Реферат актуальність теми




Дата конвертації15.02.2017
Розмір94,1 Kb.
РЕФЕРАТ

Актуальність теми. На сьогоднішній день спостерігається стрімкий розвиток обчислювальних технологій. Обчислювальна потужність сучасних мобільних телефонів значно перевищує обчислювальну потужність персональних комп’ютерів, що випускалися ще 10 років тому. Разом із обчислювальною потужністю, сильно зросла кількість та щільність пікселів екрану мобільного телефону. Якщо ще 10 років тому, звично було спостерігати монітор розміром 17 дюймів, що мав роздільну здатність 1024 на 768 точок, то на сьогоднішній день більшість мобільних пристроїв оснащенні не меншим, а часто більшим дисплеєм, який, до того ж, керується потужним графічним процесором.

Проте, з плином часу, збільшилася не тільки обчислювальна потужність процесорів. Був здійснений значний стрибок в методах передачі даних через мережу. Швидкість передачі виросла на стільки, що сьогодні вже є звичним для користувачів завантаження відеофільмів, та передача інших медіаданих, через мережу інтернет у високій якості. Також, у зв’язку із виникненням мобільних мереж 3-го та 4-го покоління, стало можливим передавати медіаконтент на мобільні пристрої.

Такий стрімкий розвиток технологій призвів до зростань потреб ринку в якісному медіаконетнті, що в свою чергу призвело до виникнення потокового мовлення.

Із ростом пропускної здатності Інтернету, стало можливо передавати мультимедіа контент великими сегментами використовуючи протокол HTTP. Він дешевший, та набагато простіше дозволяє реалізувати адаптивність. Під адаптивністю розуміється підлаштування клієнта під якість мережі.

На разі існує чимало технологій адаптивної потокової передачі даних. Більшість з них є пропрієтарними. Доступ до коду таких технології закритий. У зв’язку з цим, консорціумом MPEG було розроблено технологію MPEG-DASH, яка стала міжнародним стандартом.

Суть адаптивного потокового мовлення полягає в наступному. Відеопотік розбивається на сервері на маленькі сегменти, при цьому кожен сегмент генерується в заданій кількості варіантів, що відрізняються за значенням бітової швидкості і розміром відеокадру. Чим більше вихідних потоків з різними характеристиками підготує кодуючий пристрій, тим точніше буде проведена адаптація і тим більш плавним буде перехід між потоками різної якості. В рамках цих технологій за вибір сегмента в потрібній якості відповідає клієнтська частина - серверу навіть не потрібно збирати інформацію про пропускну здатність мережі. Прагнучи забезпечити максимально можливу якість, клієнт ретельно відстежує доставку даних. Якщо сегмент не встиг завантажитися за потрібний проміжок часу, наступний пакет береться з більш низькою бітовою швидкістю; якщо ж доставка пройшла без затримки, то можна спробувати пакет із більшою бітовою швидкістью.



Оскільки реалізація адаптивності відноситься до клієнтської частини, в даній роботі було розглядається процес створення клієнта, що працює із даною технологією, а також проблема адаптації клієнта під якість мережі.

Об’єктом дослідження є технологія адаптивною потокової передачі даних MPEG-DASH.

Предметом дослідження адаптація якості медіаданих в залежності від пропускної здатності мережі.

Мета роботи: дослідити роботу технології MPEG-DASH та синтезувати відповідний метод адаптації.

Наукова новизна роботи полягає у наступному:

  1. Вперше було запропоновано метод адаптації, який розглядає систему з точки зору марківьских процесів та дозволяє з певною імовірністю передбачити стан систем на наступному кроці, завдяки чому відбувається процес адаптації.

  2. Запропоновано мобільний додаток, який працює за технологією MPEG-DASH та працює через мобільну мережу.

Практична цінність роботи полягає у тому, що запропонований метод адаптації на основі марківського процесу прийняття рішень дають можливість для подальших досліджень та розробки програмного забезпечення, яке працює із медіаконтентом за даною технологією, для мобільних пристроїв.

Апробація роботи. Основні положення і результати роботи були представлені та обговорювались на V науковій конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2013 (Київ, 10-12 квітня 2014 р.), а також на VII науковій конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2015 (Київ, 15-17 квітня 2014 р.),

Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, висновків та додатків.

У вступі надано загальну характеристику роботи, виконано оцінку сучасного стану проблеми, обґрунтовано актуальність напрямку досліджень, сформульовано мету і задачі досліджень, показано наукову новизну отриманих результатів і практичну цінність роботи.

У першому розділі описано загальні положення потокового мовлення, історія його виникнення та розвитку. Розглянуто проблеми перших протоколів передачі медіаконтенту, та підходи, що були задіяні для вирішення цих проблем..

У другому розділі було коротко розглянуто основні аспекти потокового мовлення через протокол HTTP, а також одну із технології – MPEG-DASH.

У третьому розділі описуэться процес створення DASH-клієнта – програмного додатка, який призначений для відтворення відео, яке передається за технологією MPEG-DASH.

У четвертому розділі запропоновано метод адаптації якості медіаданих за допомогою марківського процесу прийняття рішень.

