Nouveaux concepts de transmission vidéo en milieu marin pour ...

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1.3. RÉSISTANCE AUX ERREURS tel-00821997, version 1 - 13 May 2013 perdu dépend de la quantité de mouvement qu’il porte, ce qui n’est plus le cas pour des vidéos codées en H.264 du fait des mécanismes de compensation disponibles. Dans [18], Boulos et al. ont étudié la distribution des pertes. Ils montrent que la perte consécutive de 40 paquets avant un changement de scène n’a que peu d’impact alors qu’en début de scène, la perte d’une partie de la première image peu avoir d’importantes conséquences visuelles. D’une manière générale, les résultats confirment qu’une image I a la capacité de stopper la propagation d’erreurs de même que la première image d’un changement de scène. Toutefois, la perte de plusieurs paquets consécutifs aura un impact plus important que le même nombre de paquets dispersés si la prise de vue ne comporte pas de changement de scène. De plus, les mécanismes de robustesse (non évalués dans [18]) devraient limiter la propagation d’erreur. Dans le cas général, Liang a démontré dans [19] que la dégradation dépend fortement de la distribution des paquets perdus dans le flux. Dans [9], Wenger analyse l’impact des pertes de paquets sur le PSNR (Pick Signal-to-Noise Ratio) qui représente une mesure objective de la qualité d’une image. Les simulations portent sur deux qualités de vidéo : la première en 176x144 pixels à 7,5 images par seconde et la seconde en 352x288 pixels à 15 images par secondes. Les autres paramètres de la compression sont fixés en cohérence avec des applications en temps réel. Il simule des TPP de 3%, 5%, 10% et 20%. Ses expérimentations démontrent qu’avec un TPP de 3%, une vidéo non protégée est inutilisable. Mais elles révèlent aussi qu’une vidéo utilisant intelligemment les outils de résistances aux erreurs tout en gérant au mieux la taille des NALU (pour éviter leur fractionnement aux couches inférieures) arbore une qualité acceptable avec un TPP de 20%. 1.3.2 Relation entre TPP et TEB La distribution des erreurs binaires étant difficile à prédire, il est également difficile de donner une formulation exacte pour relier la perte des paquets et le TEB. La formule la plus souvent utilisée suppose une répartition uniforme des bits erronés, soit pour un paquet de taille N bits : TPP = 1 − (1 − TEB) N (1.1) En inversant cette dernière équation, le taux d’erreurs binaires correspondant peut être estimé à un taux de pertes de paquets donné. Soit : TEB = 1 − (1 − TPP) 1 N (1.2) Ainsi, le taux d’erreurs binaires devra être inférieur à 8,78×10 −6 pour éviter de perdre plus de 10% des paquets. Cette valeur assez faible – compte-tenu des TEB garantis en général par les systèmes de transmissions – est à relativiser car il a été démontré dans [20] que l’équation 1.1 surestime d’un facteur 10 le lien entre TEB et TPP. (1.1) produit donc des résultats pessimistes. En utilisant un codeur de canal, 19
CHAPITRE 1. TRANSMETTRE DE LA VIDÉO EN TEMPS RÉEL les erreurs binaires isolées seront bien corrigées. Ainsi, il y a de fortes probabilités que les erreurs résiduelles soient groupées. Cette distribution non uniforme rend difficile la prévision du taux de pertes de paquets par la seule connaissance du taux d’erreurs binaires. tel-00821997, version 1 - 13 May 2013 1.3.3 Outils de résistance aux erreurs Le compresseur H.264 intègre des outils qui améliorent la robustesse du flux face à la perte de NALU. Parmi ces mécanismes, peuvent être cités : – le partitionnement des données (data partitioning) qui partage les données en paquets d’importance décroissante, – l’ordonnancement flexible des macroblocs (Flexible Macroblock Ordering – FMO) qui autorise des regroupements plus efficaces. Avec le partitionnement des données, des paquets de type A, B ou C sont formés (cf. tableau 1.8). Les paquets B et C ont besoin de A pour être décodés mais A est indépendant des autres. La perte isolée d’un paquet B ou C a un impact négligeable sur la qualité de la vidéo. En outre, la perte d’un paquet A engendre l’abandon des paquets B et C correspondants. Cette option permet d’utiliser une protection inégale de l’information en protégeant mieux les informations essentielles contenues dans un paquet A. Le FMO autorise quant à lui le regroupement de macroblocs normalement dispersés dans l’image au sein d’un même NALU. Ainsi, la perte de ce NALU ne provoque pas la perte d’une zone entière de l’image. D’autres stratégies sont également disponibles en fonction de la topologie de la prise de vue (entrelacement, présence de plusieurs plans, . . .). En revanche, il a été montré dans [9] que l’utilisation du FMO génère une latence plus importante. 1.3.4 Codage de canal Lorsque les protocoles des couches liaison de données, réseau ou transport reçoivent un paquet dont la somme de contrôle ne correspond pas aux données portées par ce paquet, celui-ci est éliminé. Cette suppression intervient qu’il y ait une seule erreur – sans conséquence pour le décodage – ou un groupe d’erreurs en rafale (burst). Il est donc primordial de corriger un maximum d’erreurs lorsque le train binaire est reçu. C’est pourquoi, si le codage de source se trouve dans la couche application, le codage de canal réside dans les couches les plus basses du système. Le rôle du codage de canal est de redonder intelligemment l’information afin de permettre une détection et une correction d’un maximum d’erreurs dans le flux binaire reçu : pour cela des codes correcteurs d’erreurs sont utilisés (Forward Error Correction – FEC). Toutefois, cet ajout augmente le débit binaire et se doit d’être efficace et adapté. Certains systèmes misent essentiellement sur un simple moyen de détection et demandent une réémission du message en cas de mauvaise réception (Automatic Repeat Request – ARQ). 20
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