đồ án mpeg dash – chuẩn công nghệ mới nhất hỗ trợ streaming thích ứng động qua http

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục MỤC LỤC Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt AVC Advanced video coding Mã hóa video nâng cao CAT Conditional access table Bảng truy cập có điều kiện DASHHTT P DASHdynamic adaptive streaming over HTTP Streaming thích ứng động qua HTTP DM DASH Metrics Thông số DASH DRM Digital rights management Quản lý quyền số ECM Entitlement control message Bản tin điều khiển quyền HTTP Hypertext transfer protocol Giao thức truyền siêu văn IDR Instantaneous decoding refresh Làm tươi giải mã tức thời ISOBMFF ISO base media file format Định dạng tệp phương tiện sở Iso MPD Media Presentation Description Mơ tả trình diễn phương tiện MVC Multi-view video coding Mã hóa video multi-view PAT Program association table Bảng liên kết chương trình PCR Program clock reference Đồng hồ tham chiếuchương trình PES Packetized elementary Stream Luồng gói hóa PID Packet identifier Phần tử nhận dạng gói PMT Program map table Bảng sơ đồ chương trình PSI Program specific information Thơng tin đặc biệt chương trình PTS Presentation time stamp Nhãn thời gian trình diễn SAP Stream access point Điểm truy cập luồng SEI Supplementary enhancement information Thông tin nâng cao bổ sung SVC Scalable video coding Mã hóa video mở rộng TCP Transmission control protocol Giao thức điều khiển truyền tải TLS Transport layer security Bảo mật tầng giao vận TS Transport stream Luồng giao vận URI Uniform resource identifier Nhận dạng tài nguyên đồng Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt URN Uniform resource name Tên tài nguyên URL Uniform resource locator Định vị tài nguyên UTC Coordinated universal time Thời gian điều phối phổ cập UUID Universally unique identifier Nhận dạng Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Đi với bùng nổ mạng IP phương thức truyền video tảng mềm dẻo phát triển vô đa dạng phong phú Đáp ứng với nhu cầu truyền hình ảnh âm khác có nhiều phương thức giao thức khác Với đoạn video ta nhận toàn liệu bắt đầu xem, ta thường phải thời gian để có nội dung giải trí Vì mà phương thức streaming đời, Mpeg Dash phương thức hỗ trợ việc Được gợi ý Nguyễn Thu Hiên thân em muốn tìm hiểu, nghiên cứu phương thức streaming nói chung Mpeg Dash nói riêng, nên em chọn đề tài “Mpeg Dash – chuẩn cơng nghệ hỗ trợ streaming thích ứng động qua HTTP” làm đề tài đồ án tốt nghiệp Đồ án “Nghiên cứu MPEG-DASH” tập trung nghiên cứu đặc điểm MPEG-DASH tiêu chuẩn cho phương thức Nội dung đồ án bao gồm chương: • Chương I: Cơng nghệ streaming • Chương II: Tổng quan MPEG DASH • Chương III: Mơ hình hệ thống MPEG DASH Do cịn nhiều hạn chế kiến thức kinh nghiệm DASH cơng nghệ mẻ nên việc hồn thành đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý thầy Sinh viên Hồng Đức Tú – Lớp D08VT1 Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Lời mở đầu Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Cơng nghệ Streaming CHƯƠNG I: CƠNG NGHỆ STREAMING 1.1 Tổng quan công nghệ streaming 1.1.1 Khái niệm công nghệ streaming Công nghệ streaming công nghệ cho phép multimedia server truyền qua mạng Internet (IP) dịng liệu liên tiếp giải nén hiển thị tới phía người dùng Để download đoạn phim ngắn tới vài phút liệu video sử dụng công nghệ streaming vài giây để hiển thị Tính khiến công