Streaming a převod formátů

Transkript

1 Streaming a převod formátů Jan Mráz Mgr. Miloš Prokýšek Školní rok:

2 Abstrakt Teoretická část práce pojednává o problematice přímého publikování videa na internet ve formě streamingu s důrazem na převod video formátů. Současně vysvětluje jednotlivé parametry charakteristické pro streaming. Dále nastiňuje využití dostupných prostředků pro posouzení kvality video kodeků. V praktické části práce budou provedena empirická měření generovaného testovacího video souboru na kontrolní skupině testovaných osob a zároveň budou matematicky vyjádřeny odchylky daného videa vzhledem k původnímu zdroji. Abstract The theoretical part of this project covers direct video presentation over internet in the form of streaming with special emphasis on video conversion. It explains all parameters that are characteristic for streaming technology and assesses techniques for comparing visual quality available to date. The practical part of this project focuses on empirical measurements of the quality of generated video files using group of subjects with simultaneous mathematical comparssion of difference between recoded video and the original. Klíčová slova streaming, video formáty, video kodeky, komprese, konverze Keywords streaming, video formats, video codecs, compression, conversion 2

3 Zadání práce Úkolem studenta je vytvořit univerzální nástroj pro konverzi a publikovaní videa na internetu (streaming). Hlavní požadavek je kladen na co nejširší nabídku výchozích formátů a jednoduchost ovládání. V teoretické části práce se student zaměří na problematiku podporovaných formátů videa pro streaming na různých platformách (streamovacích serverech). 3

4 Úvod Úvod do problematiky Publikování videa na internetu ve formě streamingu je spojeno s několika základními prvky a pojmy. Streaming je náročný na výpočetní výkon procesoru a na šířku datového pásma, protože se každý snímek videa vypočítává v reálném čase a zároveň se vyžaduje jeho přenos taktéž v reálném čase. Například pro datový formát MPEG2 (rozlišení pixelů, 30 snímků za sekundu) je velikost datového toku 15 Mbit/s. Proto se z důvodu zmenšení objemu přenášených dat na video uplatňuje ztrátová komprese, která v závislosti na použitém komprimačním algoritmu dosahuje různě kvalitních výsledků. Výsledná kvalita je pak ovlivněna ještě dalšími faktory jako: použitým kompresorem, jeho nastavením, a zejména pak povahou samotného komprimovaného videa (rychlé akční pohyby oproti statickým snímkům). Porovnání kvality videa se často provádí, pro tento účel speciálně vytvořenou metrikou, a jejímž výsledkem je matematické vyjádření odchylek mezi jednotlivými snímky videa. Tyto výsledky jsou detailní a v každém bodě přesné, ale pro člověka nepřinášejí jasnou informaci, o jak kvalitní video jde, toto je způsobeno selektivním vnímáním lidského oka, které některá matematicky významná zkreslení přehlédne a jiná matematicky výrazně méně významná naopak velmi silně vnímá. Druhým, a vnímaní člověka bližším způsobem, pak může být empirické porovnání založené na subjektivním názoru jedince. V mé práci budou provedena obě měření, jejichž výsledky bude možné zohlednit v připravované webové aplikaci, která bude sloužit pro streaming a převod formátů. Cíle práce Úkolem zpracovávaným v rámci této práce je vytvořit univerzální nástroj pro konverzi a publikovaní videa na internetu. Hlavním požadavkem na tento nástroj je, co nejširší nabídka výchozích a cílových formátů a jednoduchost ovládání. Pomocí zvolené metriky bude vyhodnocen dotazníkový empirický test kodeků ve formě kvazi-experimentu, jenž bude doplněn o matematické porovnání. Teoretická část práce bude zaměřena na problematiku podpory video formátů vhodných pro streaming na různých platformách (streamovacích serverech). Současně budou vysvětleny důležité pojmy, nezbytné pro správné pochopení a interpretaci odborných výrazů v textu. Přehled literatury V současné době je na českém trhu velká mezera a neexistuje dostupná literatura z oblasti streamování videa. Ze zahraničních titulů lze jmenovat Streming media bible [1], The technology of video and audio streaming [2] a Standard Codecs Image Compression to Advanced Video Coding [3]. Veškeré znalosti čerpám z webových magazínů, zmiňovaných titulů nebo případně z dokumentací ke konkrétním produktům. Odrazovým můstkem se staly především odborné články na serveru TV Freak [4]. Dále pak domovské stránky firmy VideoLAN [5], na kterých publikuje svůj multimediální přehrávač VLC a domovské stránky projektu Commpression.ru project [6] zabývající se testováním video kodeků. 4

