دانلود مقاله یک مقایسه فن آوری های هموارسازی پهنای باند برای انتقال ویدئوی فشرده شده از پیش ثبت شده

انتقال ویدئوی متراکم شده و از پیش ثبت شده مستلزم خدمات چند رسانه ای برای پشتیبانی نوسانات زیاد در نیازها و مقررات پهنای باند در مقیاس های زمانی چندگانه است .

فن آوری های هموارسازی پهنای باند می تواند و شیوع یک جریان دارای سرعت بیت متغیر را با کامل کردن اطلاعات تحت یک سری از سرعت های ثابت کاهش دهند و تخصیص منابع در سرویس دهنده های ویدئو و شبکه ارتباطات را آسان می سازند .

با فرض یک بافر ثابت پیش واکنشی از طرف مشتری ، چندین الگوریتم هموارسازی پهنای باند معرفی شده اند که تحت شرایط معینی بهینه هستند .

این مقاله یک مجموعه از متریکها را برای مقایسه این الگوریتم های هموارسازی و ارزیابی هزینه و عملکردها ارائه می کند .

بدلیل کمیابی اطلاعات ردیابی موجود ، ما یک بستر آزمایش تسخیر ویدئو تولید کرده ایم و یک مجموعه از بیست کلیپ های ویدئویی کدبندی شده JPEG با طول کامل ایجاد نموده ایم .

با استفاده از این رد و مسیرهای ویدئویی و یک سری از اندازه های بافر مشتری ، نقش موجود بین متریک‌های عملکرد را از طریق آزمایشات شبیه سازی بررسی می نماییم .

نتایج قوت و ضعف منحصر به فرد هر الگوریتم هموارسازی پهنای باند را نشان می دهد و موارد مربوط به تحقیق آینده را پیشنهاد می کنند .

مقدمه :
بسیاری از کاربردهای چند رسانه ای در حال ظهور از قبیل کتابخانه های دیجیتال و خدمات تقاضای مبتنی بر ویدئو ، متکی بر انتقال مفید ویدئوی پیش ثبت شده
می باشد .

روشهای تراکم مفید ، از قبیل MPEG و JPEG – حرکت ، اساساً
می توانند نیازهای منبع را برای ذخیره سازی و انتقال جریان های ویدئو را کاهش دهند .

با این حال ، ترافیک ویدئوی متراکم شده نوعاً شیوع مهمی را براساس مقیاسهای زمان چندگانه نشان می دهند که ناشی از ساختار چهارچوب الگوریتم تراکم و همچنین تغییرات طبیعی در داخل و بین صفحه ‌ها است .

این ترافیک سرعت بیت متغیر تلا را برای تخصیص منابع شبکه و سرویس دهنده برای تضمین برگشت نمایش در سایت های مشتری را تضمین می نماید ، از قبیل ایستگاه های کار و جعبه های SET-TOP .

برای کاهش شیوع ترافیک ، کاربردهای ویدئویی ذخیره شده می توانند بر اساس یک اولویت دانش از اندازه های چهارچوب در جریان ویدئوی تراکم یافته سرمایه گذاری می شوند.

بویژه ، سرویس دهنده می تواند جریان را توسط پیش واکنش نمودن چهارچوب های ویدئو قبل از هر شیوع (انفجار) هموار نماید .

با آغاز انتقال ، سرویس دهنده می تواند چهارچوب های بزرگ را با سرعتی آهسته تر ارسال نماید بدون آنکه کاربردهای مشتری متوقف شود .

سیستم می تواند اصلاح شده ، کدبرداری شده و چهارچوب ‌ها (فریم ‌) را با سرعت فریم روان نمایش دهد جایی که چهارچوب i مستلزم fi بایت ذخیره می باشد .

ود بالقوه پیش واکنشی بستگی به اندازه b از بافر مشتری دارد .

سرویس دهنده باید مقدار پیش واکنشی را محدود نماید تا از جریان اضافه این بافر جلوگیری نماید و با این حال از جریان کمتر از مقدار معمول پرهیز نماید .

سرویس دهنده باید اطلاعات کافی را منتقل کند تا به مشتری اجازه تخلیه بافرش را تحت شرعت نمایش چهارچوب بدهد .

سرویس دهنده
می تواند شیوع ویدئوی از پیش ثبت شده را کاهش دهد ، در حالی که از جریان بیش و کمتر از حد معمول پرهیز می کند و یک الگوریتم هموارسازی پهنای باند را مطابق بحث بخش 2 بکار می برد .

بر اساس طول های فریم fi و اندازه بافر b ، این الگوریتم ‌ها یک طرح انتقال تولید می کنند که شامل m اجرای با سرعت ثابت می باشد .

طول های این اجراها بستگی به اندازه بافر مشتری و درجه شیوع در جریان ویدئوی زیرین دارد .

برای یک اندازه بافر مشتری معقول ، هموارسازی پهنای باند می تواند یک پلان انتقال را با تعداد کمی از اجراها و یک کاهش چشمگیر در نیاز پهنای باند اوج جریان در مقایسه با یک انتقال همواره نشده از فریم های ویدئو ایجاد نماید .

