Научная статья на тему 'Оценка качества потокового видеостандарта H. 264 /AVC при передаче в нестабильных каналах связи широкополосных сетей беспроводного доступа 4G'

Оценка качества потокового видеостандарта H. 264 /AVC при передаче в нестабильных каналах связи широкополосных сетей беспроводного доступа 4G Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
1266
381
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОТОКОВОЕ ВИДЕО / КОДЕРЫ / ДЕКОДЕРЫ / КАЧЕСТВО ВИДЕО / ВИДЕОТРАССЫ / MPEG / MSE / PSNR / VIDEO STREAMING / ENCODER / DECODER / VIDEO STREAMING QUALITY / TRACE FILE

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Иванов Юрий Алексеевич

Проанализировано влияние уровня битовых ошибок на качество видеопоследовательностей на приемной стороне беспроводных телекоммуникаций. Определен уровень ошибок, приводящий к неприемлемому качеству принимаемого видео. Показано, что специфические особенности кодирования видео в стандарте H.264/AVC приводят к возникновению группирования ошибок.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Иванов Юрий Алексеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

QUALITY ESTIMATION OF H.264/AVC VIDEO STREAM IN CASE OF TRANSMISSION THROUGH UNSTABLE DATA CHANNELS OF BROADBAND WIRELESS NETWORKS 4G

Influence of BER level on quality of received video sequences in wireless telecommunications is analyzed. BER level leading to unsatisfactory video quality is obtained. It is shown specific features of encoding of H.264/AVC standard results in additional grouping of errors.

Текст научной работы на тему «Оценка качества потокового видеостандарта H. 264 /AVC при передаче в нестабильных каналах связи широкополосных сетей беспроводного доступа 4G»

ПРЯНИКОВ ВИССАРИОН СЕМЕНОВИЧ - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой радиотехники и радиотехнических систем, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (pryanlkoff@list.ru).

PRYANIKOV VISSARION SEMENOVICH - doctor of technical sciences, professor, Radiotechnics and Radio Technic Systems Department Head, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

УДК 681.3.07

Ю.А. ИВАНОВ

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОТОКОВОГО ВИДЕОСТАНДАРТА H.264 /AVC ПРИ ПЕРЕДАЧЕ В НЕСТАБИЛЬНЫХ КАНАЛАХ СВЯЗИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЕЙ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА 4G

Ключевые слова: MPEG, потоковое видео, кодеры, декодеры, качество видео, видеотрассы,

MSE, PSNR.

Проанализировано влияние уровня битовых ошибок на качество видеопоследовательностей на приемной стороне беспроводных телекоммуникаций. Определен уровень ошибок, приводящий к неприемлемому качеству принимаемого видео. Показано, что специфические особенности кодирования видео в стандарте H.264/AVC приводят к возникновению группирования ошибок.

Yu.A. IVANOV

QUALITY ESTIMATION OF H.264/AVC VIDEO STREAM IN CASE OF TRANSMISSION THROUGH UNSTABLE DATA CHANNELS OF BROADBAND WIRELESS NETWORKS 4G Key words: MPEG, video streaming, encoder, decoder, video streaming quality, trace file, MSE, PSNR.

Influence of BER level on quality of received video sequences in wireless telecommunications is analyzed. BER level leading to unsatisfactory video quality is obtained. It is shown specific features of encoding of H.264/AVC standard results in additional grouping of errors.

Потоковый трафик - тип трафика, для которого характерны просмотр и (или) прослушивание информации по мере ее поступления в пользовательское (оконечное) оборудование. Передача потоковых сервисов по различным средам (системы беспроводного доступа, Интернет) - аудио и видео - становится все более популярной. Это стремительное распространение определяет новую сложную задачу по поддержанию качества обслуживания для каждого потока. Однако ошибки передачи могут серьезно воздействовать на качество потокового видео, поскольку сжатые данные очень чувствительны к этим ошибкам. Целью работы является исследование влияния ошибок на качество передачи потокового видео H.264/AVC в широкополосных системах беспроводного доступа последнего поколения 4G типа WiMAX или Wi-Fi.

