Transmissão de Fluxos de Vídeo MPEG-2 Sobre Redes ATM

Transmissão de Fluxos de Vídeo MPEG-2 Sobre Redes

ATM

Luciano Junqueira Campos Antonio Tadeu de Azevedo Gomes

Luiz Fernando Gomes Soares

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Departamento de Informática

♦ Introdução

♦ Qualidades de Vídeo

♦ Cenários de Transmissão de Vídeo Digital

♦ Fluxo MPEG-2

♦ Sincronização em Transmissões em Tempo Real

♦ Experimento Realizado

♦ ^Conclusão

Roteiro

♦ Aplicações em Banda Larga

♦ Vídeo de Qualidade TV _⇒ MPEG-2

♦ Rede com Variação Estatística do Retardo (jitter) _⇒ ATM

♦ Transmissões em Tempo Real

Introdução

♦ Resolução geométrica _⇒ número de pixels de um quadro

♦ Resolução temporal _⇒ número de quadros por segundo

♦ Resolução de cor _⇒ número de bits por componente

♦ Perdas de codificação _⇒ tolerância a perdas depende da aplicação

Qualidade do Sinal de Vídeo

♦ Até resolução de VCR (~300 linhas)

♦ Sub-amostragem temporal é permitida

♦ Perdas de codificação não são relevantes

♦ Perdas de rede não são corrigidas

♦ Característica: baixa taxa de dados (bit rate)

♦ Solução: Canal com banda suficiente

• Ideal em CBR, pequenas perdas em VBR

Cenários de Transmissão de Vídeo

9tGHRGH%DL[D4XDOLGDGHHP5HGHVFRP&RPXWDomRGH&LUFXLWR

♦ Sincronização de relógios é necessária em transmissões em tempo real

♦ Vídeo CBR _⇒ facilita eliminação de jitter

♦ Vídeo VBR _⇒ não se faz em tempo real - difícil remover o jitter

Cenários de Transmissão de Vídeo

9tGHRGH%DL[D4XDOLGDGHHP5HGHVFRP&RPXWDomRGH3DFRWHV

♦ Sem correção de erro

♦ 320x240, 30 quadros por segundo _⇒ alta taxa de dados

• Produção: MJPEG a 50 Mbps

• Jornalismo: MPEG 18 a 25 Mbps

• Distribuição: MPEG a 8 Mbps

♦ ^CBR ⇒ canal de banda suficiente resolve

Cenários de Transmissão de Vídeo

4XDOLGDGH79&%5HP5HGHVFRP&RPXWDomRGH&LUFXLWR

♦ Alta taxa de dados

♦ Sincronização de relógios _⇒ crucial em tempo real

♦ Recuperação fácil de relógio - exemplo AAL1

♦ ^CBR ⇒ canal de banda suficiente resolve

Cenários de Transmissão de Vídeo

4XDOLGDGH79&%5HP5HGHVFRP&RPXWDomRGH3DFRWHV

♦ Alta taxa de dados

♦ Sincronização de relógios _⇒ crucial em tempo real

♦ Grande problema: recuperação do relógio

• Jitter da rede destrói as relações do relógio

Cenários de Transmissão de Vídeo

4XDOLGDGH799%5HP5HGHVFRP&RPXWDomRGH3DFRWHV

♦ Padronização da sintaxe e da semântica

• PES, Seqüência, Imagem, Fatia, Macrobloco, Bloco

♦ Multiplexação _⇒ Fluxo de programa e fluxo de transporte

Fluxo MPEG-2

FRGLILFDomR EXIIHU PXOWLSOH[DGRU PXOWLSOH[DGRU^'H EXIIHU GHFRGLILFDomR DSUHVHQWDomR

UHWDUGRFRQVWDQWH 6LVWHPDGH

&RPXQLFDomRRX

$UPD]HQDPHQWR

&RGLILFDGRU 'HFRGLILFDGRU

♦ Modelo de atraso constante codificador-decodificador

Temporização em MPEG-2

♦ Relógio comum: STC

♦ Referências de relógio: SCR

)

"

(

)

’

(

_

_

_

_

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"

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) (

( 3&5 L 3&5 L

VLVWHPD

GR

UHOyJLR

GR

IUHTXrQFLD

L

L L

WD[D −

×

= −

♦ Vídeo armazenado

• Decodificador comanda a recuperação dos dados

♦ Vídeo gerado _RQWKHIO\

• Armazenamento intermediário

• Em tempo real _⇒ atraso constante ou variável

Temporização em MPEG-2

♦ Alteração do PLL

• Alteração no projeto do decodificador

♦ Relógio de rede

• Alteração no projeto do decodificador

♦ Oscilador livre

• Perda de qualidade da imagem

♦ Proposta: alterar externamente ao decodificador

Sincronização em Transmissões em Tempo Real

Decodificador Vídeo

Codificador _Rede

Vídeo VBR_d

VBR_c

STCd

♦ Recuperar a taxa original do fluxo

• Seguindo o padrão de temporização MPEG

♦ Recuperação de relógio via software

♦ Sincronizar STC_a ao STC_c

♦ Idéia: aproveitar a taxa de quadros constante

• Manter o buffer com um número constante de quadros

♦ Alternativa: repetir/suprimir unidades de apresentação

• Complicada, mas permite elastização do vídeo

Proposição para Transmissão em Tempo Real

Decodificador Vídeo

Codificador _Rede

VBR_d VBR_c

STC_c

AAL

VBR_c’

STC_a STC_d

CBR

Vídeo

CBR

Experimento do SBC 1999

&DEOHWURQ

66 _3LFWXUH7HO^6HUYLGRU

0)

,%0 ^6HUYLGRU 579LGHR 6HUYLGRU 03(*

0)

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,%0

0) 311,311,

&20

&%

0) ,,6381,

3~EOLFD

0) 5RWHDGRU

6).P 311,311,

0).P 311,311,

6).P 11,11,

&DEOHWURQ 66

0)P

0)P 311,311,

&OLHQWH

3LFWXUH7HO &OLHQWH

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176& 176&

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3URMHWRU &57 7HOmR

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&OLHQWH 3LFWXUH7HO ,%0

3URMHWRU &57 7HOmR 79*ORER

7HOH0LGLD

3ODQHWiULR

*LQiVLR

5'&

5(0$95LR

,QWHUQHW, 5HGH,QWHUQD

38&5LR

♦ Sincronização de relógios de codificador e decodificador

• Redes de retardo variável e vídeo de qualidade de TV ou melhor

♦ Outros tópicos:

• Correção/cancelamento de erros

• Elastização

Conclusão

♦ Luciano Junqueira Campos

luciano@telemidia.puc-rio.br

♦ Antonio Tadeu de Azevedo Gomes atagomes@telemidia.puc-rio.br

♦ Luiz Fernando Gomes Soares lfgs@inf.puc-rio.br

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