Com o objetivo de avaliar a precisão do modelo proposto por esta dissertação, pretende-se realizar uma análise comparativa entre os valores estimados (modelo proposto) com os dados reais sem os outliers. Esta análise será aplicada para às três resoluções em estudo. Sendo que para a resolução em 2160p se terá um conjunto de amostras a mais, conforme mencionado o aproveitamento dos dados fornecidos por Batalha (2016).
A partir da observação visual da média de perda de PSNR dos vídeos transmiti- dos, percebe-se uma similaridade entre as perdas de qualidades do vídeo. A partir desta observação e a análise da inĆuência da variação do bit rate realizada por Auwera, Da- vid e Reisslein (2008). Propoem-se adicionar um ganho de 2,87 dB ao modelo proposto, resultando na Equação 5.1.
𝐿𝑃 𝑆𝑁 𝑅(𝑃 𝑃 ) = [14, 89 + 27, 4𝑒(⊗𝑅)] + [(9, 07 + 15, 24𝑒(⊗𝑅)) log 10(𝑃 𝑃 )] + 2, 87 (5.1)
Os valores estimados pela Equação 5.1 são apresentados na Figura 33 em contraste com seus valores medidos.
Figura 33 Ű Modelo proposto em relação aos dados de Batalha (2016).
Perda de pacotes (%) 0 20 40 60 80 100 Perda de PSNR (dB) -5 0 5 10 15 20 25 Dados Iury Modelo Proposto Fonte: o autor.
De acordo com a Figura 33 pode-se notar que o modelo proposto com o ajuste, por conta da diferença de bit rate, obteve valores satisfatórios, aproximando-se dos dados
Capítulo 5. Análise dos resultados 54
reais. Para se comprovar tal análise, calcula-se os valores de RMSE e desvio padrão para o modelo proposto, os quais são apresentados na Tabela 13.
Tabela 13 Ű RMSE e desvio padrão do modelo proposto em relação aos dados de Batalha (2016).
RMSE 2,32 dB
Desvio Padrão 2,20 dB
A mesma análise é realizada para os vídeos estudados nesta dissertação, resultando nos gráĄcos da Figura 34.
Figura 34 Ű Modelo proposto em relação aos dados reais.
Perda de pacotes (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Perda de PSNR (dB) 0 5 10 15 20 25 2160p Amostras Modelo proposto (a) 2160p Perda de pacotes (%) 0 20 40 60 80 100 Perda de PSNR (dB) 0 5 10 15 20 25 1080p Amostras Modelo proposto (b) 1080p Perda de pacotes (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Perda de PSNR (dB) 0 5 10 15 20 25 720p Amostras Modelo proposto (c) 720p Fonte: o autor.
De acordo com a Figura 34, o modelo proposto não obteve valores satisfatórios quando analisada para baixas porcentagens de perdas de pacotes nas três resoluções. Estes resultados são esperados, visto que o modelo proposto foi desenvolvido a partir da média das perdas de PSNR simuladas (visto na Seção 4.3). Para uma abordagem inicial que está levando em consideração somente a variação das perdas de pacotes para estimar a perda de qualidade do vídeo, pode-se concluir que no geral obteve-se bons resultados
Capítulo 5. Análise dos resultados 55
para um estudo com esse enfoque. Na Tabela 14 apresenta-se os valores obtidos de RMSE e desvio padrão.
Tabela 14 Ű RMSE e desvio padrão do modelo proposto em relação aos dados reais
Resoluções
Métrica 720p 1080p 2160p
RMSE 6,16 dB 5,76 dB 5,56 dB
Desvio Padrão 3,29 dB 2,96 dB 3,52 dB
De acordo com a Tabela 14, o modelo proposto não apresentou bons resultados. Entretanto, quando se compara com os resultados da Tabela 13 percebe-se que não so- mente o bit rate se diferencia, mas também o comportamento das perdas de Frames I e P. O modelo proposto é baseado na média das perdas de PSNR dos quatro vídeos em três resoluções em ambiente simulado, como visto na Seção 4.3. Desta forma, os resultados tem distribuição proporcional das perdas dos Frames. Esta distribuição proporcional é notado nos dados de (BATALHA, 2016), como pode ser visto na Figura 35. Enquanto na Figura 36 nota-se que essa distribuição não é proporcional.
Figura 35 Ű Comportamento dos Frames I e P para os dados de Batalha (2016).
Perda de pacotes (%) 0 20 40 60 80 100 Perda de PSNR (dB) 0 10 20 30 Perda de pacotes (%) 0 20 40 60 80 100 Perda de Frames (%) 0 50 100 Frame I Frame P Fonte: o autor.
