Особенности потокового видео в режиме реального времени

УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
В.В. СТУДЁНОВ
Научный руководитель – Н.П. ВАСИЛЬЕВ, к.т.н., доцент
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОСОБЕННОСТИ ПОТОКОВОГО ВИДЕО В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
В данном докладе рассматриваются основы технологий передачи потокового
видео в режиме реального времени и проблемы, возникающие при реализации
этих технологий.
Во всем мире потоковое видео уже много лет пользуется огромной популярностью. Многие пользователи привыкли смотреть новости в режиме
реального времени, слушать лекции, «посещать» презентации и прочие
мероприятия. Видео в режиме реального времени дает явные преимущества в следующих областях: управление и бизнес, дистанционное обучение, оперативный контроль, безопасность и др. Оно нашло широкое применение в крупных компаниях и фирмах, в сфере здравоохранения, индустрии развлечений и во многих других.
В России с развитием сетевой инфраструктуры данная технология тоже начинает завоевывать позиции, однако информации, относящейся к
данной технологии, в русскоязычном Интернете очень мало.
Система потокового видео – та, в которой источник кодирует видеоконтент, и передает закодированный поток через сеть передачи данных (проводную или беспроводную), где один или больше клиентов могут
получить доступ, декодировать и показать видео пользователям в режиме
реального времени [1].
Ввиду того, что несжатое видео имеет большой объем и его передача
будет требовать огромной пропускной способности, для систем передачи
потокового видео особенно высока потребность в эффективном сжатии
видео.
Приложения, обеспечивающие трансляцию потокового видео, используют для передачи данных компьютерные сети и должны быть адаптированы к ряду проблем, присущих этой среде [1]:

меняющаяся пропускная способность канала

наличие задержек при передаче

возможность потери пакетов
В зависимости от текущей нагрузки пропускная способность сети постоянно меняется, и поэтому система должна уметь динамически под-
УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
страивать скорость передачи и качество видео под реально имеющиеся
ресурсы; клиент и сервер, должны отслеживать такие параметры, как время прохождения пакетов и колебания пропускной способности, и соответствующим образом изменять параметры видеопотока.
Потеря пакетов так же может сильно влиять на качество видео, поскольку большая часть кадров в последовательности (P- и B-кадры) есть
производная выполнения некоторых математических операций над соседними кадрами, и потеря даже одного из них приводит к длительной цепочке ошибок [3]. Корректность изображения восстанавливается только
после получения клиентом очередного опорного I-кадра, упакованного
изолированно от всех прочих. Идеальным вариантом для сетевой трансляции является поток, состоящий исключительно из I-кадров, однако низкая пропускная способность сети не позволит реализовать эту простую
идею в обозримом будущем, не говоря уже о том, что такой подход
крайне неэффективен. Вариантом решения данной проблемы может являться деление потока на логически независимые фрагменты, каждый из
которых становится индивидуальным субъектом алгоритма коррекции
ошибок.
Для видео в режиме реального времени весьма жесткие требования
предъявляются к величине времени доставки данных. Стандарты ITU
ограничивают сверху задержку передачи аудио/видео трафика величиной
150 мс. За этот ограниченный участок времени система передачи потокового видео должна обеспечить[4]:

кодирования, сжатия и формирования канального кадра

передачу по сети

буферизацию в приемнике;

разборку канального кадра, декодирования и вывода.
Данный обзор является обобщением разнообразных сведений о
текущей ситуации в области передачи потокового видео в режиме
реального времени и сделан в рамках разработки проекта, реализующего передачу потокового видео.
Список литературы
1.
John Apostolopoulos, Wai-tian Tan, and Susie Wee, "Video Streaming: Concepts, Algorithms, and Systems”, //”Handbook of Video Databases, Design and Applications" CRC Press 2004.
2.
G.J. Conklin, G.S. Greenbaum, K.O. Lillevold, A.F. Lippman, and Y.A.
Reznik, “Video coding for streaming media delivery on the Internet,” IEEE Trans.
CSVT, vol. 11, no. 3, pp. 269-281, Mar. 2001.
УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
3.
Brian Dipert “Video compression slims down for spring” //EDN Mag.
4.4.2002
4.
Матариалы сайта Лаборатории Сетевых Решений ЦНИТ МИФИ
www.netlab.mephi.ru