Estudo da qualidade de transcodificação do software FFMPEG

Abstract

Em um ambiente de emissora de televisão, diariamente são recebidos centenas de vídeos gravados por dispositivos diferentes e em diversos formatos, os quais, na maioria dos casos, não estão no padrão desejado para que a transmissão possa ser realizada. A solução técnica que permite a transmissão de vídeo se chama transcodificação de vídeo. A transcodificação é o processo que consiste na conversão do formato do vídeo, converte um fluxo de bits compactado (chamado fluxo de bits de origem ou entrada) para outro fluxo de bits compactado (chamado de fluxo de bits de destino ou transcodificado). O software FFMPEG disponibiliza ferramentas para isso. Desta forma, foi feito um transcoder utilizando o FFMPEG onde duas sequências de vídeo foram definidas como entradas do sistema. As sequências são arquivos YUV de 1920 por 1080 pixels de resolução a uma taxa de quadros por segundo de 60 fps (para a primeira sequência) e 50 fps (para a segunda sequência). Foram levadas em consideração as degradações temporal e espacial no vídeo de entrada, bem como a transcodificação para H.264, simulando os diversos vídeos recebidos diariamente em um ambiente de emissora de TV.

Com o intuito de analisar e maximizar a qualidade dos vídeos encaminhados por te- lespectadores no processo de conversão de codificação do arquivo, foram realizados testes

de qualidade com três diferentes métricas (PSNR, SSIM e VQM) para que se pudesse ava- liar a melhor alternativa a ser empregada, usando a ferramenta livre, open-source e gratuita

FFMPEG e, desta forma, transmitir o vídeo recebido em programas televisionados de forma otimizada. Para testar, foram criados quatro cenários de aplicação simulando situações onde há degradação espacial e temporal (cenários 1 e 2), além de cenários onde foi possível analisar os efeitos da transcodificação na avaliação de qualidade do vídeo recuperado (cenários 3 e 4). Para as degradações temporais, foram testados nos cenários 2 e 4 o uso de um filtro de vídeo que implementa um algoritmo de predição de movimento (próprio do FFMPEG), chamado minterpolate, fim de se comparar os resultados sem a presença do mesmo. Finalmente, os resultados mostram que o FFMPEG possui um bom desempenho no que diz respeito à transcodificação e que o uso do algoritmo de predição de movimento otimiza consideravelmente os resultados e a visualização das mídias pelo telespectador. Além disso, conclui-se que o FFMPEG trata melhor as degradações temporais (com predição de movimento) especialmente para mídias onde há movimento de pan. Quando não se utiliza o filtro minterpolate, os casos de degradação temporal apresentam melhores resultados para mídias com movimento de pan e tilt.