Характеристика стандарта Н.264. В ходе создания и формализации нового процесса сжатия видео человечество шло к итоговому формату силами сразу нескольких организаций (ITU, ISO и т.д.), и потому новый стандарт имеет пять имен: Н.2б4, MPEG-4 Part 10, AVC, H.26L, JVT. Использование нового кодирования возможно в самых разных системах передачи цифрового видео. Новейший стандарт H.264, так же как и более ранние версии MPEG-4, позволяет достичь высоких степеней сжатия за счет использования пространственной и временной избыточности в видеокадрах [3]. Таким образом, обработке подлежат только те элементы изображения, которые изменились по сравнению с аналогичными элементами предыдущего кадра. Однако применение более совершенных методов кодирования не позволяет в полной мере избежать появления характерных искажений видео при трансляции по различным сетям.

Для удобства использования в различных приложениях и разнообразных сетях кодек Н.264 разделен на уровни кодирования видео VCL (от англ. Video Coding Layer) и сетевой абстракции NAL (от англ. Network Adaptation Layer) (рис. 1). Разбиение на уровни позволяет не зависеть от условий передачи сети. Уровень VCL состоит из основного механизма сжатия и включает в себя синтаксические уровни, известные как слайс, макроблок (МБ) и блок [11]. Уровень NAL H.264/AVC определяет интерфейс между видеокодеком непосредственно и внешним миром и предназначен для адаптации битовой последовательности, генерируемой VCL для дальнейшей передачи по различным сетям.

Non-VCL

NALU#0

Заголовок

VCl

NALU#0

1 Ref Flag Тип NALU 0100111...

V. J

Y

NALU заголовок 1 1

VCL

Рис. 1. Структура кодека H.264

NAL

Кодирование видеоизображения в стандарт МРЕО начинается с преобразования цветового пространства из ИОВ в УИУ (известное также под называнием УСгСЬ). Компоненты И, О, В преобразуются в яркостную компоненту У и две цветоразностные компоненты и и V формата УИУ. Поскольку большая информативность сохраняется в яркостной компоненте, будет потеряно мало информации, если выполнить прореживание компонент И и V. В зависимости от формата субдискретизации цвета 4:2:0, 4:2:2 или 4:4:4 выделяется по 1, 2, 4 блока для каждого цветоразностного сигнала. Так, для «внутренних» 1-кадров стандартным является размер блока 4x4. Такие маленькие блоки позволяют избежать артефактов, к примеру, при трансляции изображения с мелкими деталями или при передаче ТВЧ. На тех же участках картинки, где столь тонкая работа от кодера не требуется, используются стандартные блоки 16x16. В промежуточных кадрах Р и В кодек Н.264 могут также использовать различные блоки (рис. 2).

Видеопоследовательность

Группа кадров GOP

Кадр --------

16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4,

Рис. 2. Синтаксические уровни стандарта Н.264

Слайсы в Н.264 представляют собой последовательности макроблоков, которые обрабатываются в порядке сканирования растра, если не используется гибкое упорядочивание макроблоков FMO (от англ. Flexible Macroblock Ordering). FMO изменяет способ деления изображения на слайсы (см. рис. 3) [18]. Число макроблоков в каждом слайсе может быть фиксированным, либо может определяться числом байтов.

□ Слайс #0 □ Слайс #1 □ Слайс #2

Один слайс в кадре Фиксированное число Фиксированное число Разбросанный слайс МБ в слайсе байт в слайсе

Рис. 3. Типы слайсов в Н.264

Прямоугольная структура слайса

Инкапсуляция в различные транспортные протоколы и форматы медиафайлов происходит с помощью модулей NALU (от англ. NAL Unit), являющихся основной единицей битового потока. Каждый модуль NALU содержит заголовок и сырую битовую последовательность закодированных данных слайса RBSP (от англ. Raw Byte Sequence Payload) [19, 13]. Структура NALU представлена на рис. 4.

NAL добавляет к сформированным видеоданным заголовок нужного типа, далее информация передается на соответствующий транспортный уровень. На рис. 5 представлены зависимости между типами NALU и наиболее важные параметры видеоданных для успешного декодирования [12].

Рис. 4. Структура NALU

Рис. 5. Зависимость типов NALU

Параметрами видеопоследовательности SPS (от англ. Sequence Parameter Set) являются: тип профиля, разрешение и число исходных кадров. Параметрами изображения PPS (от англ. Picture Parameter Set) являются: тип энтропийного кодирования, число групп слайсов FMO, параметр квантизации, параметры для деблокинг-фильтра. Изменяющимися параметрами слайса являются: тип слайса и адрес первого макроблока в слайсе. Далее NALU может быть инкапсулирован в различные транспортные протоколы и форматы файлов, такие, как MPEG-2, MPEG-4 part 2 и 3gp [14].

