畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）網(wǎng)絡(luò)傳輸中IPTV的QoE建模

1、裝訂線畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙摘要隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，iptv逐漸取代了單向廣播的有線電視和數(shù)字電視。然而，相對(duì)于有線電視和數(shù)字電視來說，iptv更容易因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)參數(shù)的實(shí)時(shí)變化而使得播放質(zhì)量受到影響。為了定量確定該影響的大小，本課題對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能與iptv用戶觀看滿意程度之間的關(guān)系展開研究。設(shè)計(jì)iptv仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，仿真真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下iptv媒體流在傳輸過程中所受到的網(wǎng)絡(luò)損傷，并對(duì)客戶端轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的損傷iptv媒體流進(jìn)行用戶體驗(yàn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。通過實(shí)驗(yàn)，為不同編碼方式、不同視音頻內(nèi)容的iptv建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量qos與用戶體驗(yàn)質(zhì)量qoe之間的映射模型，并嘗試將不同編碼方式和視音頻內(nèi)容的映射模型進(jìn)行統(tǒng)一?？紤]到

2、實(shí)用性的需要，對(duì)該模型的數(shù)據(jù)精度和計(jì)算速度進(jìn)行需求分析，并給出精度和算法的優(yōu)化方案和優(yōu)化模型。最后，針對(duì)不同環(huán)境下對(duì)時(shí)間和精度的不同需求，給出了建議的模型使用方案。關(guān)鍵詞：iptv；用戶體驗(yàn)質(zhì)量（qoe）；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（qos）；qoe映射模型abstractwith the continuous development of the network, iptv gradually replaced the one-way cable tv and digital tv broadcasting. however, compared with cable tv and digital tv,

3、iptv playback quality is more likely to be affected by the real-time changes in network parameters. in order to quantitatively measure the degree of the impact, a study is conducted to show the relationship between the network performance and the viewer's satisfaction. we designed an iptv simula

4、tion platform to simulate the real network environment and obtain an impaired dump file damaged by the network. through the experiment, we established mapping models between the network quality of service (qos) and the user's quality of experience (qoe) for different coding and different content

5、. and then try to unify them to one mapping model. taking into account the needs of accuracy and speed, we optimized the accuracy and algorithm of the model. finally, we provided the suggested use of models to satisfied different situation.keywords: iptv; quality of experience (qoe); quality of serv

6、ice (qos); qoe mapping model共 2 頁(yè) 第 2 頁(yè)裝訂線畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙目 錄1 緒論11.1 研究背景及意義11.1.1 研究背景11.1.2 研究目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1 qoe與qos的含義21.2.2 視頻和音頻qoe評(píng)價(jià)現(xiàn)狀31.2.3 iptv的qoe評(píng)測(cè)現(xiàn)狀61.3 研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)91.3.1 研究?jī)?nèi)容91.3.2 關(guān)鍵技術(shù)91.4 論文結(jié)構(gòu)92 實(shí)驗(yàn)工具及相關(guān)原理102.1 nistnet網(wǎng)絡(luò)仿真工具102.2 vlc流媒體傳輸及播放工具112.3 qoe評(píng)測(cè)工具112.3.1 視頻評(píng)測(cè)-bvqm112.3.2 音頻評(píng)

7、測(cè)-pesq112.4 模型擬合程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)113 實(shí)驗(yàn)環(huán)境123.1 搭建實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)123.1.1 iptv實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)123.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼败浖渴?33.2 確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)143.2.1 網(wǎng)絡(luò)損傷參數(shù)選取143.2.2 視音頻編碼參數(shù)選取153.2.3 視音頻內(nèi)容來源選取163.2.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議選取173.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及評(píng)價(jià)過程183.3.1 實(shí)驗(yàn)流程183.3.2 相關(guān)軟件版本213.3.3 相關(guān)命令行參數(shù)213.4 輔助工具213.4.1 批量視音頻收發(fā)工具213.4.2 批量評(píng)價(jià)工具224 實(shí)驗(yàn)結(jié)果234.1 實(shí)驗(yàn)樣本采集說明234.2 實(shí)驗(yàn)圖/表的命名規(guī)則說明244.

8、3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)255 iptv視音頻qoe映射模型的建立275.1 視音頻同步問題275.2 建立iptv視音頻混合評(píng)價(jià)公式285.3 iptv視音頻混合評(píng)價(jià)結(jié)果295.4 建立qoe映射模型305.4.1 丟包率對(duì)mos值的影響分析305.4.2 抖動(dòng)對(duì)mos值的影響分析335.4.3 qoe 映射模型公式及系數(shù)計(jì)算345.5 統(tǒng)一qoe映射模型385.5.1 視音頻編碼對(duì)mos值的影響分析385.5.2 視音頻內(nèi)容對(duì)mos值的影響分析395.5.3 統(tǒng)一qoe映射模型的可行性分析及初步建立405.6 qoe映射模型的誤差分析425.6.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)的原因分析425.6.2 評(píng)價(jià)工具的誤差

9、分析435.6.3 誤差分析小結(jié)446 iptv視音頻qoe映射模型的優(yōu)化456.1 qoe映射模型的精度優(yōu)化456.1.1 模型精度的需求分析456.1.2 計(jì)算結(jié)果的整數(shù)存儲(chǔ)466.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度優(yōu)化結(jié)果466.1.4 qoe映射模型的精度優(yōu)化公式476.1.5 統(tǒng)一qoe映射模型的精度優(yōu)化486.2 qoe映射模型的算法優(yōu)化486.2.1 算法優(yōu)化思路及流程圖486.2.2 優(yōu)化算法的復(fù)雜度分析496.3 進(jìn)一步說明506.3.1 關(guān)于模型使用的進(jìn)一步說明506.3.2 接收端rtp緩沖區(qū)大小的設(shè)置517 總結(jié)52參考文獻(xiàn)53附錄55附錄1 不同網(wǎng)絡(luò)延遲下音頻評(píng)價(jià)結(jié)果55附錄2

