Sammendrag (MPD)
Mange streaming produsenter bruker konstant bitrate encoding (CBR) som en bitrate kontroll teknikk, enten i et forsøk på å skape den mest effektive strømmen for levering, eller for å overholde oppfattede Apple krav TIL HTTP Live Streaming (HLS). CBR leverer imidlertid den laveste generelle kvaliteten på alle bitrate kontrollteknikker og introduserer potensialet for dramatiske forbigående kvalitetsproblemer som de som er vist I Figur 1.
Figur 1. Sammenligning AV CBR vs VBR koding (klikk på bildet for full størrelse visning). En fersk undersøkelse indikerer at mange produsenter har byttet til variabel bitrate koding (VBR) og ignorerer De nevnte Apple anbefalinger. Testing viser at 110% begrenset VBR unngår forbigående kvalitetsproblemer forårsaket AV CBR-koding. Produsenter som fortsatt bruker CBR bør vurdere å bytte til begrenset VBR for å unngå disse forbigående kvalitetsproblemer og forbedre den generelle videokvaliteten.
Segment 1: Bitrate control er et av de mest grunnleggende kodingsalternativene som er valgt for hver komprimert fil
Når du koder en fil for streaming distribusjon, velger du en bitrate og en bitrate kontroll teknikk. Dette er vist I Figur 2, Fra Adobe Media Encoder.
Figur 2. Bitrate kontroll teknikker tilgjengelig I Adobe Media Encoder.
de to vanligste teknikkene er:* Konstant bitrate encoding (CBR), hvor samme bitrate brukes på hele filen, uavhengig av scenekompleksitet. MED CBR setter du målbitraten (Figur 2), men Ikke Maksimumet, fordi bitraten ikke skal variere betydelig, selv om det vanligvis gjør i noen begrenset grad, som vist i Figur 3.
Figur 3 viser en fil kodet VED HJELP AV CBR. Som du kan se i legenden til høyre, er gjennomsnittlig bitrate 4936 kbps, mens toppen er 5557 kbps. Den bølgete lyseblå linjen er den flytende datahastigheten, som varierer minimalt over varigheten av filen. De enkelte kolonnene er størrelsen på hver kodet Gruppe Bilder i filen, med en keyframe hvert tredje sekund i denne 29.97 fps-filen.
figur 3. EN CBR-kodet fil I Bitrate Viewer.
MERK AT CBR aldri er en komplett flatlinje; en variabilitet på ca 5-10% er normal.
• Variabel bitrate koding (VBR), der den samme totale måldatahastigheten er oppfylt, men datahastigheten er variert over varigheten av filen for å matche scenekompleksiteten. MED VBR, setter Du Målet Og Maksimum (Figur 2), Og i noen programmer, minimum også. Når du angir et maksimum, ANSES VBR-kodingen begrenset, OG VBR beskrives ofte av prosentandelen av begrensningen. I Figur 2 Er Maksimal Bithastighet 2,4 Mbps, eller 200% Av Målbithastigheten på 1,2 Mbps. Denne teknikken vil bli kalt 200% begrenset VBR.
Figur 4 viser samme fil Som Figur 3 kodet med 200% begrenset VBR til samme målbitrate på 5000 kbps. Den gjennomsnittlige bithastigheten er omtrent den samme (4988 kbps vs 4936 kbps), men toppbithastigheten er 9301 kbps, ikke helt 200%, men i ballparken. Den bølgete blå datahastighetslinjen varierer mye mer signifikant enn I Figur 3, med lave priser i starten,og topper hele.
Figur 4. Den samme filen kodet ved hjelp av 200% begrenset VBR.* Mange produsenter standard TIL CBR for noen eller alle av deres koding• I de tidlige dagene av streaming var forbindelsene så begrenset at CBR ble anbefalt for å unngå datahastighetspigger som kunne stanse jevn avspilling. I Apple Technote TN2224 sier Apple » Bithastighetsvariabilitet-Bør ikke overstige 10% av målbitrate.»Mer faretruende, Apples Media Stream Validator, et verktøy som brukes til å teste hls bekker, skaper en advarsel hvis noen stream segment bitrate varierer fra målet bitrate med over 10%. Ikke overraskende, i en nylig undersøkelse fra Streaming Learning Center, indikerte 11 av 16 respondenter at de fortsatt brukte CBR-koding for noen av deres strømmer (Figur 5). Riktignok er antall respondenter for små til å være statistisk signifikante, selv om svarene er gyldige for informasjonsformål.
figur 5. Elleve av 16 respondenter brukte FORTSATT CBR på noen av sine strømmer, så vel som andre teknikker.
som Du kan se i Figur 5, finnes andre bitrate kontroll teknikker, inkludert Constant Rate Factor (CRF) og Avkortet CRF. Men siden de er best brukt i svært begrensede tilfeller (for det meste syntetisk innhold som screencams og PowerPoint-videoer med lyd), er de ikke inkludert i denne diskusjonen.