Основные протоколы передачи потокового видео. При передаче видео по каналам связи важно гарантировать пользователю необходимый уровень воспринимаемого качества, что обеспечивается выбором сети и параметров кодирования. Благодаря повышенной компрессии новейший стандарт видеокодирования H.264/AVC позволяет транслировать видео в низкоскоростных сетях без заметного ухудшения качества, что позволяет использовать этот стандарт для видеоприложений в беспроводных сетях [3]. Вполне удобной средой для передачи потокового видео являются IP-сети. Как правило, стандартная IP сеть не зависит от способа реализации физического и канального уровней и может работать с их различными протоколами. Поэтому эти уровни не обсуждаются.

На сетевом уровне IP-сети используют Интернет-протокол IP (от англ. Internet Protocol). Заголовок IP-пакета имеет размер 20 байтов и защищен контрольной суммой. Полезная информации при этом остается незащищенной. Максимальный размер IP-пакета равен 64 Кб, но этот размер редко используется, поскольку максимальный размер пакета сети MTU (от англ. Maximum Transfer Unit) ограничен.

На транспортном уровне видеоданные обычно передаются по транспортному протоколу UDP (от англ. User Datagram Protocol), который, в отличие от протокола TCP (от англ. Transmission Control Protocol), не гарантирует успешную доставку пакетов. Тем не менее он широко применяется для передачи потокового видео и в видеотелефонии вследствие малой задержки при передаче. Обычно обнаружение ошибки при передаче по UDP выполняется подсчетом контрольной суммы [2].

На уровне приложений передача потокового видео обеспечивается протоколом передачи в режиме реального времени RTP (от англ. Real-Time Transport Protocol), который представляет собой пакетно-ориентированный транспортный протокол доставки данных в режиме реального времени, включая видео и звук [16].

На рис. 6 представлена физическая и протокольная структура трансляции потокового видео по беспроводной сети в контексте модели OSI [9].

^Беспроводной ^ канал

Рис. 6. Физическая и протокольная структура передачи видео на примере беспроводной сети WiMAX

Инкапсуляция H.264 в RTP пакеты. Инкапсуляция NALU для различных транспортных сетей таких, как H.320, систем MPEG-2 и RTP/IP, находится вне области стандартизации H.264/AVC. При этом все формы пакетирования NALU H.264 называют схемой с «простым пакетированием», при котором один модуль NALU помещается в один пакет RTP. Правила пакетирования для этого способа действительно просты: NALU (включая его заголовок, который также служит заголовком полезных данных) помещается в пакет RTP, параметры заголовка определяются согласно спецификации протокола, и далее пакет RTP отправляется на транспортный уровень UDP.

На рис. 7 представлена структура стека протоколов при передаче мультимедийного потока. Использование иерархического кодирования позволяет обеспечить распространение видеоинформации в сложных сетях с различной пропускной способностью отдельных сегментов. В идеале, VCL не должен производить NALU, размером больше размера MTU, чтобы избежать фрагментации на IP уровне. Это легко достигается путем использования слайсов. Однако, поскольку NALU меньше 64 Кб, IP-уровень выполняет фрагментацию и рекомбинацию фрагментированных пакетов - следовательно, даже при использовании простого пакетирования могут быть переданы большинство записанных заранее потоков NALU.

Особенности трансляции видео в реальном времени. Передача данных по беспроводному каналу имеет ряд особенностей вследствие непредсказуемости условий передачи.

На каждом уровне модели OSI используются определенные механизмы защиты от ошибок. На уровне приложений (т.е. в кодеке) эти механизмы определяют качество видеопоследовательности при декодировании. В ранних стандартах кодирования, таких как H.261, H.263, MPEG-1 Part 2 и MPEG-2 Part 2, были применены различные формы сегментации кадра (слайс, блок). Причем при декодировании искаженного видеосигнала важно учитывать свойства определен-

ного декодера. Согласно [5] не все декодеры стандарта MPEG-2 обрабатывают поток с ошибками качественно. В более поздних версиях кодеков, таких как H.263, MPEG-4 Part 2, уже использовалось разделение данных (DP), являющееся эффективным способом увеличения стойкости к ошибкам. На данный момент в стандарт H.264 добавлены следующие механизмы защиты от ошибок: набор параметров (SPS, PPS), FMO и др. На канальном уровне используется изменение размера пакета для уменьшения потерь, дифференцированное обслуживание и др. На физическом уровне используется неравная защита от ошибок [7].