در نتیجه ، هموار سازی پهنای باند دارای توانایی بالقوه برای کاهش ضروری منایع سرویس دهنده و شبکه مورد نیاز برای انتقال ویدئوی ازپیش ثبت شده است بدون آنکه تاخیر در برگشت نمایش در مشتری را موجب گردد .

بررسی های قبلی trade off های عملکرد – هزینه این الگوریتم ‌ها را بررسی نکرده اند که ناشی از موجودیت محدودیت اطلاعات ویدئوی متراکم شده می باشد .

این مقاله یک مقایسه جامع از الگوریتم های هموارسازی پهنای باند را نمایش می دهد که مبتنی بر یک مجموعه از متریک های عملکرد است که مستقیماً به پیچیدگی انتقال ، حمل ، و بازگشت نمایش ویدئوی متراکم و پیش ثبت شده مرتبط می شود .

الگوریتم های هموارسازی پهنای باند موجود پلان های انتقال را با
طول های متفاوت m و نیازهای سرعت متفاوت در هر اجرا را تولید می کنند که بستگی به آن دارد که چه متریک هایی را سعی دارند تا بهینه سازی نمایند .

بویژه ، ما چهار الگوریتم را مقایسه می کنیم که پلان هایی را ایجاد می کنند که : تعداد
افزایش های پهنای باند را کمینه می نمایند .

تعداد کل تغییرات پهنای باند را کمینه می نمایند .

قابلیت تغییر نیازهای پهنای باند را کمینه می نمایند .

شامل اجراهای پهنای باند ادواری هستند .

در بخش زیر این الگوریتم های هموارسازی پهنای باند با تاکید بر نحوه تلاش آنها برای بهینه سازی این متریک های خاصی شرح داده می شود .

برای یک مقایسه عملکرد جامع ، یک کتابخانه از بیست ویدئوکلیپ رمز شده JPEG حرکت را تولید کرده ایم که با استفاده از یک بستر آزمایش تسخیر ویدئو بر پایه PC دیجیتالی (رقومی) شده است که در بخش 3 شرح داده شده است .

بر پایه این جریان های ویدئوی متراکم ، بخش 4 الگوریتم هموارسازی را شرح می دهد و نمایش متقابل پیش و وظائف بینی متریک‌های عملکرد را بررسی می نمایند .

علاوه بر بررسی الگوریتم های هموارسازی پهنای باند ، این بررسی ‌ها خواص منحصر به فرد ویدئولیپ های زیرین (اساسی) رامشخص می نمایند .

بویژه جریان های ویدئوی هموار شده
تفاوت های چشمگیر در نیازهای سرعت اوج و قابلیت تغییر پهنای باند را نشان
می دهند .

این بررسی ‌ها جهات احتمالی را برای تحقیق بعدی در خصوص انتقال مفید ویدئوی از پیش ثبت شده را موجب می گردند که در بخش 5 بحث گردید .

2-هموارسازی پهنای باند – هموارسازی پهنای باند می تواند شیوع ترافیک ویدئوی متراکم شده را در یک معماری تقاضای بر پایه ویدئوی کاهش دهد که در شکل 1 نشان داده می شود .

سرویس دهنده های ویدئو نوعاً ویدئوی از پیش ثبت شده را بر روی دیسک های بزرگ و سریع ذخیره می کنند و ممکن است شامل ذخیره سازی سه گانه از قبیل نوارها یا جعبه های نوری برای نگه داری اطلاعات درخواستی (کمتر مورد تقاضا) باشد .

سایت های مشتری از قبیل ایستگاه های کاری یا جعبه های SET – TOP شامل یک بافر برای ذخیره سازی فریم های ویدئوی پیش واکنش شده است و مشتری ممکن است با سرویس دهنده تراکنش و تعامل نمایند .

1-4-پلان های پنهای اند : یک جریان ویدئوی متراکم از n فریم تشکیل می شود که فریم I به fi بایت از مخزن ذخیره را نیاز دارد .

برای نمایش برگشتی مستمر در سایت مشتری ، سرویس دهنده باید همواره با سرعت انتقال را انجام دهد تا از جریان کمتر از حدو معمول بافر جلوگیری نماید در جایی که نشان دهنده مقدار اطلاعات مصرف شده در مشتری توسط فریم K است و K=0 است، بطور مشابه ، مشتری نباید اطلاعات بیشتر از دریافت نماید (توسط فریم K ) تا از اضافه جریان بافر برگشت نمایش جلوگیری نماید که به اندازه b است .

لذا هر پلان انتقال سرویس دهنده معتبر بای در رودخانه جریان یافته توسط این توابع متساوی الفاصله بطور عمودی باقی بماند همانگونه که در شکل 2 ملاحظه می گردد .

یعنی بطوری که در سرعت انتقال در طی شکاف فریم I از جریان ویدئوی هموار شده است .

