1 bộ giáo dục và đào tạo bộ quốc phòng Học viện kỹ thuật quân sự Khúc ngọc khoa Chuẩn mã hoá h.264 và khả năng ứng dụng trong hệ thống IPTV luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà Nội - Năm 2011 2 Bộ giáo dục và đào tạo bộ quốc phòng Học viện kỹ thuật quân sự Khúc ngọc khoa Chuẩn mã hoá h.264 và khả năng ứng dụng trong hệ thống IPTV Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60 52 70 luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà Nội - Năm 2011 3 công trình đợc hoàn thành tại học viện kỹ thuật quân sự Hớng dẫn chính: Họ và tên: Nguyễn Tiến Tài Học hàm, học vị : TS Học hàm, học vị: T Đơn vị công tác: Học viện KTQS Cán bộ hớng dẫn phụ (nếu có): Cán bộ chấm phản biện 1: Cán bộ chấm phản biện 2: Luận văn thạc sĩ đợc bảo vệ tại: hội đồng chấm luận văn thạc sĩ học viện kỹ thuật quân sự Ngày tháng năm 2011 4 Học viện kỹ thuật quân sự Phòng sau đại học Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ Họ tên học viên: Khúc Ngọc Khoa Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03 - 05 - 1978 Nơi sinh: Thái Bình Chuyên nghành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60 52 70 I-Tên đề tài: chuẩn mã hoá h.264 và khả năng ứng dụng trong hệ thống IPTV II- nhiệm vụ và nội dung: Ngiên cứu chuẩn mã hoá H.264 làm rõ các đặc điểm của bộ mã hoá H.264, các u điểm của bộ mã hoá H.264 so với các bộ mã hoá trớc. Đề xuất mô hình IPTV cho Đài phát thanh và truyền hình Nam Định. IiI- ngày giao nhiệm vụ: IV-ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25 - 02 - 2011 V-cán bộ hớng dẫn: Họ và tên: Nguyễn Tiến Tài Học hàm, học vị : TS Cán bộ hớng dẫn Cnbộ môn QLchuyên nghành Nội dung và đề cơng luận văn thạc sĩ đã đợc Hội đồng chuyên nghành thông qua Ngày tháng năm 2010 Trởng phòng sau đại học trởng khoa QL nghành 5 MC LC Trang Trang phụ bìa Nhiệm vụ luận văn Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục các ký hiệu Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ Mở đầu Chơng1 Tổng quan về IPTV 6 Tóm tắt luận văn thạc sĩ -Họ và tên học viên : Khúc Ngọc Khoa -Lớp: Kỹ thuật điện tử Khoá: 21 -Cán bộ hớng dẫn: TS Nguyễn Tiến Tài -Tên đề tài: chuẩn mã hoá h.264 và khả năng ứng dụng trong hệ thống IPTV. -Tóm tắt: Ngiên cứu chuẩn mã hoá H.264 làm rõ các đặc điểm của bộ mã hoá H.264, các u điểm của bộ mã hoá H.264 so với các bộ mã hoá trớc. Nghiên cứu các mô hình thực nghiệm về hệ thống phân phối nội dung, hệ thống quản lý bản quyền số, mô hình thực hiện các dịch vụ trong IPTV. Đa ra mô hình IPTV cho Đài phát thanh và truyền hình Nam Định. 7 DANH Mục các ký hiệu, chữ viết tắt CABAC Context-adaptive binary arithmetic coding Mã hoá số học nhị phân thích nghi với ngữ cảnh CACVLC Context-adaptive variable- length coding Mã hoá có độ dài từ mã thay đổi thích nghi với ngữ cảnh CDN Content Distridution Network Mạng phân phối nội dung DRM Digital Right Management Quản lý bản quyền số DSCP Differentiated services code point điểm mã phân biệt dịch vụ EPG Electronics Programer Guide Hớng dẫn chơng trình điện tử FMO Flexible Macroblock Ordering thứ tự macroblock mềm dẻo GOP Group of Picture Nhóm ảnh HDTV High Definition Television truyền hình độ nét cao IP Internet Protocol Giao thức internet IPG Interactive Programming Guide Hớng dẫn tơng tác IPTV Internet Protocol Television truyền hình qua giao thức Internet ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế MPEG Moving Picture Expert Group Nhóm âm thanh và hình ảnh 8 OSS Operation Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động PES Parketized Element Stream đánh dấu thời gian PKI Public Key Infratructure Khoá chứng thực RDO rate distortion optimization Tối u hoá độ méo SMS Service Management System Hệ thống quản lý dịch vụ TCP Transmission Control Protocol Giao thức cần kết nối UDP User Datagram Protocol Giao thức không cần kết nối VLC Video Coding Layer Phân lớp mã hoá video VLC Common variable-length coding Mã hoá có độ dài từ mã thay đổi 9 Danh mục các bảng Trang Bảng 1.1 Các lớp địa chỉ IP Bảng 3.1 Cấu trúc của một gói MPEG PES Bảng 3.2 Cấu trúc gói MPEG TS Bảng 3.3 Cấu trúc của gói IPTV dựa trên RTP Bảng 3.4 định dạng của TCP segment Bảng 3.5 cấu trúc datagram IPTV dựa trên UDP Bảng 3.6 cấu trúc gói video IPv4 Bảng 3.7 các lớp địa chỉ IPv4 Bảng 3.8 mô tả trờng của IPv6 Bảng 3.9 cấu trúc của Ethernet header Bảng 3.10 Cấu trúc khung Ethernet đợc dùng để mang nội dung MPEG-2 Bảng 3.11 Tổng kết các lớp trong mô hình IPTV 10 Danh mục các hình vẽ trang Hình 1.1. Sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống IPTV Hình 1.2. Mô hình truyền thông IPTV Hình 2.1. Cấu trúc dòng MPEG video Hình 2.2. Mã hóa và tổng hợp khung hình trong MPEG-4 Hình 2.3. Cấu trúc phân lớp của H.264 Hình 2.4. Các bán nảnh trong một khung Hình 2.5. Sơ đồ bộ mã hóa H.264 Hình 2.6. Bộ mã hoá Hình 2.7. Bộ giải mã Hình 2.8. Bù chuyển động Hình 2.9. Tham chiếu đa ảnh Hình 2.10. Mode dự đoán thành phần chói Y kích thớc 4*4 Hình 2.11. Mode dự đoán 16*16 liên ảnh Hình 2.12. Loại bỏ d thừa không gian Hình 2.13. Thứ tự truyền các block trong một macroblock Hình 2.14. Mã hoá Entropy Hình 2.15. Khái niệm điều khiển tốc độ Hình 2.16. Mô hình điều khiển tốc độ Hình 2.17. Mối quan hệ giữa giảm tốc độ bit thông qua tăng QP và mức độ méo. Hình 2.19. Hệ thống điều khiển lặp có Rate control Hình 2.20. Những thành phần quan trọng trong phần điều khiển tốc độ Hình 3.1. MPEG-4 AVC có thể phân chia thành phần chói của từng [...]... giữa IPTV và truyền hình Internet, nhu cầu thực tế Chơng II: Chuẩn mã hoá H.264 Giới thiệu chung về các chuẩn mã MPEG nói chung, tập trung tìm hiểu về các đặc điểm của mã hoá H.264, đặc điểm kỹ thuật Rate control trong H.264 Chơng III: Chuẩn nén H.264 và ứng dụng trong IPTV Đa ra các đặc điểm nổi bật của mã hoá H.264, khả năng ứng dụng trong IPTV Mô hình IPTV trong truyền tải nội dung với mã hoá H.264. .. công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không dây trở nên khả thi, càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển thành một trong những dạng dịch vụ Quad - Play Từ bài toán thực tế đồng thời mong muốn đợc nâng cao trình độ và khả năng nghiên cứu của mình tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp Chuẩn mã hoá H.264 và khả năng ứng dụng trong hệ thống IPTV. .. vụ: Ngiên cứu chuẩn mã hoá H.264 làm rõ các đặc điểm của bộ mã hoá H.264, các u điểm của bộ mã hoá H.264 so với các bộ mã hoá trớc Nghiên cứu về 14 công nghệ IPTV Đề xuất mô hình IPTV cho Đài phát thanh và truyền hình Nam Định Nội dung của luận văn đợc trình bày trong 4 chơng bao gồm: Chơng I: Tổng quan về IPTV Giới thiệu tổng quan về IPTV, các đặc tính, cơ sở hạ tầng, việc lựa chọn IP cho IPTV, sự khác... thông IPTV Do đó nếu một bộ mã hoá gửi chơng trình video đến 1 thiết bị IPTV của khác hàng, thì phải