Сервер

Приложений

1

RTP

UDP

IP

RTP

NALU

заголовок

UDP заголовок RTP заголовок NALU

20/40 байт В байт 12 байт

IP UDP RTP NALU

заголовок заголовок заголовок

Приложений

t

RTP

I

UDP

IP

Канальный

уровень

I IP заголовок #1 I CRC | Данные #1 |

I IP заголовок #2 I CRC | Данные #2~|

Канальный

уровень

Физический Физический

уровень уровень

Рис. 7. Инкапсуляция видеоданных в стек протоколов

Возникающие при передаче по беспроводным сетям битовые ошибки могут по-разному влиять на качество декодированного видео [17]:

- битовая ошибка в различных частях битового потока. Поскольку механизм сжатия MPEG-4 использует удаление избыточностей в видеопоследовательности, относительно низкий уровень битовых ошибок может существенно повлиять на качество декодированного видео. Количество битовых ошибок выше допустимого может существенно уменьшить качество;

- битовая ошибка в заголовке видеопоследовательности. Заголовок видеопоследовательности включает в себя важную информацию, такую как разрешение кадра, число кадров, и таблицу квантизации. Если ошибка исказила один из этих параметров, последовательность нельзя корректно декодировать. При небольшом количестве ошибочных битов вероятность искажения заголовка невелика, поскольку его размеры относительно всего потока небольшие;

- битовая ошибка в заголовке изображения. При ошибке в заголовке декодер может не распознать начало кадра. В худшем случае кадр будет потерян. В остальных случаях, при временном предсказывании, могут возникнуть серьезные ухудшения качества;

- битовая ошибка в группе кадров GOP. Ошибка в GOP или его заголовке не является существенной для правильного декодирования видеопоследовательности;

- битовая ошибка в коэффициентах DCT. Если искажается часть коэффициентов DCT, это может привести к «неправильному декодированию» кодов переменной длины VLC (от англ. Variable-Length Coding). Образцы ошибок показаны в [15].

Поскольку кодеки обрабатывают информацию поблочно, то минимальной единицей искажения видеопотока при воздействии одиночной ошибки является блок (4x4 или 16x16 в зависимости от кодирования). Следующей областью распространения ошибки является макроблок и слайс. Таким образом, одиночная ошибка при передаче может вызвать распространение ошибки не только в актуальном макроблоке, но и в слайсе и далее в кадре. В [20] было экспериментально показано, что меньший размер слайса при кодировании существенно повышает качество изображения при потере пакетов.

Существуют три возможных источника распространения ошибки [16]:

- пространственное предсказывание: восстановленный при декодировании макроблок, у которого соседние макроблоки искажены, также будет искажен;

- временное предсказывание: если происходит искажение кадра, то следующие кадры, использующие искаженный кадр как исходный, также будут искажены;

- энтропийное кодирование: поскольку используются коды VLC, ошибка в ключевом коде может влиять на следующие коды, если границы ключевого кода определены неправильно. Таким образом, нарушается синхронизация следующих кодов, что влечет за собой неспособность декодера различить ключевые коды [10] (см. рис. 8).

Использование VLC приводит к рассинхронизации декодированной информации, приводя к тому, что часть информации до следующего кода становится недекодируемой. В некоторых случаях даже после восстановления

синхронизации декодированный сигнал не может быть корректно использован, поскольку потеряна дополнительная информация о способе ее использования, например тип кадра или вектора движения [4].

Искажения, возникающие в результате воздействия ошибок при передаче и последующем декодировании, определяются следующими терминами [1, 8]: блочность изображения (англ. tiling); нечеткость, размазанность (англ. blurring); ошибки цветопередачи (англ. color errors); ошибочные блоки (англ. error block); дрожание (англ. jerkiness); эффект «комаров» (англ. mosquito noise); шум квантования (англ. quantization noise); размытость (англ. smearing).

