
Luận văn

Nghiên cứu và xây dựng
chương trình truyền thông
đa phương tiện
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

2.3.2.Group of blocks (GOB): 23
2.3.3.Macroblocks: 24
2.3.4.Block: 26
3. Chuẩn nén H.263: 26
3.1. Giới thiệu: 26
3.2. Những khác biệt giữa H.263 và H.261: 27
3.2.1.SubQCIF: 27
3.2.2.Cách tính độ sai lệch tốt hơn: 27
3.2.3.Độ chính xác trong việc dự đoán: 27
3.2.4.Cách xử lý truyền macroblock: 27
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ VOICE OVER IP 28
1. Giới thiệu về VoIP: 28
2. Ưu điểm của VoIP so với PSTN: 28
2.1. Tiết kiệm băng thông: 28
2.2. Đơn giản hóa: 29
2.3. Khả năng tích hợp: 29
2.4. Uyển chuyển trong quản lý: 29
2.5. Quản lý tốt: 29
2.6. Giá thành thấp: 30
3. Các hình thức truyền thoại trên mạng IP: 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 2

3.1. PC-PC : 30
3.2. PC – Phone : 30
3.3. Phone - Internet - Phone : 30
4. Nguyên tắc và mô hình hoạt động của VoIP: 31
4.1. Quá trình thiết lập một kết nối VoIP : 31

CHƯƠNG 5: TÌM HIỂU CHUẨN H.323 VÀ THƯ VIỆN OPENH323 56
1. Giới thiệu: 56
2. Chuẩn H.323: 56
2.1. Các ưu điểm của chuẩn H.323: 56
2.2. Kiến trúc hệ thống H.323: 58
2.2.1.Terminal: 59
2.2.2.Gateway: 60
2.2.3.Gatekeeper: 61
2.2.4.MCU (Multipoint Control Unit): 63
2.3. Sơ đồ cấu trúc phân lớp: 64
2.3.1.Video Codec: 65
2.3.2.Audio Codec: 65
2.3.3.Data Channel (Kênh dữ liệu): 66
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 3

2.4. Điều khiển hệ thống: 66
2.4.1.Chức năng điều khiển H.245: 66
2.4.2.Chức năng báo hiệu RAS H.225.0: 67
2.4.3.Chức năng báo hiệu cuộc gọi H.225.0: 68
2.5. Hội nghị đa điểm: 70
2.5.1.Hội nghị đa điểm tập trung: 70
2.5.2.Hội nghị đa điểm phân tán: 71
2.5.3.Hội nghị đa điểm tập trung và phân tán kết hợp: 71
2.6. Quy trình thiết lập cuộc gọi qua mạng H.323: 71
2.7. Mối quan hệ giữa nghi thức H323 và mô hình OSI: 77
2.8. Tổng kết: 77
3. Thư viện OpenH323 78
CHƯƠNG 0: GIỚI THIỆU