nghệ streaming tiết kiệm thời gian cho người sử dụng (thậm chí sử dụng modem 28.8 kbps) 1.1.2 Video Streaming Với định dạng file video truyên thống, liệu hiển thị download tồn bộ, file video chất lượng cao có dung lượng lớn cơng việc tiêu tốn nhiều thời gian Video Streaming khác tiết kiệm thời gian cho người dùng cách sử dụng công nghệ giải nén kết hợp với player hiển thị liệu đồng thời lúc tiếp tục download Quá trình gọi buffering diễn giải sau: thay gửi lần nhất, liệu Video Streaming truyền thành gói nhỏ, ban đầu player lấy phần chia nhỏ liệu video trước hiển thị, đồng thời lúc hiển thị gói liệu lại lấy để kịp cho việc hiển thị Trước công nghệ streaming đời vào năm 1995, trang Web đơn trang tĩnh, nghèo nàn hình ảnh đơng âm Tuy nhiên so sánh với chất lượng TV truyền thống chất lượng video online không chấp nhận Ngày nay, công nghệ Video Streaming phát triển nhanh, nhà nghiên cứu phát triển dường hứng thú lĩnh vực Chúng ta hồn tồn hy vọng chất lượng video streaming đạt mức chất lượng TV truyền thống, chí chất lượng DVD Với công nghệ streaming, nhà cung cấp dịch vụ tạo, phân phối hiển thị Video Streaming định dạng công nghệ streaming (như RM, MOV ASF) Video Streaming thường sử dụng lĩnh vực giải trí dạy học, dùng để lưu trữ tuyển tập file video học, cung cấp cho người dùng tiện ích tìm kiếm, liệt kê, khả hiển thị hiển thị lại liệu video theo yêu cầu Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Công nghệ Streaming Video Streaming thể hai dạng: Video theo yêu cầu (on demand) Video thời gian thực (live event) Video theo yêu cầu liệu video lưu trữ multimedia server truyền đến người dùng có yêu cầu, người dùng có toàn quyền để hiển thị thực thao tác (tua, dừng, nhẩyqua ) với đoạn liệu Video thời gian thực liệu video convert trực tiếp từ nguồn cung cấp liệu theo thời gian thực (máy camera,microphone, thiết bị phát liệu video ) Các liệu multimedia phát quảng bá thành kênh người dùng có quyền truy nhập kênh ưa thích để hiển thị liệu mà khơng thực thao tác tua, dừng vv liệu (giống TV truyền thống) Video Streaming sử dụng giao thức RTP, MMS hay HTTP vv để truyền liệu theo dạng streaming qua mạng Internet, đồng thời sử dụng chuẩn nén để giảm dung lượng liệu, cung cấp khả nén liệu nhiều mức nén, nhiều kích thước hiển thị để phù hợp với độ rơng băng thơng nhiều mạng truyền dẫn để tối ưu hoá việc truyền liệu qua mạng Cũng việc truyền Video Streaming qua mạng phụ thuộc nhiều vào sản phẩm phần mềm Video Streaming Server Trong năm gần có nhiều chuẩn công nghệ video streming phát triển với player : • Emblaze • Liquid Audio • Macromedia Shockwave • Microsoft Windows Media • RealNetworks RealMedia • VDOLive • Vosiac • Audioactive • Apple QuickTime Một vấn đề lớn đặt với phát triển công nghệ video streaming gia tăng định dạng liệu riêng khơng tương thích chúng Hơn ứng dụng khác plugin chúng phải load máy người dùng để hiển thị tất khn dạng video qua Internet Bởi định dạng video streaming giới hạn ba công ty coi dẫn đầu công nghệ streaming với sản phẩm: Apple với QuickTime,RealNetworks với RealMedia, Microsoft với Windows Media Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I: Công nghệ Streaming Các hãng cung cấp công cụ trọn gói gồm Video Streaming Server (lưu trữ, truyền phát liệu theo giao thức hỗ trợ ), Video Player (hiển thị liệu phía người dùng), công cụ kiến tạo liệu với chuẩn nén 1.1.3 