Метод измерения объективного качества передачи видео в одноранговой сети

Для передачи видеопотока на широкую аудиторию все большее применение находят одноранговые сети на прикладном уровне модели OSI, обеспечивающие уменьшение нагрузки на сервер источника за счет того, что абонентские хосты не только получают видеопоток, но и ретранслируют его на другие хосты. Случайное отключение хостов от сети приводит к разрывам маршрутов передачи, что может значительно увеличить потери передаваемых фрагментов данных и вызывать потери видеокадров. Известные методы измерения объективного качества видео используются для оценки видео, подвергшегося сжатию, и не учитывают случайные потери видеокадров при передаче. Потери видеокадров приводят к тому, что эталонное и переданное видео сдвигаются относительно друг друга на некоторое количество видеокадров. В этом случае измеренные значения метрик объективного качества передачи видео могут значительно превышать истинные значения, что приводит к погрешностям измерений. В исследовании предлагается метод измерения объективного качества передачи видео, который учитывает потери видеокадров при передаче в одноранговой сети на основе достижения соответствия между исходным и переданным видеокадрами. Метод основывается на том, что для достижения истинных значений метрик, оценивающих качество видео, в случае потери кадров производится сдвиг эталонного видео так, чтобы его кадр и кадр оцениваемого видео совпадали. Для исследования эффективности предложенного метода разработан алгоритм измерения объективного качества передачи видео и соответствующее программное обеспечение. Экспериментальные исследования показали, что алгоритм, основанный на предложенном методе, определяет верные видеокадры для сравнения и, таким образом, не вносит погрешностей в отличие от существующих программных средств измерения объективного качества передачи видео. Это дает возможность проводить достоверную оценку объективного качества передачи видео в одноранговых сетях в условиях интенсивных потерь видеокадров.

1. Gross J., Klaue J., Karl H., Wolisz A. Cross-layer optimization of OFDM transmission systems for MPEG-4 video streaming. Computer Communications. 2004;27(11):1044– 1055. DOI: 10.1016/j.comcom.2004.01.010.

2. Chen P., Li L., Huang Y., Tan F., Chen W. QoE Evaluation for Live Broadcasting Video. Proceedings of the IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). 2019;454– 458. DOI: 10.1109/ICIP.2019.8802978.

3. Sinno Z., Bovik A.C. Large-Scale Study of Perceptual Video Quality. IEEE Transactions on Image Processing. 2019;28(2):612–627. DOI: 10.1109/TIP.2018.2869673.

4. Maia O.B., Yehia H.C., Errico L. A concise review of the quality of experience assessment for video streaming. Computer Communications. 2015;57:1–12. DOI: 10.1016/j.comcom.2014.11.005.

5. Деарт В.Ю., Кожухов И.С. Исследование параметров качества обслуживания (QoS), определяющих качество восприятия пользователем (QoE) потокового видео при передаче через Интернет. T-Comm:Телекоммуникации и транспорт. 2013;7(7):28–31.

6. Маколкина М.А. Взаимосвязь субъективных оценок качества восприятия видео и значений параметра Хёрста. Системы управления и информационные технологии. 2014;(1-1):169–172.

7. Маколкина М.А. Учет параметра Хёрста при формировании субъективных оценок качества восприятия видео и значений. Информационные технологии моделирования и управления. 2016;99(3):197–204.

8. Маколкина М.А. Анализ модели объективной оценки качества передачи видео в IPсетях. Электросвязь. 2011;(12):20–23.

9. Таубин Ф.А., Чуйков А.В. Анализ качества передачи потокового видео в беспроводных Ad-Hoc-сетях. Информационно-управляющие системы. 2012;(2):39– 47.

10. Васильев Д.С., Чунаев А.В., Абилов А.В. Экспериментальное исследование качества передачи видео в древовидной P2P сети с алгоритмом ARQ прикладного уровня. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2014;8(1):10–14.

11. Чунаев А.В., Абилов А.В., Нистюк А.И. Влияние характеристик передачи потоковых данных на качество видео в WLAN. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012;6(7):219–224.