播出运维:IP链路中的安全播出和节目质量监测(四)
李宏泉| 流媒体网| 2024-03-25
【流媒体网】摘要:QoE指标详解与播出链路系统监测实践。

前文回顾:

  播出运维:IP链路中的安全播出和节目质量监测(一)

  播出运维:IP链路中的安全播出和节目质量监测(二)

  播出运维:IP链路中的安全播出和节目质量监测(三)

  10. QoE指标

  QoE指标就是我们眼睛可以看到、耳朵可以听到的那些表象问题,比如大家熟悉的、播出不能有的黑场、静帧、花屏、静音、响度等问题。我们可以将画面和声音分开,将QoE指标分为视频层和音频层。

  需要注意的是,QoE检测原理是必须对流进行解码,然后对解码后的图像或声音进行相应的计算,然后判断是不是违规,所以,QoE的测量从某种意义上说已经和流本身无关,它是画面和声音的主观表象。另外要注意,很多QoE问题发生的原因来自于QoS层。

  10.1. 视频QoE指标

  视频QoE指标包括黑场、静帧、Blockiness(块状化)、Blocky(画面异常,比如花屏),检测这些问题时,监测设备必须对流进行解码。

  10.1.1.  黑场

  解码后,画面的像素亮度值如果低于某个数值(可定义)并且持续时间超过多少秒(可自定义),那么监测系统将进行黑场告警。

  发生黑场可以是QoS层原因,比如信源中断;也可能是QoE层原因,比如画面内容本身就是黑的。因此,发生黑场告警时,要根据监测报告,分析黑场发生的根本原因以及时解决。

  10.1.2.  静帧

  解码后,相邻画面的像素相似度如果超过某个数值(可定义)并且持续时间超过多少秒(可自定义),那么监测系统将进行静帧告警。

  静帧发生的原因也很多,比如PCR累计抖动到达临界值发生Buffer下溢,T-STD(传输流系统目标解码器)问题导致的Buffer下溢,都可能产生静帧,这些都属于QoS层;也有可能画面内容本身就是静帧,这属于QoE层测算。因此,要根据监测报告,分析静帧发生的根本原因。

  10.1.3.  Blockiness(块状化)

  Blockiness(块状化)是指码率过高或所采用编码器的压缩算法不佳时,视频中出现的方形宏块、肉眼可见的图像块状化失真,这种现象尤其在场景复杂或快速运动的画面中更加明显。因此,Blockiness是一个视频压缩画面的主观感官质量值。

  Blockiness值的范围是0-100,值越大,块状化现象越严重。下图是不同Blockiness值下的画面表现。

不同Blockiness值的画面表现

  因此,如果播出部门对视频画面质量有一定要求(比如不允许Blockiness值高于40的画面持续时间超过2秒),可采用此指标进行检测。

  10.1.4.  画面异常(Blocky)

  Blocky distortion(块失真,我们俗称的花屏)是由于编码时,编码的帧中对应的块的编码信息损坏或丢失而产生的一种伪影。这些编码信息是内容的直流和交流频率或块的残差用于运动补偿。

  此外,它还以运动矢量的形式表示时间信息。任何块状信息的丢失都会导致构建内容空间和时间信息的错误。直流分量的缺失将产生与相邻块完全不同的可见块状图像。交流系数的损失将在块内创建高频内容(如水平/垂直线)。运动矢量的丢失或损坏将形成错位或静止的块状图像。

  下图是一些画面异常示例。

画面异常示例

  只有高端的监测系统可以监测这类问题,它的算法非常复杂,原理是解码后根据像素在空间和时间上的连续性和合理性计算所得。

  画面异常有多种原因,比如QoS类别中流传输过程中的丢包、数据错误,也可能输入源本身就有“花屏”带入到编码后的画面。因此,用户应查看错误报告,找到问题发生在哪个位置、哪一层,厘清发生问题的根本原因。

