ITU-T-REC-G.1080-IPTV的体验质量（QoE）要求（二）

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6 视频和音频的QoE

视频和音频的QoE要求可能要基于平均意见得分（MOS）和双刺激连续质量分级（DSCQS）这样的QoE评价方法[b ITU-R BT.500-11]。然而，主观测试费时费钱，难以进行，而针对于被传输视频和音频的可靠客观质量评估方法还没有建立起来。因此，本节基于与主观QoE相关的客观参数给出临时的QoE要求。
本建议书讨论了QoE目标，并展示了如何用数值参数（例如比特率或丢包率）表达QoE要求。确定QoE性能目标的过程中必须考虑到很多事情，例如IPTV服务的目标、当前广播系统的QoE水平（这决定了用户期望）、服务所用的压缩编码方法、内容特征、内容供应商要求、客户满意度。在本节中以表格方式示明了需求值，这些值不能通用于任何特定的或全部的IPTV服务，而应该被理解为可以更改的临时值。本建议书的读者应根据特定的IPTV服务环境将表格中的数值替换为更合理的值，以达到相应的需求。

6.1 媒体压缩和同步的要求

视音频源素材的数字化和压缩以及选择的各种设置和参数是视音频QoE的主要组成部分。由于当前采用的视频压缩方法（例如由运动图像专家组（MPEG）确定的各种方法）是有损的，所以不能完全恢复出源素材，从而会对视频图像质量以及观众QoE产生潜在的负面影响。在应用层上因压缩对视频QoE造成影响的主要因素有：

•源素材的质量

–所交付媒体的质量依赖于源素材的质量。

•编解码器的底线质量（无网络损伤）

注:在附录II中提供了一份视频编解码器的部分名单。

• 分辨率

–有些系统中会降低水平分辨率以达到目标比特率，例如在标清电视（SDTV）中分辨率可能会降为“一半”或“四分之三”，所得图像的清晰度将低于“全”分辨率。

• 比特率

–在高复杂度（熵）的压缩过程中可能会因过低的比特率产生可见的损伤（visible artefacts）。

•应用层视频编码-编码器输出端的恒定比特率（CBR） VS. 可变比特率（VBR）

–视频编码本来是可变比特率的，但是为了简化电信传输系统的网络工程量，视频编码器被设置为提供恒定的比特率（特定时间段（以秒为单位）内的平均值为固定值）。

–VBR流拥有恒定的质量，因为其比特率可以为适应不同复杂度的源素材而发生变化，在DVD编码中就用到了这样的流。

–CBR流的质量是变化的，因为有时候其比特率不足以容纳视频的复杂度，但是CBR流允许进行简单的流量工程和系统设计。

• 图像组 (GOP) 结构

–更短的GOP可以在随机访问和错误修复性能方面改善质量，但是也降低了最大压缩比。

–更长的GOP可以改善最大压缩比，但是也增加了频道切换时间和一个丢包所带来的损失。

–动态GOP可以用来更好地处理转场和其他效果，但是不总是能在机顶盒上实现。此外，动态GOP也会导致切换时延的变化，也可能使旨在加快切换速度的机制复杂化。

• 运动矢量搜索范围

-范围更广的搜索可以提供改善的质量，同时也增加了复杂度和编码器延迟。

-对于快速运动的内容，例如体育，需要用到范围更大的搜索。

• 码率控制

- 模式决策(Mode decisions)会对比特率造成很大影响。

-经常要采用专用方法来提升竞争优势。

• 预处理（例如降噪）

–通常是专有的、非标准的，但是可以折衷比特率和质量（improve bit rate / quality trade-off）。

• 串联编码和码率整形（例如数字视频转换（digital turnaround））

视频压缩损伤示例
图6-1展示了几种压缩损伤，这些损伤在很大程度上都是因所分配的比特数不足而造成的，不足的比特数导致DCT系数或运动矢量的粗量化以及/或不佳的运动估计。压缩损伤的更多细节请见NTIA264。

在音频方面也有相似的参数。
注：在附录II中提供了一份部分音频编码器的名单

除了各自独立的视频和音频应用层损伤之外，还需要保持视频和音频分量之间的同步以确保令人满意的QoE。针对于视频会议和模拟广播系统中的A/V同步要求，曾经进行过许多的研究，像ITU-R这样的机构也就相关内容制定了很多技术规范。(ITU-R BT.1359-1)