Влияние битовых ошибок на качество потокового видео. Беспроводные каналы связи характеризуются случайно распределенными и независимыми ошибками. В связи с этим при имитации беспроводного канала часто при-

Рис. 8. Пример десинхронизации VLC кодов

меняют модель «аддитивного белого гауссовского шума», или AWGN (от англ. Adaptive White Gaussian Noise), при которой определенный бит в последовательности искажается (инвертируется) с заданной вероятностью. Используемое значение вероятности описывают показателем количества ошибочных битов BER (от англ. Bit Error Rate).

Различные значения BER по-разному влияют на качество потокового видео. При сравнении исходного и искаженного видеопотока возможно вычислить влияние битовой ошибки на конечное качество видео. Традиционно качество видео оценивается с помощью субъективных и объективных показателей. Субъективная оценка качества всегда опирается на впечатление зрителя и определяется путем экспертной оценки и подсчетом среднего балла MOS (от англ. Mean Opinion Score). Объективное качество видео обычно измеряется пиковым отношением сигнала к шуму PSNR (от англ. Peak Signal-To-Noise Ratio). Вычисление данных показателей подробно описано в [3] и [6].

С целью исследования влияния битовой ошибки на качество видео было проведено имитационное моделирование передачи 30-минутного видео через беспроводную сеть стандарта IEEE 802.11 со случайными битовыми ошибками в канале. Схема эксперимента показана на рис. 9.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Кодирование/декодирование исходной видеопоследовательности и моделирование беспроводной сети со случайными битовыми ошибками в канале производились с помощью программы VCDemo [21]. Имитация передачи видеопотока через беспроводную сеть

выполнялась согласно модели OSI на известных уровнях: прикладном, транспортном, сетевом, канальном и физическом.

На прикладном уровне модели OSI производятся кодирование/декодирование и пакетирование видеопотока. Видеопоток делится на пакеты переменной длины размером до 1500 байтов, при этом добавляется 12-байтовый заголовок RTP. При добавлении заголовка RTP к данным битовый поток MPEG сегментируется таким образом, чтобы стартовые коды MPEG содержались в начале пакетов данных.

На транспортном уровне моделируется протокол UDP, соответственно добавляются заголовок и контрольная сумма (8 байт). И далее на сетевом уровне добавляется 20-байтовый заголовок IP.

На канальном уровне связи моделируется протокол IEEE 802.11. Пропускная способность канала устанавливается равной 20 Мб/с.

И наконец, на физическом уровне производится имитация случайной битовой ошибки в канале (гауссовский шум) с заданной вероятностью BER.

Кодек

MPEG2

Исходное YUV видео

Декодер

MPEG2

Искаженное YUV видео

<=■

Рис. 9. Структурная схема проведенного эксперимента

Таблица 1

Характеристики закодированного видео

Формат тр4

Кодек Н.264

Битрейт Постоянный 1150 кбит/с

Частота кадров 25

Разрешение 640x480

Тип ООР ІББРББР

Характеристики видеопоследовательности представлены в табл. 1.

Оценка качества производилась с помощью показателей Р8МЯ и М08, вычисленных с помощью инструментов программно-аппаратного комплекса [6]. На рис. 10 показано влияние показателя ББЯ на качество потокового видео.

ІД1

■з

Ш

ВИ 5

■ 7

□ 8 □ 9

-ВЕР = -ВЕГ? = -ВЕР? = ВЕР = -ВЕ13 = -ВЕРІ-- ВЕР = -ВЕР =

-вері =

І 110-ВЕК

НІП-ВЕК І Нг-ВЕГ? I Из. ВЕК

□ М - ВЕР

Нв-ярв

И 17-ВЕР

И18-вер ■13.ВЕР 20. ВЕР

да”

10Г5

Ю'!

