Влияние ошибок в каналах широкополосных систем беспроводного доступа на качество потокового видео стандарта H.264/AVC

• Автор: Иванов, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 180 с. : ил.

С ОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ПОТОКОВЫХ СЕРВИСОВ В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИСТЕМАХ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Характеристика потокового видео
1.1.1 Понятие потокового трафика
1.1.2 Характеристика стандарта кодирования видео Н.
1.2 Трансляция потокового видео по сетям широкополосного беспроводного доступа
1.2.1 Эволюция сетей широкополосного беспроводного доступа
1.2.2 Основные протоколы передачи потокового видео
1.2.3 Инкапсуляция Н.264 в ЯТР пакеты
1.2.4 Особенности трансляции потокового видео по сетям широкополосного беспроводного доступа
1.3 Модели ошибок в сетях широкополосного беспроводного доступа
1.4 Оценка качества потокового видео
1.4.1 Методы субъективной оценки
1.4.2 Методы объективной оценки
1.4.3 Метрики и показатели оценки качества изображений
1.4.4 Методика оценки качества
1.5 Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОТОКОВОГО ВИДЕО В СИСТЕМАХ ШИРОКОПОЛОСНОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА
2.1 Разработка программно-аппаратного комплекса для оценки качества потокового видео
2.1.1 Структура комплекса для оценки качества потокового видео
2.1.2 Представление исходных файлов и формат видео
2.1.3 Функциональные модули ПАК
2.1.4 Оценка качества видео
2.2 Исследование систем широкополосного беспроводного доступа для передачи потокового видео с помощью ПО N
2.3 Исследование помехоустойчивости широкополосных систем беспроводного доступа с помощью ПО Matlab
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ НА КАЧЕСТВО ПОТОКОВОГО ВИДЕО СТАНДАРТА H.264/AVC ПРИ ПЕРЕДАЧЕ В СИСТЕМАХ ШИРОКОПОЛОСНОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА
3.1 Экспериментальные исследования качества видео стандарта
H.264/AVC при передаче по широкополосной сети беспроводного доступа с помощью ПАК
3.2 Влияние битовых ошибок на визуальное качество потокового видео
3.3 Влияние пакетных ошибок на визуальное качество потокового видео
3.4 Влияние длины группы ошибок на качество потокового видео..
3.5 Исследование пакетирования ошибок в каналах широкополосного беспроводного доступа на качество передачи потокового видео
3.5.1 Разработка марковской модели пакетирования ошибок в каналах широкополосного беспроводного доступа при передаче потокового видео.
3.5.2 Результат имитационного моделирования пакетирования ошибок с помощью марковской модели
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕСТВА ОЦЕНКИ ПОТОКОВОГО ВИДЕО У
4.1 Разработка аналитической модели распространения ошибки
4.2 Влияние пространственно-временных характеристик на визуальное качество потокового видео
4.3 Оценка качества видеопотока в условиях рассинхронизации..
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Листинг программы имитации сети
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Описание команд
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Листинг программы оценки качества

ВВЕДЕНИЕ
Начиная с внедрения первых коммерческих продуктов в Интернете в 1995 году, наблюдается бурный рост услуг по передаче мультимедийных данных. Основную долю ресурсов при передаче занимают потоковые данные. Преимущество потоковой передачи данных состоит в том, что аудио и видео материалы наглядно представляют информацию в легко воспринимаемом виде. Это, в свою очередь, эффективно в рекламе, торговле, обучении и инструктировании. Для компаний это означает увеличение эффективности, большую рентабельность и меньшие затраты на доставку информации. Традиционный способ доставки файлов из сети с помощью загрузки недостаточно удобен для аудио- и видеоданных даже с учетом того, что клиентские соединения становятся быстрее. Часто скорости передачи недостаточны для загрузки видеофайлов, размер которых составляет десятки мегабайт. Решение проблемы больших файлов существует вот уже несколько лет: технология передачи потоковых данных. С помощью потокового мультимедиа-плейера, например QuickTime компании Apple, Media Player компании Microsoft или RealPlayer компании RealNetworks, возможно воспроизвести видео- и/или аудиоданные спустя несколько секунд после поступления первых битов потока на компьютер.
На сегодняшний день ежемесячное увеличение объемов данной услуги исчисляется миллионами часов воспроизведения и сотнями тысяч новых медиа-серверов. Кроме того, это услугой регулярно пользуются более 250 миллионов зарегистрированных абонентов, которое пополняется ежедневно более чем на 200 ООО пользователей.
Это стремительное увеличение определило новую сложную задачу по поддержанию качества обслуживания. На сегодняшний день термином “потоковое видео” (streaming video) определяют технологии сжатия и буферизации данных для передачи видео в реальном времени через сети

разность между двумя субъективными оценками этого материала Оценивается ранговым коэффициентом корреляции Спирмана
Согласованность метрики. «Отклонение» значений от предсказанных на основе субъективных метрик значений не должно быть большим. Вычисляется следующим образом. Вначале выполняется ряд субъективных оценок видеофрагмента. Результаты статистически обрабатываются, и находится МБЕ оценок. Затем вычисляются значения объективных метрик, и находится их количество, которые отстоят от субъективных оценок на расстоянии более чем удвоенное значение МБЕ.
Существует шесть классов объективных метрик качества изображений [5]: 1) пиксельные; 2) корреляционные; 3) контурные; 4) спектральные; 5) контекстные; 6) учитывающие особенности человеческого зрения.
1.4.4 Методика оценки качества [145]
Использование описанных метрик и показателей оценки качества
воспроизведения видео на практике затруднено в силу отсутствия априорной информации о многих сопутствующих факторах. Вследствие этого оценка влияния условий передачи на качество воспроизведения изображений при декодировании возможна лишь при проведении имитационного моделирования.
В частности, для оценки качества декодирования при передаче видео в
беспроводных сетях предлагается использовать следующую методику:
1) исходная видеопоследовательность кодируется кодеком;
2) видеопоток преобразуется в транспортный поток (модулируется);
3) транспортный поток передается через беспроводную сеть;
4) искаженный поток декодируется в приемнике;
5) производится оценка декодированного видеопотока.
Структурная схема алгоритма оценки видео при передаче по беспроводной сети, реализующая изложенную методику, представлена на рис. 1.14.