Összegzés (MPD)
sok streaming gyártó az állandó bitráta kódolást (CBR) használja bitráta-vezérlési technikaként, vagy annak érdekében, hogy megpróbálja létrehozni a leghatékonyabb adatfolyamot a kézbesítéshez, vagy hogy megfeleljen a HTTP élő Streaming (HLS) észlelt Apple követelményeinek. A CBR azonban az összes bitráta-vezérlési technika közül a legalacsonyabb általános minőséget nyújtja, és bemutatja az 1.ábrán látható drámai átmeneti minőségi problémák lehetőségét.
1.ábra. Összehasonlítása CBR vs. VBR kódolás (kattintson a képre a teljes méretű nézet).
egy friss felmérés azt mutatja, hogy sok gyártó átállt a változó bitrátájú kódolásra (VBR), és figyelmen kívül hagyják az Apple fent említett ajánlásait. A tesztelés azt mutatja, hogy a 110% – ban korlátozott VBR elkerüli a CBR kódolás által okozott átmeneti minőségi problémákat. A CBR-t még mindig használó gyártóknak fontolóra kell venniük a korlátozott VBR-re való áttérést, hogy elkerüljék ezeket az átmeneti minőségi problémákat és javítsák az Általános videóminőséget.
1.szegmens: a bitráta-vezérlés az egyik legalapvetőbb kódolási lehetőség, amelyet minden tömörített fájlhoz kiválasztunk
amikor egy fájlt kódolunk streaming terjesztésre, kiválasztunk egy bitrátát és egy bitráta-vezérlési technikát. Ezt a 2. ábra mutatja, az Adobe Media Encoder – től.
2.ábra. Az Adobe Media Encoderben elérhető bitráta-vezérlési technikák.
a két leggyakoribb technika:
• állandó bitráta kódolás (CBR), ahol ugyanazt a bitrátát alkalmazzák a teljes fájlra, függetlenül a jelenet összetettségétől. A CBR-rel beállíthatja a cél bitrátát (2.ábra), de nem a maximumot, mert a bitráta állítólag nem változik jelentősen, bár általában korlátozott mértékben, amint azt a 3. ábra mutatja.
a 3. ábra egy CBR-rel kódolt fájlt mutat. Amint a jobb oldali jelmagyarázatból látható, az átlagos bitráta 4936 kbps, míg a csúcs 5557 kbps. A hullámos Világoskék vonal a lebegő adatátviteli sebesség, amely minimálisan változik a fájl időtartama alatt. Az egyes oszlopok a fájlban lévő minden kódolt Képcsoport mérete, ebben a 29,97 fps fájlban három másodpercenként kulcsképpel.
3.ábra. A CBR-kódolt fájl bitráta Viewer.
vegye figyelembe, hogy a CBR soha nem teljes síkvonal; körülbelül 5-10% – os variabilitás normális.
• változó bitráta kódolás (VBR), ahol ugyanaz a teljes cél adatsebesség teljesül, de az adatsebesség a fájl időtartama alatt változik, hogy megfeleljen a jelenet összetettségének. A VBR segítségével beállíthatja a célt és a maximumot (2.ábra), és egyes alkalmazásokban a minimumot is. Ha maximumot állít be, a VBR kódolás korlátozottnak tekinthető, és a VBR-t gyakran a korlátozás százalékával írják le. A 2. ábrán a maximális bitráta 2,4 Mbps, vagyis a cél bitráta 200% – a 1,2 Mbps. Ezt a technikát 200% – ban korlátozott VBR-nek neveznék.
A 4. ábra ugyanazt a fájlt mutatja, mint a 3.ábra, amelyet 200% – os korlátozott VBR-vel kódoltak ugyanarra az 5000 kbps cél bitrátára. Az átlagos bitráta körülbelül azonos (4988 kbps vs.4936 kbps), de a csúcs bitráta 9301 kbps, nem egészen 200%, de a ballparkban. A hullámos kék adatsebesség vonal sokkal szignifikánsabban változik, mint a 3.ábrán, alacsony sebességgel az elején, és csúcsok egész.
4.ábra. Ugyanaz a fájl kódolva 200% korlátozott VBR.