ایجاد یک پلان پهنای باند شامل ایجاد m اجرای متوالی و هر کدام با یک تخصیص پهنای باند ثابت و یک مدت دوام tj است که زمانی در شکاف های فریم متمایز اندازه گرفته می شود ، در زمان i سرویس دهنده با سرعت انتقال می یابد ، جایی که شیار شکاف I در طی اجرای j ام رخ می دهد .

m اجرای پهنای باند ، با یکدیگر ، یک مسیر خطی و یکپارچه ای را باید تشکیل دهند که بین منحنی های و قرار می گیرند .

مثلاً ، شکل 2 یک پلان دارای اجرا را نشان می دهد در جایی که اجرای دوم سرعت انتقال را افزایش می دهد تا از جریان کمتر از حد معمول بافر در بافر پیش واکنشی مشتری پرهیز گردد .

بطور مشابه سومین اجرا سرعت را برای جلوگیری از اضافه جریان کاهش می دهد .

الگوریتم های هموارسازی پهنای باند نوعاً نقطه آغاز (شروع) را برای j+1 اجرا بر اساس مسیر حرکت برای اجرا j انتخاب می نماید .

با تعمیم خط سرعت ثابت برای اجرای j ، مسیر حرکت نهایتاً با منحنی جریان اضافی یا کمتر از مقدار معمول یا هر دو مواجه می شود و یک تغییر در سرعت انتقال سرویس دهنده لازم می گردد .

2-2 الگوریتم هموارسازی : با فرض یک نقطه شروع برای j+1 اجرا در اکثر الگوریتم های هموارسازی تلاش دارند تا از یک مسیر حرکتی را انتخاب نمایند که حتی الامکان توسعه یابد ، تا تعداد تغییرات پهنای باند را در طی باقیمانده پلان محدود نماید .

در نتیجه ، مسیر حرکت برای هر اجرا باید به منحنی های جریان پیش و کمتر از حد معمول برسند و یک جبهه از نقاط آغاز احتمالی را برای اجرای بعدی ، طبق شکل 2 تولید نماید .

الگوریتم های هموارسازی پهنای باند گوناگون در نحوه انتخاب یک نکته آغاز برای j+1 اجرا برای افزایش و کاهش j+1 اجرا تفاوت دارند و منجر به پلان های انتقال با خصوصیات اجرای متفاوت می شوند .

مثلاً، الگوریتم تخصیص پهنای باند بحرانی (CBA) یک کاهش سرعت را در نقطه سمت چپ جبهه آغاز می کند .

جایی که مسیر حرکت برای اجرای j با منحنی Fander برخورد می نماید ، برای افزایش سرعت ، الگوریتم CBA یک جستجو را در امتداد جبهه انجام می دهد تا نقطه شروع ای را توضیحی دهد که توسعه مسیر حرکت بعدی را حتی الامکان مجاز می نماید .

برای هر تغییر سرعتی ، الگوریتم CBA طولانی ترین مسیر حرکت رابرای j+1 اجرا تعیین می کند که متکی بر نقطه آغاز انتخاب شده و اشغال بافر اولیه است (فاصله عمودی از Funder ) .

این امر منجر به یک پلان انتقال می شود که دارای کمترین نیاز پهنای باند اوج ممکن است .

(max j{rj} را کمینه می نماید) و حداقل تعداد افزایش پهنای باند را دارد ، یک پلان CBA ضرورتاً حداقل تعداد کاهش های پهنای باند را ندارد ، زیرا الگوریتم همواره چپ ترین نقطه آغازی را انتخاب می کند که مستقل از شکل منحنی های جریان بیش و کمتر از حد معمول است .

برای کمینه سازی تعداد کاهش های سرعت الگوریتم تخصیص پهنای باند تغییرات حداقل (MCBA) طرح CBA را توسعه می دهد تا عمل جستجوی خطی را بر روی تمام تغییرات سرعت انجام دهد .

این امر منجر به یک پلان انتقال با حداقل تعداد تغییرات سرعت ممکن می شود (m را کمینه می نماید ) .

بحای کمینه کردن m یک الگوریتم هموارسازی پهنای باند می تواند برای کاهش قابلیت تغییر در نیازهای سرعت در مدت زمان دوام پلان انتقال انجام شود ، برای باقیمانده مقاله ، ما به این موضوع به صورت حداقل تخصیص پهنای باند قابلیت تغییر اشاره می کنیم .

برای تنظیم تغییرات در جریان ویدئوی زیرین الگوریتم MUBA تغییرات پهنای در نقطه سمت چپ جبهه را آغاز می کند (هم برای افزایش سرعت و هم کاهش سرعت)، در نتیجه ، یک پلان انتقال MUBA بتدریج نیاز سرعت جریانرا تغییر می دهد که گاهی اوقات به خرج مقدار بیشتری از تغییرات پهنای باند کوچک است .

الگوریتم های MUBA و CBA کاهش های پهنای باند را به همان شیوه انجام می دهند ، در حالی که یک پلان CBA به یک پلان MCBA برای افزایش های سرعت شباهت بیشتری دارد .

