I. Tổng quan về mã hóa video
Chương này giới thiệu nguyên tắc cơ bản của mã hóa video, bao gồm việc phát liên tục các hình ảnh để tạo ra chuyển động. Các chuẩn khung hình phổ biến như 24 fps, 25 fps, và 30 fps được đề cập, cùng với sự khác biệt giữa hệ PAL và NTSC. Video không chỉ là công cụ giải trí mà còn đóng vai trò quan trọng trong giáo dục, an ninh, nghiên cứu khoa học, và kinh doanh. Kỹ thuật nén video giúp giảm dung lượng dữ liệu mà không làm giảm chất lượng hình ảnh, nhờ vào việc loại bỏ thông tin dư thừa trong không gian và thời gian.
1.1 Nguyên tắc mã hóa video
Nguyên tắc chính của mã hóa video dựa trên mối tương quan giữa các frame và pixel trong cùng một frame. Kỹ thuật mã hóa tổn hao được sử dụng để tiết kiệm băng thông mà vẫn đảm bảo chất lượng video. Các kỹ thuật mã hóa nội ảnh (Intraframe) và liên ảnh (Interframe) được áp dụng để giảm dư thừa thông tin trong không gian và thời gian.
1.2 Kỹ thuật giảm dư thừa thông tin trong miền không gian
Kỹ thuật giảm dư thừa thông tin trong miền không gian bao gồm mã hóa dự báo và mã hóa biến đổi. Mã hóa dự báo sử dụng giá trị của các pixel liền kề để dự đoán giá trị pixel hiện tại. Mã hóa biến đổi, như biến đổi Cosin rời rạc (DCT), chuyển đổi giá trị pixel sang miền tần số để loại bỏ thông tin không cần thiết. Lượng tử hóa các hệ số DCT giúp giảm dung lượng dữ liệu mà vẫn duy trì chất lượng hình ảnh.
II. Tổng quan về mã hóa video độ phân giải cao H
Chương này tập trung vào chuẩn nén video H.265/HEVC, một chuẩn mới với khả năng nén gấp đôi so với H.264/AVC. HEVC được thiết kế để đáp ứng nhu cầu về video độ phân giải cao như 4K và 8K, đồng thời giảm tải cho hệ thống lưu trữ và truyền tải. Chuẩn này mang lại cải tiến về chất lượng hình ảnh, âm thanh, và khả năng giám sát phạm vi hoạt động rộng hơn.
2.1 Giới thiệu chuẩn nén H.265 HEVC
H.265/HEVC là chuẩn nén video hiệu quả cao, được phát triển để thay thế H.264/AVC. Với tỷ lệ nén gấp đôi, HEVC giúp giảm đáng kể dung lượng video mà vẫn duy trì chất lượng hình ảnh. Chuẩn này đặc biệt phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ phân giải cao và băng thông thấp.
2.2 So sánh hiệu năng nén của H.265 với các chuẩn trước
So sánh hiệu năng nén giữa H.265 và các chuẩn trước như H.264 cho thấy sự vượt trội của HEVC về tỷ lệ nén và chất lượng hình ảnh. Các thử nghiệm với các chuỗi video khác nhau đã chứng minh rằng H.265 có thể giảm dung lượng video đến 50% so với H.264 mà không làm giảm chất lượng.
III. Phân tích đánh giá hiệu năng của chuẩn nén video HEVC
Chương này trình bày kết quả phân tích và đánh giá hiệu năng của chuẩn nén video HEVC thông qua phần mềm HEVC Test Model (HM). Các chuỗi video đầu vào với đặc tính thay đổi được sử dụng để kiểm tra hiệu quả nén của HEVC. Kết quả cho thấy HEVC đạt hiệu suất nén cao hơn đáng kể so với các chuẩn trước, đặc biệt trong các chế độ nén nội ảnh và liên ảnh.
3.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng HM
Phần mềm HEVC Test Model (HM) được sử dụng để mô phỏng và đánh giá hiệu năng của chuẩn nén HEVC. HM cung cấp các công cụ để thực hiện mã hóa và giải mã video, cùng với các tham số cấu hình linh hoạt để tối ưu hóa quá trình nén.
3.2 Phân tích kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng cho thấy HEVC đạt hiệu suất nén cao hơn so với H.264, đặc biệt trong các chuỗi video có độ phân giải cao. Các tham số như PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) và bitrate được sử dụng để đánh giá chất lượng video sau khi nén. HEVC cho thấy sự cải thiện đáng kể về chất lượng hình ảnh và tỷ lệ nén.