• sok gyártó alapértelmezett CBR néhány vagy az összes kódolás. A streaming első napjaiban a kapcsolatok annyira korlátozottak voltak, hogy a CBR-t ajánlották, hogy elkerüljék az adatsebesség-tüskéket, amelyek megakadályozhatják a sima lejátszást. Az Apple Technote TN2224-ben az Apple kijelenti: “a bitráta változékonysága-nem haladhatja meg a cél bitráta 10% – át.”Vészjóslóan az Apple Media Stream Validator, a HLS stream tesztelésére használt eszköz figyelmeztetést hoz létre, ha bármely adatfolyam szegmens bitrátája több mint 10% – kal eltér a cél bitrátától. Nem meglepő, hogy a Streaming Learning Center nemrégiben végzett felmérésében az 11 16 válaszadói jelezték, hogy még mindig CBR kódolást használnak egyes adatfolyamaikhoz (5 ábra). Kétségkívül, a válaszadók száma túl kicsi ahhoz, hogy statisztikailag szignifikáns legyen, bár a válaszok tájékoztató jellegűek.
5.ábra. Tizenegy 16 a válaszadók még mindig CBR-t használtak egyes adatfolyamaikon, valamint más technikákat.
amint az 5. ábrán látható, más bitráta-szabályozási technikák is léteznek, beleértve a konstans Sebességtényezőt (Constant Rate Factor, CRF) és a Capped CRF-et. Mivel azonban ezeket leginkább nagyon korlátozott esetekben használják (többnyire szintetikus tartalmak, például screencams és PowerPoint videók hanggal), nem szerepelnek ebben a vitában.
2.szegmens. A CBR összességében gyengébb minőséget nyújt, mint a VBR
az 1. táblázat Jan Ozer közelgő könyvének, A kódolás a számok szerint című könyvének eredményeit mutatja be, amely ‘2016 nyarán esedékes. Ezek a tesztek 720p felbontásra kódolt fájlokat tartalmaztak 2 Mbps sebességgel az FFmpeg használatával, a VQM pontszámokat a Moszkvai Egyetem Video Quality Measurement Tool (VQMT). VQM esetén az alacsonyabb pontszámok jobbak, a táblázatban pedig a piros pontszámok a legrosszabbak, a zöld pontszámok a legjobbak.
1.táblázat. PSNR minőségi összehasonlítás a különböző bitráta – vezérlési technikákhoz.
vegye figyelembe az 1.táblázat minőségi delta oszlopait. Az első a csoport legalacsonyabb és legmagasabb minőségű fájlja közötti teljes minőségi különbséget mutatja. A második a 110% – os és 200% – os korlátozott VBR-vel kódolt klipek közötti minőségi különbséget mutatja. Mint láthatja, a gyártók elkerülhetik az átmeneti minőségi problémákat, és az Apple ajánlásain belül maradhatnak a 110% – ban korlátozott VBR használatával. Azonban a gyártók, akik a lehető legmagasabb minőségű fájlt keresik, és nem foglalkoznak az Apple ajánlásaival, 200% – ban korlátozott VBR-t kell használniuk.
minden tesztesetben a 2 Pass CBR szállította a legrosszabb minőséget, hatból ötben pedig a 200% – ban korlátozott VBR szállította a legjobb minőséget. Az egyetlen kivétel a talking head klip volt, ahol az 1 pass CBR szállította a legmagasabb minőséget. Ez az eredmény anomáliának tűnik; három alacsony mozgású, beszélő fejű klipeken végzett hasonló tesztekben az eredmények összhangban voltak az 1.táblázat összes többi fájljával. A legnagyobb variabilitás a Big Buck Bunny klipben volt látható, amely 14,54% – os minőségi különbséget mutatott a legalacsonyabb és a legmagasabb minőségű klipek között (teljes minőség Delta oszlop).
az általános minőségi különbség egyébként viszonylag csekély a legtöbb más klipben. Valójában valószínűleg nem is megfigyelhető normál lejátszás közben. Bizonyos esetekben azonban a CBR fájlok komolyabb problémát okozhatnak; az 1.ábrán látható átmeneti minőségcsökkenés.
