LỜI MỞ ĐẦU Một trong những đặc điểm nổi bật của thời đại ngày nay là sự phát triển rất nhanh của khoa học và công nghệ. Các cuộc cách mạng khoa học trên các lĩnh vực: tin học, truyền thông, công nghệ… không chỉ làm thay đổi mọi mặt của đời sống kinh tế - xã hội mà còn có tác động mạnh mẽ đến giáo dục và đào tạo, góp phần đổi mới phƣơng pháp, nâng cao hiệu quả và chất lƣợng trong giáo dục. Dƣới ảnh hƣởng của các cuộc cách mạng khoa học, nhiều phƣơng tiện kỹ thuật dạy học hiện đại xuất hiện,việc sử dụng các phƣơng tiện nhƣ: Hệ thống trang thiết bị nghe nhìn, thiết bị và bài giảng tƣơng tác, học tập qua mạng, tìm kiếm và khai thác những tài nguyên vô cùng quý giá và bổ ích từ Internet… trong quá trình học và dạy học chính là yếu tố chính đòi hỏi phải có sự đổi mới môi trƣờng giáo dục, đổi mới cách dạy và cách học ở mọi cấp học. Hội nghị truyền hình nhƣ hiện nay đã đóng góp một phần làm cho khoảng cách địa lý đã không còn là trở ngại quá lớn.
Sử dụng giải pháp hội nghị truyền hình sẽ tiết kiệm đƣợc rất nhiều thời gian đi lại, học, họp và đào tạo đồng thời giải quyết đƣợc vấn đề chi phí đi lại, ăn ở, sinh hoạt của các đại biểu tham gia các buổi học, đào tạo tại các địa điểm khác nhau, giảm các rủi ro tai nạn trên đƣờng đi cho những ngƣời tham gia. Ngoài ra, có một chiến lƣợc đúng đắn trong việc triển khai giải pháp này sẽ giúp cho tỉnh Quảng Ninh có một môi trƣờng chia sẻ thông tin hiệu quả, tận dụng đƣợc tối đa các chi phí đầu tƣ. Với hạ tầng truyền thông ngày càng đƣợc củng cố và phát triển, kinh phí thuê đƣờng truyền ngày càng giảm thì việc triển khai hệ thống hội nghị truyền hình của tỉnh Quảng Ninh mang tính thực tiễn và khả thi rất cao, góp phần thành công trong công cuộc đổi mới và phát triển của tỉnh, của đất nƣớc. Tuy nhiên, với việc triển khai hệ thống hội nghị truyền hình trên nền tảng cơ sở hạ tầng đang có thì việc các tín hiệu (video, hình ảnh, bài giảng.) đƣợc truyền đi thông qua các nhà mạng Internet.
Điều này sẽ làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng của các thông tin đi và đến. Có nhiều giải pháp để giải quyết vấn đề này nhƣ: Tăng băng thông, nâng cấp các thiết bị, áp dụng các chuẩn nén để nén tín hiệu âm thanh và hình ảnh xuống mức thấp nhất mà vẫn đảm bảo chất lƣợng… Với việc tăng băng 2 thông hay nâng cấp các thiết bị đòi hỏi chi phí lớn cũng nhƣ các thiết bị tiên tiến mới, vì vậy em lựa chọn phƣơng pháp áp dụng các kỹ thuật nén mới để áp dụng cho bài toán này. Hiện có rất nhiều các chuẩn nén để có thế áp dụng vào bài toán này, tuy nhiên em chọn nghiên cứu chuẩn nén MPGE-4 H.264/AVC để đƣa vào ứng dụng. Để có thể đi sâu vào nghiên cứu chuẩn nén MPEG-4 H.264/AVC, thì chúng ta cần nắm đƣợc các thuật ngữ, các kỹ thuật cần thiết cho việc nén tín hiệu, cũng nhƣ là các ƣu nhƣợc điểm của các chuẩn nén trƣớc đó đã mang lại.