Hiện nay với sự phát triển của xã hội, các dịch vụ, các ứng dụng về
truyền thông đa phương tiện như điện thoại, nhắn tin, nghe nhac, xem phim,
v.v… không còn xa lạ với mọi người. Song song với sự phát triển của xã hội
hiện nay là sự phát triển của mạng máy tính, trong đó có mạng truyền thông
đa phương tiện. Trong những năm trước đây, các dịch vụ truyền thông đa
phương tiện đều rất khó thực hiện bởi vì ít có sự hỗ trợ về phần cứng, băng
thông chính là điểm khó khăn cho việc truyền và nhận các tín hiệu âm thanh
và hình ảnh. Tuy nhiên, với kỹ thuật phát triển như hiện nay, các tín hiệu âm
thanh và hình ảnh có thể được nén và giải nén môt cách dễ dàng và băng
thông không còn là vấn đề trở ngại đối với việc truyền nhận tín hiệu âm
thanh, hình ảnh. Hội nghị video (video conference) là một minh chứng rất
thuyết phục cho khả năng này của mạng truyền thông đa phương tiện hiện
nay.
Những kỹ thuật để phục vụ cho mạng truyền thông đa phương tiện hiện
nay đã được nhiều người đi trước nghiên cứu chuyên sâu, tuy nhiên việc kết
hợp các kỹ thuật này lại là một vấn đề mới, thú vị và rất cần thiết cho cuộc
sống hiện nay. Do vậy, chúng em đã chọn đề tài “Nghiên cứu và xây dựng
chương trình truyền thông đa phương tiện tích hợp” để làm đề tài luận văn tốt
nghiệp của mình. Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu các chuẩn truyền thông thời
gian thực, các chuẩn nén âm thanh, hình ảnh, nghiên cứu bộ thư viện giao
diện lập trình OpenH323 và từ những kết quả tìm hiểu được, xây dựng một
hệ thống truyền thông giao tiếp trực tuyến sử dụng máy tính giữa nhiều người
dùng trong các tổ chức hoặc công ty hoạt động phân tán tại nhiều vùng địa lý
khác nhau, hoặc giữa các trường đại học, sử dụng cơ sở hạ tầng mạng nối kết
giữa các vị trí đó (mạng cục bộ, đường truyền thuê bao riêng hoặc Internet).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com

thiết.
Hiệp hội viễn thông quốc tế, ITU-T ( International Telecommunication
Union – Telecommunication ) đã đưa ra những chuẩn nén âm thanh mới nhất
như G728, G729, G723.1 v.v… dành cho băng thông thoại thấp với tần số
300 Hz đến 3,4kHz. Tất cả các chuẩn này đều dựa trên chuẩn mã hóa CELP
(Code-Excited Linear Prediction). Chuẩn nén âm thanh đã được tiêu chuẩn
hóa trong mã ANSI-C với 2 lý do chính:
• Độ tin cậy khi tương tác giữa các thiết bị.
• Giá thành thấp và những tiện ích thực thi dựa trên 16 bit fixpoint
DSP.
2. Chuẩn nén G.711:
2.1. Giới thiệu:
Chuẩn G.711 là một chuẩn nén âm thanh được sử dụng rộng rãi cho
các hội nghị âm thanh. Chuẩn này mô tả phương pháp mã hoá và giải mã âm
thanh với tốc độ 64Kbps.
2.2. Tốc độ lấy mẫu:
Một giá trị được đề nghị của tần số lấy mẫu là 8000 samples/giây. Độ
sai sót thường là +/- 50 phần triệu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 7

2.3. Quy luật mã hoá:
Mỗi mẫu âm thanh là một số nhị phân có tám bit được sử dụng cho
phạm vi toàn cầu. ITU – T đưa ra hai quy luật mã hóa là mã hóa theo quy luật
A và mã hóa theo quy luật µ.
Khi sử dụng luật mã hóa µ trong mạng truyền thông thì việc chặn tất cả
các tín hiệu ký tự 0 là yêu cầu nhất thiết. Giá trị lượng tử hóa là kết quả của
luật mã hóa. Bất cứ sự chuyển đổi cần thiết giữa các quốc gia đều sử dụng


2.6. Sự chuyển đổi giữa A-law và µ-law :
Xem Table 3.
Ghi chú:

• Tín hiệu đầu vào của bộ giải mã A-law sẽ bao gồm sự đảo ngược các bit
chẳn của giá trị đưa vào. Do đó tín hiệu đầu ra của bộ chuyển đổi µ-A sẽ
có quá trình chuyển đổi các bit chẳn được thể hiện trong bộ chuyển đổi ở
đầu ra.
• Nếu bộ chuyển đổi µ-A được thay bằng A-µ thì hầu hết các octets sẽ được
lưu trữ ở giá trị nguyên thủy của nó. Chỉ có những octet tương ứng với bộ
giải mã µ-law ở đầu ra được đánh số 0,2,4,6,8,10,12,14 bị thay đổi (các
con số được tăng lên 1). Hơn nữa trong các octets này, chỉ có bit 8
(thường ít giữ vị trí quan trọng trong PCM) thay đổi. Để phù hợp với
những điều nói trên, bộ chuyển đổi kép µ-A-µ thường trong suốt đối với
bit 1 đến bit 7.
Table 1 Table 2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 9