Segment 2. CBR Leverer Generelt Lavere Kvalitet enn VBR
Tabell 1 viser resultatene av et sett med kvalitetssammenligninger som kjøres For Jan Ozers kommende bok, Encoding by The Numbers,som kommer ut sommeren ‘ 2016 . Disse testene involverte filer kodet til 720p oppløsning på 2 Mbps ved Hjelp Av FFmpeg, med vqm score målt Ved Moskva Universitet Video Quality Measurement Tool (VQMT). Med VQM, lavere score er bedre, og i tabellen, score i rødt er det verste, score i grønt best.
Tabell 1. PSNR kvalitet sammenligning for ulike bitrate kontroll teknikker.
Merk kvalitet delta kolonner I Tabell 1. Den første viser den totale kvalitetsforskjellen mellom den laveste og høyeste kvalitetsfilen i gruppen. Den andre viser kvaliteten forskjellen mellom klippene kodet ved hjelp av 110% og 200% begrenset VBR. Som du ser, kan produsenter unngå forbigående kvalitetsproblemer og holde Seg innenfor Apples anbefalinger ved å bruke 110% begrenset VBR. Men produsenter som søker høyest mulig kvalitetsfil, og ubekymret Med Apples anbefalinger, bør bruke 200% begrenset VBR.
i alle testtilfeller leverte 2 Pass CBR den verste kvaliteten, og i fem av seks leverte 200% begrenset VBR den høyeste kvaliteten. Det eneste unntaket var talking head clip, hvor 1 pass CBR leverte høyeste kvalitet. Dette resultatet ser ut til å være en anomali; i lignende tester utført på tre-lav bevegelse, snakker-head klipp, resultatene var i samsvar med alle andre filer I Tabell 1. Den høyeste variabiliteten ble sett I Big Buck Bunny clip, som viste en 14.54% kvalitetsforskjell mellom de laveste og høyeste kvalitetsklemmene (Total Quality Delta column).
den generelle kvalitetsdifferansen er ellers relativt liten i de fleste andre klipp. Faktisk er det sannsynligvis ikke engang observerbart under normal avspilling. MEN I noen tilfeller KAN CBR-filer vise et mer alvorlig problem; den forbigående kvaliteten faller vist i Figur 1.
Segment 3: CBRS Forbigående Kvalitetsproblemer Er Mye Mer Om
NÅR du koder utfordrende klipp til aggressive parametere, KAN CBR-koding forårsake alvorlige, forbigående kvalitetsproblemer som de som er vist I Figur 1. Figur 6 Er Resultatene Visualisering skjermen Fra Moskva Universitet vqmt verktøy, som viser VQM score (lavere score bedre) for to filer. Filen i rødt ble kodet ved hjelp av 110% begrenset VBR, mens filen i blått ER CBR. De sirklede datatoppene viser rammer, eller grupper av rammer, hvor kvaliteten på CBR-filen led dramatisk i forhold til DEN 110% begrensede VBR-filen. Det verste av disse forskjellene er vist I Figur 1.
figur 6. Datahastighetstoppene i bunnfiguren viser rammer, eller grupper av rammer, hvor CBR-kvaliteten er dramatisk verre enn 110% begrenset.Det som er interessant er at topp bithastigheten for CBR-filen faktisk overstiger DEN FOR VBR-filen. Du kan se Dette I Figur 7, som viser Bitrate Viewer som analyserer CBR-filen (på toppen) og vbr-filen. Skjenkene til høyre viser gjennomsnittlig og topp bithastigheter for begge filene. Gjennomsnittet er nesten identisk, mens toppfrekvensen for CBR-filen er 2623 kbps sammenlignet med 2539 kbps for 110% begrenset VBR-fil(men se note 5 nedenfor). Enten din bekymring er streaming effektivitet, akte Apples 110% variabilitet anbefalinger, eller begge, begrenset VBR oppnår et overlegen resultat, samtidig levere generelt høyere kvalitet og unngå forbigående kvalitet drops sett I CBR filen.
figur 7. Bitrate Viewer analysere CBR filen opp toppen og 110% begrenset VBR fil på bunnen.
du kan se en kort video som illustrerer og forklarer disse problemene umiddelbart nedenfor.
denne videoen illustrerer forbigående kvalitetsproblemer noen ganger sett MED CBR video. Best sett i full skjerm(klikk ikonet nederst til høyre i avspillingsvinduet).kanskje ikke overraskende viste våre undersøkelsesresultater at den vanligste prosentvise begrensningen som ble brukt av respondentene var 110% av målet, men som med undersøkelsesresultatene generelt, er antall respondenter for små til å være statistisk signifikante.
figur 8. 110% av målet var den vanligste begrensningen.