QuickTime Player Được phát triển Apple, Quick Time ứng dụng chạy nhiều hệ thống (Macintosh, Unix PC) chuẩn thức sớm cho tảng phần mềm multimedia QuickTime hỗ trợ định dạng MOV mà sử dụng công nghệ Sorenson Video để nén file liệu audio/video cung cấp chuẩn nén với Player miễn phí QuickTimeStreaming Server sử dụng giao thức RTSP (tiêu chuẩn mang tính mở hoạt động nhiều hệ thống từ UNIX đến NT) hoàn toàn miễn phí QuickTime hỗ trợ nhiều định dạng, từ định dạng hình ảnh JPEG, BMP, PICT, PNG, GIF, GIF động, định dạng video số AVI, AVR, định dạng MPEG-1, OpenDML MiniDV, DVCPro, DVCam camcorder chơi file MP3, MIDI QuickTime công cụ mạnh đễ trùnh diễn multimedia cịn sử dụng công cụ chỉnh sửa nén liệu Trong năm gần đây, Apple dành nhiều nỗ lực để phát triển chuẩn khác cho công nghệ streaming QuickTime VR (QTVR) Khi ta chụp vật thể tất góc độ sử dụng phần mềm để kết nối chúng lại đưa lên mạng, QTVR cho phép người dùng tương tác cách xoay chuyển vật thể, phóng to, thu nhỏ thông qua sử dụng chuột Công nghệ thích hợp với việc đưa thơng tin triễn lảm bảo tàng mạng, du lịch ảo, giới thiệu mua bán xe cộ sản phẩm thương mại khác vv… 1.1.4 RealPlayer RealMedia (hay goi RealVideo ngắn gọn Real) phát triển RealNetworks RealNetworks tiên phong lĩnh vực multimedia web với chuẩn RM (real media) quen thuộc với người dùng mạng Internet Các sản phẩm phần mềm Real gồm RealPlayer (phần mềm thông dụng với người duyệt Web) RealSystem G2 hệ thứ hai RealVideo với nhiều chức trội hệ trước Real sử dụng công nghệ nén Real G2 phát triển RealNetwork Hiện nay, RealVideo chuẩn video thông dụng Internet, ngồi cịn có thêm hai chuẩn RealAudio (streaming audio) RealFlash (streaming Flash animation), nhiên phải bỏ tiền để mua sản phẩm Real Server Streaming Real Server hỗ trợ hai giao thức RTSP “true streaming “ “HTTP streaming” thích hợp Hồng Đức Tú – Lớp D08VT1 10 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH container MPEG-TS sang định dạng 3GP/MP4 hỗ trợ Android (một danh sách đầy đủ Android hỗ trợ CODEC định dạng truyền thơng • Xử lý kết nối HTTP xuất nhiệm vụ bản, ngăn chặn việc bị gián đoạn media player • Việc quản lý sở liệu nguồn nội dung, URL MPDs playlist M3U mở rộng • Tự động tìm kiếm tập tin manifest • Một giao diện người dùng đồ họa (GUI) phong phú cung cấp Trong trình phát lại, client hiển thị điểm động cung cấp thông tin xác việc sử dụng băng thơng thực tế phân đoạn tải xuống Một chế độ tồn hình tự động khởi động điện thoại di động chuyển sang định hướng phong cảnh (landscape orientation) 3.4.2 Các chế thích ứng Các chế thích ứng đề xuất đồ án theo ba yêu cầu: Phát lại không bị dừng lại Sử dụng tối ưu tài nguyên mạng, chọn mức tốc độ bit tốc độ cao đáp ứng yêu cầu thứ Chuyển đến mức chất lượng thích hợp cần thực nhanh tốt Nếu yêu cầu không thỏa mãn, điều cho thấy việc sử dụng sai băng thông khả dụng Nếu không đáp ứng yêu cầu đầu tiên, điều lựa chọn mức biểu diễn chọn đánh giá cao Kết là, thời gian cần để tải phân đoạn dài so với thời gian riêng phân đoạn, dẫn đến gián đoạn phát lại mức biễu diễn không giảm Nếu không đáp ứng yêu cầu thứ hai cho mức biễu diễn bị đánh giá thấp Trong trường hợp này, người sử dụng client không trải nghiệm chất lượng tốt có thể; nhiên, họ xem/nghe nội dung so với chất lượng cao Yêu cầu thứ ba liên quan đến lựa chọn thiết kế: việc chuyển đổi kiện xảy Trong trình thực hiện, chế thích