1Mbit/s), nhưng lại thực hiện tốthơn MPEG-1 tại tốc độ 3Mbit/s và cao hơn MPEG-2 Video được biết đến chínhthức là ISO/IEC 13818-2 và ITU-T Rec H.262

- MPEG-2 Audio part (part 3) cải tiến chức năng âm thanh của MPEG-1 bằngcách cho phép mã hóa các chương trình âm thanh với nhiều hơn hai kênh

MPEG-2 được dùng để mã hóa hình ảnh động và âm thanh và để tạo ra ba kiểukhung số liệu (intra frame, forward predictive frame và bidirectional pridictedframe) có thể được sắp xếp theo một trật tự cụ thể gọi là cấu trúc nhóm các hình ảnh(group of picture, GOP)

Một luợng video MPEG-2 được tạo nên bởi một chuỗi các khung số liệu mãhóa hình ảnh Có ba cách để mã hóa một hình ảnh là: intra-coded (I picture),forward predictive (P picture) và bidirectional predictive (B picture) Các hình ảnh

của luồng video được phân ra thành một kênh chứa thông tin về độ sáng(luminance, còn gọi là kênh Y) và hai kênh thành phần màu (chrominance, còn gọi

là tín hiệu màu phân biệt Cb và Cr)

 Chuẩn nén MPEG-4

MPEG-4 là một chuẩn nén chính được sử dụng để nén dữ liệu về ầm thanh vàhình ảnh( audio and visual, AV) Được đưa ra vào năm 1998, MPEG-4 được lựachọn cho nhóm tiêu chuẩn âm thanh và hình ảnh MPEG-4 được ứng dụng cho web,

CD, videophone và truyền hình quảng bá

MPEG-4 tiếp thu các đặc điểm của MPEG-1 và MPEG-2 và các chuẩn khácliên quan và bổ sung thêm các tính năng mới như hỗ trợ VRML cho 3D, các file baogồm các vật thể được định hướng ( gồm audio, video và VRML)

MPEG-4 thực sự là một dạng nén ảnh mang tính đột phá của công nghệ nénhình đương đại, thể hiện rõ nét ở những tiêu chuẩn :

- Áp dụng những tiêu chuẩn có tính mở cao với sự hỗ trợ đắc lực từ các ngànhcông nghiệp an ninh và công nghiệp máy tính

- Khả năng truyền theo dòng mạng lưới

- Tối thiểu hóa dung lượng kênh truyền và không gian lưu trữ trong khi vẫngiữ được tính trung thực của ảnh

 MPEG-4 đã được phát triển và hòa thiện trở thành định dạng nén hình tiêntiến , hoàn hảo

MPEG-4 Audio

MPEG-4 Audio tạo điều kiện thuận lợi cho một lượng lớn các ứng dụng từ cácbài diễn thuyết đơn giản đến các hình ảnh đa kênh chất lượng cao, và từ các âmthanh tự nhiên đến âm thanh tỏng hợp Đặc biệt, MPEG-4 hỗ trợ các biểu diễn hiệusuất cao của các đối tượng hình ảnh gồm:

 Các tín hiệu hình ảnh thông thường: hỗ trợ cho việc mã hóa các hình ảnhthông thường từ chất lượng thấp đến cao được cung cấp bởi lỹ thuật mã hóabiến đổi

 Các tín hiệu thoại: mã hóa thoại được tiến hành sử dụng tốc độ từ 2kbit/s tới24kbit/s sử dụng công cụ mã hóa thoại Tốc độ bit thấp hơn cũng có thể khi

mã hóa tốc độ thay đổi được cho phép