Υλοποιηση Και Πειραματικη Επαληθευση Μηχανισμων Ανθεκτικοτητας Σε Λαθη Που Εφαρμοζονται Κατα Τη Μεταδοση Ροων Κινουμενης Εικονας Κωδικοποιημενων Κατα Το Προτυπο Mpeg - 4

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε ο σχεδιασμός, η υλοποίηση και η πειραματική επαλήθευση μηχανισμών ανθεκτικότητας σε λάθη (error resilience) που εφαρμόζονται κατά τη μετάδοση ροών κινούμενης εικόνας, κωδικοποιημένων κατά το πρότυπο MPEG - 4. Οι μηχανισμοί για error resilience που μελετούνται είναι ο Επανασυγχρονισμός βασισμένος σε σημαδευτές (marker-based resynchronisation) και η Διαμέριση δεδομένων (data partitioning). Για την υλοποίηση των μεθόδων αυτών χρησιμοποιήθηκε η πλατφόρμα MPEG4IP στην έκδοση 0.9.2. Προκειμένου να υλοποιηθούν αυτές οι δύο μέθοδοι είναι απαραίτητες αλλαγές τόσο στην υλοποίηση του κωδικοποιητή (encoder) όσο και στην υλοποίηση του αποκωδικοποιητή (decoder). Ιδιαίτερη έμφαση έχει δοθεί στη σειρά με την οποία παράγονται τα δεδομένα κίνησης (motion) και υφής (texture) για κάθε μακροενότητα (macroblock) και στον τρόπο που αυτά αποθηκεύονται στη δηφιοσειρά (bitstream). Η πιο σημαντική μέθοδος είναι η διαμέριση δεδομένων επειδή μπορεί να συνδυαστεί με κατάλληλες δικτυακές ρυθμίσεις για την βελτιστοποίηση της τελικής ποιότητας. Για την δικτυακή μετάδοση χρησιμοποιείται ο εξυπηρετητής Darwin Streaming Server.Τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται για την μετάδοση είναι το RTP, το UDP και το IP. Πριν μπορέσει να μεταδοθεί ένα video (media track) θα πρέπει να του προσαρτηθεί το hint track (metadata) το οποίο πρέπει να γίνει συμβατό με τις μεθόδους error resilience έτσι ώστε να προσφέρει υψηλή δικτυακή προτεραιότητα στα I frames και στα motion data των P frames. Με αυτόν τον τρόπο ο server διαβάζοντας το hint track 'τεμαχίζει' το media track σε rtp πακέτα τα οποία πλέον έχουν δύο διαφορετικά είδη δικτυακών προτεραιοτήτων και τα μεταδίδει με τη χρήση μιας UDP Socket. Επιπλέον, ο player αποκτά τη δυνατότητα να συνθέτει τα rtp πακέτα που αντιστοιχούν σε ένα πλαίσιο (frame) ακόμα και αν κάποιο από αυτά έχει χαθεί κατά την μετάδοση. Ακόμα, ο player μπορεί να δίνει αναφορά για το επί τις εκατό ποσοστό των χαμένων rtp πακέτων σε πραγματικό χρόνο και έτσι προκύπτει ένα μέτρο για την κατάσταση του δικτύου και την ποιότητα της παρεχόμενης δικτυακής υπηρεσίας. Έπειτα, ο decoder αναλαμβάνει την όσο το δυνατόν βέλτιστη αποκωδικοποίηση του frame από ένα bitstream το οποίο μπορεί να περιέχει ελλιπείς πληροφορίες. Η πειραματική επαλήθευση των δυνατοτήτων των μεθόδων error resilience έγινε με δύο σειρές πειραμάτων. Ως μέτρο της ποιότητας της τελικής εικόνας χρησιμοποιήθηκε το PSNR. Η πρώτη σειρά περιλαμβάνει πειράματα που πραγματοποιούνται σε επίπεδο εφαρμογής, ενώ η δεύτερη περιλαμβάνει πειράματα που πραγματοποιούνται σε εργαστηριακή δικτυακή πλατφόρμα που υλοποιεί το πλαίσιο των Διαφοροποιημένων Yπηρεσιών (Differentiated Services). Και στις δύο σειρές πειραμάτων παρατηρήθηκε βελτίωση της ποιότητας της τελικής εικόνας με χρήση των μεθόδων error resilience.