5 Analýza problému Východiska řešení Streaming videa je kvůli náročnosti na výpočetní výkon a šířce datového pásma spojen s konverzí pomocí video kodeků. Náročnost na výpočetní výkon je dána tím, že video kodeků existuje několik druhů a při převodu z jednoho do druhého je nutné původní video dekódovat a zakódovat cílovým kodekem. Důvody pro převod mezi kodeky jsou různé: větší kompatibilita, lepší kvalita při nižší velikosti souboru atd. Právě rozdíly v kvalitě videa budou předmětem mého zkoumání. Existuje předpoklad, že pomocí obou metod (empirického testu a matematického vyjádření chyby) budou získány podobné výsledky v porovnání zdrojového a komprimovaného videa. Metodika Pro teoretickou část práce bude vymezena zkoumaná oblast a čtenář bude seznámen se základními pojmy, problémy a řešeními streamingu. Přehled video formátů a kodeků se zaměří na jejich hlavní výhody, nevýhody a další specifické vlastnosti. To samé platí i pro video kontejnery a jejich vnitřní strukturu. Informace budou čerpány z odborných článků, popřípadě přímo z domovských stránek daných formátů, kodeků, nebo kontejnerů. Praktická část se zpočátku bude zabývat vytvořením univerzálního testovacího videa, které bude v dalším kroku zkomprimováno několika nejběžnějšími kompresory. Takto vytvořené soubory formou kvazi-experimentu a dotazníku posoudí skupina lidí například za pomoci aplikace MSU Perceptual Video Quality tool. V návaznosti na to dojde k porovnání všech souborů pomocí vhodného nástroje (např. MSU Video Quality Measurement Tool), čímž získáme výsledky matematického porovnání. Ty budou dále vyhodnoceny. Co je již hotovo konzultace s vedoucím práce definice cílů a struktura práce analýza literárních a internetových zdrojů teoretická příprava pro přípravu měření kvality kodeků pomocné aplikace pro měření webový nástroj pro konverzi a publikování videa Co je třeba ještě udělat základní testovací video provést měření kvality kodeků a vyhodnotit výsledky vyladit do konečné fáze webový nástroj 5

6 Seznam literatury [1] MACK, Steve. Streaming Media Bible. The Streaming Media Bible Companion Site [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < [2] AUSTERBERRY, David. The Technology of Video and Audio Streaming. [s.l.] : [s.n.], s. ISBN [3] GHANBARI, Mohammed. Standard Codecs Image Compression to Advanced Video Coding. [s.l.] : [s.n.], c s. ISBN [4] JAHODA, R. Zachytávání a zpracování videa pro začátečníky. TV Freak [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < 0A36B9E C9C D61.html>. [5] VideoLAN team. VideoLAN - Free and Open Source software and video streaming solutions for every OS! [online]. [2008], [cit ]. Dostupný z WWW: < [6] VATOLIN, D., et al. Compression.ru project [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < [7] SNOPEK, Jiří. Streaming s pomocí VLC (Jiří Snopek). Audiovizuální centrum studentů ČVUT [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < [8] FOLLANSBEE, Joe. Get Streaming! : Quick Steps to Delivering Audio and Video Online. [s.l.] : [s.n.], c s. ISBN [9] HANZO, L., CHERRIMAN, P.J., STREIT, J. Video compression and communications. [s.l.] : [s.n.], [200-?]. 704 s. ISBN [10] Microsoft Windows Media Your Digital Entertainment Resource [online]. [2008], [cit ]. Dostupný z WWW: < [11] BĚHAL, David. Technológia streamingu pre virtuálne prostredie. [s.l.], s. UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE. Vedoucí diplomové práce Doc. RNDr. Andrej Ferko, PhD. Dostupný z WWW: < [12] Cesnet [online]. c [cit ]. Dostupný z WWW: < 6