بر خلاف الگوریتم های CBA ، MCBA و MUBA ، الگوریتم های PCRTT پلان های تخصیص پهنای باند را توسط تقسیم کردن جریان ویدئو به فواصل با اندازه ثابت را ایجاد می کند .

الگوریتم یک اجرای واحد را برایهر فاصله توسط اتصال نقاط بر روی منحنی تولید نماید .

شیب های این خطوط متناظر با سرعت های در پلان انتقال حاصل است .

برای پرهیز از جریان کمتر از حد معمول بافر ، طرح PCRTT بطور عمودی این پلان را جبران می نماید تا اینکه تمام اجراها در بالاتر از منحنی Funder واقع می شود .

افزایش پلان متناظر با ورودیک تاخیر برگشت نمایش اولیه در مشتری است ، منحنی انتقال حاصل نیز اندازه بافر قابل قبول حداقل برای پرهیز از جریان اضافی با اندازه فاصله مفروض را تعیین می نماید .

بدلیل آنکه الگوریتم ‍‍PCRTT اندازه بافر از پلان پهنای باند را تعیین می کند ، محاسبه یک اندازه فاصله مناسب برا یک بافر b ثابت مشکل می تواند باشد .

3-منابع ویدئوی متراکم شده : یک مقایسه موثر از الگوریتم های هموارسازی پهنای باند مستلزم یک مجموعه بزرگ از اطلاعات ردیابی ویدئوی ارائه ترافیک گوناگون در ظهور خدمات چند رسانه ای است .

با این حال اکثر بررسی های فن آوری های انتقال ویدئو تعداد کمی از کلیپ های ویدئویی فشرده را ارزیابی می کنند که ناشی از کمیابی مسیرهای موجود عمومی است.

به منظور ارزیابی جامع تر از الگوریتم های هموارسازی یک کتابخانه از مسیرهای ویدئوی روزگذاری شده با طول کامل را بااستفاده از یک بستر آزمایش تسخیر ویدئوی بر پایه PC تولید کرده ایم .

1-3-بستر آزمایش تسخیر ویدئو : جمع مقادیر اطلاعات مسیر ردیابی ویدئومستلزم پشتیبانی سخت افزار برای تراکم ویدئویی است .

بستر آزمایش تسخیر ویدئویی شامل یک ضبط دیسک لیزر پایونیر DC1TV Micro video ، و یک پردازشگر پنتیوم 90 با 32 مگابایت حافظه است .

Micro Video ، و یک دستگاه شامل تراشه JPEG میکروسیستم C-Cube از نوع CL550 است .

الگوریتم JPEG هر فریم ویدئو را با استفاده از استاندارد JPEG متراکم می نماید .

Micro Video می تواند فریم ‌ها را تحت 480×640 پیکسل رتومی نماید و.

سپس آنها را به 240*320 پیکسل با کیفیت تصویر VHS تضمین شده تبدیل نماید .

کیفیت تصویر کلی می تواند توسط تغییر سطوح کوانتیزه کردن برای مولفه های فرکانس تولید شده توسط DCT در الگوریتم رمزگذاری JPEG تغییر داده شود .

از آنجایی که JPEG هر فریم ویدئو را مستقلاً متراکم می نماید ، مسیرهای ردیابی تاثیرات و وابستگی های بین فریمی راتسخیر نمی کند که در جریان های رمزگذاری شده JPEG وجود دارد .

برای یک منبع ویدئوی نمونه ، یک رمزگذاری کردن MPEG دارای اندازه های متوسط فریم می باشند که ناشی از آمیزش فریم های درون یابی شده (I) ، متضمن پیشگویی (P) و دوسویه (B) می باشد یک سرویس دهنده ویدئو می توانست تاثیرات این تغییر کوتاه مدت را از طریق پیش واکنشی در صورت یک بافر مشتری کوچک ، محدود نماید .

در نتیجه ، عملکرد نسبی الگوریتم های هموارسازی پهنای باند نسبت به شیوه کوتاه مدت و بلند مدت در جریان ویدئوی زیرین حساس تر است (بویژه برای یک بافر مشتری بزرگتر) ، از آنجایی که یک رمزکننده MPEG بلادرنگ بر روی روش های عملکرد تاثیر چشمگیری نمی گذارد مگر شاید تحت اندازه های بافر کوچک ، بستر آزمایش سخت افزار ارزان تر را بکار می برد که استاندارد JPEG را بکار می برد .

2-3-کتابخانه ویدئو : با استفاده از این بستر آزمایش بر پایه PC ، یک کتابخانه ویدئو با بیست تراشه ویدئو تولید کردیم که شامل 31 ساعت ویدئو و 5/38 گیگابایت اطلاعات JPEG می باشند .

Script مجزا هر کلیپ ویدئو را پردازش می کند تا یک توالی از اندازه های چهارچوب را تولید کند که آزمایشات شبیه سازی در بخش 4 را موجب می شود .

