Análise Comparativa e Discussão dos Resultados

Durante o processo de transmissão dos vídeos, para cada ponto do cenário foram realizados três medições tanto para vídeos HD e 4K, dessa forma, foi considerada a média destas três medições como resultado daquele ponto.

Com os resultados obtidos através das medições foi gerado uma tabela para o vídeo HD e outra para vídeo 4K. As tabelas trazem os resultados das métricas para cada vídeo. Sendo a identificação dos pontos medidos, a distância em metros entre a localização do transmissor e da localização do ponto medido, as métricas de QoS, percentual de perda de pacotes e atraso da transmissão em milissegundos, e as métricas QoE, VQM, PSNR e MOS.

A tabela nº 6 traz os dados das transmissões do vídeo HD com as métricas QoS e QoE para todos os pontos, exceto o ponto 14. Durante a fase de testes de transmissão, os vídeos transmitidos para o ponto 14 não tiveram sucesso na remontagem, uma vez que, os pacotes entregues não era suficiente para o processo de remontagem do vídeo. Desse modo, não foi possível extrair nenhuma métrica deste ponto.

VIDEO HD - 1920X1080

Tabela 6 - Resultados das Medições Vídeo HD

Diante da grande quantidade de dados para interpretar e compreender o processo de avaliação da qualidade e desempenho nas transmissões de vídeos foi gerado uma série de gráficos para que possa facilitar a leitura dos dados.

VIDEO 4K - 3840x2160

Tabela 7 - Tabela com Resultados das Medições Vídeo 4K

Figura 18 - Relação PSNR x Distância

O gráfico acima apresenta a comparação entre o PSNR do vídeo HD e vídeo 4K, tendo em conta a distância sobre os pontos medidos. Vídeo HD sofreu perda de qualidade a partir do ponto 8 ao ponto 11 apresentando qualidade pobre na visualização do vídeo e enquanto nos demais a qualidade do vídeo variou entre bom e excelente. A PSNR do vídeo 4K manteve sobre todos os pontos uma qualidade pobre, prejudicando a percepção do usuário.

Fonte: Elaborado pelo Autor

Figura 19 - Relação VQM e Distância

Fonte: Elaborado pelo Autor

O VQM buscar medir os efeitos perceptivos de vídeos, incluindo ruído, distorção de bloco, distorção de cor, dentre outros, e combina-os em uma única métrica. A escala de resultados do VQM varia entre 0 a 5, sendo que 0 o vídeo é considerado excelente e 5 considerado ruim para qualidade do vídeo.

Identificamos que o VQM do vídeo HD teve perda na qualidade nos pontos 8 ao ponto 11, proporcional ao aumento da distância do transmissor, natural em decorrência da transmissão do vídeo em redes sem fio, ainda assim, manteve uma qualidade boa na percepção do vídeo. O vídeo 4K perdeu bastante qualidade, tendo danos prejudiciais na qualidade de exibição do vídeo, seguiu mais uma vez uma média pobre.

A primeira métrica QoS analisar, tem como objetivo proporcionar meios que garantam limites aceitáveis de perdas que não comprometam a qualidade da aplicação. Dessa forma, a perda de pacotes estabelece uma taxa de 5% de perda para os pacotes transmitidos na rede. O percentual de perda de pacotes do vídeo HD foi alta nos pontos 8 ao 11 e perda total no ponto 14. Neste aspecto, devemos perceber que no cenário de medições os pontos 8, 9, 10, 11 e 14 têm duas ou mais paredes que os separe do transmissor, com isso, o vídeo tende a perder pacotes na transmissão, pois uma característica negativa das redes sem fio é a facilidade de interferência no meio. Embora o gráfico (figura 20) aponte que vídeo 4K tenha

Figura 20 - Relação Perda de Pacotes x Distância

Fonte: Elaborado pelo Autor

perdido menos pacotes que o vídeo HD, devemos considerar que o vídeo 4K têm mais que o dobro de pacotes a ser transmitidos.

Figura 21 - Relação Perda de Pacotes x PSNR

Este gráfico (figura 21) complementa o último gráfico (figura 20), a considerar a métrica PSNR para os vídeos HD e 4K, demonstrando a proporcionalidade de perda de pacotes na qualidade e transmissão do vídeo.

