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2021
Bachelor Thesis
Titel
Development and Optimization of a Real-time Encoding and Decoding Pipeline for Heavily Compressed Video Data
Abstract
Since web conferencing has been on a steady rise in popularity, solutions for resource efficient communication platforms are required. Classes, workshops and many other typical ""in person events"" are being virtualized for multiple reasons. Usually, n-to-n connections between all participants are established. Those kinds of connections lead to high requirements in host server bandwidth, computing power and produce lots of traffic. Additionally, the perceived image quality degrades from too many participants in a single web conference. The web conference platform Inheaden Connect aims to improve on typical platforms in those areas by implementing a new way to distribute the video data captured by the participants' webcams in situations where there is only one or few main actors who must be shown: Video data distribution to the viewers is handled by an external Content Delivery Network (CDN), providing a livestream. Performance metrics for image quality, computing effort and network usage are established and measured using an automated testing environment. Results for a traditional approach and a livestreaming-based approach are compared and assessed given theoretical background and clients' expectations. Different codecs, encoding settings and bitrates are evaluated in an optimization process based on performance metrics. Concluding, recommendations for a livestreaming solution depending on various use-cases are given.
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Durch den starken Anstieg der Nachfrage nach Plattformen für Webkonferenzen wird die Suche nach ressourceneffizienten Plattformen immer intensiver. Schulunterricht, Workshops und viele andere typische ""Vor-Ort-Veranstaltungen"" werden aus diversen Gründen virtualisiert. Normalerweise wird zwischen allen Beteiligten der Konferenz eine n-zu-n-Verbindung aufgebaut. Diese Verbindungsart sorgt für hohe Anforderungen an die Netzwerkanbindung und Rechenleistung des Host-Servers. Die Webkonferenzplattform Inheaden Connect zielt darauf ab, genau in diesen Bereichen Vorteile gegenüber herkömmlichen Plattformen zu bieten, indem sie einen neuen Weg zur Verteilung der Videodaten, die von den Webcams der Teilnehmer aufgezeichnet werden, implementiert. Diese Methode findet Anwendung, wenn nur eine oder wenige Personen in der Konferenz im Vordergrund stehen und sichtbar sein sollen: Die Verteilung der Videodaten an die passiven Zuschauer wird von einem externen Content Delivery Network (CDN) übernommen, das einen Livestream ausspielt. Metriken für Bildqualität, benötigte Rechenleistung und Netzwerkauslastung werden festgelegt und mit Hilfe einer automatisierten Testumgebung erfasst. Die Ergebnisse des traditionellen und des Livestreaming-basierten Ansatzes werden verglichen und anhand von theoretischem Hintergrund und Kundenwünschen bewertet. Verschiedene Codecs, Encoding-Einstellungen und Bitraten werden in einem Optimierungsprozess basierend auf den vorgestellten Metriken evaluiert. Abschließend werden Empfehlungen für einen Livestreamingbasierten Ansatz basierend auf verschiedenen vorliegenden Anwendungsfällen geliefert.
ThesisNote
Darmstadt, TU, Bachelor Thesis, 2021
Advisor
Verlagsort
Darmstadt