да5

да5

да5

1СГ5

да4

от*

* ю"

■ 1СГ* ■1СГ4 ЧО1

■ 1СГ*

■да4

■да4

*10 3

■ да1 ■да3

• да3

Рис. 10. Значения показателей качества видеопоследовательности при различных значениях БЕЯ беспроводного канала: а - гистограммы распределения значения РБЫЯ; б - гистограммы распределения значения РБЫЯ при некоторых значениях БЕЯ

Показаны диапазоны значений БЕЯ, в границах которых качество потокового видео было максимальным, т.е. равнялось исходному, и минимальным. При БЕЯ < 3х10-5 ошибка не влияет на качество видео и может быть легко устранена декодерами и существующими способами защиты от ошибок. Дальнейшее изменение качества носит ступенчатый (последовательный) характер и уменьшается при увеличении БЕЯ. При БЕЯ = 4х10-3 потери пакетов достигают максимального значения и составляют более 99,9% от общего числа. На рис. 9, в показана стандартная девиация качества по средним значениям Р8КЯ, вычисленная по формуле:

£ Р

1 N-1 Ґ _'

-------У І Р8Ж п - Р8Ж

N - 1 П=0 [

а

Эмпирические значения ББЯ переходов от приемлемого качества к плохому представлены в табл. 2.

Таблица 2

Соответствие показателей качества и BER

PSNR, дБ MOS, % BER Качество по шкале ITU Ухудшение изображения

Более 37 ЗІ - 37 25 - ЗІ 20 - 25 Менее 20 8І - І00 6І - 80 4І - 60 2І - 40 0 - 20 Менее І x І0^ І x І0^ - 4x^-4 4x!0-4 - 8x!0-4 8x^-4 - ^Ю-3 Более !x!0-3 5 - прекрасное 4 - хорошее 3 - удовлетворительное 2 - плохое 1 - очень плохое незаметно заметно, но не раздражает слегка раздражает раздражает сильно раздражает

Однако модель AWGN не способна имитировать канал, подверженный замираниям. Как правило, ошибки часто являются долговременными, поскольку высокая вероятность потери битов происходит в специфический период передачи, например при плохом распространении. Затухание передаваемого сигнала приводит к пакетированию (группированию) ошибок. Также причиной группирования ошибок могут быть физические дефекты и сбои в системе хранения информации. При использовании УЬС возникновение битовых ошибок приводит к возникновению групповых ошибок.

Анализируя результаты передачи потокового видео по имитируемым и по реальным беспроводным сетям, можно сделать следующие выводы:

1) при имитации беспроводного канала с моделью AWGN число битовых ошибок БЕЯ < 3 -10-5 не влияет на качество видеопотока. При БЕЯ > 4-10-3 потери пакетов в сети достигают максимального значения и составляют не менее 99,9%;

2) объективное превосходное качество видеопотока можно гарантировать при передаче по каналу с вероятностью появления битовой ошибки не более 1-10-4, хорошее качество в диапазоне от 1 х 10-4 до 4х10-4, удовлетворительное качество в диапазоне от 4Х10-4 до 8х10-4, плохое качество в диапазоне от 8х10-4 до 1х10-3 и очень плохое при более 1х10-3;

3) среднее качество трансляции видеопотока по реальным беспроводным сетям, подверженным искажениям (например, при движении в условиях города), сопоставима имитации беспроводного канала с моделью AWGN при БЕЯ = 5х 10-4;

4) гистограммы распределения значений PSNR как при имитации, так и при трансляции по реальной сети в общем случае имеют двухгорбую форму. Один из максимумов характеризует значение PSNR видеопотока при отсутствии ошибок (декодер не способен исправить битовые ошибки при их незначительном количестве в кадре). Второй максимум характеризует ухудшение PSNR вследствие большого числа искаженных видеокадров в моменты замираний (декодер не способен исправить большое количество битовых ошибок). По мере увеличения числа ошибок этот максимум возрастает за счет уменьшения второго. В процессе передачи в зависимости от уровня ошибок значения того или иного максимума возрастает. Если ошибками в канале связи можно пренебречь, распределение PSNR имеет один максимум.

Таким образом, показано, что при БЕЯ < 3х 10-5 битовые ошибки не влияют на качество принимаемого видео и легко устраняются известными, реализованными в WiMAX способами защиты от ошибок. При БЕЯ > 4х10-3 потери пакетов в сети

достигают максимального значения и приводят к неприемлемому качеству принимаемого видео. Гарантировать объективное превосходное качество видеопотока при передаче по каналу можно при величине вероятности битовой ошибки не более 1 х 10-4, хорошее качество в диапазоне lxlCT4 ... 4x1с)-4, удовлетворительное качество в диапазоне 4х 10-4 . 8х 10-4, плохое качество в диапазоне 8х 10-4 . 1 х 10-3 и очень плохое при BER> 1 х 10-3

Использование в системах WiMax кодирования видео H.264/AVC с кодами переменной длины VLC приводит к нарушению синхронизации декодированных видеопоследовательностей и возникновению дополнительного группирования ошибок, влияние которых на декодированное видео значительно сильнее битовых ошибок, поскольку приводит к потере больших сегментов информации.

