CN102223262A - 基于QoS的视频体验质量评测平台及评测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于QoS的视频体验质量评测平台及评测方法，主要是由视频发送模块将预存的视频源文件通过特定的网络协议封装打包发送到网络仿真模块，再由网络仿真模块仿真IP网络环境，实现网络参数的模拟，在网络仿真模块所提供的IP网络环境下，由视频接收模块接收所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件，接着，由视频解码模块对预存的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对所接收的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件，最后，由视频质量评测模块以视频参考文件为参考，对视频文件进行视频体验质量评价，由此模拟用户观看视频的整个过程，比传统的模拟系统更具真实性、稳定性、准确性和可重复性。

Description

基于QoS的视频体验质量评测平台及评测方法

技术领域

本发明涉及一种视频体验质量评测技术，尤指一种基于QoS的视频体验质量评测平台及评测方法。

背景技术

随着Internet在全球的快速发展，IP网络逐渐成为一种广泛的、通用的业务承载平台，各类基于IP分组传输的流媒体业务也得到迅速发展，如IPTV、VOD、视频会议等。传统的服务质量(Quality ofService；QoS)体现的是网络的性能，而现在网络运营商们更加关注的是用户体验质量(Quality of Experience；QoE)，而且最终衡量业务品质的标准也在于QoE。

QoE是从用户的角度出发对业务性能进行的评价，是用户可感知的端到端业务质量。与其它因素相比，网络因素是影响QoE的重要原因，因此分析研究网络传输对QoE的影响是一个需要迫切解决的问题。显然，QoE与网络服务质量QoS之间既有关联又存在对象和视角的差异，通过研究QoS与QoE的关系，得到QoS与QoE之间的映射关系，并将此映射关系引入到网络监测与控制中，则可以对流媒体的QoE进行实时评估，也为网络规划、传输协议、路由算法等研究提供新的度量指标和依据。因此探索QoS与QoE的关系是一个重要的研究课题。

在真实网络进行QoS对QoE影响的实验，QoS参数难以进行精确的设置，不具备可重复性，且需要很多路由器、交换机等价格昂贵的设备以及相关软硬件支持，因此，有必要提出一种不依赖真实网络的基于QoS的视频体验质量(QoE)评测平台及评测方法，以降低QoE的评测成本，便成为目前业界急待克服的课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种基于QoS的视频体验质量评测平台及评测方法，以模拟用户观看视频的整个过程，比传统的模拟系统更具真实性、稳定性、准确性和可重复性，并降低QoE的评测成本。

为达到上述目的，本发明所提供的基于QoS的视频体验质量评测平台及评测方法包括：存储模块，其用于存储视频源文件；视频发送模块，其用于将所述存储模块所存储的视频源文件通过特定的传输协议封装打包发送到网络上；网络仿真模块，其一端与所述视频发送模块连接，用以仿真IP网络环境，实现针对所述视频文件的网络参数的模拟；视频接收模块，其与所述网络仿真模块的另一端连接，并在所述网络仿真模块所提供的IP网络环境下，接收所述视频发送模块所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件；视频解码模块，其分别连接所述存储模块与视频接收模块，且用于对存储模块所存储的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对视频接收模块所保存的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件；以及视频质量评测模块，其与所述视频解码模块相连，以视频参考文件为参考视频，对所生成的视频文件进行视频体验质量评价。

此外，该视频接收模块还包括一旦接收到视频发送模块所发送的视频源文件，则播放所述视频源文件，同时将其予以转存为特定格式的视频目标文件。

在本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台的一个实施例中，该视频发送模块和视频接收模块均采用VLC软件，特定的传输协议是RTP/TS。网络仿真模块采用NIST Net软件仿真IP网络环境，设定QoS参数。视频解码模块采用ffmpeg软件，以将视频源文件解码产生YUV格式的视频参考文件，并将视频目标文件通过视频解码模块解码产生YUV格式的视频文件。视频质量评价模块使用ITS提供的视频质量评价软件BVQM，并将所述视频解码模块产生的YUV格式的视频参考文件和视频文件作为输入，利用BVQM中GeneralModel模型对视频参考文件和视频文件进行评价，以得到[0，1]区间上的视频客观评价值。