10、iptv視音頻mos值數(shù)據(jù)56附錄3 iptv視音頻混合mos值數(shù)據(jù)58謝辭60共 62 頁(yè) 第 62 頁(yè) 緒論 研究背景及意義 研究背景隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，iptv作為一項(xiàng)新業(yè)務(wù)正不斷的深入到越來越多的家庭當(dāng)中。iptv是利用寬帶有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)作為主要終端電器，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種數(shù)字媒體服務(wù)。iptv有很靈活的交互特性，因?yàn)榫哂谢ヂ?lián)網(wǎng)的對(duì)稱交互先天優(yōu)勢(shì)，其節(jié)目在網(wǎng)內(nèi)，可采用廣播，組播，單播多種發(fā)布方式?？梢苑浅ｌ`活地實(shí)現(xiàn)電子菜單、節(jié)目預(yù)約、實(shí)時(shí)快進(jìn)、快退、終端賬號(hào)及計(jì)費(fèi)管理、節(jié)目編排等多種功能。然而，互聯(lián)網(wǎng)是一種盡力而為的傳輸(best-effor

11、t)網(wǎng)絡(luò)，在流媒體的傳輸過程中的帶寬變化、丟包、抖動(dòng)、時(shí)延等情況時(shí)有發(fā)生，它們會(huì)對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生不利的影響。以往對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(quality of service)1的研究是以提高網(wǎng)絡(luò)性能和整體資源利用率為目的，而iptv服務(wù)提供商所關(guān)注的是則用戶的感知質(zhì)量。因此，qos監(jiān)測(cè)無法滿足這一要求，需要引入用戶體驗(yàn)質(zhì)量(quality of experience)來描述iptv用戶的觀看質(zhì)量。事實(shí)上，itu、ietf、3gpp等組織自2001年一來就已經(jīng)開始了對(duì)體驗(yàn)質(zhì)量的研究。itu還專門建立了vqeg（video quality expert group2 ）組織進(jìn)行視音頻體驗(yàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)工具的性能比

12、較、評(píng)價(jià)算法的研究和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的評(píng)測(cè)4。但大多數(shù)研究都集中在單純的視頻體驗(yàn)質(zhì)量和音頻體驗(yàn)質(zhì)量上，較少涉及視音頻混合（如iptv、voip等），并且相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也依然存在缺陷或爭(zhēng)議。而科學(xué)界和工業(yè)界都把用戶體驗(yàn)質(zhì)量看作是網(wǎng)絡(luò)流媒體業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵要素，足見其重要性。因此，對(duì)iptv用戶體驗(yàn)質(zhì)量的研究是有必要的，也是今后研究的一個(gè)必然趨勢(shì)。 研究目的及意義在以往的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試中，管理員通常只關(guān)心設(shè)備自身轉(zhuǎn)發(fā)能力和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。但是iptv用戶并不會(huì)關(guān)心這些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，他們更在意觀看質(zhì)量的好壞，如節(jié)目播放是否流暢、圖像是否清晰、視音頻是否同步等。這些觀看時(shí)的體驗(yàn)質(zhì)量才是用戶最終評(píng)價(jià)iptv服務(wù)提供商好壞的依據(jù)

13、。因此，對(duì)于iptv服務(wù)提供商來說，用戶體驗(yàn)質(zhì)量的監(jiān)控才是提高其服務(wù)質(zhì)量的依據(jù)。由于iptv服務(wù)提供商無法準(zhǔn)確獲取終端用戶實(shí)際接收到的視音頻文件，就無法對(duì)用戶真實(shí)看到的iptv進(jìn)行用戶體驗(yàn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)；同時(shí)，用戶體驗(yàn)質(zhì)量包含很多主觀因素，不同的人看同一個(gè)多媒體也會(huì)得到不同的評(píng)價(jià)。因此用戶體驗(yàn)質(zhì)量是難以直接測(cè)得的，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量則比較容易測(cè)得2。本課題的研究目的有：（1）搭建iptv播放接收的模擬平臺(tái)，能夠控制其中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，模擬真實(shí)環(huán)境下從服務(wù)提供商到用戶機(jī)頂盒之間的網(wǎng)絡(luò)損傷；（2）研究網(wǎng)絡(luò)損傷對(duì)iptv用戶體驗(yàn)質(zhì)量的影響，建立網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（丟包、抖動(dòng)、時(shí)延等）到用戶體驗(yàn)質(zhì)量（qoe）的映射模型。本

14、課題是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)傳輸中流媒體qoe保障理論與方法研究”（編號(hào)：61073154）中的一個(gè)子課題，其研究意義在于：盡管qoe測(cè)量和qoe約束路由選擇的研究尚未見報(bào)端，但如果建立qos 與qoe映射模型，則qoe測(cè)量和qoe約束路由選擇就可以在已有的qos測(cè)量與qos路由選擇的研究成果基礎(chǔ)之上展開，并最終達(dá)到qoe可監(jiān)測(cè)可控制的目的。從而降低視音頻流媒體在網(wǎng)絡(luò)上的損傷，提高用戶體驗(yàn)質(zhì)量。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 qoe與qos的含義2006年，dsl 在tr-126標(biāo)準(zhǔn)中將qos定義為：qos（quality of service，服務(wù)質(zhì)量）是一個(gè)從網(wǎng)絡(luò)角度出發(fā)的包級(jí)的性能評(píng)價(jià)4。這個(gè)定義

15、是對(duì)于三重播放服務(wù)（triple-play services，即語音、數(shù)據(jù)、數(shù)字電視的三網(wǎng)合一服務(wù)）而言的。2008年，itu-t在 e.800標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)所有電信業(yè)務(wù)的qos制定了一套完整的術(shù)語和定義：qos包括網(wǎng)絡(luò)性能和非網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)性能包括誤碼率、延遲等，而非網(wǎng)絡(luò)性能包括提供時(shí)間、修復(fù)時(shí)間、資費(fèi)范圍及投訴解決時(shí)間等。但也提到一種業(yè)務(wù)的qos標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)業(yè)務(wù)而不同，其相關(guān)性對(duì)不同客戶亦有差別1 。因此，對(duì)于iptv這類多媒體流來說，要根據(jù)其服務(wù)特點(diǎn)考慮qos影響因素。在itu-t g.10105將影響用戶的多媒體qos的關(guān)鍵因素歸結(jié)為：延遲、延遲變化和信息丟失。延遲是指從用戶發(fā)出請(qǐng)求到接收到服務(wù)