因为音频先于视频出现的现象是非常不自然的（声音的传播速度比光要慢，所以声音后于视频出现的现象是正常的），一些规定电视机A/V同步的机构建议在视频会议这样的应用中设置更严格的宽容度。

在下面的分节中，列出了应用层的临时建议最低工程目标和数据平面参数。
注：附录III 提供了与下面的分节有关的补充信息。

6.1.1 标清电视 (SDTV): 一般最低目标

表 6-1 提供了MPEG基本流层上的视频应用层临时性能目标， 这些目标都是先于SDTV(480i / 576i)的IP封装的。音频基本流的比特率目标在下面另外指定。

表 6-2 示明了标清音频源的临时音频应用层性能要求

通常来说，所选择的音频编解码器应该与部属地的行业标准相匹配以保证与客户接收机的最大兼容。比特率应该与源素材质量相匹配，并尽可能避免在格式之间的转码。
表 6-3示明了视音频同步临时要求

不同频道之间不一致的声音响度级会对QoE造成负面影响，建议服务供应商使用能保证全频道范围内具有相似响度级的前端设备。

另一个超出本文档讨论范围的音频质量问题是，STB和TV之间链路的动态范围压缩（the dynamic range compression for links between the STB and TV）。

6.1.2 标清电视(SDTV)：VoD 和付费内容目标

标清格式下的视频点播(VoD)和其他付费内容（例如按次付费服务）与常规的广播材料拥有相似的应用层性能因子。但是，订户的期望可能会更高，因为他们为获得内容付出了额外的费用，并且他们会与其他替代选项（alternative delivery options）进行比较。对于VoD来说，用户会将内容与通过数字有线电视系统交付的VoD素材进行对比，甚至会与DVD中的内容进行比较。

表 6-4示明了标清、VoD以及其他付费内容的建议视频编码比特率

表6-5示明了VoD和付费内容的临时建议音频编解码器比特率

6.1.3 高清电视 (HDTV):

表 6-6示明了广播HDTV(720p / 1080i)的视频应用层性能临时目标。

表 6-7示明了高清音频资源的音频应用层性能临时要求。

6.2 网络传输性能的影响

网络传输的关键评判标准包括损失、时延和抖动（见附录I）。通常来说，由于机顶盒拥有去抖动缓冲区，所以合理的端到端时延和抖动值不是问题，前提是去抖动缓冲区的大小配置与网络和视频分量性能相匹配。然而，视频流对信息损失非常敏感，对QoE的影响相应地也与许多变量有关，包括：

• 高度依赖于所损失的数据类型

- 系统信息和报头损失会产生不同的损伤

- I帧和P帧丢失的数据由于会造成误差传播而比B帧分组丢失造成的损伤更严重

• 依赖于所用的编解码器

• 依赖于所用的MPEG 传输流分组

• Loss distance and loss profile

• 编码比特率越高，数据流对分组损失造成的损伤越敏感

- 对于相同的丢包率，速率高的视频流更易发生因损失造成的损伤（也就是说单位时间内可见的错误越多），因为码率高的视频流中每秒传输的分组更多并且每个分组被影响的概率相同

• 解码器隐藏算法可以减轻一些损失造成的感知影响

在视频比特流中的一个错误或一系列错误会造成不同程度的影响，可能根本觉察不到，也可能是视频或音频信号的彻底损失，这取决于丢失的是什么以及实施时的鲁棒性。

有关于传输损伤会怎样影响质量，在附录 IV中提供了一些额外信息。

视频应用应该能够在存在正常运行缺陷的情况下正常运行。一个正常的操作考虑(operational consideration)就是网络中保护切换机制的操作。SONET/SDH保护切换机制可能会导致一个持续大约50ms（举例）的潜在数据包丢失时间。对于其他的保护机制（例如MPLS快速重路由、快速IGP收敛），潜在的数据包丢失持续时间可能更长，例如可能约250ms。这些都会对大量的订户造成影响，所以鼓励服务供应商增加可以最小化或消除这些保护机制造成的可见影响的机制。

考虑到其他的保护机制所带来的潜在分组丢失持续时间可能更长，例如，一个完整的IP（IGP）路由表重收敛将带来约30s的潜在分组丢失脉冲。这样的事件已经不能算作是服务质量缺陷，而应该被认为是服务中断，一个IPTV系统也无法奢望在发生这样的事件时还能维持正常的服务。

我们的目标是，通过结合网络性能要求、损失恢复机制（例如FEC、梳妆滤波器）和损失缓解机制（例如解码器损失隐藏）来尽量最小化可见损失。