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体验质量成为焦点
整个广播生态系统正在发生显著的变化.为了适应4K/UHD传输,视频压缩方式必须大幅改进.从MPEG-2和 C/H.264转换到HEVC/H.265将创造新机遇,但也将伴随风险以及可能抵消传输成本节省的潜在隐藏成本.
对许多广播机构、有线运营商及其他视频服务提供商来说,4K/UHD转换提供竞争利器和产生新收入的手段.不过,要到这一程度最重要的是找到恰当的压缩编码方案以及显著提升服务质量（QoS）和体验质量（QoE）监测,还包括其它许多设施的提升.
高效率视频编码（HEVC或H.265）旨在使用约一半的带宽提供和高级视频编码（ C或H.265）相同的视觉质量.它支持当前包括4K和8K在内的所有分辨率,并允许内容分配商以降低的带宽成本,通过移动数据网向移动装置分发HD视频,以及分发4K及更高分辨率视频到家.HEVC基本上满足现在采用H.264/ C的所有应用的要求,同时提供更高的视频分辨率和增加使用并行处理架构.
通过把相同数据挤压进较少的比特从而降低传输成本可能节省,但这改变不了4K码流在其它方面提高成本的事实.例如,采集、存储、保护和转码更密集压缩的HEVC数据流的成本更高.尽管带宽很重要,但它只是任何视频工作流程总成本的一部分.
接下来的大问题是不光从技术角度还从商业角度来看4K转换是否有意义.一些人怀疑4K是否能够吸引消费者的注意,而转用HEVC将要求苹果和安卓在它们的装置内包含HEVC支持.编码器和自适应码率流媒体（ABR）软件提供商（仅举几例）,也必须参和.
不管怎样,4K最引人注目的是其极好的视频质量,这也最吸引消费者.最先看到机会的是DirecTV,它于2014年12月推出了一个新4K视频点播服务,成为提供商业4K的首家多频道视频提供商.DirecTV计划向其美国和拉丁美洲的3200万订户提供30多部UHD片子.Netflix也在提供一些节目的4K流媒体版本,最引人注目的是《纸牌屋》系列剧.
其它围绕着4K的迹象也很乐观.例如ABI Research预测到2017年北美5%的电视机将为4K,而到2018年底百分比有望倍增.最终结论是业界必须着手为HEVC和4K订立计划.
考虑转换到HEVC和4K时,投资质量监测工具很关键.“相当好”4K没有抓住要领：它或极好或不够好.为4K付出额外费用的消费者,希望有高端的产品.如果订户购买4K,获得的是和过去HD-样的内容,将面临客户满意度问题.因此4K体验质量将比现在更关键.
但情况并不像看起来的那样坏.升级系统以便分发UHD图像可以在其它方面获益.升级后能够监测4K质量的系统更有能力监测SD和HD码流.这种全系统提高总的说来有可能令订户更开心,使该投资更容易得到合理性证明.
掌握HEVC
视频压缩标准（如HEVC）非常复杂且牵涉对不同应用中压缩视频的效率和互操作性非常重要的许多因素.因此,采用一种提供码流对压缩标准的符合性验证、视频和音频流详细的分析和统计、编辑及发现和改正码流错误的工具、和原始不压缩码流的保真度比较,以及检查任何视频和音频延迟的能力之分析仪非常关键.这允许视频设计师和工程师能够测试各种压缩产品的符合性、互操作性和性能.
高效编码器对达到使用HEVC预计的码率降低（同时保持质量不变）很关键.比较视频编码器时,有相同视频质量条件下来自不同编码器的统计数字有帮助,例如,观察它们中的每一种是否在产生合乎标准的码流,或者是否在解码时有影响解码器的缓冲区违规等因素.
HEVC为基于块的编解码,包含更大的其大小由编码器选择的“编码树单元”块（类似于宏块）.在要求很少或无编码的场合（更多压缩）,编码器决定使用较大的编码单元,而在要求更多编码的场合,选择较小的编码单元.编码单元大小可以有16、32或64个样本不等,大尺寸支持更好的压缩.
HEVC内一个视频帧包括许多编码树单元,它反过来由编码单元构建.任何编码树单元或编码单元将有由编码器选择的不同编码参数.分析工具可提供编码器如何工作的洞察力.
例如,如图1所示,一个CU（编码单元）尺寸分布图显示编码器选择的不同大小的CU.在图像的均匀分布区域的情况下,编码单元尺寸越大,压缩将越好.预计更复杂的场景将使用较小的CU尺寸,原因是相比大CU块,它们能更高效编码精细的细节.
一旦压缩的视频流语法和语义正确得以确定（依据HEVC编解码标准合法）,那么下一步就是检查原始视频和解码的HEVC视频之间的视觉差异.完成此任务有大量不同的方式和算法.
最基本的就是在两个不同的视频监视器上播放源和解码的视频,并请观众评价视觉差异.由于每个观众用自己的个人偏好决定视频质量高低,这种方式非常主观.使用真人的不利因素是当事实上两个视频片段完全相同时,人们偶尔会说它们稍有不同.相反的情况也是如此.
采用观众评价时,最佳方式需要一间严格控制的观摩室及大量取样的观众,以便给出有效的统计结果.因为这样的检验成本很高,在和用于确定视频质量的数学模型法较量中处于下风.当前最常用的方式包括峰值信噪比（PSNR）、差异平均评价得分（DMOS）和图像质量评价（PQR）.
随着向4K转换,对QoS和QoE的关注比以往任何时候都要多.QoS强调和比特物理分发有关的低层次因素以及它们是否有序准时到达.不过,好QoS并不一定意味着从观众角度一切皆好.QoS可能完美,但由于这些工具无法查看包内容,实际收到的图像质量可能不符合标准.图2和图3提供一个完美QoS没有提高音频和视频QoE的例子.
在4K情况下,QoE可能成为焦点.QoE重点在于建立直接影响观众体验的度量指标和衡量尺度.大多数情况下,对UHD来说,QoE背后的原则将和现在的保持一致.至于QoE可能变化的是探测器——置于整个网络测量和监测QoS和QoE水平的硬件和软件组件.
在网络转向4K时,把重点放在如需增加的探测器数量、它们的放置地点,以及如何以一种产生有用数据的方式程序控制和管理它们这样的因素将很重要.和此同时,安全保护必须落实到位,避免信息过载.
探测器布置至关重要.考虑到在一个高度压缩、高码率数据流内差错的可能性,漫无目的的方案不大可能充分.如SCTE-168等的指引可能有帮助,理论上应适用于HEVC和4K环境.
大多数情况下,这些指引提出一种颇有常识的检查可能影响QoE以及避免影响剩余者的参数之探测器布置方式.特别地,在转换点集中探测器是明智的做法.
后续的一个问题是决定各种探测器的作用.QoS较简单,因此并不是大问题,QoE设置则不一样.探测器重要任务之一是确保语法正确且不产生降低图像质量的失真.由于可以任何宽容度设置探测器,保护QoE所必需的数据和告警有足够的灵敏度非常重要.
质量保证的重要性可能是一个指标,对于4K,至少在最初阶段宁可灵敏.采用带根源分析软件的探测和监测解决方案将有助于自动分类告警以便确定实际的问题.
HEVC的到来,无论转还是不转换到4K,都对必须处理的视频质量监测增加了新的一个方面.和此同时,它为提高服务水平,创造新收入机会提高了可能性.
不过,只有密切注意QoS和QoE,才会到达这个时代.
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参考文献：
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