16、已建立的信息為止所花費(fèi)的時(shí)間，它包括了終端、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器的延遲。同時(shí)，從用戶角度來說，其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（如帶寬）也要被考慮。延遲變化（也稱抖動(dòng)jitter）是一個(gè)在傳輸層上非常重要的性能參數(shù)，指示了獨(dú)立數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間的固有的變化。在iptv這類對(duì)抖動(dòng)比較敏感的服務(wù)中，常通過增加緩沖區(qū)來降低其對(duì)播放效果的影響，但這會(huì)增加一個(gè)固定延時(shí)。信息丟失是一個(gè)直接對(duì)聲音、圖像、視頻或數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生影響的參數(shù)。信息丟失不僅限于比特位錯(cuò)誤或傳輸中的包丟失，還包括編碼時(shí)的信息損傷。tr-126中對(duì)qoe的定義為：qoe（quality of experience，體驗(yàn)質(zhì)量）是一個(gè)從用戶角度出發(fā)對(duì)系統(tǒng)的整體評(píng)價(jià)。它是一個(gè)

17、在服務(wù)級(jí)上對(duì)端到端的用戶感知質(zhì)量的評(píng)測(cè)，表征了這個(gè)系統(tǒng)對(duì)用戶需求的滿足程度4。itu-t p.10中也給出了類似的定義：qoe是終端用戶對(duì)于一個(gè)應(yīng)用或一個(gè)服務(wù)的主觀感知的可接受程度，是所有端到端系統(tǒng)（如客戶端、終端、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施等）所產(chǎn)生影響的總和6。在itu-t g.1080中對(duì)iptv服務(wù)的qoe給出了具體說明，認(rèn)為iptv的qoe由客觀的服務(wù)質(zhì)量和主觀的人為因素構(gòu)成。服務(wù)質(zhì)量包括服務(wù)因素、傳輸因素、應(yīng)用因素等。人為因素包括自身情感、自身經(jīng)歷、服務(wù)費(fèi)用等7。在對(duì)qoe進(jìn)行主觀評(píng)測(cè)時(shí)，一般使用mos（mean opinion score，主觀意見評(píng)分）值來衡量體驗(yàn)質(zhì)量的好壞8。在itu

18、-t p.800.1中對(duì)mos進(jìn)行了規(guī)定，將mos值分為5個(gè)等級(jí)9，分別為1至5，其含義如表1.1所示：表1.1 mos值含義mos值含義5非常好4好3一般2差1非常差在本課題中，對(duì)qoe的評(píng)測(cè)均采用mos值5級(jí)評(píng)價(jià)方法。 視頻和音頻qoe評(píng)價(jià)現(xiàn)狀目前對(duì)qoe的評(píng)價(jià)方法主要分為三類：主觀評(píng)價(jià)、客觀評(píng)價(jià)、間接評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)是以人為主體，根據(jù)某種預(yù)先約定的指標(biāo)來對(duì)受損流媒體文件劃分質(zhì)量等級(jí)，其優(yōu)點(diǎn)在于直接、準(zhǔn)確并易于理解。通常電視業(yè)主觀視頻評(píng)測(cè)遵循itu-r bt.500標(biāo)準(zhǔn)10，也就是著名的“rec 500”。它提供了細(xì)致的視頻環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、視頻源選取標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)估流程和視頻質(zhì)量得分的分析處理方法。客觀

19、評(píng)價(jià)方法可以被概括地分為四類：基于人類視覺感知的模型技術(shù)、基于視頻信號(hào)參數(shù)技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)損傷參數(shù)技術(shù)、基于持續(xù)損傷中視頻信號(hào)技術(shù)?；谝曨l信號(hào)參數(shù)的技術(shù)也是過去研究中比較常用的，它以逐幀逐像素的方式對(duì)兩個(gè)視頻流進(jìn)行比較，并計(jì)算兩者的mse（mean square error，均方誤差）。此外，psnr（peak signal to noise ratio，峰值信噪比）也是該技術(shù)的一種常用評(píng)測(cè)方法，但vqeg主觀測(cè)試實(shí)驗(yàn)證明，該方法不能很好的反映用戶對(duì)視頻質(zhì)量的感受4。近年來，itu、atis、ansi、opticom等組織或企業(yè)對(duì)客觀評(píng)價(jià)方法的研究主要集中在基于人類視覺感知的模型技術(shù)上。該模型

20、將人類視覺系統(tǒng)的建模方法按對(duì)源文件獲取的程度分為三類：fr（full reference，全參考）、rr（reduced reference，部分參考）和nr（no reference，無參考）。itu-t j.14311 和itu-t g.101112 中都對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)說明：fr需要獲取完整的源文件和測(cè)試文件進(jìn)行分析比較；rr需要獲取部分源文件信息和完整的測(cè)試文件進(jìn)行分析比較；nr僅需要獲取完整的測(cè)試文件信息即可進(jìn)行分析。目前，vqeg大部分視頻測(cè)試實(shí)驗(yàn)和研究是針對(duì)fr進(jìn)行的4。間接評(píng)價(jià)方法主要用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流媒體通過ip網(wǎng)絡(luò)傳輸后的質(zhì)量受損情況。由于源文件無法實(shí)時(shí)獲取，因此客

21、觀評(píng)價(jià)方法中的fr和rr是不可行的。另外，nr方法可能需要花費(fèi)大量的開銷來部署對(duì)每一個(gè)單獨(dú)媒體流的不間斷性能檢測(cè)，同時(shí)還需要不同的解碼器，因此也不可行。而間接評(píng)價(jià)方法利用包級(jí)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如包到達(dá)時(shí)間、延遲、抖動(dòng)、丟包、損傷持續(xù)時(shí)間、包序號(hào)等來推測(cè)用戶體驗(yàn)質(zhì)量。除此之外，cisco提出的視頻流傳輸性能指標(biāo)（mdi）13，這種評(píng)價(jià)方法的前提是“如果傳輸質(zhì)量好則視頻質(zhì)量就好”，然而這一般是有局限性的。j.klaue，b.rathke，a.wolisz等人于2003年提出一種統(tǒng)一的視頻服務(wù)質(zhì)量的評(píng)估系統(tǒng)evalvid14 ，它是基于模塊化結(jié)構(gòu)，通過改進(jìn)其模塊能支持不同的視頻編碼器，評(píng)估其在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸質(zhì)