Segment 4: Mange Produsenter Ignorerer Apples 110% Variabilitetsanbefaling
Figur 9 viser noen av de mer interessante resultatene av undersøkelsen. Det vil si, av de som produserer HLS-filer, ignorerer flertallet av produsentene Apples anbefaling helt. Interessant nok var det demografiske spørsmålet i undersøkelsen antall videofiler produsert hver uke. Ti respondenter indikerte at de produserte over 100 filer i uken; av denne gruppen fulgte fem Apples anbefaling religiøst, fem ignorerte det helt.
Figur 9. De fleste produsenter ignorerer Apples anbefaling.Et interessant oppfølgingsspørsmål ville vært om respondentene som ignorerte begrensningen, distribuerte til iOS-enheter via en app. Dessverre stilte Vi ikke det spørsmålet, og la åpne bekymringen For At Apple vil avvise apper når video som spilles av appen, ikke oppfyller 110% variabilitetskravet.
Segment 5: Konklusjoner
1. I alle tester leverte CBR den laveste generelle kvaliteten på alle bitrate-alternativer.
2. I alle tester, men en, begrenset vbr levert den høyeste kvalitet
3. Med utfordrende opptak og aggressive kodingsparametere kan CBR-kodet video vise forbigående kvalitetsdråper, noen ganger dramatiske.
4. Å produsere med 110% begrenset VBR ser ut til å unngå disse kvalitetsproblemene uten å innføre betydelig datahastighetsvariabilitet.
5. I de fleste tilfeller gir koding med 200% begrenset VBR maksimal kvalitet.
6. Mange produsenter ignorerer Apples anbefaling om å produsere HLS-filer med maksimalt 110% strømvariabilitet.
Segment 6: Anbefalinger
1. Produsenter som bruker CBR for noen, eller alle sine koder, bør vurdere å bytte til begrenset VBR.• 110% begrenset VBR bør unngå forbigående kvalitetsproblemer.• 200% begrenset VBR vil levere den absolutt beste kvaliteten.
2. Produsenter som distribuerer HLS-video via en app, bør sannsynligvis velge 110% begrenset VBR for å unngå App Store-godkjenningsproblemer når de først sender inn eller når de sender inn oppdateringer. De frakt for nettleserbasert desktop og mobil avspilling (f. eks ingen app) bør vurdere 200% begrenset VBR.
3. Disse resultatene vil variere etter kodek og kodingsverktøy. Som beskrevet nedenfor produserte vi alle filer for disse testene I FFmpeg ved hjelp av x264-kodeken. Vi har observert forbigående kvalitetsproblemer med CBR-filer i andre x264-baserte kodingsverktøy, men de vises kanskje ikke i alle kodingsverktøy.
4. Enhver større kodingsendring som de som anbefales her, bør ikke implementeres uten testing for å sikre kvalitet og spillbarhet.
Vedlegg I: Hvordan Vi Testet
her er en kort beskrivelse av prosedyrene som brukes for disse testene.
1. Vi produserte alle filer ved Hjelp Av FFmpeg PÅ EN HP Z840 arbeidsstasjon som kjører Windows 7 Professional med 64 GB RAM.
2. Generelle kodingsparametere var nøkkelbilder hvert 3. sekund og veldig lav forhåndsinnstilling.
3. VI produserte CBR-filer ved å bruke samme målbitrate, max bitrate og en bufferinnstilling på ett sekund med video. For 4 mbps mål var strengen:
– b:v 4000k
-bufsize 4000k
4. Vi produserte begrenset vbr filer ved å justere maks hastighet innstilling, og ved hjelp av en bufferverdi på 1 sekund. For et mål på 4 mbps med 110% BEGRENSET CBR var strengen:
-b:v 4000k
-bufsize 4000k
for både cbr og vbr, koding MED EN STØRRE buffer forbedret strømkvalitet, men det økte også strømvariabilitet.
5. VI produserte CBR-filene analysert i Figur 6 og 7, og i videoen, ved hjelp av 1-pass CBR, som økte kvaliteten på filen sammenlignet med 2-pass (Se Tabell 1), men også økt filvariabilitet. Koding med 1-pass CBR produserte også filer godt under målet, så vi måtte kode flere ganger til stadig høyere priser for å møte måldatahastigheten. Ved hjelp AV 2-pass CBR koding leverer litt lavere kvalitet filer, men også større datahastighet nøyaktighet og redusert strøm variabilitet.
6. Vi bekreftet at måldatahastigheten for alle filer var innenfor 5% av målet.
7. Vi produserte alle kvalitetspoengene som er inkludert ovenfor ved Hjelp Av Moscow University Video Quality Measurement Tool.