Capítulo 5. Análise dos resultados 56
Figura 36 Ű Comportamento dos Frames I e P para as medições.
Perda de pacotes (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Perda de PSNR (dB) 0 5 10 15 20 Perda de pacotes (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Perda de Frames (%) 0 20 40 60 80 100 Frame I Frame P (a) 2160p Perda de pacotes (%) 0 20 40 60 80 100 Perda de PSNR (dB) 0 5 10 15 20 25 Perda de pacotes (%) 0 20 40 60 80 100 Perda de Frames (%) 0 20 40 60 80 100 Frame I Frame P (b) 1080p Perda de pacotes (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Perda de PSNR (dB) 0 5 10 15 20 25 Perda de pacotes (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Perda de Frames (%) 0 20 40 60 80 Frame I Frame P (c) 720p Fonte: o autor.
5.5
Considerações Ąnais
A modelagem proposta apresentou bons resultados quando comparado com os dados medidos, representando a média de perda de PSNR em função da porcentagem de perdas de pacotes imposta na rede de comunicação no padrão 802.11ac. Contudo, o comportamento do vídeo sobre a rede de comunicação também depende de outros fatores de codiĄcação de vídeo que não são considerados nesta dissertação.
57
6 Conclusões
Este trabalho apresentou uma abordagem para predição de perda de qualidade de vídeo, em uma rede de comunicação propensa a perda de pacotes durante a transmissão de vídeo. Quatro vídeos em três resoluções diferentes são codiĄcados em iguais condições de codiĄcação de fonte, no padrão H.264/AVC e posterior transmissão sobre a rede de comunicação (IEEE 802.11ac). Transmissões ideais, sem perda de pacotes, foram realiza- das para se obter os arquivos necessários para reconstrução do vídeo. Simulando perdas de pacotes no receptor, reconstrução dos vídeos, obtenção das métricas de qualidade de vídeo, tratamentos dos dados simulados; é proposto o modelo matemático que relaciona a perda de qualidade de vídeo com a perda de pacotes para às três resoluções em estudo. A modelagem proposta pelo presente trabalho tem como base, o comportamento médio da perda de PSNR dos vídeos estudados, agrupando o comportamento da perda de qualidade dos quatro vídeos por resolução e encontrando a média entre eles e; resultando em três médias. O método dos mínimos quadrados é aplicado às três médias obtendo-se suas respectivas estimativas não lineares por resolução. Por meio das estimativas é pro- posto a expressão matemática dependente da resolução do vídeo que descreve a estimativa da perda de qualidade de vídeo conforme se tem perdas de pacotes. No geral, a função lo- garítmica descreve o comportamento médio da perda de PSNR, visto que a PSNR tende a saturar em um determinado momento. Os coeĄcientes da função logarítmica são descritos por meio de uma função exponencial dependente do tipo de resolução.
O modelo proposto demonstrou ser bem representativo. Alcançando bons resul- tados quando comparado com a média dos dados simulados, chegando a ter valor médio de RMSE de 0,97 dB e desvio padrão de 0,85 dB. Para veriĄcar a eĄcácia da modelagem proposta, comparativos com dados reais foram utilizados.
Três medições foram realizadas para obtenção dos dados em ambiente real. Tam- bém aproveitou-se as medições de Batalha (2016), pois o trabalho utilizou um dos vídeos (Crown Run em 2160p) em estudo. Confrontando os dados medidos com suas estimativas do modelo proposto, obteve-se bons resultados quando analisado os dados de Batalha (2016), com média de RMSE de 2,32 dB e desvio padrão de 2,2 dB. Contudo, o mesmo resultado não foi alcançado das medições desta dissertação, com média de RMSE e desvio padrão de 5,83 dB e 3,25 dB, respectivamente.
As simulações apresentaram resultados satisfatórios, permitindo a análise dos da- dos simulados para propor a modelagem. Dentre os resultados observados nos dados si-
Capítulo 6. Conclusões 58
mulados, tem-se que o comportamento da perda de qualidade de vídeo é dependente da perda de pacotes, assim como da resolução do vídeo. Outra característica observada diz respeito a composição do vídeo, movimentação, o qual pode fazer com que determinado vídeo seja mais sensível a perda de pacotes; esta característica tem relação com a compo- sição do GOP (Frames I e P). Contudo, a inĆuência do GOP na perda de qualidade de vídeo foge ao estudo desta dissertação.
6.1
Trabalhos futuros
Como trabalhos futuros desta dissertação destacando-se:
• Modelar o impacto que as perdas de Frames I e P tem sobre a média de perda de
PSNR;
• Realizar um ajuste ao modelo proposto a partir de dados medidos em condições
reais de transmissão de vídeo, por exemplo usando ajuste com mínimos quadrados lineares.