22、量，并支持真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和模擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境fvalvid系統(tǒng)主要包括視頻發(fā)送端、評(píng)估模塊、修復(fù)視頻模塊、計(jì)算模塊以及mos計(jì)算模塊，各個(gè)模塊是通過跟蹤文件連接的。目前視頻和音頻評(píng)價(jià)工具的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)相對(duì)成熟。例如對(duì)于視頻評(píng)價(jià)有psnr、vqm；對(duì)于音頻評(píng)價(jià)有pesq、peaq?，F(xiàn)有的多媒體評(píng)價(jià)模型中通常先求出視頻和音頻的評(píng)價(jià)質(zhì)量（主觀或者客觀評(píng)價(jià)），然后通過集成函數(shù)，求出對(duì)多媒體質(zhì)量的評(píng)價(jià)值。評(píng)價(jià)多媒體質(zhì)量的關(guān)鍵是集成函數(shù)，它們?cè)诓煌奈墨I(xiàn)中也有所不同。itu-t g.107015為視頻電話提供了視頻質(zhì)量評(píng)估模型，如公式（1）所示：vq=1+icodingexp(-pplvdpplv) (1)其

23、中代表所得到的視頻質(zhì)量評(píng)估值，其值在15之間，是指由編解碼器所帶來的損傷，為網(wǎng)絡(luò)丟包率，表示在丟包率為的情況下視頻質(zhì)量的穩(wěn)定程度。文獻(xiàn)16 研究了突發(fā)丟包情況下視頻質(zhì)量的測(cè)量，并對(duì)此模型進(jìn)行了修改，t-model模型。在t-model中，視頻質(zhì)量的公式修改為公式（2）：vq=1+icodingexp(-pplvbplvdpplv) (2)在t-model中，引入了補(bǔ)全因子來描述連續(xù)丟包突發(fā)程度。與g.1070中的模型相比，t-model更接近于主觀視頻質(zhì)量。除此之外，多媒體質(zhì)量客觀評(píng)估方法中，常常將收到的多媒體文件的視頻部分和音頻部分分別評(píng)價(jià)，然后將分別得到的分?jǐn)?shù)綜合得到多媒體質(zhì)量的評(píng)價(jià)。it

24、u-t j.14817 中，提出了多媒體質(zhì)量測(cè)量的組件如圖1.1所示：圖 1.1 多媒體質(zhì)量評(píng)價(jià)框架基本組件輸入的三個(gè)變量為視頻質(zhì)量（visual quality）、音頻質(zhì)量（auditory quality）和差別延遲（differential delay），輸出的參數(shù)有五個(gè)，分別是音頻質(zhì)量（aq）、受視頻影響的音頻質(zhì)量（aq（vq），視頻質(zhì)量（vq），受音頻影響的視頻質(zhì)量（vq（aq），以及多媒體質(zhì)量（multimedia quality），其中task參數(shù)指明了多媒體傳輸?shù)淖饔谩Ｔ趇tu-t p.91118 中使用公式（3）：mosmm=c1*mosa*mosv+c2 (3)其中 表示多

25、媒體的用戶體驗(yàn)值，代表音頻質(zhì)量，代表視頻質(zhì)量，和是常量，由多媒體的使用的場(chǎng)合（即圖1.1中的task）決定。itu-t p.92019 也提出了不同的模型，如公式（4）所示：mosmm=c1*mosa+c2*mosv+c3*mosa*mosv+c4 (4)此外，itu-r bt.135920針對(duì)視音頻同步問題對(duì)視音頻混合質(zhì)量的影響進(jìn)行了單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)和分析，得出如圖1.2所示結(jié)果：圖 1.2 視音頻之間延時(shí)差值與主觀評(píng)價(jià)的關(guān)系20總體而言，目前對(duì)于視音頻混合質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法尚處于起步階段。 iptv的qoe評(píng)測(cè)現(xiàn)狀iptv的qoe不僅包括視音頻質(zhì)量，還有其他一些影響用戶體驗(yàn)的因素，在文獻(xiàn)21提出ip

26、tv的qoe應(yīng)當(dāng)包含以下方面：a) 信息保真度：即視頻質(zhì)量和音頻質(zhì)量；b) 可用性：用戶界面操作；c) 響應(yīng)速度：例如換臺(tái)后的延時(shí)；d) 安全性：用戶認(rèn)證和視頻源的保護(hù)；e) 可靠性：服務(wù)總是在用戶期望時(shí)保持正常運(yùn)行。通過查閱文獻(xiàn)，可以將這幾個(gè)方面轉(zhuǎn)為具體問題，即目前對(duì)iptv qoe的研究主要集中在以下幾個(gè)問題上：視頻質(zhì)量，音頻質(zhì)量，視音頻同步問題，換臺(tái)延時(shí)，多臺(tái)客戶端的帶寬搶占、資源保證機(jī)制、vod點(diǎn)播（快進(jìn)、倒退操作）延遲等。tr-126對(duì)影響iptv qoe的因素做了歸納，如圖1.3所示：圖 1.3 影響iptv qoe的因素總結(jié)4本課題將著重考慮傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)iptv qoe的影響，并對(duì)

27、此進(jìn)行建模，因此將以研究網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與流媒體所受質(zhì)量損傷的關(guān)系為主。上述其他因素將盡可能避免出現(xiàn)在建模過程中，從而使該模型能從整個(gè)iptv qoe框架中分離出來，作為一個(gè)獨(dú)立的適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膓oe模型。在文獻(xiàn)22 中，理論上將視音頻質(zhì)量模型分為4部分：視頻質(zhì)量、音頻質(zhì)量、視音頻同步質(zhì)量、視音頻質(zhì)量，具體模型如圖1.4所示：圖 1.4 t-v-model 核心模型22但文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)中只做了視頻質(zhì)量模型，沒有考慮音頻質(zhì)量和視音頻同步問題。文獻(xiàn)23雖然同時(shí)考慮了音頻質(zhì)量和視頻質(zhì)量，建立了iptv質(zhì)量=f(視頻質(zhì)量,音頻質(zhì)量)的映射關(guān)系，如公式（5）所示：qav=+*qa+*qv+*qa*qv (5)但是，