3.szegmens: a CBR Átmeneti minőségi problémái sokkal inkább a
amikor kihívást jelentő klipeket kódol agresszív paraméterekre, a CBR kódolás súlyos, átmeneti minőségi problémákat okozhat, mint az 1. ábrán látható. A 6. ábra a Moszkvai Egyetem Vqmt eszközének Eredménymegjelenítő képernyője, amely két fájl VQM pontszámait mutatja (az alacsonyabb pontszámok jobbak). A piros fájl kódolása 110% – ban korlátozott VBR volt, míg a kék fájl CBR. A bekarikázott adatcsúcsok olyan kereteket vagy keretcsoportokat mutatnak, ahol a CBR fájl minősége drámai módon szenvedett a 110% – ban korlátozott VBR fájlhoz képest. E különbségek közül a legrosszabb az 1. ábrán látható.
6.ábra. Az alsó ábrán látható adatsebesség-tüskék olyan képkockákat vagy képkockacsoportokat mutatnak, ahol a CBR minősége drámaian rosszabb, mint 110% – ban korlátozott.
ami érdekes, hogy a CBR fájl csúcs bitsebessége valójában meghaladja a VBR fájlét. Láthatjuk ezt a 7. ábrán, amely azt mutatja, Bitrate Viewer elemzi a CBR fájlt (felül), valamint a VBR fájlt. A jobb oldali oldalfalak mindkét fájl átlagos és csúcs bitrátáját mutatják. Az átlag közel azonos, míg a CBR fájl csúcssebessége 2623 kbps, szemben a 2539 kbps sebességgel a 110% – os korlátozott VBR fájl esetében (de lásd az alábbi 5.megjegyzést). Függetlenül attól, hogy az Ön aggodalma a streaming hatékonyság, az Apple 110% – os változékonysági ajánlásainak betartása, vagy mindkettő, a korlátozott VBR kiváló eredményt ér el, miközben összességében jobb minőséget nyújt, és elkerüli a CBR fájlban látható átmeneti minőségi cseppeket.
7.ábra. Bitrate Viewer elemezve a CBR fájl tetején és 110% korlátozott VBR fájl alján.
közvetlenül az alábbiakban megnézhet egy rövid videót, amely bemutatja és elmagyarázza ezeket a kérdéseket.
Ez a videó bemutatja a CBR videókkal néha tapasztalt átmeneti minőségi problémákat. Legjobban megtekinthető teljes képernyőn (kattintson az ikonra a jobb alsó sarokban a lejátszási ablakban).
talán nem meglepő, hogy felmérésünk eredményei azt mutatták, hogy a válaszadók által leggyakrabban alkalmazott százalékos korlátozás a cél 110% – a volt, bár kétségtelen, hogy a felmérés eredményeihez hasonlóan a válaszadók száma túl kicsi ahhoz, hogy statisztikailag szignifikáns legyen.
8.ábra. A cél 110% – a volt a leggyakoribb kényszer.
4. szegmens: Sok gyártó figyelmen kívül hagyja az Apple 110% – os Variabilitási ajánlását
A 9. ábra a felmérés néhány érdekesebb eredményét mutatja. Vagyis a HLS fájlokat előállítók közül a gyártók többsége teljesen figyelmen kívül hagyja az Apple ajánlását. Érdekes módon a felmérésben feltett egyetlen demográfiai kérdés a hetente előállított videofájlok száma volt. Tíz válaszadó jelezte, hogy hetente több mint 100 fájlt készítenek; ebből a csoportból öt vallásosan követte az Apple ajánlását, öt teljesen figyelmen kívül hagyta.
9.ábra. A legtöbb gyártó figyelmen kívül hagyja az Apple ajánlását.
érdekes nyomon követési kérdés az lett volna, hogy azok a válaszadók, akik figyelmen kívül hagyták a korlátozást, egy alkalmazáson keresztül terjesztették-e az iOS-eszközöket. Sajnos nem tettük fel ezt a kérdést, nyitva hagyva azt az aggodalmat, hogy az Apple elutasítja az alkalmazásokat, ha az alkalmazás által lejátszott videó nem felel meg a 110% – os változékonyság követelményének.
5.szegmens: következtetések
1. Minden tesztben a CBR az összes bitráta alternatíva közül a legalacsonyabb általános minőséget szolgáltatta.
2. Egy kivételével az összes tesztben a korlátozott VBR szállította a legmagasabb minőséget
3. A kihívást jelentő felvételekkel és agresszív kódolási paraméterekkel a CBR-kódolású videó átmeneti minőségcsökkenést mutat, néha drámai.