  另要注意,“花屏”表象有时有解码器的参与。比如丢包后的宏块应该表现为黑色,但是为了弥补画面,解码器有时会拿空间相邻像素或相邻帧画面内容进行填充。

  监测时,可设置画面异常持续时间阈值,如果超过设定阈值时间,监测系统将会告警。

  10.2. 音频QoE指标

  音频QoE指标的监测也必须解码。如果播出对音频体验有以下指标要求,则必须按要求监测。

  10.2.1.  响度(Loudness

  响度是用户对声音的主观体验,响度大小与不仅与音强有关,还与频率(频率越高,用户感受到的响度越高)有关。响度问题会引起用户的反感,因此很多国家对播出响度有标准要求。

  国际响度标准有ITU、EBU和ATSC(CALM)。中国的响度标准参考ATSC(CALM),要求的节目标准响度为-24LKFS,允许上下2LKFS的差异,因此节目响度应在-26LKFS~-22LKFS之间。

  节目响度也叫平均响度,它是指定时间内的响度平均值;因此,检测响度时,需要指定时间粒度(比如30分钟)。

  10.2.2.  静音

  静音是指物理音量值低于设定标准(可设置,比如-99dB)时,人耳听不到任何声音。判断静音需要监测系统先解码音频,然后计算其音量值。

  监测静音,需要用户设定对静音的可接受时间阈值,如果静音持续时间超过该值,则监测系统告警发现静音。

  静音的产生有可能是QoS数据原因(比如流中丢失了音频流),也可能是QoE原因(比如频道内容本身就是静音),根据报告,用户可以知道静音产生的原因。

  10.2.3.  音量过高

  音量过高时会给观众带来不适,因此有些播出对最大音量的持续时间有要求。

  测量原理是音频解码后,计算其音量值,如果超过设定的最高音量(可设置)和持续时间(可设置),监控系统就会告警。

  10.2.4.  立体声

  有些频道带有立体声播出,此时需要监测其音频输出是否为立体声。

  测量原理是音频解码后,计算左右声道的相位相关性,如果差值超过限定(可设置)和持续时间(可设置),监控系统就会告警。

  10.2.5.  真峰值(True Peak)

  真峰值是音频通道的瞬时峰值,真峰值超出限度不仅会引起观众不适,而且会在下游形成抖噪失真的播出问题。

  监测真峰值不要给定节目时长时间粒度(比如30分钟),当测定的真峰值超出标准(可设置)时,系统将会告警。广电总局对节目中真峰值的限定为-2 dBTP。

  10.2.6.  抖动噪音(Jitter Noise

  抖动噪声是音频信号中的一种失真。当在声波中引入持续时间很短的无声帧时,就会产生抖噪,听起来是不连续的说话或声音,降低用户的体验。

抖噪原因:声波中短暂的静音

  10.2.7.  音频消波(Audio Clipping)

  音频消波是音频信号由于各种原因在最大电平被切断时发生的一种音频失真形式,它会降低用户的体验。当麦克风记录的声波峰值高于其最大容量时,就会发生这种情况。因此,声波的顶部部分被削切,不能被记录。

音频消波

  11. 播出链路系统监测实践

VIP专享文章,请登录或扫描以下二维码查看

成为VIP会员,无需艰辛养成,
就让您的权益温暖升级,享受更多专属服务。
“升舱”VIP会员:
注意力经济时代,什么最贵?适合你的、你需要的内容!
今日流媒体为你精选行业新闻、深度分析、政策解读、研究报告!
一天6毛钱,享受一整年高端定制内容!
更多福利尽在VIP专享

分享到:
版权声明:凡注明来源“流媒体网”的文章,版权均属流媒体网所有,转载需注明出处。非本站出处的文章为转载,观点供业内参考,不代表本站观点。文中图片均来源于网络收集整理,仅供学习交流,版权归原作者所有。如涉及侵权,请及时联系我们删除!