28、實(shí)驗(yàn)中使用的是主觀評(píng)價(jià)方法，耗費(fèi)人力物力，也缺乏實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，并且同樣沒有考慮視音頻同步的問題。在文獻(xiàn)24中，通過從視頻比特流中直接獲取信息，作為客觀評(píng)價(jià)值，也只對(duì)視頻質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)16則專門討論了突發(fā)丟包和隨機(jī)丟包對(duì)iptv中視頻質(zhì)量的影響，但是沒有考慮音頻丟包的情況。除了視頻/音頻質(zhì)量評(píng)價(jià)之外，文獻(xiàn)25還考慮了視音頻混合時(shí)的同步問題。在傳輸過程中，可能發(fā)生視頻幀或音頻幀被丟棄的可能，此時(shí)如果不進(jìn)行任何的補(bǔ)償措施，就會(huì)產(chǎn)生視音頻不同步現(xiàn)象，這也會(huì)對(duì)iptv的qoe產(chǎn)生影響。此外，文獻(xiàn)26-30等還對(duì)iptv的換臺(tái)延時(shí)、點(diǎn)播延時(shí)、資源預(yù)留、帶寬搶占、視頻編碼參數(shù)等進(jìn)行了討論，目的都是為了

29、提高用戶觀看時(shí)的體驗(yàn)質(zhì)量qoe，但這些不在本課題研究范圍內(nèi)，因此不做過多討論。 研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù) 研究?jī)?nèi)容本課題研究?jī)?nèi)容有：a) 搭建iptv傳輸及視音頻分離、評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；b) 進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究視音頻同步問題對(duì)iptv qoe的影響；c) 為不同視頻編碼和內(nèi)容建立網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與iptv qoe之間的映射模型；d) 建立統(tǒng)一的qoe映射模型，并對(duì)該模型進(jìn)行優(yōu)化；e) 對(duì)qoe映射模型的精確度、復(fù)雜度進(jìn)行分析，給出實(shí)際應(yīng)用適用范圍。 關(guān)鍵技術(shù)針對(duì)上述研究?jī)?nèi)容，需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)：a) iptv相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建及測(cè)試；b) 研究視音頻同步問題對(duì)iptv的qoe所造成的影響；c

30、) 綜合考慮視頻評(píng)價(jià)、音頻評(píng)價(jià)及同步影響，建立網(wǎng)絡(luò)傳輸中iptv的qoe模型；d) 對(duì)qoe映射模型進(jìn)行統(tǒng)一和優(yōu)化。 論文結(jié)構(gòu)正文共分六個(gè)章節(jié)。第二節(jié)介紹實(shí)驗(yàn)中所使用的工具和相關(guān)的原理。第三節(jié)介紹實(shí)驗(yàn)環(huán)境及數(shù)據(jù)采集過程。第四節(jié)將展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)此做一概括。第五節(jié)針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析并建立qoe映射模型。第六節(jié)在此基礎(chǔ)上討論數(shù)據(jù)精度和計(jì)算算法的優(yōu)化。 實(shí)驗(yàn)工具及相關(guān)原理 nistnet網(wǎng)絡(luò)仿真工具nistnet31 是一款linux下的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，它能讓linux服務(wù)器像路由器一樣模擬各種網(wǎng)絡(luò)條件，如擁塞丟失，包重排序，或者帶寬非對(duì)稱等情況。nistnet有一個(gè)基于x的用戶接口，它也是linu

31、x的核心模塊擴(kuò)展。作為一種工具，在nistnet上可以進(jìn)行可控的，可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)可以是網(wǎng)絡(luò)特性敏感/自適應(yīng)的應(yīng)用，也可以通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境設(shè)定控制協(xié)議。nistnet工作在ip層時(shí)能模擬被不同廣域網(wǎng)環(huán)境影響后的端到端的臨界性能特性。圖2.1所示是nistnet的典型配置，圖2.2是nistnet功能說明截圖。圖2.1 典型的nistnet示例圖2.2 nistnet運(yùn)行示例nistnet可以模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)置平均延時(shí)(delay)，延時(shí)變化(delsigma)，帶寬(bandwidth)，丟包率(drop %)，等來改變仿真條件。 vlc流媒體傳輸及播放工具vlc32 多媒體播放

32、器支持眾多音頻與視頻解碼器及文件格式，并支持dvd影音光盤，vcd影音光盤及各類流協(xié)議。它也能作為單播或多播的流服務(wù)器在ipv4或ipv6的高速網(wǎng)絡(luò)連接下使用。調(diào)用ffmpeg計(jì)劃的解碼器與libdvdcss程序庫(kù)使其有播放多媒體文件及加密dvd影碟的功能。 videolan計(jì)劃是一個(gè)開發(fā)多媒體播放程序的計(jì)劃。原本針對(duì)流影音有兩個(gè)程序videolan client (vlc) 及 videolan server (vls)。然而大部分的vls功能都集成進(jìn)vlc，所以就將程序名稱改為vlc media player。 qoe評(píng)測(cè)工具 視頻評(píng)測(cè)-bvqmvqm33 是由its提出的一種用于測(cè)量視頻

33、質(zhì)量的客觀評(píng)估方法，它的到的測(cè)量值和主觀評(píng)價(jià)中得到的結(jié)果很接近。由于它在vqeg的phase ii驗(yàn)證測(cè)試中的優(yōu)良表現(xiàn)，ntia/its的vqm方法已經(jīng)被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)定為標(biāo)準(zhǔn)（ansi t1.801.03-200334 ），并作為itu標(biāo)準(zhǔn)(itu-t j.14435和itu-r bt.168336 )。 音頻評(píng)測(cè)-pesqpesq37 采用itu-t p.86238 建議書提供的pesq方法，由專門的儀器（如agilent的vqt測(cè)試儀）或軟件進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于用戶體驗(yàn)pesq(perceptual evaluation of speech quality) 即：主觀語音質(zhì)量評(píng)估。 itu-