ứng phải dùng đến sau phân đoạn tải (bộ đệm) Vì vậy, tất chế đề xuất nhanh nhau, cung cấp tiêu chuẩn khác cho cấp độ chất lượng thích hợp Ba chế thích ứng đề xuất: thích ứng tích cực, thích ứng bảo thủ thích ứng trung bình Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng đồ án không sâu vào vấn đề Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 69 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mô hình kiến trúc MPEG DASH 3.4.3 Đặc tính hóa module Hình 3.6 minh họa module cấu thành ứng dụng client Một đường nét đứt phân tách mẫu từ nguồn bên điện thoại di động, chẳng hạn nhớ khả dụng (lưu trữ bên ngoài) giao diện người dùng Giao diện người dùng biểu diễn cho tương tác người dùng với nút thiết bị (nếu có) hình cảm ứng Hình 3.6 Tổng quan vê module ứng dụng client Chức client tóm tắt sau Các module nghe nhạc bắt đầu ứng dụng quản lý điều khiển video nguồn tài nguyên đồ họa, đặc biệt, giao diện Android mà video hiển thị Các module phân tích đưa biến đổi tập tin mục tập tin manifest vào số danh sách nhạc trình diễn, danh sách tương ứng với mức chất lượng định Nếu thủ tục phân tích thành công, module định kỳ kiểm tra cập nhật manifest tác vụ Tiếp theo, module download phân đoạn bắt đầu yêu cầu phân đoạn truyền thông qua HTTP cách sử dụng kết nối liên tục Một truy vấn gửi đến module thích ứng tốc độ sau lần download Các module thích ứng tốc độ chịu trách nhiệm cho việc lựa chọn mức chất lượng thích hợp tùy thuộc vào điều kiện mạng Do đó, module chuyển đổi mã thực chuyển đổi truyền thông cần thiết Các phân đoạn tải vào đệm thành cơng thêm vào danh sách chính, liệt kê mảnh nội dung nhận Những thay đổi danh sách liên tục giám sát module player Các module định thời tính tốn thời gian tất kiện xảy hệ thống Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 70 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH a) Hoạt động Trong thuật ngữ Android, hoạt động thành phần ứng dụng cung cấp giao diện đồ họa, lắng nghe tương tác người dùng Các hoạt động tương tự cho cửa sổ ứng dụng máy tính điển hình chúng cung cấp thành phần đồ họa mở đóng cửa theo thứ tự cụ thể Hình 3.7 Định hướng hoạt động Các hoạt động điều khiển số phương thức nghe: onCreate () phương pháp quan trọng nhất, phương pháp dẫn lúc bắt đầu hoạt động Phương thức lại (onResume (), onStop (), onPause (), onRestart (), onDestroy ()) điều chỉnh để đáp ứng trạng thái mong muốn ứng dụng Đặc biệt phương pháp: • Dừng tác vụ người dùng khỏi ứng dụng • Xử lý thay đổi định hướng thiết bị, ví dụ, người dùng xoay điện thoại di động 90 độ Hai định hướng xác định Android: phong cảnh (ngang) chân dung (dọc), minh họa hình 3.7 b) Module playler Các module player thành phần thiết yếu quan trọng ứng dụng Nó quản lý việc phát lại phân đoạn truyền thơng, hiển thị dịng video hình Hình 3.8mơ tả tập hoạt động thực module Ban đầu module tạo hai nhiệm vụ với mục đích sau đây: (1) Định kỳ phân tích tập tin manifest (được thực module phân tích cú pháp) (2) tải mảnh truyền thông (thực phân khúc module downloader) Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 71 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH Hình 3.8 Chuỗi kiện xuất module player Các module layer kiểm tra danh sách phân đoạn đệm (được cập nhật thường xuyên module download phân đoạn) Player tiếp tục xử lý hoạt động đóng lại c) Module phân tích cú pháp Module phân tích tập tin theo hai tiêu chuẩn MPEG-DASH danh sách mở rộng m3u8 Apple Sau hoàn thành, danh sách phân đoạn khả dụng tạo cho trình diễn, u cầu băng thơng Ngồi ra, có hai chế độ phân tích cú pháp định nghĩa: • Chế độ chặt chẽ: phân tích cú pháp kiểm tra tập tin manifest theo sau tất thông số, đặc biệt thuộc tính bắt buộc • Chế độ khơng chặt chẽ: phân tích cú pháp hoạt động sở nỗ lực tốt Nếu có số thuộc tính bị thiếu, sử dụng với giá trị mặc định Player chịu trách nhiệm cho việc gọi module phân tích cú pháp bắt đầu thi hành player Nếu file manifest khả dụng đáp ứng tiêu chuẩn hỗ trợ triển khai mẫu đầu này, tập hợp thông số khởi tạo định nghĩa: số trình diễn, số lượng phân đoạn, loại nội dung (theo yêu cầu trực tiếp) thời gian phân đoạn, ngồi cịn có thông số khác d) Module tải phân đoạn Các module tải phân đoạn chịu trách nhiệm cho việc mở kết nối HTTP để lấy phân đoạn khả dụng Nó gửi yêu cầu HTTP đợi phản hồi tương ứng, kiểm tra Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 72 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH tiêu đề HTTP mã đáp ứng phản hồi Khi kết nối mở ra, dòng byte nhận chuyển đến đệm để lưu trữ tập tin truyền thông Mặc dù hệ thống Android hỗ trợ streaming tiến HTTP, nhiên điều cần thiết để tải trước phân đoạn để tránh lần tạm dừng phát lại bắt đầu Ngay sau phân đoạn lưu trữ đệm, module thực hai hành động sau: Nó chuyển đổi tập tin truyền thông vào định dạng hỗ trợ cần thiết Điều xảy phân đoạn Apple-HLS chứa định dạng MPEG-TS, chúng khơng trực tiếp chơi Stagefright Tác vụ thực module chuyển đổi mã Nó kiểm tra tập tin truyền thông cách sử dụng player (giả), mà không bị ràng buộc vào SurfaceView Player giả đơn giản chuẩn bị phân đoạn kích hoạt phương pháp nghe onPrepared () onerror () Nếu có lỗi chuẩn bị phân đoạn đặc biệt, module cố gắng để tải phân đoạn thêm lần Nếu lỗi tồn tại, phần mềm bỏ qua phân đoạn Nếu đệm không trống phân đoạn chơi Nếu khơng, bánh xe động đệm hiển thị cho người dùng biết việc phát lại bị tạm dừng Các phân đoạn video tải thành công thêm vào danh mục Danh sách biểu diễn bảng với hai cột: Thời gian phát ước tính (tương đối) tên tập tin (đường dẫn) tới phân đoạn truyền thơng e) Module thích ứng tốc độ Module xem cốt lõi logic thích ứng Nó nhận thơng tin thời gian phát lại ước tính băng thơng từ module tải phân đoạn Ngồi ra, module thích ứng tốc độ có quyền truy cập vào danh sách nhạc khác tạo module phân tích cú pháp Dựa tất thơng tin này, module thích ứng tốc độ chạy thuật tốn thích ứng với định mức trình diễn tối ưu Trong module này, thuật tốn tích cực, bảo thủ, trung bình thực f) Module chuyển đổi mã Các phân đoạn truyền thông lấy định lưu trữ bên thiết bị Android Trong trường hợp tiêu chuẩn MPEG-DASH, định dạng truyền thông tạo server HTTP hỗ trợ đầy đủ Stagefright, làm cho phân đoạn trở nên thích hợp để phát lại Tuy nhiên, đặc điểm kỹ thuật Apple-HLS dự định dự định MPEG-TS định dạng container truyền thông Thật không may, định dạng container khơng hỗ trợ Stagefright, chuyển đổi mã cần sử thực chuyển đổi cần thiết Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 73 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH g) Module định thời Các module định thời cung cấp thơng tin thời gian xác nhiều kiện diễn ứng dụng client Các phép đo sau cần thiết cho việc đánh giá hệ thống: • Trễ khởi động: thời gian cần thiết để bắt đầu phát lại • Trễ download: thời gian cần thiết để tải phân đoạn truyền thông đơn • Thời gian phát lại tuyệt đối: thời gian phát lại phân đoạn đơn, thể thời gian tuyệt đối (dựa việc đồng hóa với server NTP) • Tải: thời gian cần thiết để chuẩn bị cho thực tế phân đoạn đơn chơi hiển thị hình • Trễ phân tích cú pháp: Thời gian nhận phân tồn bơ danh sách kể từ u cầu • Trễ chuyển đổi: Thời gian trải qua trong hoạt động chuyển đổi mã chuyển đổi (hiện áp dụng cho Apple-HLS) • Không hoạt động: khoảng thời gian client không hoạt động, tức là, tất phân đoạn có sẵn tải xuống • Tạm dừng: Thời gian player trải qua dừng lại phát lại đệm trống • Thời gian sống phiên: tức tổng thời gian kể từ hệ thống bắt đầu tắt máy 3.5 Đánh giá 3.5.1 Mơi trường đánh giá Hình 3.9 minh họa môi trường đánh giá Ba thành phần kiến trúc cung cấp với tham số đầu vào : Ứng dụng client cung cấp số chế: thuật toán aggressive (linh hoạt), conservative (bảo tồn), mean (trung bình) Một tập kịch bảnđược mô phỏngtrongmạng bảngiữaserver client Việc chuẩn bị nội dung theo phương thức phân đoạn khác Đặc biệt, phương thức khác định dạng truyền thông, CODECs, thời gian phân đoạn Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 74 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH Hình 3.9 Mơi trường đánh giá với phần tham số hóa khác (hiển thị màu xám) 3.5.2 Các thông số đánh giá (metric) Bảng 3.2 liệt kê số liệu xác định cho đánh giá Tất số liệu xác định cách sử dụng tài liệu tham khảo chung (ví dụ, thời gian phiên (session time), T ), để dễ dàng so sánh bất chấp thời gian phiên thí nghiệm Các số liệu tínhtrên tất liệu tích lũy qua phiên (session) Như vậy, chênh lệch kết thu cách chạy thí nghiệm nhiều lần giảm thiểu.Các phần phụ sau giải thích chi tiết số liệu nàyđược tính tốn Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 75 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH Bảng 3.2 Các số liệu sử dụng cho đánh giá a Những hàm có trọng số Một cặp hàm có trọng số (được mơ tả hình3.10) đề xuất để xác định sốcác số liệu đánh giá Đặc biệt,các chức sử dụng cho hiệu tích cực (activeefficiency), hiệu ban đầu (start-up efficiency, hiệu nghịch (reaction efficiency) Hàm có trọng số (wlong (t))là hàm tuyến tính, đơn điệu giảm mà gán trọng số cao bắt đầu kết thúc phiên T Hàm (wlong (t)) định nghĩa để cung cấp trọng số số liệu có liên quan đến đo lường thời gian toàn phiên (T) (3.3) wshort (t) hàm không tuyến tính mà gán trọng số cao cho giá trị thời gian nhỏ wshort (t)làm giảm nhanh nhiều (wlong (t))như chậm khoảng 20s (khoảng thời gian phân đoạn lớn trải nghiệm) gán giá trị trọng số khoảng 50% (wshor t (20) = 0.5) Kết là, wshort (t) cung cấp giá trị cao cho số liệu để đo lường trễ ngắn khoảng thời gian ngắn thời gian phiên (T), chẳng hạn thời gian nghịch (phản ứng) Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 76 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH (3.4) Hình 3.10 Giá trị hàm wlong (t) cho số liệu toàn phiên T, wshort (t) phù hợp đến giá trị trễ trọng lượng khoảng thời gian chờ ngắn b Bandwidth utilization (sử dụng băng thông) Các hàm sử dụng băng thông (u(t)) định nghĩa băng thông lựa chọn client (b(t))bình thường băng thơng tối đa sẵn có Như vậy, thời gian t, hàm so sánh tốc độ bit truyền thông lựa chọn bên phía client so với tốc độ bit tối đa sẵn có mạng Giá trị u(t) thấp so với1 tương ứng cho đánh giá thấp băng thôngkhả dụng tối đa, giá trị lớn cho thấy sử dụng nhiều băng thông khả dụng (3.5) c Hiệu băng thông Việc sử dụng băng thông hiệu (εbw ) định nghĩa làviệc sử dụng tồn băng thơng (u(t)), bình thường với thời gian phiên T (session time) Kết εbw tương ứng cho hiệu sử dụng băng thông suốt phiên Hệ số tính sau: Đầu tiên, hàm sử dụng băng thông (u(t)) tách thành tổng hai hàm conuunder (t) uover (t) : (3.6) Nhiều điều kiện khác chọntùy ý Đối với đánh giá này, điều kiện đểw short (t) xác định dựa giá trị lớn Sd xem xét trải nghiệm tức 20s uunder (t) uover (t) chứa tương ứng vớigiá trị u(t) thấp lớn 1: Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 77 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH (3.7) Với hai hàm, hiệu sử dụng băng thơng tính sau: (3.8) Lưu ý tích phân thứ hai tính cách sử dụng nghịch đảo uover (t) kể từ tất giá trị uover (t) tất lớn Nghịch đảo sử dụng để liên hệ εbw với đánh giá thấp đánh giá cao băng thông khả dụng d Buffering efficiency (Hiệu (hiệu suất) đệm) Các biện pháp hiệu đệm (εbu f ) đo tổng thời gian phát lại phiên Lưu ý đánh giá chúng tôi, giả định ln ln chơi nội dung q trình thí nghiệm, người chơi chuyển đổi hai trạng thái: đệm (buffering) chơi (play).εbu f tính cách sử dụng thời gian đệm tích lũy(Tbu f ), tức là, thời gian phát lại bị gián đoạn để đệm ngầm (buffer underrun) phương trình 3.9: (3.9) e Segment-fetch efficiency Hiệu nạp phân đoạn (segment-fetch) (εfetch) tỷ lệ phân đoạn tải xuống thành công (S −Smissed )trêntổng số phân đoạn mà cần phải có phiên (S) Nó cung cấp phép so sánh số lượng phân đoạn lấy thành công phân đoạn bị HTTP-404 trả (3.10) f Hiệu thử lại phân đoạn (segment retry efficency) Hiệu phân đoạn thử lại (segment-retry) (ɛretr y ) đại diện cho tỷ lệ thời gian tiêu thụ client tải lại phân đoạn chất lượng khác nhau, so sánh với thời gian Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 78 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH phiên (T ).Thời gian tiêu thụ tính số lượng thử làm lần nữa(Sretr y ) nhân với thời gian tối đa để tải đoạn (Ttimeout ).Lưu ý (Ttimeout) định nghĩa 80% phân đoạn thời gian (Sd ) (3.11) g End-to-end latency Độ trễ end-to-end (e(t)) trễ từ phân đoạn sẵn có bên phía server client thực đóng phân đoạn (khơng phải phân đoạn lưu trữ đệm) (e(t)) hàm bậc thang (stepwise) tính sau: (3.12) Trường hợp e(ti ) độ trễ end-to-end phân đoạn i , sclient (ti ) đại diện cho nhãn thời gian thực tế phát lại phân đoạn i phía client, vàsserver (ti ) nhãn thời gian phân đoạnđược chạy phía server Nhãn thời gian đồng hóa với NTP server h Active efficiency Hiệu hoạt động (ɛactive )cung cấp giá trị trọng số tổng củatoàn thời gianclientđang trongtrạng thái hoạt động (active state), tổngthời gian hoạt độngbình thườngtrong phiên ɛactive đượctính sau: (3.13) Trường hợp w long (t) hàm trọng số cstate (t)biểu thịhàm trạng thái theo bước (3.14) i.Start-up efficiency Hiệu bắt đầu(ɛstart-up )được định nghĩa làgiá trị trọng số thời gian ban đầu, là, w shor t (t) giá trị hàmđược áp dụng chothời gian cầnđể bắt đầuphát lại (Tstar t−up ) Tstar t−upđược định nghĩa khoảng thời giankể từ khibắtđầucủa thí nghiệm(t =0 s) chođếnkhiphân đoạn truyền thơngđầutiênbắt đầuchơi (3.15) Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 79 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH 3.5.3 Kết Chỉ hiệu đạt chế thích ứng Kịch