4. A 110% – os korlátozott VBR felhasználásával történő előállítás úgy tűnik, hogy elkerüli ezeket a minőségi problémákat anélkül, hogy jelentős adatsebesség-változékonyságot vezetne be.
5. A legtöbb esetben a 200% – ban korlátozott VBR kódolás biztosítja a maximális minőséget.
6. Sok gyártó figyelmen kívül hagyja az Apple ajánlását, hogy legfeljebb 110% – os adatfolyam-változékonyságú HLS fájlokat készítsen.
6.szegmens: ajánlások
1. Azoknak a gyártóknak, akik jelenleg CBR-t használnak egyes kódjaikhoz vagy az összes kódjukhoz, fontolóra kell venniük a korlátozott VBR-re való áttérést.
• a 110% – os korlátozott VBR-nek el kell kerülnie az átmeneti minőségi problémákat.
• a 200% – ban korlátozott VBR az abszolút legjobb minőséget nyújtja.
2. A HLS-videót egy alkalmazáson keresztül terjesztő gyártóknak valószínűleg 110% – ban korlátozott VBR-t kell választaniuk, hogy elkerüljék az App Store jóváhagyási problémáit a frissítések kezdeti benyújtásakor vagy benyújtásakor. A böngésző alapú asztali és mobil lejátszáshoz (pl. nincs alkalmazás) szállítóknak 200%-ban korlátozott VBR-t kell figyelembe venniük.
3. Ezek az eredmények változnak codec kódoló eszköz. Az alábbiakban leírtak szerint az összes fájlt ffmpeg-ben készítettük az x264 kodek használatával. Megfigyeltük a CBR fájlok átmeneti minőségi problémáit más x264-alapú kódoló eszközökben, de előfordulhat, hogy nem minden kódoló eszközben jelennek meg.
4. Az itt javasoltakhoz hasonló jelentős kódolási változtatásokat nem szabad tesztelés nélkül végrehajtani a minőség és a lejátszhatóság biztosítása érdekében.
I. függelék: hogyan teszteltük
itt található a vizsgálatokhoz használt eljárások rövid leírása.
1. Az összes fájlt FFmpeg használatával állítottuk elő egy HP Z840 munkaállomáson, amelyen Windows 7 Professional fut, 64 GB RAM-mal.
2. Az Általános kódolási paraméterek 3 másodpercenként kulcskockák voltak, a veryslow pedig előre beállított.
3. CBR fájlokat készítettünk ugyanazzal a cél bitrátával, maximális bitrátával és egy másodperces puffer beállítással. 4 mbps-os célok esetén a karakterlánc a következő volt:
-b:v 4000K
-maxrate 4000k
-bufsize 4000k
4. Korlátozott VBR fájlokat hoztunk létre a max rate beállítás beállításával, valamint 1 másodperces pufferérték használatával. Egy 4 mbps-os, 110%-os korlátozott CBR-vel rendelkező cél esetében a karakterlánc a következő volt:
– b:v 4000K
– maxrate 4400k
– bufsize 4000k
mind a CBR, mind a VBR esetében a nagyobb pufferrel történő kódolás javította az adatfolyam minőségét, de növelte az adatfolyam variabilitását is.
5. A 6.és 7. ábrán elemzett CBR fájlokat, valamint a videóban 1-pass CBR-t használtunk, ami javította a fájl minőségét a 2-pass-hoz képest (lásd 1. táblázat), de növelte a fájl variabilitását is. Kódolás 1-pass CBR is előállított fájlok jóval a cél alatt, így kellett kódolni többször egyre nagyobb sebességgel, hogy megfeleljen a cél adatsebesség. A 2 lépéses CBR kódolás valamivel alacsonyabb minőségű fájlokat, de nagyobb adatsebesség-pontosságot és kisebb adatfolyam-variabilitást eredményez.
6. Ellenőriztük, hogy az összes fájl cél adatsebessége a cél 5% – án belül volt.
7. Az összes fenti minőségi pontszámot a Moszkvai Egyetem videóminőség-mérő eszközével állítottuk elő.