34、t p.862建議書提供的客觀mos值評(píng)價(jià)方法。pesq對(duì)于短時(shí)間的音頻質(zhì)量損傷準(zhǔn)確度很高，提高了客觀模擬主觀的評(píng)分的準(zhǔn)確性。pesq計(jì)算方法在itu-t p.862.239 中有相應(yīng)規(guī)定，可以轉(zhuǎn)換成mos值。 模型擬合程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)判定系數(shù)40, 41 是反映多元線性相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，也稱復(fù)相關(guān)系數(shù)。復(fù)相關(guān)系數(shù)是反映一個(gè)因變量與一組自變量(兩個(gè)或兩個(gè)以上)之間相關(guān)程度的指標(biāo)。它是包含所有變量在內(nèi)的相關(guān)系數(shù)。復(fù)相關(guān)系數(shù)越大，表明要素或變量之間的線性相關(guān)程度越密切。復(fù)相關(guān)系數(shù)的取值范圍是0,1。在本課題中，使用復(fù)判定系數(shù)來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合程度。 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 搭建實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái) iptv實(shí)驗(yàn)

35、平臺(tái)結(jié)構(gòu)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)共分為6個(gè)模塊：視音頻編碼模塊、視音頻發(fā)送模塊、網(wǎng)絡(luò)仿真模塊、視音頻接收模塊、視音頻解碼模塊以及視音頻質(zhì)量評(píng)測(cè)模塊。邏輯結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，其中各模塊的功能分別為：a) 視音頻編碼模塊，其用于將多媒體文件編碼成指定編碼格式的視音頻源文件；b) 視音頻發(fā)送模塊，其連接所述視音頻編碼模塊，且用于將所述視音頻源文件按照指定的傳輸協(xié)議封裝成數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；c) 網(wǎng)絡(luò)仿真模塊，其一端與所述視頻發(fā)送模塊連接，用以通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置，仿真實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的無損傷或有損傷，以得到無損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或有損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；d) 視音頻接收模塊，其與所述網(wǎng)絡(luò)仿真模塊的另一端連接，并在所述網(wǎng)絡(luò)仿真模塊所提

36、供的無損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將所述數(shù)據(jù)包解包，再轉(zhuǎn)儲(chǔ)為參考視音頻文件，且在網(wǎng)絡(luò)仿真模塊所提供的有損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，接收網(wǎng)絡(luò)上受損的數(shù)據(jù)包，并對(duì)受損數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼補(bǔ)償，以重新編碼并轉(zhuǎn)儲(chǔ)為測(cè)試視音頻文件；e) 視音頻解碼模塊，其與視音頻接收模塊連接，用于分離所轉(zhuǎn)儲(chǔ)的參考視音頻文件和測(cè)試視音頻文件中的視頻軌道和音頻軌道，并將這兩個(gè)軌道分別解碼為用于評(píng)測(cè)的視頻格式的視頻文件和音頻格式的音頻文件；以及f) 視音頻質(zhì)量評(píng)測(cè)模塊，其與視音頻解碼模塊連接，以無損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的視頻文件和音頻文件作為評(píng)測(cè)參考文件，以有損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的視頻文件和音頻文件作為評(píng)測(cè)測(cè)試文件，進(jìn)行視音頻體驗(yàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)。圖3.1 iptv實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模塊間邏輯

37、關(guān)系在實(shí)驗(yàn)中，采用1.2所述客觀評(píng)價(jià)模型中的fr全參考方法進(jìn)行iptv qoe的評(píng)價(jià)，其模型結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。結(jié)合上述iptv實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模塊，將fr模型進(jìn)一步細(xì)分為如下九個(gè)步驟：a)通過視音頻編碼模塊將視頻和音頻的格式編碼為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木幋a格式，并封裝成視音頻源文件；b)通過網(wǎng)絡(luò)仿真模塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，仿真實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的無損傷，以得到無損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境； c)通過視音頻發(fā)送模塊將視音頻源文件封裝成數(shù)據(jù)包并發(fā)送到所述無損網(wǎng)絡(luò)上；d)通過視音頻接收模塊將網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包解包播放并同時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)為參考視音頻文件；e)通過網(wǎng)絡(luò)仿真模塊再次對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，仿真實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的損傷，以得到有損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境； f)通

38、過視音頻發(fā)送模塊再次將視音頻源文件封裝成數(shù)據(jù)包并發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)仿真模塊所提供的有損網(wǎng)絡(luò)上；g)通過視音頻接收模塊將網(wǎng)絡(luò)上受損的數(shù)據(jù)包再次解包播放并同時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)為測(cè)試視音頻文件；h)通過視音頻解碼模塊將所轉(zhuǎn)儲(chǔ)的參考視音頻文件和測(cè)試視音頻文件中的視頻軌道和音頻軌道分離，并各自解碼為評(píng)測(cè)所需要的視頻格式的視頻文件和音頻格式的音頻文件；以及i)通過視音頻質(zhì)量評(píng)測(cè)模塊對(duì)所解碼生成的視頻文件和音頻文件分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到視音頻體驗(yàn)質(zhì)量評(píng)測(cè)結(jié)果。圖3.2 iptv實(shí)驗(yàn)平臺(tái)fr模型結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼败浖渴鸨緦?shí)驗(yàn)中，采用單終端到單終端的網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境對(duì)iptv播放和接收進(jìn)行模擬。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3.3所示：圖3.3 ipt

39、v實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙_(tái)主機(jī)的硬件配置及操作系統(tǒng)分別為：a) 發(fā)送端：ia32架構(gòu)i686兼容pc，內(nèi)存512m，預(yù)裝windows xp professional sp2，單網(wǎng)卡，ip為，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為。b) 接收端：ia32架構(gòu)i686兼容pc，內(nèi)存1gb，預(yù)裝windows xp professional sp2，單網(wǎng)卡，ip為，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為。c) 中轉(zhuǎn)端：ia32架構(gòu)i686兼容pc，內(nèi)存2gb，預(yù)裝redhat enterprise edition，內(nèi)核版本為2.6，開啟ipforward功能進(jìn)行ip包轉(zhuǎn)發(fā)，

40、裝有雙網(wǎng)卡，ip地址分別為和。軟件部署如表3.1所示：表3.1 iptv網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)軟件部署軟件版本網(wǎng)站vlc1.1.4/vlc/nist net2.0.12/nistnet/ 確定實(shí)驗(yàn)參數(shù) 網(wǎng)絡(luò)損傷參數(shù)選取通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見附錄1），當(dāng)取延遲為100ms、200ms、500ms時(shí)，音頻評(píng)價(jià)結(jié)果分別為2.49、2.49、2.46，非常接近。因此可以得出結(jié)論，延遲對(duì)于單向視音頻播放沒有太大影響，在實(shí)驗(yàn)中去固定值等于100ms。對(duì)于丟包率和抖動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中首先選