mạng (được mơ tả hình 3.11) đưa biến động dài hạn băng thơng sẵn có Kịch có hai phần: từ t = 0s đến t = 300s, tốc độ dịch bit (bit-rate) giảm xuống từ Mb / s đến 250 kb/s khoảng phút Trong phần thứ hai, tốc độ dịch chuyển bit (bit-rate) tăng từ 250 kb/s đến Mb/s khoảng phút Hình 3.11, hình 3.12 hình 3.13 biểu thị hiệu suất tương ứng chế tích cực, bảo tồn, trung bình điều kiện sử dụng băng thơng trạng thái đệm Phân tích số liệu cho thấy tất thuật toán bắt đầu với mức chất lượng thấp chuyển đến cấp độ cao thành cơng vịng 12s đầu tiên(tích cực: t = 11s; bảo toàn: t = 8s; trung bình t = 8s), sau đạt việc sử dụng 100% băng thông (u(t) = 1.0) Cơ chế tích cực (hình 3.11) nhạy nhiều với biến động băng thơng Do đó, cấp độ media lựa chọn (b(t)) bị biến động không cần thiết khoảng thời gian 250-350s Độ nhạy cao minh họa t = 145s có suy giảm đột ngột băng thơng thuật tốn tích cực phát cách thích hợp Hồng Đức Tú – Lớp D08VT1 80 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH Hình 3.11 Hiệu suất chế tích cực kịch Cơ chế bảo tồn (hình 3.12) lựa chọn cấp độ chất lượng khác với biến động đáng kể so với phương pháp tích cực Trong tồn phiên chế tích cực thực 32 hoạt động chuyển đổi, chế bảo toàn chuyển 21 lần (so với 25 hoạt động chuyển đổi trường hợp thuật tốn trung bình) Tuy nhiên, khoảng 500-560s, chế bảo toàn đưa hiệu đáng ý thấp (50%) so với hai chế khác (khoảng 70%) Hình 3.12 Hiệu suất chế (kĩ thuật) bảo toàn kịch Cơ chế trung bình (hình 3.13) yêu cầu hai (hoặc hơn) bước chuyển đổi để chọn cấp độ băng thơng thích hợp Hành vi kết tự nhiên thuật toán, xem xét ba phép đo lưu lượng (hiệu suất) (như định nghĩa thuật toán 3) Các bước Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 81 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH bổ sung diễn khoảng 165-176 s 360-385 s Hơn nữa, kỹ thuật kỹ thuật chậm để thích ứng phần kịch (đơn điệu giảm tốc độ dịch bit) Việc sử dụng băng thơng trì mức 200% (u(t) = 2.0) thời gian 45.2 s, điều có nghĩa chất lượng phân đoạn đánh giá cao, tức số lần tải phân đoạn tăng lên Hình 3.13 Hiệu suất chế (kĩ thuật) trung bình kịch 3.5.4 Nhận định, đánh giá Kết thí nghiệm tóm tắt 3.2 hình 3.14dưới đây, theo số liệu định nghĩa trước mục 3.5.2 Hình 3.14 cung cấp định dạng hiển thị đồ họa bảng 3.2, nơi mà khác biệt số liệu cho chế (kĩ thuật) dễ dàng nhận thấy Hoàng Đức Tú – Lớp D08VT1 82 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương III: Mơ hình kiến trúc MPEG DASH Hình 3.14 Đồ thị so sánh theo kịch Bảng 3.3 Các tham số tính toán cho kịch 3.6 Kết luận chương Trong chương tìm hiểu sâu thành phần hệ thống chạy giao thức MPEG-DASH xem xét số đánh giá chế thích ứng theo thơng số hiệu Hồng Đức Tú – Lớp D08VT1 83 ... tài ? ?Mpeg Dash – chuẩn công nghệ hỗ trợ streaming thích ứng động qua HTTP? ?? làm đề tài đồ án tốt nghiệp Đồ án “Nghiên cứu MPEG- DASH? ?? tập trung nghiên cứu đặc điểm MPEG- DASH tiêu chuẩn cho phương... I: Cơng nghệ Streaming CHƯƠNG I: CƠNG NGHỆ STREAMING 1.1 Tổng quan công nghệ streaming 1.1.1 Khái niệm công nghệ streaming Công nghệ streaming công nghệ cho phép multimedia server truyền qua mạng... Cơng nghệ Streaming Hồng Đức Tú – Lớp D08VT1 14 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II: Tổng quan MPEG DASH CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MPEG DASH 2.1 Giới thiệu DASH Cơng nghệ Streaming thích ứng liên quan