Celem drugiej części niniejszej pracy jest zbadanie jakości skompresowanego materiału wideo przygotowanego do transmisji multimedialnej. Porównane zostaną najpopularniejsze obecnie technologie multimedialne:
- Windows Media 9
- Real Media 10
- Flash 8 (kodek VP6)
- QuickTime 6
Obok wspomnianych technologii multimedialnych, analiza zostanie przeprowadzona również w odniesieniu do obecnie najnowszych technik kompresji: x264 (darmowa implementacja H264 stosowana np. w siódmej wersji QuickTime), DivX, XviD oraz VP7 (wykorzystywany w najnowszych wersjach Skype). Dzięki takiemu porównaniu można zobaczyć kierunek w którym zmierzają najnowsze technologie, ponieważ coraz więcej firm wykorzystuje H264 lub VP7 we własnych produktach.
Pierwszy etap badania ma na celu wyłonienie najlepszej technologii strumieniowej porównując obiektywnie oraz subiektywnie jakość skompresowanego materiału. Drugi etap polega na zbadaniu wynikowej jakości po wprowadzeniu podczas transmisji ograniczeń wpływających na jakość usługi, mianowicie zmniejszenie przepływności oraz wprowadzenie opóźnienia oraz utraty pakietów. Działanie takie ma na celu wskazanie technologii, która da najlepszą jakość w warunkach idealnych oraz w warunkach z ograniczoną jakością usługi.
Jako materiał źródłowy użyte zostały specjalnie filmy (rys. 5.38.) do analizy jakości wideo. Przygotowane zostały w ten sposób, aby w jak najlepiej zbadać wpływ kompresji na jakość. Filmy trwają kilkanaście sekund i są zakodowane w bezstratnym formacie YUV z rozdzielczością obrazu 352x288 pikseli.
Rys. 5.38. Analizowane pliki wideo
Kolejne sekwencje filmowe przedstawiają odmienne treści. Pierwsza scenka przedstawia pokazanego z bliska, gestykulującego robotnika budowlanego, a następnie szybki najazd kamery na mury budynku. Najtrudniejszym wyzwaniem dla kodeków jest najazd kamery, a następnie zachowanie szczegółów murów. Kolejna badana scenka jest najbardziej złożona ze wszystkich. Przedstawia kilka poruszających się obiektów na tle ścianki z bardzo duża ilością szczegółów. Film ten bardzo dokładnie obrazuje stopień rozmycia wprowadzany przez kodeki, a tym samym stopień utraty szczegółów w obrazie. Ostatnia scenka przedstawiająca wiadomości telewizyjne, ze względu na mała ilością zmian w obrazie jest najłatwiejsza do kompresji.
Wszystkie pliki skompresowane zostały jednoprzebiegowo z przepływnością ok. 364kbit/s bez dźwięku. Dlatego wybrana została taka szybkość bitowa, ponieważ w połączeniu ze ścieżką dźwiękową o przepływności ok. 48kbit/s daje strumień ok. 412kbit/s, a właśnie taki strumień badany był w symulacjach sposobów kolejkowania w sieci domowej.
Badanie jakości podzielone zostało na dwie fazy: ocenę obiektywną oraz ocenę subiektywną. Ocena obiektywna oparta jest o analizę materiału na podstawie metryk przy użyciu specjalistycznego programu, z kolei ocena obiektywna zależy od ogólnego wrażenia jakości odczuwanej przez oglądającego.
Do obiektywnej analizy jakości wykorzystany został program MSU Video Quality Measurement Tool (rys. 5.39). Pozwala on na dogłębną analizę jakości skompresowanego materiału wideo używając do tego celu szeregu metryk np. PSNR, Blurring Measure, Bloking Measure itp. Działanie programu opiera się na porównaniu oryginalnego filmu z wersją skompresowaną. Niestety program ma pewne ograniczenie, przez które pliki wideo mogą być tylko w formacie „avi”. Aby obejść ten problem należy skorzystać z programu AviSynth, który używa oryginalnego kodeka do rozkodowania skompresowanego pliku, a następnie dzięki mechanizmowi DirectShow przekazuje strumień do programu MSU. W ten sposób możliwa jest analiza praktycznie dowolnych plików wideo.
Przykładowy plik „avs” służący do wczytania pliku innego niż „avi” w programie MSU:
clip = Avisource("bus_1.wmv")
clip = clip.Crop(0, 0, 352, 288)
clip = clip.ConvertToRGB24()
return clip
Rys. 5.39. Główne okno programu pomiarowego MSU VQMT
Dla każdego pomiaru możliwe jest określenie jakie metryki mają zostać użyte do zbadania jakości. Wynikiem działania programu jest szereg danych możliwych do zaprezentowania w formie wykresu (rys. 5.40) (z możliwością porównania z innym skompresowanym plikiem wideo), pliku csv, wygenerowanego pliku wideo lub pojedynczych klatek z naniesionymi błędami kompresji.
Rys. 5.40. Wynik działania programu MSU
Warunkiem poprawnego działania programu jest to, żeby porównywane pliki nie różniły się między sobie ilością i rozmiarem klatek oraz liczbą kolorów. Jeśli któryś z wymienionych parametrów nie będzie się zgadzał, to albo program odmówi pracy, albo uzyskane wyniki nie będą zgodne z prawdą.
Ocena subiektywna jakości wideo miała zostać przeprowadzona w programie MSU Perceptual Video Quality Tool (rys. 5.41). Celem drugiej części niniejszej pracy jest zbadanie jakości skompresowanego materiału wideo przygotowanego do transmisji multimedialnej. Porównane zostaną najpopularniejsze obecnie technologie multimedialne: Windows Media 9 Real Media 10). Pozwala on na stworzenie specjalnej prezentacji, która odtwarzana w dedykowanym odtwarzaczu pozwala na ocenę jakości przez oglądającego. Ze względu na pewne ograniczenia opisane w rozdziale 5.2.2 program nie został użyty.
Rys. 5.41. Główne okno programu MSU Perceptual Video Quality Tool