• Tương tự như vậy, nếu bộ chuyển đổi A-µ được thay bằng µ-A chỉ có các
octet tương ứng với bộ giải mã A-law ở đầu ra có số 26,28,30,32,45,47,63


Table 4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 12

3. Chuẩn nén G.723:
3.1. Giới thiệu:
Chuẩn G.723 giới thiệu một bộ nén có thể dùng để nén tín hiệu thoại
hoặc những tín hiệu âm thanh khác của các dịch vụ đa phương tiện ở tốc độ
bit rất thấp. Trong thiết kế của chuẩn này, nguyên lý ứng dụng làm việc ở tốc
độ truyền bit rất nhỏ. Bộ mã hóa này được tích hợp hai tốc độ khác nhau: 5.3
và 6.3kbit/s. Cả hai tốc độ đều hỗ trợ bởi bộ mã hóa và giải mã. Chúng có thể
chuyển đổi qua lại tại bất kì khung truyền (30 ms) nào. Với tốc độ 6.3 kbit/s

vào chưa được xử lý. LPC filter cho subframe cuối cùng được lượng tử hóa
dùng PSVQ (Predictive Split Vector Quantizer). Các hệ số LPC không được
lượng tử hóa được sử dụng để xây dựng bộ lọc trọng số ngắn hạn(short-term
perceptual weighting filter). Bộ lọc này dùng để lọc toàn bộ frame để nhận
được tín hiệu trong số thoại.
Ứng với 2 subframe (120 mẫu), vòng lặp mở định kỳ cường độ, LOL,
được tính toán dùng tín hiệu trọng số thoại. Sự đánh giá về cường độ âm
thanh được thực thi trên một khối 120 mẫu. Định kỳ về cường độ được dò
tìm trong một khoảng từ 18 đến 142 mẫu. Từ điểm này âm thoại được xử lí
với 60 mẫu trên một subframe.
Bằng cách dùng sự ước lượng về cường độ âm thanh được tính toán ở
phía trước ta xây dựng được bộ lọc định dạng nhiễu điều hòa( harmonic noise
shaping filter). Sự kết hợp của bộ lọc tổng hợp LPC, bộ lọc trọng số và bộ lọc
điều hòa tạp âm được dùng để tạo nên các xung hồi đáp sử dụng cho những
sự tính toán về sau.
Vòng lặp đóng của sự dự đoán cường độ âm thanh được tính toán dựa
trên sự ước lượng định kỳ cường độ âm thanh và đáp ứng xung. Chu kì
cường độ được tính toán như là một giá trị sai biệt nhỏ xung quanh sự ước
đoán cường độ vòng lặp mở. Ứng với trường hợp tốc độ bit cao (6.3 kbit/s),
kĩ thuật lượng tử Multi-pulse Maximum Likelihood Quantization( MP-MLQ)
được dùng, còn đối với trường hợp tốc độ bit thấp (5.3 kbit/s), sự kích thích
các mã đại số được dùng (ACELP). Biểu đồ khối của bộ mã hóa được thể
hiện trong hình dưới đây.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 14

