移动视频逐步崛起,如何提高QoE?

2016-02-02 14:42:13来源:DVBCN 作者:DVBCN主编 李远东热度:
2016年以来,国内已有多个地方通信运营商基于4G网络开通手机视频业务。2016年,国内4G用户总数发展目标为7亿。预计移动视频业务会进一步加快发展步伐。
 
越来越多的人正在消费移动在线视频服务,借助这些服务,他们可以接入越来越多的视频源,并希望视频可以流畅地播放,还希望用移动通信终端设备观看时,视频质量达到较高的水平。为了满足这些需求,用户体验和移动通信网络上的视频流播放效率都在不断得到改进。
 
由视频流所产生的移动数据流量很大——观看1分钟视频需要传输的数据比几乎所有其他类型的应用或服务都要多。此外,终端设备屏幕的大小和分辨率以及视频观看的模式与持续时间等,都会影响到数据流量的多少。由于视频流量巨大且仍在持续增长,需要探讨的两大要素就是质量和效率。
 
在很大程度上,移动视频质量的提高得益于视频编/解码器的发展以及移动通信网络上内容传输方式的进步。移动视频流媒体技术不断演进,且视频是移动通信网络中数据最为密集的服务,因此,视频也是质量及效率特性发展的重点领域。
 
大量的工程资源都集中在提升移动宽带流媒体视频的用户体验上。新的编/解码标准和新的内容传送方式等方面取得的进展都有助于改善移动视频业务的用户体验、提高网络效率。
 
移动视频编/解码器方面
 
所有数字视频传输都需要编/解码器,以高效地对数据源进行压缩,并对内容服务器和消费者设备之间传输的数据进行解压。采用最先进技术的编/解码器可以将视频大小压缩到原来的1/100,以便最大程度地减少视频对网络传输带宽的需求,并提供更好的用户体验。
 
标准的视频编/解码器用了约十年时间才实现从研究到应用的长足进展,从MPEG-2、MPEG-4 AVC到现在的HEVC。如果要推动编解码器的更广泛应用,每一代视频编/解码器的压缩/解压缩能力都必须提高40~50%,且压缩后的画面质量要基本同上一代的相同。新一代编/解码器的出现,要么保证在同样的网络资源下提高视频的画面质量,要么保证在同样的视频画面质量下提高传输效率(使用更少的网络资源)。
 
移动视频业务中的视频编码一般采用H.264技术(也有少数采用最新的H.265技术),并采用MPEG-4或TS进行封装。为了能以尽量低的平均码率获取尽可能高的移动视频质量,采用HTTP下载方式的点播视频技术一般采用多次编码储备的VBR编码(自适应码率。优点是:可以显著地减少了“填充比特”,大大地提高传输和存储媒体的资源利用率,并且就主观图像质量而言,它可以明显地消除在固定码率压缩中出现的高速运动和色彩鲜艳的图像中的“锯齿”。缺点是:编码器的技术难度大,压缩速度慢或视频的平均码率不好控制)方式,围绕此目的所采用的编码参数也相对复杂(包括采用离线多次编码方式、更复杂的运动估计算法、VBR控制算法、下变换分辨率降低、更高的编码级别、更大的 GOP(图像组)长度、更多的参考帧等)。
 
面向移动视频的自适应流媒体技术
 
此前的移动视频一般采用HTTP流媒体技术(顺序流式传输技术)——在下载视频文件的同时,用户可观看在线媒体内容。顺序流式传输在高带宽(网络传输带宽大于流媒体文件的比特率)的情况下,可以实现“边下载,边播放”,对于丢失的网络分组数据,系统会重新传输,直至用户收到,所以能够保证视频播放的最终质量,因此,它一般被用来传输高质量的短视频片段(如片头、片尾和广告)。顺序流式传输不适用于直播电视的流媒体传输,不能跳过头部,必须先下载完前面的才可以看后面的——必须经历时延。
 
为了充分利用和节约移动通信网络宝贵的无线接入带宽,移动视频也引入了“自适应流式传输”的这一机制:发送端根据接收端的反馈信息预测网络状况,并据此采用对应的策略实现对传输码率的动态调整。
 
借助可以根据网络条件及终端设备条件实时调整流媒体码率的技术,Netflix及其它视频点播服务取得了成功——这在移动通信网络中尤为重要,有助于消除视频视频观看过程中的视频中断和启动或者缓冲。相比视频的“停停走走”,消费者更易接受感知到的质量的动态变化。
 
随机并且突发的分组丢失、过大的时延与抖动对移动视频服务的主观体验质量具有极大的破坏性,而采用优良的自适应传输策略,可以充分利用网络带宽等的实时情况,提高移动视频数据的传输效率,保证移动视频流媒体服务的传输质量。
 
“苹果”公司的HLS标准以及MPEG-DASH等ABR传输技术方案将移动视频流分块打包,接收设备可根据自身的性能和网络吞吐量,智能、动态地获取更高或更低的视频块。因此,在网络条件允许的情况下,能够动态自适应的流媒体视频服务可以提供质量更高的视频。相反,如果网络条件较为困难,用户观看时也体验不到视频“卡”住的情况,而是可以选择较低的质量保证视频播放流畅。
 
根据对某移动通信网络的流量测量,自适应移动视频流量的平均码率是非自适应移动视频的两倍还多。下图(来源:Ericsson)根据平均下行吞吐量,显示了视频分段,反映出在平均下行吞吐量较高的网络中,动态自适应视频的平均流媒体视频码率比非自适应视频的更高。
 
 
小结
 
根据对流量分析及移动流媒体视频(包括编/解码和自适应性)趋势的观察,可得出如下三点结论:
 
采用最新一代的编/解码器可以提高视频质量,提高视频在移动通信网络中的传输效率,大大降低成本并提升用户的使用体验;
 
动态自适应流媒体已经改变了互联网视频服务,可以提高全IP网络尤其是移动通信网络的视频服务质量;
 
自适应流媒体还意味着,由于自适应性可以增加网络的可用容量,那么网络的可用带宽就会不断增加,这将自动提高视频流量。

责任编辑:饶军

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