此外，本发明还提供一种基于QoS的视频体验质量评测平台的评测方法，其是搭建在基于QoS的视频体验质量评测平台上，所述评测平台包括视频发送模块、网络仿真模块、视频接收模块、视频解码模块以及视频质量评测模块，该基于QoS的视频体验质量评测平台的评测方法包括：1)通过视频发送模块将预存的视频源文件通过特定的网络协议封装打包发送到网络仿真模块；2)通过网络仿真模块仿真IP网络环境，实现针对所述视频文件的网络参数的模拟；3)在所述网络仿真模块所提供的IP网络环境下，通过视频接收模块接收所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件；4)通过视频解码模块对预存的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对所接收的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件；以及5)通过视频质量评测模块以视频参考文件为参考视频，对所生成的视频文件进行视频体验质量评价。

再者，上述步骤3)进一步包括：3-1)通过视频接收模块启动并打开相应的端口，等待视频发送模块发送视频源文件；以及3-2)一旦检测到所述视频源文件，则播放所述视频源文件，同时将其予以转存为特定格式的视频目标文件。

以下结合上述技术方案，说明本发明的有益技术效果。相比于现有技术，本发明主要是通过视频发送模块将预存的视频源文件通过特定的网络协议封装打包发送到网络仿真模块，再通过网络仿真模块仿真IP网络环境，实现针对该视频源文件的网络参数的模拟，在网络仿真模块所提供的IP网络环境下，由视频接收模块接收所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件，接着，由视频解码模块对预存的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对所接收的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件，最后，由视频质量评测模块以视频参考文件为参考，对视频文件进行视频体验质量评价，由此模拟用户观看视频的整个过程，比传统的利用真实网络进行模拟的系统更具真实性、稳定性、准确性和可重复性，也降低QoE的评测成本。

附图说明

图1为本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台的方块示意图。

图2为应用图1且延迟为100ms、抖动为10ms的NIST Net软件模拟效果图。

图3为应用图1且BVQM中视频客观评价值(VQM)和主观评价值(Subjective)之间的关系图。

图4为本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台的评测方法的操作步骤流程图。

图5为视频文件编码为MPEG-4时丢包率(drop rate)与视频客观评价值(VQM)之间的关系图。

图6为视频文件编码为MPEG-4时抖动(jitter)与视频客观评价值(VQM)之间的关系图。

【主要元件符号说明】

11          存储模块

12          视频发送模块

13          网络仿真模块

14          视频接收模块

15          视频解码模块

16          视频质量评测模块

S10～S14    步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，所属领域的普通技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

请参阅图1，其为显示本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台的方块示意图，如图1所示，本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台包括存储模块11、视频发送模块12、网络仿真模块13、视频接收模块14、视频解码模块15以及视频质量评测模块16。以下即结合图2以及图3详细说明本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台的各个模块。

存储模块11是用于存储视频源文件。

视频发送模块12是用于将所述存储模块11所存储的视频源文件通过特定的传输协议封装打包发送到网络上。在本实施例中，该视频发送模块12采用VLC软件，特定的传输协议是RTP/TS。

网络仿真模块13的一端与所述视频发送模块12连接，用以仿真IP网络环境，实现针对所述视频文件的网络参数的模拟。在本实施例中，该网络仿真模块13采用NIST提供的NIST Net软件。NIST Net是由美国国家标准技术研究所NIST提供的网络仿真软件，它在操作系统内核的层次上实现对QoS参数的控制，具有较高的精度。启动NIST Net软件，在其中设定QoS参数，开始启动仿真，并可通过调整QoS各项参数，实现对网络延迟、抖动和丢包特性变化情况的模拟；图2为NIST Net设置的延迟为100ms，抖动为10ms的模拟效果图。

视频接收模块14是与该网络仿真模块13的另一端连接，并在所述网络仿真模块13所提供的IP网络环境下，接收所述视频发送模块12所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件。在本实施例中，该视频接收模块14采用VLC软件来接收并且观看所传输的视频流，VLC是一款开源播放软件，具有跨平台的特性，它支持众多音频与视频解码器及文件格式，也能作为单播或多播的流媒体服务器在IPv4或IPv6的高速网络连接下使用。启动VLC，并且设置好抖动缓冲区(默认为300ms)，打开相应的端口监听网络中的视频流。一旦视频发送模块12开始发送，视频接收模块14就可以一边播放一边将接收到的视频流转储为特定格式的视频目标文件。