4.2. Mô tả chung về bộ mã CS-ACELP:
Bộ mã CS-ACELP được dựa trên nền tảng của mô hình mã hóa CELP
(Code-Excited Linear-Prediction). Bộ mã này thực thi trên những khung âm
thanh 10 ms tương đương với tốc độ lấy mẫu 8000 sample/s. Cứ mỗi khung
10 ms, tín hiệu âm thanh được phân tích để trích ra những tham số của mô
hình CELP, những tham số này được mã hóa và truyền đi
Tại bộ phận giải mã, các tham số này được dùng vào việc khởi tạo và
tổng hợp các tham số trong bộ lọc. Âm thanh được khôi phục bằng cách lọc
Biểu đồ khối của bộ giải mã tín hiệu thoại
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 16

khởi tạo này thông qua các bộ lọc tổng hợp và bộ lọc dự đoán. Sau khi tính
toán xong luồng, âm thanh vừa được tổng hợp lại được nâng cao hơn nữa
bằng một bộ postfilter. 4.2.1. Nguyên lý mã hóa:
Nguyên lý mã hóa được biểu diễn trong hình dưới đây. Tín hiệu đầu
vào được chuyển lên bộ lọc chất lượng cao và được chia tỷ lệ trong những
khối trước khi xử lý . Tín hiệu tiền xử lý cung cấp như là tín hiệu đầu vào để
dùng cho tất cả những việc phân tích tiếp theo. Việc phân tích dự đoán tuyến

trọng lượng của tín hiệu tiếng nói. Những xung đáp ứng h(n) của bộ lọc tổng
hợp trọng lượng được tính toán. Sau đó vòng lặp đóng của chất lượng âm
thanh được thi hành (để tìm độ delay của bộ mã tương thích các ký hiệu điện
tử và tăng tốc cho nó), dùng x(n) và h(n), và bằng cách tìm kiếm xung quanh
những giá trị của vòng lặp mở độ delay của chất lượng âm thanh. Độ trể của
chất lượng âm thanh được mã hóa 8 bits rong khung phụ thứ nhất và mã hóa
5 bit cho khung phụ thứ hai. Tín hiệu đạt được x(n) được cập nhật bằng cách
trừ đi (lọc) các codebook tương thích tham gia vào, và một tín hiệu đạt được
khác x’(n) được dùng trong việc tìm kiếm các fixed_codebook để tìm ra một
sự kích thích tương thích nhất. Codebook đại số 17 bits được dùng cho sự
kích thích fixed_codebook. Sự gia tăng của độ tương thích và những mã cố
định đóng góp vào là một vector lượng tử hóa 7 bits. Cuối cùng bộ nhớ của
bộ lọc được cập nhật lại dùng tín hiệu kích thích đã được xác định trước.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 18
4.2.2. Nguyên lý giải mã:

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 20 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÁC CHUẨN NÉN HÌNH ẢNH
1. Giới thiệu:
Cũng giống như các tín hiệu âm thanh, tín hiệu hình cũng gặp rất nhiều
khó khăn trong việc truyền dẫn tín hiệu do sự hạn chế về băng thông. Về điều
này, Hiệp hội viễn thông quốc tế ITU-T cũng đưa ra một vài chuẩn nén dùng
cho video như H.261, H.263 v.v… để có thể truyền các tín hiệu hình ảnh trên
băng thông thấp nhưng vẫn đạt được chất lượng dịch vụ tốt. Các chuẩn kỹ
thuật này đang được sử dụng rộng rãi trong các hội nghị truyền hình.
Ngoài ra, chúng ta có thể sử dụng các kỹ thuật nén hình khác như
MPEG I & II phục vụ cho nhu cầu mã hoá chung các hình ảnh động. Tuy
nhiên, luận văn này đi sâu vào nghiên cứu hai chuẩn nén do ITU-T đưa ra là
H.261 và H.263.
2. Chuẩn nén H.261:
2.1. Giới thiệu:
Chuẩn H.261được ITU-T đưa ra vào năm 1990. Chuẩn này đưa ra
những phương pháp mã hoá và giải mã hình ảnh, dùng trong việc truyền hình
ảnh video của các dịch vụ nghe nhìn với tốc độ px64Kbps ( p = 1- 30 ).