کتابخانه ویدئو شامل کلیپ های دارای موضوعات متفاوت است تا تنوع منابع ویدئوی متراکم شده را در ظهور خدمات چندرسانه ای (چند منظوره) نمایش دهند .

مثلاً ، ویدئوی زیبا و زشت یک فیلم نقاشی متحرک اثر والت دیسنی است که دارای صحنه هایی سرشار از مولفه های بسیار و نواحی دارای رنگ ثابت می باشد .

بقیه فیلم ‌ها مخلوطی از سرگرمی و محتوای ثابت در صحنه و جلوه های دیجیتال و نقاشی متحرک می باشند .

کتابخانه شامل سه نسخه از فیلم E.T با سطوح کوانتیزه کردن متفاوت ، عوامل کیفی 75 ، 90 ، 100 مربوط به 66/0 ، 96/0 و 64/1 بیت در هر پیکسل در جریان ویدئوی متراکم شده می باشد .

با یک نمایش درشت (خشن) تر از مولفه های فرکانس ، جریان ویدئو دارای اندازه های چهارچوب متوسط و اوج کوچکتر است و منجر به پهنای باند کمتر برای ارسال و دریافت فیلم می‌گردد .

مثلاً فیلم به 78/3 مگابایت در ثانیه برای یک ضریب کیفیت 10 نیاز دارد .

در حالیکه 51/1 مگابایت در ثانیه برای یک سطح کیفی 75 کافی می باشد .

سرنسخه از E.T آزمایشات شبیه سازی را در بخش 4 مجاز می سازد تا فایده روش های هموارسازی پهنای باند را بصورتابعی از کیفیت ویدئو بررسی نماید .

باقیمانده مسیرهای ردیابی ویدئو در جدول 1 دارای 94/0 بیت در هر پیکسل است که مربوط به کیفیت تصویر عالی است .

برای وسیع کردن جمع آوری مسیرهای ردیابی ، کتابخانه شامل منابع بسیاری از نوارهای کاست ویدئو می باشد .

ویدئوی NCAA Final Fur یک مستندی است که تورنمنت بسکتبال NCAA Final Fur 1933 را شرح می دهد و منجر به صحنه های بسیار با جزئیات فراوان می گردد .

در نتیجه ، این مسیر ردیابی دارای سرعت بیت متوسط بالاتر از سایر منابع می باشد .

بعلاوه ، کتابخانه شامل سه سمینار مجزا برای بررسی تاثیرات هموارسازی پهنای باند و تراکم بر روی ویدئوی آموزشی است .

این نمایشات با یک دوربین ثابت فیلم برداری شدند که بر روی صحنه نمایش شفافیت های گوینده فیلم برداری شوند .

این امر منجر به نیازهای پهنای باند کمتر و در اندازه های فریم نسبت به سایر ویدئوها می شود .

یرای ویدئو سمینار ، ردیابی نشان میدهد که فریم های کمتری در دقیقه رخ می دهند که مربوط به فواصل کوتاه با یک صفحه نمایش خالی است .

هنگامیکه گوینده شفافیت ‌ها را تغییر می دهد، طرح ‌ها برای سایر ردیابی های ویدئو در مرجع 7 نشان داده می شود .

4-مقایسه عملکرد : با استفاده از ردیابی های کتابخانه ویدئو ، ابن بخش الگوریتم های هموارسازی پهنای باند را بر پایه یک مجموعه از متریکهای عملکرد مقایسه ی نماید .

این متریک ‌ها شامل نیازهای سرعت اوج ، تعداد تغییرات پهنای باند ، قابلیت تخصیص های پهنای باند ، قابلیت تخصیص های پهنای باند ، و قابلیت تغییر زمان بین تغییرات پهنای باند می باشد .

با بکارگیری این متریک ‌ها برای سطح های انتقال سرویس دهنده ، در بین یک سری از اندازه های بافر مشتری واقع بینانه ، آزمایشات شبیه سازی روش های عملکرد – هزینه را نشان می دهند که بر روی انتقال و ارسال و برگشت نمایش ویدئوی متراکم شده تاثیر می گذارند .

1-4-نیازهای پهنای باند اوج : سرعت اوج یک جریان ویدئوی هموار شده نیازهای پهنای باند بدترین حالت را در عرض مسیر از مخزن ویدئو بر روی سرویس دهنده ، مسیر در طی شبکه و بافر پیش واکنشی در سایت مشتری را تعیین می کنند .

بنابراین ، بیشترین الگوریتم های هموارسازی پهنای باند ، تلاش دارند تا عبارت زیر را کمینه نمایند .

تا این احتمال را افزایش دهند که سرویس دهنده ، شبکه و مشتری دارای منابع کافی باشد تا جریان را بکار ببرد و یک سرعت اوج کم ممکن است هزینه کل انتقال اطلاعات را کاهش دهند .

شکل 7 نیازهای پهنای باند اوج را برای چهار الگوریتم هموارسازی بصورت تابعی از اندازه بافر مشتری نشان میدهد .