Figura 22 - Relação Perda de Pacotes x VQM Fonte: Elaborado pelo Autor

Fonte: Elaborado pelo Autor

Com o mesmo objetivo do último gráfico (figura 21), no entanto, levando em conta a métrica VQM, reforçando a relação de proporcionalidade de perda de pacotes e as métricas subjetiva de percepção pelo usuário.

O gráfico apresenta uma importante relação para qualidade de serviço a fim de avaliar o desempenho da rede na transmissão de vídeo HD. A métrica a ressalta aqui é o atraso que afeta o nível de qualidade de uma aplicação. Tendo em vista nosso cenário de medição, contando com vários obstáculos físicos e tecnológicos, observamos um padrão nos pontos 8 a 11 e o ponto 14, pois estes pontos estão localizados entre obstáculos oferecendo medições abaixo da média verificada nos demais pontos.

Figura 23 - Relação Distância x Atraso x Perda de Pacotes (Vídeo HD)

Fonte: Elaborado pelo Autor

Este gráfico apresenta os mesmos parâmetros de medições do último, porém, realizado com vídeo 4K. Tendo em conta os obstáculos presente no cenário de medição e considerando a resolução do vídeo transmitido, verificou nos pontos 9, 10, 11 e 14 altas taxas de atrasos provocando na perda de pacotes e consequentemente na qualidade do vídeo.

5 CONCLUSÃO

O trabalho desenvolvido teve como objetivo avaliar a qualidade e a transmissão de vídeo em high definition (HD) e ultra high definition (4K) observando o cenário atual reflexo de redes sem fio. Desse modo, a transmissão de vídeo na internet gera uma série de novos desafios, como garantir qualidade nos serviços para os diferentes tipos de receptores, utilizar ao máximo a capacidade de cada receptor, prover o melhor aproveitamento da banda, permitir o maior número de usuários utilizando a mesma banda e permanecendo em níveis aceitáveis de qualidade, evitar ou reagir rapidamente a congestionamento na rede e atender a variações repentinas do número de usuários, dentre outros.

Com a crescente demanda mundial por vídeos vez surgi novos desafios. Isso se torna mais evidente nas transmissões de vídeos em 4K. Dessa forma, as métricas de qualidade de vídeo tornam-se fundamental por permitir mensurar através de diferentes técnicas o nível

Figura 24 - Relação Distância x Atraso x Perda de Pacotes (Vídeo 4K)

Fonte: Elaborado pelo Autor

de satisfação do usuário no que tange a qualidade de reprodução de vídeos. Neste sentido, considerar os resultados dos estudos baseados nas métricas QoE permite estender a análise de QoS na avaliação da qualidade de vídeo, contribuindo para melhorar o desempenho da rede e os serviços das aplicações multimídias oferecidas ao usuário. Tendo em vista esses aspectos trabalhamos com as métricas MOS, PSNR, VQM, Perda de Pacotes e Atraso.

A compilação dos dados e resultados apresentados neste trabalho, foram resultados de testes utilizando o framework Evalvid que contém um conjunto de ferramentas que permite a transmissão, recepção, codificação, decodificação e a avalição da qualidade de vídeos, sendo utilizado em diversas pesquisas com objetivo de avaliar projetos de redes ou avaliar a visão do usuário em termos de percepção de qualidade de vídeo.

O cenário de medição para realização das transmissões foram os laboratórios de informática 1, 2 e 3, e a sala dos professores da Faculdade de Computação e Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – FACEEL/UNIFESSPA.

Através dos resultados gerados percebemos que os vídeos 4K sofreram bastante dano na imagem tornando-se na maioria das vezes ruim ou pobre a qualidade do vídeo. Pode-se constatar ainda que nos aspectos da transmissão o vídeo 4K teve taxas altas de perda de pacotes e atraso na transmissão, mas devido grande quantidade de pacotes gerados na transmissão compensou na remontagem, do contrário, o vídeo HD que sofria na remontagem quando perdia acima do 5% dos pacotes transmitidos.

Embora o contexto atual possa conduzir o usuário para redes sem fio, está ainda precisa aperfeiçoar o desempenho na transmissão de vídeo em 4K de modo que ofereça níveis aceitáveis de desempenho e qualidade.

Ainda que com poucas opções de visualização de conteúdo os vídeos 4K já se mostrou interessante comercialmente. Nesta perspectiva, é importante assegurar qualidade de vídeo percebida pelo usuário para que esse possa continuar a usar as diversas finalidades que o vídeo pode apresentar.

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