Оригинальный документ

В.В. СТУДЁНОВ
Научный руководитель – Н.П. ВАСИЛЬЕВ, к.т.н., доцент
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПЕРЕДАЧИ ПОТОКОВОГО ВИДЕО ПО
СЕТЯМ С КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ
Рассмотрены основные методы передачи видеоданных по сетям
коммутацией пакетов, позволяющие решать проблемы, связанные
негарантированным качеством обслуживания.
с
с
Передача видеоинформации через сеть Интернет является важнейшей
составляющей информационного потока для многих современных
мультимедиа-приложений. В настоящее время сеть Интернет не всегда
обеспечивает гарантированное качество обслуживания. Таким образом,
требуется применение эффективных механизмов, повышающих качество
обслуживания и, соответственно, качество переданной видеоинформации.
Пропускная способность канала в Интернет является величиной,
сильно меняющейся во времени. Если отправитель передает со
скоростью, превышающей текущую пропускную способность канала при
перегрузке сети, происходит потеря пакетов и качество видео на стороне
получателя заметно ухудшается. Если отправитель передает со скоростью
более медленной, чем доступная скорость канала, качество видео на
стороне получателя будет неоптимальным. Основной целью в
преодолении данной проблемы является оценка текущей пропускной
способности и кодирование видеопотока со скоростью, соответствующей
текущей пропускной способности канала.
Кодирование, адаптивное к скорости потока может варьировать
скорость потока выходных данных за счет изменения следующих
параметров: изменения частоты кадров видеопоследовательности,
изменения степени сжатия видеоданных, либо незначительного
изменения скорости воспроизведения кодируемой последовательности
(предел, неразличимый человеческим взглядом – 25% в сторону
ускорения или замедления воспроизведения).
Еще одной особенностью передачи данных в Интернет является
неравномерная задержка при передаче различных пакетов, так
называемый джиттер. Для сглаживания неравномерного поступления
данных используют буферизацию на стороне получателя, однако с
увеличением размера буфера, растет задержка воспроизведения. Большой
размер буферной памяти ведет к невозможности проведения
видеоконференций и интерактивного вещания.
Третьей проблемой, присущей компьютерным сетям, является потеря
или искажение данных. Чтобы бороться с этой проблемой в системы
передачи видео включают механизмы контроля ошибок, которые могут
быть подразделены на 4 класса: корректирующее кодирование, повторная
передача, маскирование ошибок и кодирование с пониженной
чувствительностью к ошибкам [1].
Использование корректирующего кодирования имеет преимущество в
малой задержке передачи. Этот метод основывается на добавлении
дополнительной информации к сжатому потоку видеоданных, что
позволяет реконструировать потерянные пакеты данных.Недостатками
метода являются повышение требований к скорости передачи
информации за счет добавления избыточности и увеличение задержек при
обработке принятых пакетов.
В настоящее время разработаны методы кодирования с приоритетом,
устанавливающие различную степень коррекции ошибок для различных
сегментов видеопотока. Это является удобным, в частности, для
распространенного стандарта MPEG, в котором I-кадр имеет приоритет по
сравнению с Р-кадром, который, в свою очередь, является более важным
по сравнению с B-кадром.
Недостатком повторной передачи является примерно трехкратное
увеличение времени передачи информации по сети. Поэтому повторная
передача наиболее эффективна в случае малого времени доставки
видеоинформации или при наличии информационного буфера большого
объема на принимающей стороне.
В случае потерь информации заметность искажений может быть
снижена заменой потерянного полного видеокадра на предыдущий, а
также заменой отдельного искаженного блока изображения на блок из
предыдущего кадра либо на блок с интерполяцией данных.
Результаты анализа применяются при разработке системы адаптивной
передачи видео.
Список литературы
1.
J. Apostolopoulos, Wai-tian Tan, and S. Wee, "Video Streaming: Concepts, Algorithms,
and Systems”, //”Handbook of Video Databases, Design and Applications" CRC Press 2004.
2.
M.-L. Shyu, S.-C. Chen, and H. Luo, “End-to-End Congestion Controll via
Optimal Bandwidth Allocation for Multimedia Streams,” Proceedings of the 15th
International Conference on Computer Applications in Industry andEngineering, p 2002