IP Televizija: Šta sve kvari IP TV sliku?

Ništa nije savršeno, pa nije ni IPTV zato što postoji više faktora koji negativno utiču na kvalitet slike i na servise koje omogućava ova usluga.

Slično kao kod prenosa glasa, i kvalitet prenetog video signala putem IP protokola je vrlo osetljiv. Karakteristični problemi su gubitak paketa, kašnjenje u prenosu i nestabilnost tog kašnjenja (džiter). Čak i u maloj meri, gubitak paketa može da izazove visok nivo oštećenja video multicast signala kakav koristi IPTV (Slika 1). Odgovarajućom simulacijom u laboratoriji ovakvi nedostaci mogu se namerno umetnuti u simulirani prenos, da bi se izmerio njihov efekat i značaj posledičnog oštećenja video signala.

Međutim, postoje i parametri koji nisu inherentni IP protokolu, već samom video signalu, čiji poremećaj takođe može da dovede do značajnog oštećenja. Ovi parametri se sadrže u samom video signalu, to su šeme video kompresije (MPEG-2, MPEG-4, VC-1/WM9). Tu je i kompleksnost sadržaja videa, brzina promena u video prikazu. Na primer, pod istim uslovima propusnog opsega, sasvim lepo će izgledati relativno statičan događaj, dok će u trkama Formule 1 iza automobila nastati blokovi slike, koji su zbog prebrze promene sadržaja pokretnog kadra. (Slika 2). Veoma veliku zamućenost može da izazove način kodiranja videa (Slika 3).

I, P, B

Osim brzog pokreta koji se može formalno posmatrati kao vremenska rezolucija videa, očigledno je da je bitna i prostorna rezolucija u prenetoj slici, odnosno veličina piksela. U prenosu video signala, kao i u laboratorijskim simulacijama, koriste se složene napredne tehnike da bi se diskriminisali efekti navedenih nepovoljnih parametara. Pri laboratorijskom testiranju, za simulaciju realnog okruženja potrebno je uzeti u obzir i uticaj prenosne mreže i efekte na kvalitet koje unosi               Slika 1. Oštećenja nastala u prenosnoj mreži

sam video sadržaj.

Kada govorimo o uticaju gubitaka paketa u prenosu, treba da razlikujemo tri glavna tipa paketa od kojih se sastoji komprimovan digitalizovan video signal – oni se označavaju kao I, P i B paketi. Paketi koji sadrže kompletnu informaciju o video signalu su I (od image – slika). Oni ne moraju da imaju ikakvu vezu sa prethodnim ili narednim paketima u toku video signala.

Međutim, ovakav paket se kombinuje sa P i B paketima tokom prenosa tako da se I-paket u           proseku pojavljuje kao svaki dvanaesti paket. Napredne tehnike koje se primenjuju u borbi sa kompleksnošću videa dovele su do načina da se predviđanjem, na bazi već upoznatih parametara                    video signala, u jednom trenutku "zna" kako bi trebalo da izgleda naredni paket.

Ovako formiran paket nosi oznaku P (od termina predikcija). On se kreira na bazi I-paketa, kao i ranije prenetih P-paketa, koji su mu prethodili u redosledu prenosa. Međutim, ako se "osvrnemo" na deo nekog videa koji je već  do posmatranog trenutka prenet, videćemo da je sadržaj svakog paketa vezan ne samo sa onim paketima koji su mu prethodili, već i sa onima koji su prenošeni posle njega.            Slika 2. Blokovi u zonama brzog pokreta

Ove veze se mogu predstaviti kao nastavak pokreta kada posmatramo usporeni snimak, bila to neka vizuelno kompleksna filmska scena ili animacija teniske loptice koja završava svoj put kada igrači zatraže proveru ispravnosti udarca. Ipak, ovu naizgled jednostavnu i uverljivu logičku nit opisuju veoma kompleksni i apstraktni statistički zakoni. Paketi koji nastaju predikcijom koja se bazira na "ranijem iskustvu" u istom video-toku, kada je ta predikcija bazirana na korelacijama u     oba smera, prošlom i budućem, označeni su kao B-paketi (od bi-directional, dvosmerni). Proračun njihovog sadržaja se oslanja na I i P pakete.

V-faktor

Pošto smo se upoznali sa "populacijom" video signala, možemo da se vratimo populaciji korisnika, uživalaca video prenosa. Da li će oni stvarno uživati, to je pitanje koje sebi pre svih postavljaju provajderi usluge, pa tek onda sami korisnici. Odgovor nije lak, ali kvalitet video signala sa korisničke strane definitivno je merljiv.

Mera koja se odnosi na korisničko iskustvo objedinjuje ometajuće parametre mreže sa parametrima sadržaja, i zove se V-faktor. Kako bi korisnici ocenili svoje iskustvo? Verovatno ocenama Slika 3. Oštećenje nastalo kodiranjem

na skali od jedan do pet, Ocene kvaliteta videa pomoću V-faktora kreću se od neprihvatljivog opisanog sa jedan, do neprimetnog oštećenja, opisnog ocenom pet. Svrha V-faktora je da se proceni i ukratko opiše kvalitet video signala bez poznavanja poslatog, referentnog videa – baš kao što ga ne poznaju ni korisnici.

Do V-faktora se dolazi formulom koja uzima u obzir kašnjenje paketa, varijacije u kašnjenju različitih paketa (džiter), kao i gubitak paketa ili njihovo naknadno stizanje u redosledu koji je različit od redosleda u kojem su bili poslati. Takođe, V-faktor apstrahuje i odlike sadržaja, kao što je to tip kodera/dekodera, odnos kompresije slike (odnosi između prosečnog broja prenetih paketa tipa I, B, P i još nekih), zatim entropiju ili "neurednost", haotičnost odnosa navedenih tipova ramova – u prevodu, vizuelnu nedoslednost, kompleksnost i nepovezanost susednih slika u vremenskom nizu. (Slika 4)

Daljinski zakazao

Iz priloženih studija slučajeva vidi se da postoji još jedan fenomen svojstven prenosu video toka pomoću IP protokola. Naime, kada se pretplatnik odluči za promenu kanala (channel zapping), proces "iza scene" se deli na dve faze: odjavljivanje iz grupe zainteresovanih za kanal 3 sa kanala 2 i prijavljivanje u grupu gledalaca željenog kanala. Mrežni uređaji brinu o ovim članstvima. Da bi informacija stigla do njih i da bi je oni obradili, potrebno je kratko ali ponekad primetno vreme, naročito ako su resursi ovih uređaja opterećeni, što se dešava takođe po statističkim zakonima.

Slika 4. Modeliranje prenetog video signala

Ipak, ove statistike postaju bliske predvidljivom ako se setimo da ponekad velika populacija na istoj teritoriji posmatra prenos istog sportskog ili zabavnog događaja, a po njegovom završetku... sledi učestalo menjanje kanala. Ukoliko mrežni uređaji postanu preopterećeni u takvom trenutku, to će se reflektovati u slabijem kvalitetu prenetog video sadržaja, što će korisnika navesti da ponovo promeni kanal, čime još više opterećuje infrastrukturu. Tako se ceo sistem destabiliše.

U fazama odjavljivanja i prijavljivanja za gledanje novog kanala moguća su dva neprijatna događaja. Do preklapanja prenosa iz ta dva kanala dolazi ako je već poslat sadržaj novog kanala, a korisnik još uvek iz mreže prima "neobaveštene" poslednje slike iz ranije gledanog kanala. U suprotnom slučaju, prva slika iz novog, vremenski susednog kanala, kasni, a stari je uredno odjavljen, pa korisnik nekoliko trenutaka nema nikakvu sliku na ekranu.