41、取0、1、5、10等數(shù)據(jù)進(jìn)行嘗試性評(píng)測(cè)，在變化劇烈的兩參數(shù)間再進(jìn)行細(xì)分。當(dāng)視音頻qoe損傷達(dá)到一定程度后，因考慮到此時(shí)該視音頻已經(jīng)完全不能滿足用戶需要，沒有繼續(xù)評(píng)測(cè)的必要，故而停止對(duì)該參數(shù)值的遞增。最終實(shí)驗(yàn)選取丟包率參數(shù)為：0、1、2、5、7（%）；抖動(dòng)為：0、2、5、10、20（ms）。 視音頻編碼參數(shù)選取目前，尚無明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定iptv中所使用的視音頻編碼。在itu-t g.10807 中，給出了一些常用編碼格式。例如，視頻可采用圖3.4中所示編碼：圖3.4 iptv視頻建議編碼7音頻可采用圖3.5所示編碼：圖3.5 iptv音頻建議編碼7此外，itu-r bs.138742 中，建議音頻

42、采用48000hz雙聲道立體聲編碼；文獻(xiàn)43提到 mpeg-4也是iptv中的一種常用視頻編碼。itu-r bt.50010 中建議視音頻測(cè)試時(shí)長(zhǎng)為10秒。按照上述標(biāo)準(zhǔn)建議及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表3.2所示：表3.2 iptv網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)軟件部署分類實(shí)驗(yàn)參數(shù)取值視頻編碼編碼格式mpeg-444 ,h.26445 比特率800kbps, 512kbps分辨率320*240音頻編碼編碼格式mp3,aac46 聲道立體聲采樣率48000hz比特率128kbps傳輸協(xié)議rtp時(shí)長(zhǎng)10s視音頻封裝容器mp447 網(wǎng)絡(luò)損傷丟包(%)0, 1, 2, 5, 7延遲(ms)100抖動(dòng)(ms)0, 2,

43、5, 10, 20 視音頻內(nèi)容來源選取實(shí)驗(yàn)中對(duì)不同內(nèi)容的iptv進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，以觀察內(nèi)容對(duì)于iptv qoe的影響。由于視音頻內(nèi)容不屬于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)范疇，因此，僅將視頻內(nèi)容簡(jiǎn)單的區(qū)分為動(dòng)態(tài)視頻內(nèi)容和靜態(tài)視頻內(nèi)容。a) 靜態(tài)視音頻內(nèi)容在vqeg組織提供的資料中，存在一組無損視音頻（視頻編碼yuv420，音頻編碼pcm）源文件，下載后發(fā)現(xiàn)所有視音頻源文件都是靜態(tài)視頻內(nèi)容，即背景比較固定，以單個(gè)人說話為主，僅頭部、手部存在變化。實(shí)驗(yàn)中靜態(tài)視音頻采用其中一段名為3inrow的視音頻進(jìn)行測(cè)試，其內(nèi)容如圖3.6所示，源文件地址為/。圖3.6 靜態(tài)視音頻3in

44、rowb) 動(dòng)態(tài)視音頻內(nèi)容由于vqeg所提供的視音頻源中不含有動(dòng)態(tài)內(nèi)容的源文件，本實(shí)驗(yàn)中動(dòng)態(tài)視頻的源文件選自英國(guó)全國(guó)性綜合內(nèi)容日?qǐng)?bào)衛(wèi)報(bào)中提供的關(guān)于2010世界杯的一段動(dòng)畫，名為football。其內(nèi)容如圖3.7所示，源文件地址為http:/www.guardian.co.uk/football/worldcup2010。圖3.7 動(dòng)態(tài)視音頻football 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議選取rtp48 （real-time transport protocol）協(xié)議為傳播實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流如交互式視頻、音頻的應(yīng)用程序提供了端到端的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。rtp可工作在單播或組播網(wǎng)絡(luò)中，它通常使用udp協(xié)議來傳送數(shù)據(jù)，但也可在tc

45、p等其他協(xié)議之上工作。rtp協(xié)議本身并不涉及資源預(yù)留，也不保障實(shí)時(shí)服務(wù)的qos需求。與之配套的rtcp（real-time transport control protocol）協(xié)議可以為相應(yīng)的rtp流提供質(zhì)量監(jiān)控服務(wù)并反饋會(huì)話參與者的其他相關(guān)信息，以支持對(duì)會(huì)話的松散控制功能。通常rtp及rtcp協(xié)議并不作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層次來實(shí)現(xiàn)，而是作為應(yīng)用程序代碼的一部分。實(shí)驗(yàn)中rtp協(xié)議的實(shí)現(xiàn)以jrtplib為基礎(chǔ)。jrtplib是一個(gè)以c+語言實(shí)現(xiàn)的、面向?qū)ο蟮膔tp庫(kù)，它完全兼容rfc 3550，并可工作在gnu/linux、ms-windows和solaris平臺(tái)上。jrtplib是一個(gè)高度封裝

46、后的rtp庫(kù)，除了對(duì)rtp協(xié)議的完整支持，rtcp數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收也由庫(kù)自動(dòng)完成，當(dāng)然，jrtplib也允許程序員對(duì)rtp會(huì)話的控制信息進(jìn)行設(shè)置。rfc 355149 定義了利用rtp傳輸實(shí)時(shí)視音頻流的詳細(xì)信息，本實(shí)驗(yàn)也遵循該規(guī)范。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及評(píng)價(jià)過程 實(shí)驗(yàn)流程對(duì)3.1中所述iptv實(shí)驗(yàn)平臺(tái)fr評(píng)測(cè)模型進(jìn)行具體化，得到如下操作流程：a) 利用ffmpeg將視頻編碼為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髅襟w格式的視頻源文件；b) 利用ffmpeg將音頻編碼為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髅襟w格式的音頻源文件；c) 利用ffmpeg或mp4box將視頻源文件和音頻源文件封裝成視音頻源文件，并載入適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膍p4視音頻容器