视频解码模块15分别连接该存储模块11与视频接收模块14，且用于对存储模块11所存储的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对视频接收模块所保存的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件。视频解码模块15采用ffmpeg软件，以将视频源文件解码产生YUV格式的视频参考文件，并将视频目标文件通过视频解码模块15解码产生YUV格式的视频文件。

视频质量评测模块16与该视频解码模块15相连，以视频参考文件为参考视频，对所生成的视频文件进行视频体验质量评价。在本实施例中，视频质量评价模块16使用ITS提供的视频质量评价软件BVQM，并将所述视频解码模块产生的YUV格式的视频参考文件和视频文件作为输入，利用BVQM中General Model模型对视频参考文件和视频文件进行评价，以得到[0，1]区间上的视频客观评价值(VQM)。图3为VQM和主观评价值(Subjective)之间的关系(已经转化成[0，1]之间)，图中两者的皮尔逊线性相关系数为0.948，因此选用此模型来衡量用户的主观评价值具有较高的准确性。

应用上述基于QoS的视频体验质量评测平台，可得到如图4所示的视频体验质量评测方法的操作流程。如图4所示，首先执行步骤S10，通过视频发送模块将预存的视频源文件通过特定的网络协议封装打包发送到网络仿真模块。接着，进行步骤S11。

在步骤S11中，通过网络仿真模块仿真IP网络环境，实现针对所述视频文件的网络参数的模拟。接着，进行步骤S12。

在步骤S12中，在所述网络仿真模块所提供的IP网络环境下，通过视频接收模块接收所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件。较佳地，还可通过该视频接收模块于接收到所述视频目标文件时，播放该文件。此外，该特定格式可例如为MP4或avi等。接着，进行步骤S13。

在步骤S13中，通过视频解码模块对预存的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对所接收的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件，模拟用户观看经过网络传输的视频文件。接着，进行步骤S14。

在步骤S14中，通过视频质量评测模块以视频参考文件为参考视频，对所生成的视频文件进行视频体验质量评价。

综上所述，本实施例所述的基于QoS的视频体验质量(QoE)评测平台和评测方法能够模拟用户观看视频的整个过程，比传统的模拟系统更具有真实性、稳定性、准确性和可重复性。

为更详尽了解应用本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台和评测方法，以下结合图5并以网络仿真模块13采用NIST Net软件、以及视频质量评测模块16采用BVQM软件为例，来说明应用本发明评测丢包(packet loss)对视频质量的影响，具体评测步骤如下：

步骤A、在NIST Net设置以下参数：

延迟：0ms；抖动：0ms；丢包率分别为：0％、1％、3％、......、5％、7％、9％、10％、12％、15％、20％；

步骤B、打开接收端(即视频接收模块)，设置接收端口为5004，转储的文件格式为MP4；

步骤C、打开发送端(即视频发送模块)，选择传输的视频源文件(经过MPEG4编码，时长为10s)，设置传输协议为RTP/TS，传输的目标端口为5004，传输的目的IP地址为接收端IP地址，开始传输视频文件；

步骤D、传输结束后将视频源文件和视频目标文件解码为YUV格式；

步骤E、将步骤D产生的视频YUV文件作为BVQM的输入进行评价，得到VQM的值。

分析实验数据，结果见图5。

再参阅图6，其显示应用本发明的基于QoS的视频体验质量评测平台和评测方法来评测抖动(Jitter)对视频质量的影响的结果实验数据图，本实施例同样以网络仿真模块13采用NIST Net软件、以及视频质量评测模块16采用BVQM软件为例予以说明，具体评测步骤如下：

步骤A1、在NIST Net设置以下参数：

延迟为100ms；丢包率为0％；抖动：0ms、5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30ms、35ms、40ms、45ms、50ms；

步骤B1、打开接收端(即视频接收模块)，设置接收端口为5004，转储的文件格式为MP4；

步骤C1、打开发送端(即视频发送模块)，选择传输的源文件(经过MPEG4编码，时长为10s)，设置传输协议为RTP/TS，传输的目标端口为5004，传输的目的IP地址为接收端IP地址，开始传输视频文件；