Литература

1. БыковР.Е. Теоретические основы телевидения / Р.Е. Быков СПб.: Лань, 1998.

2. Дворкович А.В. Эффективное кодирование видеоинформации в новом стандарте H.264/AVC / А.В. Дворкович // Труды НИИР. М.: НИИР, 2005.

3. Иванов Ю.А. Методика оценки качества декодирования видео стандарта H.264/AVC/SVC в беспроводных сетях / Ю.А. Иванов, С.А. Лукьянцев // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2009. Т.5, № 4. С. 35-48.

4. Куликов Д.А. Методы маскирования искажений в видеопотоке после сбоев работы кодека: авто-реф. дис. ... канд. физ.-мат. наук /ДА. Куликов. М., 2004.

5. Куликов Д.Л. Оценка качества работы видеодекодеров стандарта MPEG-2 при работе в ненадежной среде передачи данных / ДЛ. Куликов, Д.С. Ватолин // Graphicon-2006: труды конф. Новосибирск, 2006. C. 367-370.

6. Шелухин О.И. Оценка качества передачи потокового видео в телекоммуникационных сетях с помощью программно-аппаратных средств / О.И. Шелухин, Ю.А. Иванов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2009. Т. 5, N° 4.

7. Шелухин О.И. Анализ алгоритмов обработки интерактивной видеоконференцсвязи в системах беспроводного доступа / О.И. Шелухин, Ю.А. Иванов, А.В. Арсеньев // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2009. Т. 5, № 2.

8. Шиманский ЕЮ. Разработка и исследование методов и устройств сокращения временной избыточности цифровых видеопотоков: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.Ю. Шиманский. СПб., 2004.

9. Abdul-Hameed O. Quality of Service for Multimedia Applications over Wireless Networks / O. Abdul-Hameed. VISNET II Summer School Istanbul, University of Surrey Guildford, Surrey, GU2 7XH, UK.

10. Kolkeri V. Error concealment techniques in H.264/AVC, for video transmission over wireless network / V. Kolkeri.The University of Texas at Arlington, 2008.

11. Lee J.B. The VC-1 and H.264 Video Compression Standards for Broadband Video Services / J.B. Lee, H. Kalva // Springer. 2008.

12. Neve W.D. A performance evaluation of MPEG-21 BSDL in the context of H.264/AVC / W.D. Neve, S. Lerouge, P. Lambert, R. Van de Walle. Ghent University, Sint-Pietersnieuwstraat 41 B-9000, Ghent, Belgium.

13. Parrein B. Priority Image and Video Encoding Transmission Based on a Discrete Radon Transform IEEE Packet Video 2007 / B. Parrein, F. Boulos, P. Callet, J. Guedon. Lausanne, 2007.

14.Ries M. Video Quality Estimation for Mobile Video Streaming, Dissertation / M. Ries Technischen Universitat Wien Fakultat fur Elektrotechnik und Informationstechnik, Wien, September 2008.

15. Richardson I. H.264 and MPEG-4 Video. Compression: Video Coding for Next-Generation / I. Richardson // Multimedia, John Wiley & Sons, 2003.

16. Rodriguez E. Robust Error Detection Methods for H.264/AVC Videos: Master thesis / E. Rodriguez Universitat Politecnica de Catalunya Vienna, 2008.

17.RomerM. MPEG-4 Video Quality Analysis /M. Romer// Video Communications Project, Spring 2004.

18. Wenger S. H.264/AVC Over IP / S. Wenger // IEEE Transactions On Circuits And Systems for Video Technology. 2003. № 7. P. 645-656.

19. Wenger S., Stockhammer T., andHannukselaM.M. RTP payload Format for H.264 Video / S. Wenger, T. Stockhammer, M.M. Hannuksela // Internet Draft, Work in Progress. 2003. March.

20. www.ict-adamantium.eu.

21. http://ict.ewi.tudelft.nl/vcdemo.

ИВАНОВ ЮРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ. См. с. 267.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.