Ponencia en el IV Congreso Televisión Digital Interactiva de Jordi Ortiz Murillo (de la Universidad de Murcia) titulada: "Evaluación del estándar de video escalable H.264/SVC para la implantación de servicios de streaming" (18 de Noviembre de 2011)

1. Evaluación del estándar de vídeo escalable
H.264/SVC para la implantación de servicios de
streaming
Jordi Ortiz Murillo (jordi.ortiz@um.es)
Eduardo Martínez Graciá (edumart@um.es)
Antonio F. Gómez Skarmeta (skarmeta@um.es)
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 1

2. ¿Qué veremos hoy?
• Introducción a SVC
• ¿Cómo funciona el filtrado de SVC?
• Ejemplos
• SCALNET y su arquitectura
• Componentes de SCALNET
• Escenarios
• Preguntas
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 2

3. Retos del VoD
• Históricamente:
– Una única opción.
– Requisitos preestablecidos.
• Nuevos sistemas de transmisión de vídeo:
– Gran fluctuación de requisitos (ancho de banda, pérdidas, retardos).
– Heterogeneidad de los dispositivos receptores.
– Necesidad de ADAPTACIÓN
• Transcodificación  CPU++ PosiblesUsuarios--
• Múltiples orígenes precodificados  CPU+ HardDisk+ Administración+
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 3

4. Vídeo Escalable
• Codecs de Vídeo Escalable proveen de herramientas que
facilitan la adaptación. MPEG-4
• H.264/SVC  Extensión escalable de H.264/AVC
AVC (MPEG-4 Part 10)
– Más sencillo que MPEG4, también escalable
– Mecanismos de compresión mejorados con respecto AVC
SVC MVC
– PERO menor ratio de compresión que AVC por sobrecarga de
capas.
– Escalabilidad gracias a predicción
– Estructura típica AVC  I B B B P
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 4

5. SVC
Identificadores de
escalabilidad
- DID: espacial (y)
- QID: calidad (z)
- TID: temporal (x)
La adaptación consiste
en la eliminación de
capas.
Puntos de adaptación:
imágenes IDR
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 5

6. SVC (2)
Escalabilidad de calidad Escalabilidad de calidad y temporal
Layer Resolution Framerate Bitrate MinBitrate DTQ Layer Resolution Framerate Bitrate MinBitrate DTQ
0 1280x720 25.0000 2848.00 2848.00 (0,0,0) 0 864x480 3.1250 586.10 586.10 (0,0,0)
1 1280x720 25.0000 7247.00 (0,0,1) 1 864x480 6.2500 643.90 643.90 (0,1,0)
2 1280x720 25.0000 11962.00 (0,0,2) 2 864x480 12.5000 700.80 700.80 (0,2,0)
3 1280x720 25.0000 21430.00 (0,0,3) 3 864x480 25.0000 756.30 756.30 (0,3,0)
4 864x480 3.1250 1592.50 (0,0,1)
5 864x480 6.2500 1780.00 (0,1,1)
6 864x480 12.5000 1969.00 (0,2,1)
Escalabilidad espacial 7 864x480 25.0000 2150.00 (0,3,1)
Layer Resolution Framerate Bitrate MinBitrate DTQ 8 864x480 3.1250 3492.00 (0,0,2)
0 320x240 25.0000 1150.00 1150.00 (0,0,0) 9 864x480 6.2500 4049.00 (0,1,2)
1 640x480 25.0000 2300.00 2300.00 (1,0,0) 10 864x480 12.5000 4660.00 (0,2,2)
2 1280x720 25.0000 6900.00 6900.00 (2,0,0) 11 864x480 25.0000 5224.00 (0,3,2)
3 1920x1088 25.0000 11500.00 11500.00 (3,0,0)
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 6

7. Adaptación de Calidad con Filtro SVC
I P
I P
B
B
B B
B B
I P
I P
B
B
B B
B B
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 7

8. Adaptación Temporal con Filtro SVC
I P
I P
B
B
B B
B B
I P
I P
B
B
B B
B B
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 8

9. Adaptación a AVC con Filtro SVC
I P
I P
B
B
B B
B B
I P
I P
B
B
B B
B B
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 9

10. SVC y RTP (I)
• Transporte del vídeo SVC sobre RTP (RFC 6190)
Cabecera RTP = Cabecera NALU Tipo Contenido Clase
1 Slice no IDR VLC
5 Slice IDR VLC
6 Supplemental Enhancement Info. (SEI) No VLC
NALUs AVC 7 Sequence Parameter Set (SPS) No VLC
NALUs SVC 8 Picture Parameter Set (PPS) No VLC
RTP 14 Prefijo ext. escalable No VLC
15 Subset Sequence Param. Set (SSPS) No VLC
20 Slice ext. escalable VLC
24 Simple Time Aggregation Packet (STAP) No VLC
28 Fragmentation Unit (FU) No VLC
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 10

11. SVC y RTP (II)
• Agregación y fragmentación de NALUs
STAP: multiple NALUs
in a single RTP packet
FU: multiple RTP packets
from a single NALU
• El filtrado es algo más complejo
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 11

12. Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. WMDCT 2010 ‹#›

13. Proyecto Celtic SCALNET
• Objetivo: Proyecto enfocado a cuantificar el impacto de SVC
en el los backbone, redes de acceso y del hogar para ser
administrado de forma eficiente.
– Inicialmente: 16 organizaciones de Francia, Finlandia, Austria y
España.
– Finalmente: 7 organizaciones de Finlandia, Austria y España
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 13

14. Arquitectura de SCALNET
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. WMDCT 2010 14

15. Componentes (I)
• Filtro SVC • Transcodificador AVC
– Adapta flujos a cierto nivel de – Ofrece servicio de alta calidad a
escalabilidad desechando dispositivos heredados
paquetes de capas superiores – Aprovecha la capa base AVC
– Necesidad de reescribir parte de – Reescribe los datos SVC
los paquetes RTP aprovechando información para
reducir consumo de CPU. E.g:
Vectores de movimiento
– Un flujo AVC reduce el consumo
de ancho de banda hasta en un
30%
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 15

16. Componentes (II)
• ADTE • Servidor de Streaming
– Adaptation Decision Taking – Basado en Apple Darwin
Engine – Soporte MP4 con Hint
– ¿Qué nivel de Escalabilidad es – Integra:
el correcto? • ADTE
– Uso de contexto para la • Filtro
predicción • Transcodificador
• Tipo de dispositivo, … – Provee acceso al contexto al
• Capacidad de decodificación resto de entidades
instantanea, …
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 16

17. Componentes (III)
• MANE • MP4Creator
– Implementado como RTSP Proxy – Pistas Datos, Extractores y Hint
– Punto intermedio de – Capacidad de crear pistas para
adaptación Streaming multi-interface
– Operador vs Home Network – ScalabilityInfo en SDP
– Integración de Filtro y – 1 fichero  Múltiples calidades
Transcodificador
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 17

18. Adaptación dependiente del contexto
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 18

19. Movilidad de sesión
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 19

20. Transcodificador SVC
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 20

21. Streaming Multi-Interfaz
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. TVDI 2011 21

22. ¿Preguntas?
Gracias por vuestra atención
Grupo de Sistemas Inteligentes y Telemática. WMDCT 2010 22