步骤D1、传输结束后将源文件和视频目标文件解码为YUV格式；

步骤E1、将步骤D1产生的视频YUV文件作为BVQM的输入进行评价，得到VQM的值。

分析实验数据，结果见图6。

综上所述，本发明主要通过视频发送模块将预存的视频源文件通过特定的网络协议封装打包发送到网络仿真模块，再通过网络仿真模块仿真IP网络环境，实现针对该视频源文件的网络参数的模拟，在网络仿真模块所提供的IP网络环境下，通过视频接收模块接收所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件，接着，由视频解码模块对预存的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对所接收的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件，最后，由视频质量评测模块以视频参考文件为参考，对视频文件进行视频体验质量评价，由此模拟用户观看视频的整个过程，比传统的利用真实网络进行模拟的系统更具真实性、稳定性、准确性和可重复性，也降低了QoE的评测成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何所属技术领域的普通技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如所附的权利要求书的范围所列。

Claims (8)

1.一种基于QoS的视频体验质量评测平台，其特征在于，所述平台包括：

存储模块，其用于存储视频源文件；

视频发送模块，其用于将所述存储模块所存储的视频源文件通过特定的传输协议封装打包发送到网络上；

网络仿真模块，其一端与所述视频发送模块连接，用以仿真IP网络环境，实现针对所述视频文件的网络参数的模拟；

视频接收模块，其与所述网络仿真模块的另一端连接，并在所述网络仿真模块所提供的IP网络环境下，接收所述视频发送模块所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件；

视频解码模块，其分别连接所述存储模块与视频接收模块，且用于对存储模块所存储的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对视频接收模块所保存的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件；以及

视频质量评测模块，其与所述视频解码模块相连，以视频参考文件为参考视频，对所生成的视频文件进行视频体验质量评价。

2.根据权利要求1所述的基于QoS的视频体验质量评测平台，其特征在于，所述视频接收模块还包括一旦接收到视频发送模块所发送的视频源文件，则播放所述视频源文件，同时将其予以转存为特定格式的视频目标文件。

3.根据权利要求1或2所述的基于QoS的视频体验质量评测平台，其特征在于，所述视频发送模块和视频接收模块均采用VLC软件，特定的传输协议是RTP/TS。

4.根据权利要求1所述的基于QoS的视频体验质量评测平台，其特征在于，所述网络仿真模块采用NIST Net软件仿真IP网络环境，设定QoS参数。

5.根据权利要求1所述的基于QoS的视频体验质量评测平台，其特征在于，所述视频解码模块采用ffmpeg软件，以将视频源文件解码产生YUV格式的视频参考文件，并将视频目标文件通过视频解码模块解码产生YUV格式的视频文件。

6.根据权利要求5所述的基于QoS的视频体验质量评测平台，其特征在于，所述视频质量评价模块使用ITS提供的视频质量评价软件BVQM，并将所述视频解码模块产生的YUV格式的视频参考文件和视频文件作为输入，利用BVQM中General Model模型对视频参考文件和视频文件进行评价，以得到[0，1]区间上的视频客观评价值。

7.一种基于QoS的视频体验质量评测平台的评测方法，其是搭建在基于QoS的视频体验质量评测平台上，所述评测平台包括视频发送模块、网络仿真模块、视频接收模块、视频解码模块以及视频质量评测模块，其特征在于，所述评测方法包括：

1)通过视频发送模块将预存的视频源文件通过特定的网络协议封装打包发送到网络仿真模块；

2)通过网络仿真模块仿真IP网络环境，实现针对所述视频文件的网络参数的模拟；

3)在所述网络仿真模块所提供的IP网络环境下，通过视频接收模块接收所发送的视频源文件，并予以转存为特定格式的视频目标文件；

4)通过视频解码模块对预存的视频源文件进行解码处理，以生成视频参考文件，并对所接收的视频目标文件进行解码处理，以生成视频文件；以及

5)通过视频质量评测模块以视频参考文件为参考视频，对所生成的视频文件进行视频体验质量评价。

8.根据权利要求7所述的基于QoS的视频体验质量评测平台的评测方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括：

3-1)通过视频接收模块启动并打开相应的端口，等待视频发送模块发送视频源文件；以及

3-2)一旦检测到所述视频源文件，则播放所述视频源文件，同时将其予以转存为特定格式的视频目标文件。

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