Esquemas adaptativos para distribuição de vídeo na internet

Abstract

O tráfego de vídeo é cada vez mais popular na Internet. Porém, fatores como perdas de pacotes, variações dinâmicas de banda, congestionamento, dentre outros, tornam desafiador o objetivo de entregar vídeos com qualidade em níveis aceitáveis, havendo necessidade de soluções capazes de prover adaptação a essas variações nas condições da rede. Neste trabalho, estudamos o uso de esquemas adaptativos que consideram feedbacks dos receptores e elementos da rede, em combinação com técnicas de adaptação de rede e conteúdo, a fim de alcançar a melhor qualidade de vídeo possível para o usuário. Este estudo apresenta, implementa e compara três esquemas adaptativos em condições reais de tráfego, dos quais um é proposto a partir da combinação dos outros dois e testado em duas variações distintas. Além disso, é proposto, implementado e testado um componente para adaptação dinâmica dos vídeos codificados no padrão H.264 Scalable Video Coding (SVC) com intuito de prover adaptação de conteúdo. São feitos experimentos em dois cenários, com uso de vídeos codificados no padrão H.264 SVC: o primeiro com apenas um receptor, tráfego CBR de fundo e conexão cabeada; o segundo, com quatro clientes simultâneos e conexão wireless. O modelo de distribuição do vídeo utilizado na implementação é o unicast. A Qualidade de Experiência do Usuário (QoE) é avaliada nos aspectos relativos a qualidade de vídeo, utilizando-se as métricas objetivas Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) e Video Quality Metric (VQM). Os resultados dos experimentos indicam que, de maneira geral, a qualidade medida (PSNR e VQM) nos vídeos transmitidos no esquema proposto neste trabalho é superior à qualidade medida nos esquemas ADIVIS e “Bouras e Gkamas”. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Video traffic is increasingly popular on the Internet. However, factors such as packet loss, dynamic variations in bandwidth, congestion, among others, makes challenging the goal of delivering quality videos at acceptable levels, requiring solutions that provide adaptation to changes in network conditions. We study the use of adaptive schemes that consider feedback from the receivers and network elements, in combination with techniques for adapting the network and content in order to achieve the best possible video quality for the user. This study provides, implements and compares three adaptive schemes in realworld traffic, one of which is proposed by combining the other two, tested on two different scenarios. Furthermore, it is proposed, implemented and tested a component for dynamic adaptation of the videos encoded in H.264 Scalable Video Coding (SVC) in order to provide content adaptation. Experiments are designed in two scenarios, considering the use of video encoded in H.264 SVC: the first with only one receiver, CBR background traffic and wired connection, the second with four concurrent clients and wireless connection. The distribution model of the video used in the implementation is unicast. The Quality of User Experience (QoE) is evaluated in the aspects of video quality, using the objective metrics Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) and Video Quality Metric (VQM). The experimental results indicated that, overall, the quality measure (PSNR and VQM) for video transmitted in the scheme proposed in this work was far superior to the quality observed in Adivis and "Bouras and Gkamas” schemes.