47、中。d) 打開網(wǎng)絡(luò)仿真軟件nist net，對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行置零，以得到無損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；e) 視音頻發(fā)送模塊啟動(dòng)vlc軟件發(fā)送視音頻源文件到所述無損網(wǎng)絡(luò)上。f) 視音頻接收模塊啟動(dòng)vlc軟件并打開相應(yīng)的端口監(jiān)聽，等待視音頻發(fā)送模塊發(fā)送視音頻源文件；g) 視音頻接收模塊檢測(cè)到視音頻源文件，則播放所述視音頻源文件，同時(shí)將接收到的視音頻源文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)為參考視音頻文件。h) 打開網(wǎng)絡(luò)仿真軟件nist net，對(duì)要仿真的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，仿真實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的損傷，以得到有損網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；i) 視音頻發(fā)送模塊啟動(dòng)vlc軟件發(fā)送視音頻源文件到所述有損網(wǎng)絡(luò)上；j) 視音頻接收模塊啟動(dòng)vlc軟件并打開相應(yīng)的端口監(jiān)聽，等待視音

48、頻發(fā)送模塊發(fā)送視音頻源文件，當(dāng)檢測(cè)到視音頻源文件時(shí)，則播放所述視音頻源文件，同時(shí)將接收到的視音頻源文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)為測(cè)試視音頻文件。k) 利用ffmpeg將參考視音頻文件中的視頻軌道解碼為yuv格式的參考視頻文件，音頻軌道解碼為wav格式的參考音頻文件；l) 利用ffmpeg將測(cè)試視音頻文件中的視頻軌道解碼為yuv格式的測(cè)試視頻文件，音頻軌道解碼為wav格式的測(cè)試音頻文件。m) 利用bvqm評(píng)測(cè)軟件對(duì)yuv格式的參考視頻文件和yuv格式的測(cè)試視頻文件進(jìn)行評(píng)測(cè)，得到視頻體驗(yàn)質(zhì)量評(píng)測(cè)值(mosv)；n) 利用pesq評(píng)測(cè)軟件對(duì)音頻文件wav格式的參考音頻文件和wav格式的測(cè)試音頻文件進(jìn)行評(píng)測(cè)，得到音頻體驗(yàn)

49、質(zhì)量評(píng)測(cè)值(mosa)；o) 利用混合公式得到最終的視音頻體驗(yàn)質(zhì)量評(píng)測(cè)值(mosm)。得到實(shí)驗(yàn)流程如圖3.8所示：圖3.8 實(shí)驗(yàn)操作流程圖 相關(guān)軟件版本本次實(shí)驗(yàn)中的視音頻編碼及評(píng)價(jià)使用工具、版本號(hào)及獲取地址如表3.3所示：表3.3 iptv網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)軟件部署軟件版本網(wǎng)站bvqm15/vqm/pesq1.2itu-t p.862ffmpegsvn-r6218/mp4box0.4.6-dev (build 1)http:/gpac.wp.institut-telecom.fr/mp4box/x2640.1

50、15http:/x264.nl/ 相關(guān)命令行參數(shù)a) mp4源文件生成i. mpeg4 & mp3ffmpeg -pass 1 -y -s 320x240 -r 30 -i football_org.yuv -vcodec mpeg4 -b 512k -g 30 football_org_mpeg4_mp3.mp4ffmpeg -pass 2 -y -s 320x240 -r 30 -i football_org.yuv -vcodec mpeg4 -b 512k -g 30 football_org_mpeg4_mp3.mp4ffmpeg -y -i football_org.wav

51、 -ab 128k football_org.mp3mp4box -add football_org.mp3 football_org_mpeg4_mp3.mp4ii. h264 & aacx264 -pass 1 -i 30 -crf 24 -bitrate 512 -fps 30 -profile main -o football_org_h264_aac.mp4 football_org.yuv -input-res 320x240x264 -pass 2 -i 30 -crf 24 -bitrate 512 -fps 30 -profile main -o football_o

52、rg_h264_aac.mp4 football_org.yuv -input-res 320x240ffmpeg -y -i football_org.wav -ab 128k football_org.aacmp4box -add football_org.aac -fps 30 football_org_h264_aac.mp4b) mp4視音頻分離評(píng)價(jià)i. 音頻評(píng)價(jià)ffmpeg_3 -y -i football_ref.mp4 -ac 1 -ar 16000 football_ref.wavffmpeg_3 -y -i football_test.mp4 -ac 1 -ar 16000

53、 football_test.wavpesq +16000 football_ref.wav football_test.wavii. 視頻評(píng)價(jià)ffmpeg -y -i football_ref.mp4 -r 30 -pix_fmt uyvy422 -vcodec rawvideo football_ref.yuvffmpeg -y -i football_test.mp4 -r 30 -pix_fmt uyvy422 -vcodec rawvideo football_test.yuvbvqm 輔助工具 批量視音頻收發(fā)工具批量視音頻收發(fā)工具的功能是自動(dòng)控制vlc發(fā)送和接受視音頻。程序如圖3.

54、9所示：圖3.9批量視音頻收發(fā)工具 批量評(píng)價(jià)工具批量評(píng)價(jià)工具的功能是自動(dòng)使用各評(píng)價(jià)軟件對(duì)視音頻進(jìn)行批量評(píng)價(jià)。程序如圖3.10所示。圖3.10批量評(píng)價(jià)工具 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)樣本采集說明1. 本次實(shí)驗(yàn)共分三組實(shí)驗(yàn)：test 1, test 2, test 3，三組實(shí)驗(yàn)視音頻源文件的詳細(xì)編碼參數(shù)見表4.1；2. 每組實(shí)驗(yàn)按照視音頻內(nèi)容分為：動(dòng)態(tài)football和靜態(tài)3inrow；3. 不同內(nèi)容的視音頻通過不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（drop和jitter）進(jìn)行傳輸。其中drop取值為0,1,2,5,7(%)，jitter取值為0,2,5,10,20(ms)；4. 每種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)各采集30個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本分別進(jìn)行視頻和音頻qoe的評(píng)測(cè)。按上述描述，可以得到如表4.2所示的實(shí)驗(yàn)參數(shù)配對(duì)方案。計(jì)算得到采集樣本總數(shù)（q