lập và được gởi đi trực tiếp đến tiến trình chuyển đổi block
(block transformation process).
• INTER coding: mỗi frame được mã hoá có sự liên quan đến các
frame khác. Độ sai lệch được tính toán giữa một vùng 16*16
pixel (gọi là macroblock) với một macroblock của frame trước.
b. Block transformation:

H261 hỗ trợ việc bù đắp những mất mát của quá trình chuyển
động trong bộ mã hoá như một tùy chọn. Trong việc bồi thường
chuyển động, một vùng tìm kiếm được xây dựng dựa trên frame trước
để xác định macroblock tham chiếu tốt nhất (reference macroblock).
Cả độ sai lệch ước tính cũng như vector chuyển động, xác định giá trị
và hướng di chuyển giữa macroblock được mã hóa và vùng tham chiếu
đã chọn đều được gửi đi. Cùng tìm kiếm cũng như làm thế nào để tính
toán vector chuyển động không tùy thuộc và sự chuẩn hóa. Thành
Y
YY
Y
Cb
Cr
H.1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 22

phần nằm ngang và thẳng đứng của vector phải có giá trị nguyên nằm
trong khoảng -15 đến 15.
Trong sự biến đổi khối, những frame mã hóa theo kiểu INTRA
cũng như những sai số dự đoán đều được đưa vào trong khối 8*8. Mỗi

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Nghiên cứu và xây dựng chương trình truyền thông đa phương tiện

Trần Thanh Long - Nguyễn Thành Nam 23

• PSC : Picture Start Code (20 bit), có giá trị 0000 0000 0001 0000 0000.
• TR : Temperal Reference (5 bit):
Có 32 giá trị khác nhau, nó được thành lập bằng cách tăng giá trị đó
ở header của ảnh đã chuyển trước lên 1 cộng với số lượng ảnh chưa được
chuyển kể từ ảnh notice chuyển cuối cùng.
• PTYPE : Type Information (6 bit):
Thông số này lưu thông tin về toàn bộ ảnh.
Bit 1: Split screen indicator, “0”: off , “1”: on
Bit 2: Document camera indicator, “0”: off, “1”: on
Bit 3: Freeze Picture Release, “0”: off , “1”: on
Bit 4: Source Format, “0”: QCIF , “1”: CIF.
Bit 5,6 Space.
• PEI : Extra Insertion Information (1 bit)
Được bật lên 1 nếu có trường data tùy chọn theo sau.
• PSPARE : Spare Information (0, 8, 16 …bits)
Nếu trường PEI được bật lên 1 thì 9 bits bao gồm 8 bits data và 1
bit PEI dùng để chỉ tiếp 9 bits theo sau và cứ tiếp tục như thế cho đến khi
bit PEI = 0.
2.3.2. Group of blocks (GOB):
Ứng với 1/12 CIF (Common Image Format) picture hoặc 1/3 QCIF
(Quarter Common Image Format)


block cho đến khi bị loại bỏ bởi bất kỳ một MQUANT nào theo sau. Đây
là giá trị của lượng tử có trị số từ 1-31.
• GEI : Extra Insertion Information (1 bit)
Được bật lên 1 khi có trường data.
• GSPARE : Spare Information (0,8,16,…bits)
Khi thông số GEI bật lên thì 9 bits theo sau sẽ bao gồm 8 bits data
và 1 bit GEI khác dùng để 9 bits tiếp theo và cứ tiếp tục như thế cho đến
khi gặp bit GEI = 0.
2.3.3. Macroblocks:
Mỗi GOB (Group of Block) được chia thành 33 macroblock ứng với
16*16 pixel của cường độ sáng và 2 thành phần màu (8*8).

GBSC GN GQUANT GEI GSPARE GEI MB Data

H.4 Structure of GOB Layer
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
H.5 Trật tự của các macroblock trong một GOB
MBA MTYPE MQUANT MVD CBP Block Data
H.6 Cấu trúc một lớp macroblock
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com