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抖动、去包、延迟这些视频传输中的常见问题该如何攻克?

2017-08-04 10:20:30   作者:   来源:CTI论坛   评论:0  点击:


  了解提高实时互动视频性能的基础知识,以防止诸如丢包,抖动和延迟之类的问题。
  IP网络的设计目标是解决计算机系统之间的数据传输,所以对于为实现人与人之间的实时音频及视频传输的视频会议来说,是一个与生俱来的极大挑战。而Vidyo通过自有的专利技术,已经彻底解决了这个挑战。
  即使是当今IP网络,特别是移动IP网络,也会发生数据包丢失和抖动。 对于典型的数据驱动应用程序,例如电子邮件或网页浏览,这些网络损伤通常不会影响用户体验。 然而,在实时交互式通信应用中,这是非常明显的。 网络抖动经常表现为马赛克的图片和断断续续的音频。
  视频压缩基础
  视频被高度压缩是为了更好的节省带宽,因此对额外的信息丢失,没有很好的机制来应对。更具体地,现在所有视频压缩技术都是预测性的,这表明当前大多数帧的编码信息需要参考前序帧的编码信息来进行更高的压缩。因此,帧的损失不仅会影响当前帧的解码,而且会影响到后续帧的解码。 因此,数据包丢失对视频质量有明显的影响。
  前向纠错和重传
  为了减少数据量的丢失,相应的机制被引入。 前向纠错(FEC)机制就是利用在多个数据包之间复制信息,从而增加了信息传送的概率。 然后,FEC机制的缺陷是,它有时可能传输了额外不需要的信息,反而对于已经是很大的视频流的大小是个增加 。 更糟糕的是,在许多情况下,网络包丢失是由拥塞引起的,不必要地发送附加数据会增加拥塞,反而进一步增加网络包丢失。
  为了克服这个缺陷,特定信息的重传只能在必要时进行,这就确保只有网络丢包的信息了被多次重传,而没有网络丢包的信息不需要重传。然而,重传机制造成了往返延迟以来恢复丢包数据,这种延迟可能会影响实时交互视频。
  流媒体和高延迟应用
  一些视频应用,如流媒体直播,可以适应延迟。 当观众观看视频流时,与远程人员没有交互,所以如果有额外的延迟,观看视频的观众将永远不会真切感觉到这种延迟。在这些情况下,对于网络容错,通过在播放之前缓冲视频流可以有效地适应和解决。缓冲器的作用就是可以高效的整理在不同网络条件下接收到的视频。做为一个媒体播放的缓冲器,当遇到丢失的网络包时,可以发送重传请求,得到丢失的数据信息,当信息完整时,开始播放。 因此,因为流媒体应用对于延迟没有很高的要求, 重传可以是处理网络丢包的有效手段。在有问题的网络上传输时,流媒体应用通常比较容易,因为用户场景对实时性的要求要低 。
  交互和低延迟应用
  交互式视频应用不能容忍高延迟,当交互式视频会话遇到高延迟时,讲话的人在讲完话后需要漫长的等待远端的响应和回复,这使得交互式交流非常不自然,导致非常差的用户体验。
  为了确保交互性,视频的播放必须在视频流被接收和解码之后立即开始。当解码器遇到丢失的数据包时,它会请求一个重传,然而会导致两个一样的不友好结果选项:要么视频暂停、要么显示非常差的(或“马赛克”)图像,当收到丢失的信息时,视频图像恢复正常。传统的视频会议应用程序在网络包丢失的情况下,没有很好的机制能解决这种低延迟和高体验的冲突 。
  使用可扩展编码
  Vidyo在交互式视频应用中创新式地使用可扩展视频编码(SVC),并且拥有许多相应的专利技术。Vidyo利用可扩展视频编码的独特属性,实现强大的错误容错,克服了数据包丢失,同时最大限度地减少对交互性和视频质量的影响。可扩展视频编码的工作机制就是将视频流编码成多个视频层:基本层和一个或多个增强层。 每层通过向基本层添加空间分辨率和帧速率来增强视频,从而产生更高品质的视频。 通过视频分层信息与中间的智能路由器的配合,传输中的视频可以动态地调整分辨率和帧速率以适应当前网络条件,最终达到最佳的视频流。
  SVC和传统视频编码之间的另一个重要区别在于编码视频流中的依赖关系。 在传统编码中,帧从帧直接进行预测,而在可扩展视频编码中,可以使用更复杂的预测结构,并且可以从不同时间点或不同分辨率的其他帧预测帧。 这导致整个视频流在遇到数据包丢失时不太容易损坏图像。 Vidyo通过自己的专利技术,利用可扩展编码的这些特性来解决丢包问题。
  测试错误容错
  那么,如何比较不同解决方案的错误容错效果呢?关键是对各种网络条件下的视频体验进行定性评估。您必须确保,即使遇到像在现实网络中出现的不稳定网络条件时,用户仍然能够进行很自然的沟通。
  当验证交互式视频通信系统的错误容错时,重要的是要注意影响系统可用性的所有因素。 图像停止和马赛克相对来说比较直观,通常会引起最多的关注,而表现之下的延迟,往往有时会被忽略, 这可能导致不准确的系统评估。 换句话说,简单地通过循环播放视频来进行系统评估是非常不准确的。确保您进行彻底和完整测试的最佳方法是在网络条件差的情况下,让用户进行互动式讨论,这将很快说明网络错误容错机制是否带来明显的延迟。当延迟达到高水平时,用户体验将迅速变差,用户将不再使用视频聊天进行沟通。
  即要保持连贯的高质量图片,又要同时保持低的延迟,这是一个很难协调的平衡。但最好的用户体验是他们没有意识到他们正在用远程视频交互,用户完全沉浸于交流的内容,而没有觉察到与他们交谈的人不在旁边。因此,在为你的项目选择好的远程交互方案时,一定要在不良网络情况下彻底评估视频质量和交互性。

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