ترميز الفيديو - أفضل تسامح فقدان للحزم

ترميز الفيديو - أفضل تسامح فقدان للحزم

إن تيار الفيديو H.264 الحالي (غير الهرمي) يكون ناضجًا جدًا من حيث ضغط البيانات ، ويتم استخدام جميع الطرق المستخلصة من الكتب عند ضغط البيانات. واحدة من أهمها هو أن ترسل الزيادات. معلومات. إذا لم يتغير إطار صورة الفيديو إلا قليلاً بناءً على الإطار السابق ، فعند إرسال صورة الإطار ، لا يلزم إرسال المعلومات التي لم يتم تغييرها. سيعمل برنامج الترميز فقط على نقل المعلومات المتزايدة وإبلاغ جهاز الاستقبال: "هذه البكسلات قد أجرت مثل هذه التغييرات بينما تبقى البكسلات الأخرى سليمة." بهذه الطريقة ، تكون المعلومات التي يتم إرسالها أقل بكثير من المعلومات المرسلة بواسطة صورة الإطار بأكمله ، بحيث يتم تحسين تأثير الضغط بشكل كبير.

ومع ذلك ، عندما يكون لدى الشبكة خسارة في الحزمة ، سيتم تمييز عيوب طريقة نقل المعلومات المتزايدة هذه. بمجرد فقدان حزمة ، لن يتمكن طرف المتلقي من الحصول على أحدث معلومات التغيير الخاصة بإطار صورة الفيديو ، وبالتالي فإن صورة الفيديو سيكون بها خطأ طفيف. عند الوصول إلى الحزمة التالية ، تكون الصورة نفسها مبنية على المعلومات الخاطئة ، لذلك تكون جودة الصورة أسوأ. استجابة لهذه المشكلة ، يستخدم برنامج الترميز الحالي طريقة لنقل معلومات إطار الصورة الكاملة من وقت لآخر. بمجرد حدوث فقدان الحزمة ، يمكن للمستلم طلب تحديث إطار كامل للصورة لتسريع عملية التشذيب. ومع ذلك ، سيؤدي ذلك إلى تأخير الشبكة بالكامل ، بالإضافة إلى وقت المعالجة الداخلية لبرنامج الترميز ، والنتيجة بديهية.

هناك أيضًا بعض الموردين الذين يستخدمون خوارزميات تصحيح الأخطاء الأمامية (FEC) لحل هذه المشكلة. يُعد FEC نوعًا من خوارزميات ترميز الكتلة التي تعمل على تحسين الدقة من خلال إنشاء معلومات مكررة وإرسال المعلومات المتكررة مع تدفق الحزمة الأصلي. يمكن أن تساعد هذه المعلومات المتكررة في إعادة إنشاء الحزم المفقودة في الشبكة ، بشرط أن تكون المعلومات الصحيحة والمعلومات الزائدة كافية. هذه الطريقة تبدو جيدة ، ولكن بالطبع يكلف قليلا. ونظرًا لأن برنامج الترميز يحتاج أيضًا إلى إرسال معلومات متكررة ، فإن متطلبات النطاق الترددي للشبكة تزداد وفقًا لذلك. تضمن بعض برامج الترميز نطاقًا تردديًا مستقلاً للإرسال (فيديو بالإضافة إلى حمل FEC) من خلال التضحية بعرض النطاق المخصص للفيديو. من الواضح أن هذا سيؤدي إلى فقدان جودة بث الفيديو. بالإضافة إلى ذلك ، في خوارزمية FEC ، قبل إرسال رمز FEC ، يجب إنشاء حزمة بيانات ويجب حساب رمز FEC. في الطرف المستقبل ، يلزم جمع رزمة بيانات ومعلومات زائدة عن الحاجة لإعادة بناء رزمة البيانات المفقودة ، التي تزيد حتما من التأخير. ستؤدي الزيادة في التأخير إلى تقليل تفاعل الاتصال المرئي وزيادة صعوبة المحادثة ثنائية الاتجاه.

إذن ، ما الذي يمكن لـ SVC حل هذه المشكلة؟ نحن نعلم أن SVC تقوم بإنشاء صور فيديو من خلال طبقة أساسية وطبقة تحسين واحدة أو أكثر ، والتي يتم حملها في حزم بيانات مختلفة على الشبكة ، وتأثير فقد حزم بيانات طبقة الأساس ونتيجة تشفير غير تراتبي. إنه متناسق ، لكن تأثير خسارة حزمة طبقة التحسين أصغر بكثير. نظرًا لأن طبقة التحسين تستند إلى الطبقة الأساسية بدلاً من صورة الإطار الأمامي ، فإن فقدان حزمة طبقة التحسين لا يؤدي إلا إلى حدوث حدة مؤقتة وتدهور معدل الإطار دون التأثير على البنية الأساسية لصورة الفيديو.

يمكن أن يحمي رمز FEC معلومات طبقة الأساس الخاصة بتدفق الفيديو SVC بنفس طريقة التشفير غير التسلسل الهرمي. في اتصال الفيديو SVC مع متطلبات دقة أقل ، فإن استخدام رموز FEC يحتوي أيضًا على قيود ومشكلات في الأعلى والتأخير في تشفير غير ذي نطاق ترددي منخفض. في متطلبات النطاق الترددي العالي ، يكون الفرق بين تقنيات ترميز الفيديو المتدرج وغير القابل للطبقة واضحًا للغاية. ويرجع ذلك إلى وجود مقدار حمل فقط في الطبقة الأساسية ، ولكن ليس في طبقة التحسين. على سبيل المثال ، إذا كان رمز FEC يضيف إجمالي مقدار 20٪ ، ولا تشغل الطبقة الأساسية سوى 25٪ من عرض النطاق الترددي الكامل لاتصال الفيديو ، أي في ترميز الفيديو ذي الطبقات ، فإن شفرة FEC تشغل٪ 5 فقط من الاتصالات الفيديو بأكملها. عرض النطاق الترددي ، بينما تشغل رموز FEC 20٪ من إجمالي النطاق الترددي في ترميز الفيديو غير القابل للطبقة.

لذلك ، تنعكس مزايا تقنية ترميز الفيديو في هذه الطبقات في تركيبة بنية تدفق الفيديو ذات الطبقات وطبقة حماية FEC للطبقة الأساسية. بالنسبة للمكالمات ذات النطاق الترددي المنخفض ، فإن التأثيرات التي يتم تحقيقها بواسطة ترميز الفيديو متعدد الطبقات وتشفير الفيديو غير الطبقي متشابهة. ومع ذلك ، في مكالمات النطاق الترددي العالي ، يمكن أن يوفر ترميز الفيديو ذو الطبقات طبقات فيديو عالي الجودة في شبكة يسهل سحبها ، ويتطلب حماية أقل من تشفير الفيديو غير القابل للطبقات.