chuyển qua các lớp mô hình IPTV ở cả thiết bị nhận và thiết bị gửi Mỗi lớp trong mô hình IPTV độc lập với nhau và có chức năng riêng Khi chức năng này đợc thực hiện, dữ liệu video đợc chuyển đến lớp tiếp theo trong mô hình IPTV Mỗi lớp sẽ thêm vào hoặc bỏ đi phần thông tin điều khiển của gói video trong. .. Quá trình truyền thông trong mạng IPTV Hình 3.16 Định dạng datagram dựa trên UDP Hình 3.17 Định nghĩa dạng gói video IPv4 Hình 3.18 Các lớp địa chỉ IP Hình 3.19 Cấu trúc header của IPv6 Hình 4.1 Mô hình hệ thống IPTV đề xuất Hình 4.2 Vai trò của Middleware trong hệ thống IPTV Hình 4.3 Chức năng của SMS Hình 4.4 Chức năng của CMS Hình 4.5 Chức năng của EPG Hình 4.6 Cấu trúc hệ thống CDN 12 Hình 4.7 Cấu... phần cứng khác nhau từ thiết bị mã hoá và các máy chủ video tới bộ định tuyến IP và thiết bị bảo mật giành riêng đợc sử dụng để chuẩn bị nội dung video cho việc phân phối nội dung qua mạng dựa trên IP Thêm vào đó, hệ thống quản lý thuê bao đợc yêu cầu để quản lý hồ sơ và phí thuê bao của những ngời sử dụng Chú ý rằng, địa điểm thực của trung tâm dữ liệu IPTV đợc yêu cầu bởi hạ tầng cơ sở mạng đợc sử dụng. .. thế hệ sau NGN hiện nay l chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phơng tiện cho ngời sử dụng đầu cuối mà không phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của ngời sử dụng IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp cả ba loại hình dịch vụ nói trên Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV) ,... hình cáp và truyền hình mặt đất MPEG đợc thành lập nhằm phát triển các kỹ thuật nén cho phù hợp với việc truyền hình ảnh Từ khi đợc thành lập, MPEG đã đa ra các chuẩn nén nh: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, (part 2 và part 10), MPEG-7 và MPEG-21 Trong các chuẩn này, MPEG-2 và MPEG-4 part 10 đợc sử dụng rộng rãi trong IPTV 2.1.2 Chuẩn MPEG - 2 MPEG-2 là một công nghệ đạt đợc thành công lớn và là 1 chuẩn nén... AFX (Animation Framwork eXtensions) và MuW (Multi user World) 36 2.1.4 Công nghệ mã hoá video trong MPEG - 4 Chuẩn MPEG - 4 là mộ chuẩn động dễ thay đổi: Với MPEG - 4, các đối tợng khác nhau trong một khung hình có thể đợc mô tả, mã hoá và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ giải mã trong các dòng cơ bản ES (Elementary Stream) khác nhau Cũng nhờ xác định, tách và xử lý riêng các đối tợng (nh nhạc... với mạng IPTV thì có một địa chỉ MAC Độ dài của địa chỉ MAC là 48 bit và thờng đợc biểu diễn bằng 12 số trong hệ 16 Trong 12 số hệ 16 này, 6 số đầu tiên để dành cho nhà sản xuất thiết bị IPTV và các số còn lại đợc dùng để định nghĩa giao diện mạng ảo Kiểm tra lỗi: Chức năng kiểm tra lỗi đợc dùng trong vài lớp của mô hình IPTV, bao gồm cả lớp liên kết dữ liệu Các gói bị ngắt là lỗi thờng gặp trong quá . Thái Bình Chuyên nghành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60 52 70 I-Tên đề tài: chuẩn mã hoá h. 264 và khả năng ứng dụng trong h thống IPTV II- nhiệm vụ và nội dung: Ngiên cứu chuẩn mã hoá H. 264 làm. nảnh trong một khung H nh 2.5. Sơ đồ bộ mã h a H. 264 H nh 2.6. Bộ mã hoá H nh 2.7. Bộ giải mã H nh 2.8. Bù chuyển động H nh 2.9. Tham chiếu đa ảnh H nh 2.10. Mode dự đoán thành phần chói Y kích. H. 264. Chơng III: Chuẩn nén H. 264 và ứng dụng trong IPTV. Đa ra các đặc điểm nổi bật của mã hoá H. 264, khả năng ứng dụng trong IPTV. Mô h nh IPTV trong truyền tải nội dung với mã hoá H. 264. Chơng