CBA ، MCBA و MVBA همگی منجر به نیاز پهنای باند اوج حداقل در یک اندازه بافر ثابت می شوند همانگونه که در بخش 2 بحث می شود .

برای یک منفتقاند با الگوریتم PCRTT ، ما به تمام چهار الگوریتم اجازه می دهیم تا اطلاعات را برای اولین اجرای پهنای باند واکنشی نماییم که منجر به یک تاخیر برگشت نمایش اولیه در سایت مشتری شود .

تحت اندازه های بافر کوچک ، فیلم های دارای بالاترین تغییرات در اندازه های چهارچوب نیز تمایل به داشتن بزرگ ترین نیازهای پهنای باند اوج است که ناشی از توانایی محدود برای اوج های بزرگ هموار می باشد .

تمام چهارچوب طرح زشت و زیبایی (quality 100) E.T ، NCAA Final Four ، منحنی های فوق می باشند ، در حالیکه ویدئوهای سمینار دارای کمترین نیازهای پهنای باند اوج برای اندازه های بافر کمتر از 1024 کیلوبایت می باشند .

برای ویدئوی E.T ، کدبندی های با کیفیت پایین تر دارای نیازهای سرعت اوج پایین تر باشند که ناشی از اندازه های چهارچوب در هر نقطه در ویدئو می باشد .

در واقع ، تحت اندازه های بافر بزرگتر ، E.T(quality75) واقعاً دارای یک پهنای باند اوج کمار از ویدئوهای سمینار است .

برای بافر های مشتری بزرگ ، پیش واکنش تقریباً تمام انفجار در جریان را برطرف می نماید و یک پلانی را می دهد که خیلی نزدیک به اندازه فریم متوسط 6305 بایت باقی می ماند ، (سمینار ویدئوها) به یک ضریب کیفیت 90 رقومی می شود و دارای اندازه های فریم متوسط بزرگتر هستند .

بنابراین برای اندازه های بافر کوچک ، نیاز پهنای باند اوج عموماً توسط حداکثر اندازه های فریم بوجود می آید .

در حالی که برای اندازه های بافر بزرگتر سرعت اوج توسط اندازه چهارچوب متوسط تامین می شود .

الگوریتم های CBA ، MCBA و MVBA دارای نیازهای پهنای باند اوج کمتری می باشند (هنگامی که اندازه بافر رشد می نماید ) ،‌ PCRTT ‌ها تا حدی ناپایدار هستند ، زیرا الگوریتم نیازهای پهنای باند را بر پایه فواصل با اندازه ثابت هموار می نماید .

برای ایجاد نمودن طرح برای الگوریتم PCRTT ، یک Script پلان های پهنای باند را برای یک سری از اندازه های فاصله متفاوت ایجاد می کند ، که بستگی به پلان برای هر اندازه فاصله ، Script نیاز پهنای باند اوج و اندازه بافر مشتری bرا برای ایجاد یک نقطه اطلاعات واحد در طرح محاسبه می نماید .

تحت بافرهای با اندازه متوسط ، CBA ، MCBA ، MVBA دارای سرعت های کمتر هستند که ناشی از توانایی آنها برای پیش واکنش اطلاعات است در حالیکه ، PCRTT توسط اندازه فاصله محدود می شود .

با این حال ، برای اکثر اندازههای بافر ، پلان های PCRTT نیازهای اوج بیشتر ندارد و کاربرد نسبتاً خوب بافر هموار کننده را پیشنهاد می نماید .

الگوریتم PCRTT دارای بیشترین مشکل با ویدئو کلیپ هایی است که دارای نواحی فریم های وسیع می باشند که با نواحی فریم های کوچک دنبال می شوند ، که مستلزم اندازه های فاصله کوچک برای پرهیز از جریان پیش و کمتر از حد معمول بافر می باشد .

این فواصل کوچک توانایی الگوریتم را برای بکارگیری پیش واکنشی برای هموارسازی چهارچوب ‌های بزرگ در جریان ویدئوی فشرده زیرین محدود می سازد .

2-4-تعداد تغییرات پهنای باند : برای کاهش پیچیدگی سایت های سرویس دهنده و مشتری ، یک الگوریتم هموارسازی پهنای باندمی توانست برای کمینه کردن m بکار رود (تعداد اجراها در زمان بندی انتقال ) زیرا هر تغییر پهنای باند به سایت هایی برای تعدیل نمودن نسبت I/O برای جریان نیاز دارد و همچنین مقادیر کوچک m باعث کاهش نیازهای ذخیره سازی برای پلان های پهنای باند می گردد .

اگرچه این امر نوعاً در مقایسه با اطلاعات ویدئوی واقعی کوچک (کم) است .

کمینه سازی تعداد تغییرات سرعت می تواند هزینه مذاکره با شبکه را برای ذخیره (رزرو) نمودن پهنای باند برای انتقال جریان ویدئو محدود نماید .

