HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
Trần Thanh Phong
NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CHUẨN MÃ HÓA VIDEO AV1
ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
HÀ NỘI – NĂM 2023
ii
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÃ HÓA VIDEO .................................................. 3
1.1 Giới thiệu về mã hóa video ............................................................................... 3
1.2 Các phương pháp mã hóa video .................................................................... 4
1.2.1 Phân loại các kỹ thuật nén video ................................................................ 4
1.2.2 Phương pháp mã hóa video dự đoán ....................................................... 5
1.2.3 Phương pháp mã hóa video phân tán ...................................................... 5
1.2.3 Sơ đồ tổng quát của mã hóa video .............................................................. 6
1.3 Các chuẩn mã hóa video phổ biến ................................................................. 8
1.1.1 Chuẩn H.264/AVC.................................................................................. 9
1.1.2 Chuẩn H.265/HEVC ............................................................................. 10
1.1.3 Chuẩn mã hóa VP9 ............................................................................... 11
1.4 Kết luận chương 1 ....................................................................................... 12
CHƯƠNG 2: CHUẨN MÃ HÓA VIDEO AV1 ....................................................... 13
2.1 Những điểm nổi bật về thiết kế và tính năng của mã hóa AV1 ...................... 13
2.1.1 Phân vùng khối ......................................................................................... 15
2.1.2 Dự đoán nội ảnh ........................................................................................ 15
2.1.3 Dự đoán liên ảnh ....................................................................................... 16
2.1.4 Bộ lọc vòng trong ..................................................................................... 16
2.1.5 Biến đổi mã hóa ........................................................................................ 17
2.1.6 Mã hóa entropy ......................................................................................... 17
2.2 Cú pháp mức cao ............................................................................................. 17
2.3 Các kỹ thuật mã hóa video .............................................................................. 19
2.3.1 Phân vùng khối mã hóa ............................................................................. 19
2.3.2 Dự đoán nội ảnh ........................................................................................ 20
2.3.3 Dự đoán liên ảnh ....................................................................................... 29
2.3.4 Biến đổi mã hóa ........................................................................................ 35
2.3.5 Lượng tử hóa ............................................................................................. 37
2.3.6 Mã hóa Entropy ........................................................................................ 40
2.3.7 Bộ lọc vòng trong ..................................................................................... 41
2.3.8 Cấu hình, profile và mức .......................................................................... 44
2.4 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 46
iii
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÃ HÓA VIDEO CHUẨN AV1 SO
VỚI CHUẨN HEVC. ................................................................................................ 47
3.1 Một số tham số sử dụng để đánh giá ............................................................... 47
3.1.1 PSNR (Peak Signal to Noise Ratio).......................................................... 47
3.1.2 Chỉ số tương đồng về cấu trúc (SSIM) ..................................................... 48
3.1.3 Thời gian mã hóa ...................................................................................... 48
3.1.4 Đại lượng Bjontegaard Delta .................................................................... 49
3.2 Khảo sát công cụ chạy thử nghiệm ................................................................. 50
3.2.1 FFMpeg ..................................................................................................... 50
3.2.2 MediaInfor ................................................................................................ 51
3.2.3 Thông số kỹ thuật phần cứng .................................................................... 51
3.3 Một số kịch bản và đánh giá kết quả ............................................................... 51
3.3.1 Thử nghiệm với video độ phân giải CIF ...................................................... 51
3.3.2 Thử nghiệm với video độ phân giải HD .................................................. 58
3.3.3 Thử nghiệm với video độ phân giải 4K ........................................................ 61
3.3.4 Đánh giá kết quả các thử nghiệm.......................................................... 63
3.4 Kết luận chương 3 ....................................................................................... 65
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 66
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 67
