MPEG dash ile içeriğe özgü vıdeo iletimi
Content aware video streaming with MPEG dash
Yazar: ECEM İREN
Danışman: PROF. DR. AYLİN KANTARCI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
İnternet ortamında medya iletimi günümüzün en önemli ve popüler konularından biri haline gelmiştir. Önemine istinaden kullanıcı akış deneyimini daha da iyileştirmek adına çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Haberleşme yapılırken ağ koşulları zaman zaman değişebilmekte ve iletişimin kalitesini olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Bu amaçla haberleşmenin ortam koşullarına uyum sağlayıp kaliteli bir şekilde sürdürülebilmesi için dinamik uyarlanabilir akış anlamına gelen MPEG DASH teknolojisi geliştirilmiştir. Bu mekanizma ile iletimi yapılacak olan video segmentlere ayrılmakta ve her bir segmentin farklı kalitedeki görünümleri sunucuda saklanmaktadır. Ağda sıkışıklık veya tıkanıklık gibi olumsuz durumlar olduğu taktirde video kullanıcısı sunucudan koşullara uyum sağlayacak video segment gösterimini talep etmektedir. Böylelikle gösterim boyunca oluşabilecek duraklamalar minimum düzeye indirilmektedir. Ağdaki karmaşıklığı ise oluşturan etmenlerden birisi de videonun bütünü ile aynı kalitede kodlanıp ağ üzerinden gönderilmesidir. Bu şekilde yapılan geleneksel gönderim, bant genişliği kullanımını arttırdığı için ağın meşguliyeti de artmış olacaktır. Yapılan bu çalışmada ağın bant genişliği tüketimini azaltmak adına yeni bir sistem geliştirilmiştir. Oluşturulan sistemde akışı yapılacak video detaylı ve az detaylı olmak üzere iki farklı içerikten oluşmaktadır. Detaylı olan içerik yüksek kalitede sıkıştırılırken az detaylı olan içerik düşük kalitede kodlanmıştır. Sıkıştırma işlemleri her iki tür içerik için SSIM kalite metriği dikkate alınarak yapılmış olup içerikler en üst seviye kalitede tutulmaya çalışılmıştır. Daha sonra içerikler bazı araçlar yardımı ile segmentlere ayrılmış olup akış için manifesto dosyası üretilmiştir. Son olarak video içeriklerinin akışları MPEG DASH teknolojisini esas alan Bitmovin oynatıcı ile sağlanmış ve oluşturulan modelin performansı Wireshark paket yakalama programında bant genişliği ölçümü ile analiz edilmiştir. Analiz sonucunda bant genişliği tüketiminin azaldığı gözlemlenmiş ve önerilen sistemin amacına ulaştığı görülmüştür.

Abstract:
Media streaming over the Internet has become one of the most significant and popular topics in recent years. Based on its importance various researches are carried out to improve the streaming experience of the users. Moreover, while streaming network conditions may change from time to time and this situation affects the quality of the communication negatively. In this context, MPEG DASH technology which means dynamic adaptive streaming has been developed in order to adapt communication to environmental conditions and maintain quality. The video to be transmitted is divided into the segments and different representations of each segment are stored with different qualities on the web server. Video client requests the optimal representation adapting to the conditions in case there are negative situations such as congestion. Therefore, stallings are minimized during the demonstration. One of the factors causing complexity in the computer network is that the video is encoded and sent over the Internet as a whole. Traditional transmission made in this way increases bandwidth consumption of the channel and also busyness of the network. In this study, a new system is developed to reduce the bandwidth usage of the network. Generally, media components consist of two types of contents such as detailed and less detailed. While detailed content is compressed in high quality, less detailed one is encoded in low quality. Compression operations are realized by taking into account SSIM quality metric for both types of content and they are tried to be kept at the highest level quality by adjusting the proper resolutions. Then, the contents are segmented with the help of some tools and manifest file of the client is generated for streaming process. Streaming of video content is performed with Bitmovin Player and the performance of the model is analyzed by bandwidth measurement in Wireshark Packet Tracer program.