شکل 8 CBA ، MCBA ، MVBA و PCRTT بر پایه تعداد تغییرات پهنای باند در پلان انتقال سرویس دهنده برای هر کدام از کلیپ ‌ها در کتابخانه را نشان می دهد .

بدلیل طول های متفاوت ویدئوکلیپ ‌ها ، 41 تا 122 دقیقه ، نمودارها نشان دهنده سرعت تغییرات پهنای باند در یک دامنه از اندازه ‌های بافر مشتری می باشند .

برای تمام الگوهای ترافیک و الگوریتم های هموارسازی ، بافر پیش واکنشی مشتری در کاهش فرکانس عملیات تغییر سرعت موثر است .

در هر نمودار ، سه منحنی پایین مربوط به ویدئوهای سمینار است که مستلزمتغییرات بسیار ناشی از اندازه های فریم و قابلیت تغییرپذیری کم آنها در نیازهای پهنای باند ایشان نمی باشد .

ویدئوی NCAA مستلزم بالاترین سرعت تغییرات پهنای باند است که ناشی از اندازه های فریم بزرگ و تغییرات بلند مدت در محتوای صفحه ای است و برای یک بافر 64 کیلوبایت ، این جریان مستلزم متوسط 8/1، 9/4 ، 5/8 ،‌ 8/16 تغییرات در دقیقه تحت پلان های MCBA ، CBA ، MVBA و PCRTT می باشد .

در بین تمام اندازه های بافر ، ویدئوی E.T (quality) دارای تغییرات سرعت بیشتر از نسخه دارای یک ضریب کیفیت 90 می باشد که دارای تغییرات بیشتر از رمزگذاری با یک ضریب کیفیت 75 است با این حال سه نسخه E.T دارای پلان های پهنای باند با یک شکل مشابه می باشند .

زیرا آنها شیوع بلند مدت را از محتوای صفحه نشان می دهند .

در شکل 8 نمودار MCBA کمترین سرعت تغییرات پهنای باند در تمام فیلم ‌ها نشان می دهد ، زیرا الگوریتم MCBA ، m را کمینه می نماید و پلان های CBA ، MVBA و PCRTT به 3/6 و 8 برابر تغییرات می رسد .

برای بعضی فیلم ‌ها و اندازه های بافر پلان های MVBA تا 14 برابر تغییرات پهنای باند مربوط به پلان های MCBA را دارند .

این امر بدلیل آن است که الگوریتم MVBA تعداد زیادی از تغییرات سرعت کم را موجب می شود تا قابلیت تغییر نیازهای پهنای باند را در پلان انتقال سرویس دهنده کمینه نماید .

شکل(a)9 یک قطعه کوتاه (در فریم ) از فیلم پارک ژوراستیک را نشان می دهد .

در حالیکه (b)9 بخش مربوطه از پلان های MCBA و MVBA را برای یک بافر مشتری 128 کیلوبایت نشان می دهد .

الگوریتم MVBA 104 تغییر سرعت را نشان می دهد ، در حالیکه پلان MCBA سه تغییر پهنای باند دارد .

نگاه دقیق تر به شکل (a)9 یک شرح برای این پدیده را پیشنهاد می کند .

در طی 400 فریم اولیه از بخش ویدئو ، اندازه های فریم بتدریج در طول زمان افزایش می یابد ، (از اندازه 11273 بایت به 18133 بایت ) .

در این افزایش نیازهای پهنای باند ، الگوریتم MVBA تمایل دارد تا منحنی افزایش را توسط تولید یک توالی از افزایش های سرعت کوچک دنبال نماید .

یک تاثیر مشابه در طی کاهش تدریجی در اندازه های فریم را برای باقیمانده سگمنت پارک ژوراستیک رخ می دهد .

در شکل (b)9 توجه نمایید که ناحیه بین اوپلان ، در دامنه فریم های 12720 الی 12900 تقریباً برابر با اندازه بافر هموار کننده است .

این امر پیشنهاد می کند که پلان MVBA بافر مشتری را پر کرده است و مستلزم یک پاسخ تدریجی تر به افزایش های سرعت در سگنمنت ویدئو است .

برعکس پلان MCBA دارای یا بافر تقریباً توخالی استو وسعت بیشتری را به الگوریتم می دهد تا سرعت انتقال سرویس دهنده را تنظیم نماید .

پلان PCRTT منجر به تغییراتپهنای باند بیشتر از پلان های MCBA و CBA برای تمام اندازه های بافر می شود .

تحت اندازه های بافر متوسط ، الگوریتم PCRTT گاهی از اوقات تغییرات سرعت کمتر از پلان MVBA را تولید می کند .

برای این اندازه های بافر ، الگوریتم PCRTT در ترکیب اجراهای پهنای باند متعدد از الگوریتم MVBA در داخل یک فاصله سرعت واحد موثر است .

الگوریتم PCRTT منجر به تغییرات بسیار کمی برای ویدئوهای سمینار می شود زیرا پلان انتقال می تواند یک اندازه فاصله بزرگ را بکار گیرد بدون اینکه عیوبات بافر بزرگ را تولید نماید .