У п’ятому розділі представляютьсярезультати роботи методу при різних параметрах.

У висновках описуються результати аналізу запропонованого методу адаптації та вказуються можливі напрямки подальших досліджень та вдосконалень.

У додатках наводяться структура файлу маніфесту для відео за запитом;

Фукція розподілу пропускної здатності мережі; схема марківського процесу прийняття рішень; графік залежності кількості промахів крайнього терміну завантаження від величини параметра k; графік залежність середньої якості від величини штрафу промахів крайнього терміну завантаження.



Ключові слова: адаптивне потокове мовлення, MPEG-DASH, марківські процеси, функція розподілу.
РЕФЕРАТ

Актуальность темы. На сегодняшний день наблюдается стремительное развитие вычислительных технологий. Вычислительная мощность современных мобильных телефонов значительно превышает вычислительную мощность персональных компьютеров, которые выпускались еще 10 лет назад. Вместе с вычислительной мощностью, сильно возросло количество и плотность пикселей экрана мобильного телефона. Если еще 10 лет назад, привычно было наблюдать монитор размером 17 дюймов, что имел разрешение 1024 на 768 точек, то на сегодняшний день большинство мобильных устройств оснащены не меньшим, а зачастую большим дисплеем, который, к тому же, руководствуется мощным графическим процессором.

Однако, с течением времени, увеличилось не только вычислительная мощность процессоров. Был совершен значительный скачок в технологиях передачи данных через сеть. Скорость передачи выросла на столько, что сегодня уже является привычным для пользователей загрузки видеофильмов, и передача других медиа файлов, через сеть Интернет в высоком качестве. Также, в связи с возникновением мобильных сетей 3-го и 4-го поколения, стало возможным передавать медиаконтент на мобильные устройства.

Такое стремительное развитие технологий привело к росту потребностей рынка в качественном медиаконтенте, что в свою очередь привело к возникновению потокового вещания.

С ростом пропускной способности Интернета стало возможно передавать мультимедиа крупными сегментами используя протокол HTTP. Он дешевле, и намного проще позволяет реализовать адаптивность. Под адаптивностью понимается подстройка клиента под качество сети.

На данный момент существует немало технологий адаптивной потоковой передачи данных. Большинство из них являются проприетарными. Доступ к коду таких технологии закрыт. В связи с этим, консорциумом MPEG было разработано технологию MPEG-DASH, которая стала международным стандартом.

Суть адаптивного потокового вещания заключается в следующем. Видеопоток разбивается на сервере на маленькие сегменты, при этом каждый сегмент генерируется в заданном количестве вариантов, отличающихся по значению битовой скорости и размеру видеокадра. Чем больше выходных потоков с различными характеристиками подготовит кодирующее устройство, тем точнее будет проведена адаптация и тем более плавным будет переход между потоками разного качества. В рамках этих технологий за выбор сегмента в нужном качестве отвечает клиентская часть, серверу даже не нужно собирать информацию о пропускной способности сети. Стремясь обеспечить максимально возможное качество, клиент тщательно отслеживает доставку данных. Если сегмент не успел загрузиться за нужный промежуток времени, следующий пакет берется с более низкой битовой скоростью; если же доставка прошла без задержки, то можно попробовать более высокое качество.

Поскольку реализация адаптивности относится к клиентской части, в данной работе рассматривается процесс создания клиента, который работает с данной технологией, а также проблема адаптации клиента под качество сети.

Объектом исследования является технология адаптивной потоковой передачи данных MPEG-DASH.

Предметом исследования адаптация качества медиаданных в зависимости от пропускной способности сети.



Цель работы: исследовать работу технологии MPEG-DASH и синтезировать соответствующий метод адаптации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Впервые был предложен метод адаптации, который рассматривает систему с точки зрения марковских процессов и позволяет с определенной вероятностью предсказать состояние системы на следующем шаге, благодаря чему происходит процесс адаптации.

  2. Предложено мобильное приложение, которое работает по технологии MPEG-DASH и работает через мобильную сеть.

Практическая ценность работы заключается в том, что предложенный метод адаптации на основе марковского процесса принятия решений дают возможность для дальнейших исследований и разработки программного обеспечения, которое работает с медиаконтентом по данной технологии, для мобильных устройств.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены и обсуждались на V научной конференции магистрантов и аспирантов «Прикладная математика и компьютинг» ПМК-2013 (Киев, 10-12 апреля 2014 г.), а также на VII научной конференции магистрантов и аспирантов «Прикладная математика и компьютинг» ПМК-2015 (Киев, 15-17 апреля 2014 г.),

Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и приложений.

Во введении предоставлено общую характеристику работы, выполнена оценка современного состояния проблемы, обоснована актуальность направления исследований, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна полученных результатов и практическая ценность работы.

В первом разделе описаны общие положения потокового вещания, история его возникновения и развития. Рассмотрены проблемы первых протоколов передачи медиаконтента, и подходы, которые были задействованы для решения этих проблем..

Во втором разделе были кратко рассмотрены основные аспекты потокового вещания через HTTP, а также одну из технологии – MPEG-DASH.