Vì đây là một đề tài lý thuyết, nên bƣớc quan trọng nhất của quá trình làm luận văn là tìm kiếm tài liệu và tổng hợp nó thành một chuỗi các kiến thức liên tục tránh lan man và yếu tố thuyết phục ngƣời tham khảo cũng rất quan trọng, do đó bên cạnh trình bày chi tiết về cách thức nén, em đã cố gắng mô phỏng một phần ƣu điểm của chuẩn nén này nhằm góp phần sinh động cho đề tài. TỔ CHỨC LUẬN VĂN Luận văn đƣợc trình bày thành 3 chƣơng và 1 phụ lục. Chƣơng I: KHÁI QUÁT VỀ HỘI NGHỊ TRUYỀN HÌNH VÀ BÀI TOÁN NÉN VIDEO. Chƣơng II: KỸ THUẬT NÉN VÀ GIẢI NÉN MPEG-4 H.
Chƣơng III: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Tuy nhiên, do kinh nghiệm còn hạn chế, đồng thời MPEG-4 H.264/AVC là một kỹ thuật còn trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, nên chắc chắn luận văn sẽ không tránh khỏi sai sót, kính mong Quý Thầy Cô và bạn bè đồng nghiệp đóng góp ý kiến nhằm hoàn thiện tốt luận văn này. KHÁI QUÁT VỀ HỘI NGHỊ TRUYỀN HÌNH VÀ BÀI TOÁN NÉN VIDEO 1.1 Khái quát về hội nghị truyền hình 1.1 Giới thiệu Vào những năm 80 của thế kỷ XX, Hội nghị truyền hình đã mở ra một hƣớng mới cho thế giới trong việc trao đổi thông tin khi các đối tƣợng cần giao lƣu ở các vị trí khác nhau mà không có khái niệm về mặt địa lý. Khác với các phƣơng tiện trao đổi thông tin khác nhƣ điện thoại, dữ liệu, Hội nghị truyền hình cho phép mọi ngƣời tiếp xúc với nhau, nói chuyện với nhau thông qua tiếng nói và hình ảnh bằng hình ảnh trực quan. Việc sử dụng công nghệ hội nghị truyền hình, cho thấy hiệu quả sử dụng của nó đã đem lại lợi ích hiệu quả kinh tế rõ rệt, ứng dụng truyền hình cho việc giao lƣu, gặp gỡ, hội nghị, hội thảo, đào tạo, chăm sóc sức khỏe từ xa trong ngành y tế, các lĩnh vực khác trong nền kinh tế là sự hợp tác, nghiên cứu và phát triển không ngừng đã đem lại lợi ích và hiệu quả kinh tế vô cùng to lớn cho xã hội.
Thế hệ đầu tiên của hệ thống thiết bị hội nghị truyền hình đƣợc thực hiện qua mạng kỹ thuật số đa dịch vụ ISDN dựa trên tiêu chuẩn H.230 của Tổ chức ITU; Thế hệ thứ hai của hệ thống thiết bị hội nghị truyền hình ứng dụng cho máy tính cá nhân và công nghệ thông tin, và vẫn dựa vào mạng ISDN và các thiết bị mã hoá/giải mã, nén/giải nén - CODEC; Thế hệ thứ ba của hệ thống thiết bị hội nghị truyền hình ra đời trên cơ sở mạng cục bộ LAN phát triển rất nhanh và có mặt ở khắp mọi nơi trên thế giới. Hiện nay, công nghệ truyền hình với chất lƣợng cao sử dụng chuẩn H.230 có tính ƣu việt, đã và đang thay thế dần các phƣơng tiện thông tin khác và đã đƣợc ứng dụng vào tất cả các ngành kinh tế quốc dân từ quốc phòng, chăm sóc sức khỏe, đào tạo, nghiên cứu khoa học, v. và cuối cùng là một công nghệ truyền thông không thể thiếu đƣợc trong ngành kinh tế quốc dân. Công nghệ hiện đại nhất hiện nay của hệ thống thiết bị hội nghị truyền hình là sử dụng theo tiêu chuẩn công nghệ H.323 qua giao thức IP.
Khi công nghệ HD (High 4 Definition) chính thức gia nhập thị trƣờng. Với chất lƣợng hình ảnh rõ nét gấp 10 lần so với chuẩn SD (Standard Definition), độ phân giải hình ảnh đạt đến 720p; Full HD 1080p, nén Video chuẩn H.264, âm thanh AAC-LD, hội nghị truyền hình HD thực sự thoả mãn đƣợc nhu cầu "giao tiếp ảo". Công nghệ HD giúp các tổ chức, doanh nghiệp thay thế các cuộc họp dày đặc bằng những cuộc họp trực tuyến. Thế hệ thứ tư của hệ thống thiết bị truyền hình ra đời từ 2014 trên cơ sở một loạt các tiến bộ vƣợt bậc về công nghệ thông minh của hãng Trueconf: (1) Áp dụng đƣợc chuẩn nén H.264 SVC trong việc truyền nhận dữ liệu, giúp cho hình ảnh âm thanh đạt chất lƣợng cao cấp về hình ảnh và âm thanh với yêu cầu băng thông cực thấp (Full HD 30 fps 1080p chỉ yêu cầu băng thông là 1024 Kbps); (2) Dùng công nghệ nhận dạng thông minh đối với siêu âm và hồng ngoại để tiếp nhận tín hiệu từ bút điện tử cảm ứng vào màn hình không cảm ứng, giúp cho ngƣời sử dụng có thể vẽ, xóa đƣợc bằng bút điện tử đa sắc màu trên màn hình bất kỳ (khung hình trắng hoặc chứa nội dung đang trình chiếu).
Hình ảnh đang vẽ sẽ đƣợc truyền ngay lập tức tới các đầu cầu khác và ghi lại đƣợc thành file ảnh cùng với hình ảnh nền đã trình chiếu; (3) Dùng công nghệ nhận dạng thông minh đối với âm thanh trong tín hiệu thu đƣợc từ micro đa hƣớng để phát hiện ra tiếng ngƣời, đâu là âm thanh do va chạm vật chất gây ra (tạp âm), giúp cho hệ thống ngay lập tức phát hiện điểm cầu có ngƣời phát biểu để tự động kích hoạt điểm cầu đó trở thành điểm cầu chính, làm cho việc điều khiển các điểm cầu có thể thực hiện hoàn toàn tự động (các điểm cầu đều không cần bật micro khi phát biểu, không cần tắt micro khi ngừng phát biểu); (4) Dùng công nghệ nhận dạng và phán đoán thông minh đối với hình ảnh để tự động điều chỉnh liên tục khuôn hình của camera vừa đủ theo vị trí của những ngƣời dự họp, loại bỏ không gian thừa, tự đếm đƣợc số ngƣời dự họp theo từng giây. Dùng công nghệ nhận dạng và phán đoán đối với hình ảnh khuôn mặt ngƣời để tự động phát hiện chính xác ngƣời phát biểu trong số những ngƣời dự họp và điều chỉnh camera quay chân dung ngƣời phát biểu (khi ngƣời phát biểu di chuyển thì camera sẽ quay và zoom theo ngƣời đó). Các thành phần của một hệ thống Hội nghị truyền hình Các hệ thống đào tạo cán bộ trực tuyến đa điểm gồm 3 thành phần cơ bản: thiết bị đầu cuối (Thiết bị VCS), thiết bị điều khiển đa điểm (MCU), thiết bị vƣợt tƣờng lửa hoặc Gateway và Gatekeeper. Ngoài ra còn có các thiết bị tùy chọn khác (thiết bị chia sẻ dữ liệu, thiết bị ghi hình lại hình ảnh Video Conferencing, thiết bị lập lịch và quản lý các khóa đào tạo, …) - Thiết bị VCS: Có chức năng thu nhận hình ảnh, âm thanh (qua camera, micro) mã hóa chúng rồi chuyển qua giao diện mạng.
Các VCS còn có cổng giao tiếp với máy tính (PC, Laptop) cho phép kết nối và trình chiếu các tài liệu từ máy tính vào phiên làm việc. VCS sử dụng màn hình TV, màn hình máy tính hoặc máy chiếu làm thiết bị hiển thị và có thể sử dụng bất kỳ hệ thống âm thanh nào có sẵn. - Thiết bị MCU: Có chức năng điều khiển đa điểm, cho phép kết nối nhiều VCS vào một phiên làm việc. Hình ảnh, âm thanh từ các thiết bị VCS đƣợc nhận về, trộn và chia hình hiển thị theo yêu cầu của ngƣời quản lý hệ thống.
Ngòai ra, MCU còn hỗ trợ kết nối các đầu cuối thoại (Voice only).