در شکل 8 ، الگوریتم PCRTT ، رفتار غیر یکنواخت را نشان می دهد که ناشی از کاربرد فواصل ثابت آن است که در آغاز کلیپ شروع می شود .

برای ایجاد پلات ، یک اسکریپت از طریق یک مجموعه از اندازه های فاصله تکراری می شود تا پلان های پهنای باند را برای هر فیلم تولید کند ، برای هر فاصله ، دسکریپت کوچکترین اندازه بافر ممکن را تعیین می کند که از جریان بیش و کمتر از حد معمول در پلان انتقال پرهیز می کند .

3-5-قابلیت تغییر در پهنای باند : در انتقال یک جریان ویدئوی هموار شده ، توانایی برای تغییر دادن نیاز پهنای باند ممکن است بستگی به اندازه تنظیم () داشته باشد ، بویژه به افزایش سرعت ، اگر سیستم حفظ منابع را پشتیبانی نکند ، سرویس دهنده یا شبکه ممکن است نتواند پهنای باند کافی را تحصیل کند تا انتقال فریم ‌ها در سرعت بالاتر را آغاز نماید .

برای بهبود احتمال عملیات تغییر سرعت موفقیت آمیز الگوریتم هموارسازی می تواند قابلیت تغییر نیازهای پهنای باند را در هر شکاف زمان کمینه نماید (انحراف معیار ) منجر به یک پلان هموارتر می شود .

بدلیل اینکه ویدئو کلیپ ‌ها دارای نیازهای سرعت میانگین متفاوت هستند ، از 51/1 الی 95/3 مگابایت در ثانیه تغییر می کند ضریب تغییر را نشان می دهد .

تا متریک قابلیت تغییر را در بین جریان های متفاوت نرمالیزه نماید .

برای چهار الگوریتم ، زشت و زیبا ، (quality75) E.T و (quality90) E.T ، حداکثر تغییر پذیری پهنای باند را نمایش می دهند .

جالب اینکه جریان های E.T با ضریب کیفی پایین تر دارای تغییر پذیری بیشتر از نیازهای پهنای باند می باشند .

گرچه یک رمزگذاری درشت تر اندازه فریم متوسط را کاهش می دهد ولی بعضی طول های فریم بیش از سایرین موجب کاهش می گردند (که بستگی به مقیاس و اندازه جزئیات در صحنه دارد از اطلاعات در جدول 1 ،‌ ضریب تغییر برای اندازه های فریم عبارت اند از 29/0 ، 28/0 و 20/0 برای ضریب کیفیت 75 ، 90 ، 100 می باشد .

تحت اندازه های بافر کوچک ، تغییرپذیری بزرگتر در اندازه های فریم به تغییر پذیری بزرگتر در نیاز عرض باند تبدیل می شود .

برای اندازه های بافر بزرگتر ، یه نسخه از E.T دارای تغییرپذیری عرض باند مشابه هستند که ناشی تغییر بلند مدت در محتوای صحنه ، تغییر پذیری کلیپ (quality75) E.T سریعتر کاهش می یابد (بصورت تابعی از اندازه بافر) زیرا یک بافر پیش واکنشی کاملتر می تواند اکثر تغییرات در اندازه های فریم را برای جریان با کیفیت پایین تر جذب نماید .

در شکل h پلان های MVBA دارای کمترین تغییرپذیری در تخصیص های عرض باند است ، زیرا متریک را بهینه سازی می کند چون الگوریتم CBA مانند الگوریتم MVBA برای کاهش های عرضی باند است ، دارای تغییرپذیری یکسان در بین ویدئوهای گوناگون است .

برای اندازه های بافر کوچک ، الگوریتم MCBA دارای تغییرپذیری یکسان در درخواست های عرض باند است زیرا تمام چهار الگوریتم باید تغییرات سرعت را بر روی یک مقیاس زمان کوچک انجام دهند ، برای اندازه های بافر بزرگتر ، الگوریتم MCBA دارای وسعت بیشتر در ترکیب نمودن درخواست های پهنای باند می باشند که منجر به تغییرپذیری سرعت بیشتر از MVBA و CBA می شود .

الگوریتم PCRTT دارای بیشترین تغییرپذیری در تخصیص های پهنای باند است .

زیرا الگوریتم PCRTT درخواست های پهنای باند را بر پایه طول های فاصله ثابت هموار می نماید و نمی تواند فریم های بزرگ را در آن سوی اندازه فاصله هموار کند و اوج های بالاتر و دره های پایین تر حاصل می گردد .

مانند سایر متریک ‌ها ، الگوریتم PCRTT تا حدی ناپایدار است که به دلیل جداسازی فریم ‌ها در فواصل ثابت است .

بویژه ، وقتی اندازه های بافر بزرگتر می شوند ،‌ جداسازی فریم ‌ها به فواصل ثابت نقش سنگین تری را در تعیین حداقل مقدار بافر کردن مورد نیاز برای دارای بودن برگشت نمایش پیوسته از ویدئو بازی می کند .