В третьем разделе описывается процесс создания DASH-клиента – программного приложения, который предназначен для воспроизведения видео, которое передается по технологии MPEG-DASH.

В четвертом разделе предложен метод адаптации качества мультимедиа с помощью марковского процесса принятия решений.

В пятом разделе подаются результаты работы метода при различных параметрах.

В заключении описываются результаты анализа предложенного метода адаптации и указываются возможные направления дальнейших исследований и усовершенствований.

В приложениях приводятся структура файла манифеста для видео по запросу; функция распределения пропускной способности сети; схема марковского процесса принятия решений; график зависимости количества промахов крайнего срока загрузки от величины параметра k; график зависимость среднего качества от величины штрафа промахов крайнего срока загрузки.

Ключевые слова: адаптивное потоковое вещание, MPEG-DASH, марковские процессы, функция распределения.
ABSTRACT

Relevance. Currently, there is rapid development of computer technology. Computing power of modern mobile phones far exceeds the computing power of personal computers, issued 10 years ago. Along with processing power, number of pixel density and screen mobile phone has greatly increased. If 10 years ago, was routinely monitor size equal 17-inch, which had a resolution of 1024 by 768 points, now most mobile equipment is not less but often bigger and, in addition, is controlled by a powerful graphics processor.

However, over time, not only the computing processors power is increasing. There was a considerable jump in the methods of data transfer over the network. Transfer rate has grown so much that today it is usual for users downloading videos and other transmission media through the Internet in high quality. Also, due to the emergence of mobile networks 3rd and 4th generation, it was possible to transmit media content to mobile devices.

Such rapid development of technology has led to increases of year market needs in qualitative media content, which in turn has led to network streaming.

With the increasing of the Internet bandwidth, it became possible to transfer large multimedia content segments using the protocol HTTP. It is cheaper and much easier to implement adaptability. Adaptability means adjusting the media quality of clients considering the network characteristics.

At the moment there are many adaptive streaming technologies. Most of them are proprietary. Access to code of such technology is closed. In this regard, MPEG has developed technology MPEG-DASH, which has become the international standard.

The essence of adaptive streaming is as follows. Video stream is divided on the server into smaller segments, each segment is generated in a given number of variants that differ in value of bitrate and video frame size. The more output streams with different characteristics Encoder prepares, the more accurate adaptation will be held and there will be smoother transition between streams of different quality. Within these technologies the client side is responsible for the choice of the right quality segment - server not even need to collect information about network bandwidth. In order to ensure the best possible quality, client closely monitors the delivery of data. If the segment is not downloaded for the given time, the next package is set with a lower bitrate; if delivery passed without delay, you can try the package a bit more speed.



Since the implementation of adaptability refers to the client side, process of creating a client that works with this technology was considered in this paper, as well as a quality adaptation of clients to the network’s bandwidth.

Object of research is dynamic adaptive streaming technology MPEG-DASH.

Subject of research is adaptation quality of media, depending on network bandwidth.

Objective: investigate MPEG-DASH technology principle and synthesize appropriate method of adaptation.

Research methods. Methods of mathematical modeling, combinatorial methods were used.

Scientific novelty consists in the following:

  1. First proposed the method of adaptation,that considers the system in terms of Markov processes and allows to predict the status of the next step with certain probability, thought making the process of adaptation..

  2. A mobile application that works with technology MPEG-DASH over the mobile network

Practical value of the work results lies in the proposed adaptation method based on Markov decision process allows further researches and development of software, which is dedicated to represent media content via given technology on mobile devices.

Work approbation. Fundamentals and the results were presented and discussed at the V Scientific Conference for master and graduate students, "Applied Mathematics and Computing" AMC-2013 (Kyiv, 10-12 April 2013), as well as at the VII Scientific Conference for master and graduate students, "Applied Mathematics and Computing" AMC-2015 (Kyiv, 15-16 April 2015).

The structure and scope of work. Master's thesis consists of an introduction, five chapters, conclusions and applications.

The introduction includes a general description of the work, assessment of the current state of the problem is performed, the urgency of the research directions is substantiated, goal and objectives of the study are formulated and scientific novelty of the obtained results and practical value are illustrated.

The first section describes general provisions streaming, the history of its origin and development. The problems which first media content transmission protocols has faced and approaches that were used to address these problems.

The second section was briefly discussed the basic aspects of streaming protocol via HTTP, as well as one of the technology - MPEG-DASH.

The third section describes how to create DASH-client - software application that is designed to play video that is transmitted by technology MPEG-DASH.

The fourth section the method of adapting a media data using Markov decision process.

In the fifth chapter there are presented the results of the develped method with different parameters.

The conclusion the proposed adaptation method results are described and are indicated possible areas of further research and improvements.

In the appendixes are described the manifest file structure for video on demand; CDF of network bandwidth; scheme of markov decision process; dependency graph of number of deadline miss amount to parameter k value; dependency graph of average quality to value of deadline miss penalty function.

Key words: DASH, MPEG-DASH, Markov decision process, cumulative distribution function.


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка