دانلود پایان نامه

.
شبکه‌ های استاندارد پارامترهای غیر‌مستقیمی از قبیل نرخ تلفات، تاخیر‌ها، قابلیت اعتماد و … را به منظور اندازه‌گیری و کنترل کیفیت دریافتی در شبکه مورد استفاده قرار می‌دهند. بنابراین مهم است که بتوانیم کیفیت دریافت شده را بلادرنگ و با دقت ارزیابی نماییم. دو رویکرد مهم برای اندازه‌گیری کیفیت ویدئو وجود دارد؛ تست‌های ذهنی و پارامترهای عینی. بطور خلاصه، ارزیابی‌های ذهنی شامل تشخیص های انسانی ای است که روی یک سری از ویدئوهای کوتاه و بر طبق دیدگاه شخصی‌شان در مورد کیفیت نظر می‌دهند. ارزیابی‌های عینی، شامل استفاده از الگوریتم‌ها و فرمول‌هایی است که کیفیت را به طریق خودکار، کمی و تکرارشدنی اندازه‌گیری می‌کنند. مشکل این است که آنها معمولا قرینه خوبی برای ارزیابی کیفیت دریافت شده ندارند. علاوه بر آن، نیاز به محاسبه‌ی سیگنال اصلی نیز دارند. برای کم کردن اشکالات این دو رویکرد، روش‌های هیبرید توسعه یافته‌اند. [9]
برنامه های اشتراک فایل به صورت نظیر به نظیر (برای نمونه، پروتکل‌های مبتنی بر Bittorrent) از یک سری از مشوق‌ها و دستداد‌ها برای مبادله‌ی قطعات فایل‌ها در بین نظیر‌ها استفاده می‌کنند. جستجو‌ها و انتقال‌های فایل های بالاسری از یک نظیر به دیگر نظیرها، می‌تواند باعث ایجاد گلوگاه و یا تاخیر‌هایی شود که این پروتکل ها را نامناسب جریان‌سازی زنده ویدئوی می سازد. برای برخورد با این مشکل، می توان از یک رویکرد چند منبعی استفاده کرد، که در آن، جریان تصویر به چندین جریان افزونه‌ای تجزیه می‌شود که توسط نظیر‌های متقاوتی به نظیر‌های دیگر با یک توپولوژی درختی همراه با هزینه‌ی سیگنالینگ بسیار پایین، فرستاده می شود. [5]
پیش زمینه
مروری بر ویدئوی دیجیتال
ویدئوی دیجیتال‌، نمایش ویدئو توسط سیگنال‌های دیجیتال است. این عمل شامل ضبط، دستکاری، توزیع و ذخیره‌ی ویدئو در فرمت های دیجیتال است، که ویدئو را قابل انعطافتر ساخته و دستکاری آن را سریع و نمایش آن را توسط کامپیوتر امکان‌پذیر می‌سازد. ویدئوی دیجیتال، انقلابی را در عرصه‌ی تحقیقات مرتبط با آن پدید آورد. فشرده‌سازی ویدئو توجه تحقیقاتی عمده‌ای را از دهه‌ی 1980 به خود اختصاص داده است، که این موضوع، کاربرد‌های متنوعی از قبیل انتشار ویدئو بر روی کابل دیجیتال، ماهواره‌ها و ادوات زمینی، ویدئو کنفرانس، ضبط دیجیتال بر روی نوار‌های DVD‌ و … را امکان پذیر ساخته است. ارتباط ویدئویی بر روی شبکه‌های بسته‌های بهترین تلاش در اواسط دهه‌ی 1990 و با رشد اینترنت آغاز شد. در اینترنت، تلفات بسته‌ها، پهنای باند متغیر با زمان و تلفات و پرش‌های نامنظم، از مشکلات عمده‌ای هستند که تحویل ویدئو با آنها مواجه است. [2]
فشرده‌سازی و کدسازی استاندارد ویدئوی دیجیتال
فشرده‌سازی ویدئو ،تکنیکی است طراحی شده، برای نابودکردن شباهت‌ها و تکرار‌هایی که در یک سیگنال ویدئویی وجود دارد. در بیان غیرتکنیکی، یک سیگنال ویدئویی دیجیتال یک توالی موقت از تصاویر دیجیتال (یا فریم‌ها) است. تصاویر پی‌درپی، در یک سری از تصاویر، از آنجایی که بیشتر اشیاء ثابت را نشان می‌دهند، دارای تکرر زمانی هستند. در داخل یک تصویر، تکرار زمانی و رنگی وجود دارد، بطوری که مقادیر پیکسل‌های مجاور دارای همبستگی هستند. در کنار زدایش تکرار، اکثر تکنیک‌های فشرده‌سازی استفاده شوند پراتلاف هستند و فقط اطلاعات مربوط به دریافت را کدگذاری می‌کنند، که این کار با کاهش اطلاعات نامربوط و افزایش نسبت فشرده‌سازی انجام می‌شود.
یک روش فشرده‌سازی، کاملا توسط سیستم‌های کدگذار و کدگشای آن مشخص می‌شود که مشترکا CODEC (enCODer/dECoder) نامیده می‌شوند. کدک‌های اصلی و استاندارد امروزی توسط گروه حرفه‌ای متخصص تصاویر متحرک (MPEG) معرفی شده‌اند.
MPEG-2 چتری است بر فراز استاندارد‌های فشرده‌سازی بین‌المللی که توسط گروه MPEG توسعه یافت. چندین قسمت از آن در یک همکاری تیمی با ITU-T (برای نمونه، کدک‌های ویژه‌ی H.261 و H.263) توسعه یافت. بعد از موفقیت MPEG-2، MPEG-4 توسط همان تیم‌ها استانداردسازی شد. قسمت‌های کلیدی که باید از آنها مطلع بود، MPEG-4 قسمت دوم (که توسط کدک‌هایی نظیر Xvid بکار برده شد) و MPEG-4 قسمت دهم (که به MPEG-4 AVC/H.264 موسوم است) می‌باشند. علاوه بر کدک‌های استاندارد، چندین کدک اختصاصی نیز وجود دارد. مهمترین و پراستفاده‌ترین این کدک‌ها، RealVideo و Windows Media Video (که در فرآیند استانداردسازی قرار دارد) هستند.
کدک‌های استاندارد و کدک‌های اختصاصی، اساس فشرده‌سازی یکسانی را بکار می‌برند و بنابراین با فهم یکی از آنها، می‌توانیم به یک فهم اولیه از تمام حوزه‌ی فشرده‌سازی دست یابیم.
در باب مقایسه‌ی MPEG-2 و MPEG-4، به تفاوت‌های مهمی برمی‌خوریم. شاید مهمترین تفاوت اساسی این است که MPEG-2 یک معیار پیکسل‌گرا است در حالی که MPEG-4 شیءگراست. در هر دو معیار، ایده‌ی پشت فشرده‌سازی یکسان است: تکرر‌های زمانی متعدد بین فریم‌ها توسط استفاده از تخمین و جبران‌سازی حرکت مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.یک مفهوم کلیدی در MPEG-2 فریم یا تصویر یا از دید دیگر همان واحد ارسال است. مفهوم متناظر در MPEG-4،‌ صفحه‌ی شیء ویدئویی (VOP) است. هر دو مفهوم یک تصویر کد شده را معرفی می‌کنند. سه نوع فریم اصلی وجود دارد: فریم درونی (I-frame)، فریم‌های پیشگویی شده (P-frame) و فریم‌های دوسویه یا درون‌یابی شده (B-frame). برای هر یک از سه فریم تعریف شده معنای متفاوتی وجود دارد. نوع اول،I-frame، یک تصویر کامل را کدگذاری می‌کند. این به این معنی است که I-frame، می‌تواند در داخل یک تصویر، مستقل از هر فریم دیگر در جریان (stream)، گدگشایی شود. یک P-frame، فریمی است که برپایه‌ی فریم P یا I پیشین دیگری پیشگویی می‌شود (با استفاده از جبران‌سازی حرکت). یک B-frame، فریمی است که بخوبی فریم‌های P یا I، بر اساس گذشته پیش‌بینی شده است. شکل 2-1 وابستگی‌های درونی انواع مهم فریم‌ها را نشان می‌دهد.
شکل ‏21وابستگی درونی فریم‌ها
این نوع فریم‌ها در MPEG-2 تعریف شده‌اند. آنها همچنین در MPEG-4 نیز موجودند، اگرچه در این مورد انواع دیگری از فریم‌ها نیز وجود دارد. با این وجود در MPEG-4 مهمترین فریم‌ها، همان سه نوع مذکور هستند.
توالی ویدئو به دسته‌ای از فریم‌ها تقسیم‌بندی می شود که گروه تصاویر (GOP) نامیده می شوند. یک GOP شامل یک تعداد کوچکی از فریم‌ها است که می‌تواند به تنهایی (بدون ارجاع به فریم‌های داخل گروه) کدگشایی شود. بطور نمونه یک GOP دارای یک I-frame در ابتدا است.
معمولا یک خطا، در I-frame تا I-frame بعدی انتشار می یابد. (بدلیل وابستگی فریم‌های دیگر در GOP). خطاها در P-frame ها تا I-frame یا P-frame بعدی انتشار می یابند. B-frame ها خطایی را منتشر نمی‌کنند. هر چقدر که ویدئو دارای I-frame های بیشتری باشد، استحکام بیشتری نسبت به نقص دارد. با این حال داشتن تعداد I-frame بیشتر، اندازه‌ی ویدئو را افزایش می‌دهد. به منظور ذخیره‌ی پهنای باند، ویدئو‌های آماده شده برای انتشار اینترنتی معمولا دارای فقط یک I-frame به ازای هر GOP هستند. در MPEG-2، اندازه‌ی GOP در حدود 20 فریم است در حالی که در MPEG-4 این اندازه به 250 فریم افزایش می‌یابد. بدلیل اینکه کدکردن MPEG-4 دارای قابلیت انعطاف و بیانگری بیشتری نسبت به پیشینیان خود است، فشرده‌سازی بهتر از طریق استفاده از فریم‌های P و B امکان‌پذیر است.
کاربرد‌های ویدئوی دیجیتال
ویدئوی دیجیتال می‌تواند برای استفاده‌ی بعدی ذخیره شود و یا برای یک استفاده‌کننده‌ی دوردست ارسال شود. محدوده‌ی وسیعی از کاربرد‌های ویدئو وجود دارد که خواص و محدودیت‌های مختلفی دارند. برای نمونه، یک کاربرد ارتباط ویدئویی، می‌تواند برای ارتباط یک به یک (مانند تماس‌های ویدئویی یک ویدئو در زمان تقاضا)، برای ارتباط یک به چند (نظیر ویدئو کنفرانس و بازی‌های چند‌بازیکنی) یا برای ارتباط یک به همه (همانند پخش TV) باشد. ارتباط می‌تواند تعاملی یا دو طرفه (مانند ویدئو کنفرانس) یا غیرتعاملی (مانند پخش TV یا ویدئو در زمان تقاضا) باشد. ویدئو می‌تواند بصورت بلادرنگ (TV زنده) یا بصورت از قبل کدگذاری شده (همانند ویدئو در حین تقاضا) کدگذاری شود.
محدودیت‌های برنامه های کاربردی، قویا طراحی سیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهند. خلاصه‌ای از موفق‌ترین شبکه‌های تحویل ویدئو در بخش 2.2 نمایش داده شده است. بعد از آن، بطور خلاصه به مکانیزم‌های تحویل ویدئو بر روی شبکه‌های بسته‌ای می‌پردازیم.

مطلب مرتبط :   تحلیل عاملی تأییدی و روش تحلیل عاملی