CN105491403B - 用于评估视频实时传输质量的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于评估视频实时传输质量的方法和系统。其中针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间；计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、以及计算网络视频传输包累积Bn。根据An、Bn和解码延迟Δ，确定实时视频流的累积虚拟缓存。判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围，若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化。通过将实时视频流的传输质量换算为视频传输累积和视频解码累积之差构成的累积虚拟缓存，通过检测累积虚拟缓存的变化，即可判别视频流端到端的传输质量，从而能够对视频业务进行有效的质量评估。

Description

用于评估视频实时传输质量的方法和系统
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种用于评估视频实时传输质量的方法和系统。
背景技术
目前IPTV(Internet Protocol Television，网络电视)一般采用RTSP(Real TimeStreaming Protocol，实时流传输协议)/RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)实时流协议，采用CBR(Constant Bit Rate，恒定码率)方式传输，流媒体服务输出和实时流的传输质量可以采用RFC4445MDI(Media Delivery Index，媒体传输指标)媒体传输质量进行计算。MDI指标主要针对IP(Internet Protocol，互联网协议)层视频流的视频传输质量指标，是IPTV测试的主要行业标准。
MDI中的DF为延迟因素，是将视频流抖动的变化换算为对视频传输和解码设备缓冲的需求，在实际应用过程中，DF＝[最大值(X)–最小值(X)]/媒体流码率和DF期望值＝IP封包的MPEG(Moving Picture Experts Group，动态图像专家组)内容/媒体流码率，都涉及媒体流码率，在CBR恒定码率传输下，DF值和DF期望值的参考意义可靠。
然而，实际上实时视频流播放的卡顿与DF值大小没有必然的对应关系，还与终端缓存大小和解码延迟有关，尤其是在VBR(Variable Bit Rate，可变码率)传输方式和OTTTV传输方式下。因此在仅关注DF值的情况下，无法对视频实时传输质量进行准确的评估。
发明内容
本发明实施例提供一种用于评估视频实时传输质量的方法和系统。通过对网络视频传输供应和视频解码消耗所需数据的累积进行分析，充分结合网络传输状况和视频流特性，将实时视频流的传输质量换算为视频传输累积和视频解码累积之差构成的累积虚拟缓存，在评估视频流实时传输质量的时候，通过检测累积虚拟缓存的变化，即可判别视频流端到端的传输质量。从而能够对视频业务进行有效的质量评估。
根据本发明的一个方面，提供一种用于评估视频实时传输质量的方法，包括：
针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间；
计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An；
计算网络视频传输包累积Bn；
根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟Δ，确定实时视频流的累积虚拟缓存；
判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围；
若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化。
在一个实施例中，根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟Δ，确定实时视频流的累积虚拟缓存的步骤包括：
实时视频流的累积虚拟缓存为Bn+Δ-An。
在一个实施例中，判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围的步骤包括：
判断Bn+Δ-An是否小于0；
若Bn+Δ-An小于0，则确定视频流传输质量发生劣化；
若Bn+Δ-An不小于0，则进一步判断Bn+Δ-An是否大于预定的门限D；
若Bn+Δ-An大于预定的门限D，则确定视频流传输质量发生劣化。
在一个实施例中，
其中Ri为第i个PCR速率，ΔPCRi为第i个PCR时间间隔。
在一个实施例中，Bn为在时间内接收到的视频包数据。
在一个实施例中，
其中tRi为网络视频传输速率，Δti为网络视频传输速率tRi的持续时间。
根据本发明的另一方面，提供一种用于评估视频实时传输质量的系统，包括到达时间记录单元、第一累积计算单元、第二累积计算单元、累积虚拟缓存确定单元、识别单元、传输质量判别单元，其中：
到达时间记录单元，用于针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间；
第一累积计算单元，用于计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An；
第二累积计算单元，用于计算网络视频传输包累积Bn；
累积虚拟缓存确定单元，用于根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟Δ，确定实时视频流的累积虚拟缓存；
识别单元，用于判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围；
传输质量判别单元，用于根据识别单元的判断结果，若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化。
在一个实施例中，累积虚拟缓存确定单元具体确定实时视频流的累积虚拟缓存为Bn+Δ-An。
在一个实施例中，识别单元具体判断Bn+Δ-An是否小于0；若Bn+Δ-An小于0，则指示传输质量判别单元视频流传输质量发生劣化；若Bn+Δ-An不小于0，则进一步判断Bn+Δ-An是否大于预定的门限D；若Bn+Δ-An大于预定的门限D，则指示传输质量判别单元视频流传输质量发生劣化。
在一个实施例中，
其中Ri为第i个PCR速率，ΔPCRi为第i个PCR时间间隔。
在一个实施例中，Bn为在时间内接收到的视频包数据。在一个实施例中，
其中tRi为网络视频传输速率，Δti为网络视频传输速率tRi的持续时间。
本发明通过对网络视频传输供应和视频解码消耗所需数据的累积进行分析，充分结合网络传输状况和视频流特性，将实时视频流的传输质量换算为视频传输累积和视频解码累积之差构成的累积虚拟缓存，在评估视频流实时传输质量的时候，通过检测累积虚拟缓存的变化，即可判别视频流端到端的传输质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为视频实时流传输与解码原理图。
图2为本发明用于评估视频实时传输质量的方法一个实施例的示意图。
图3为本发明判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围一个实施例的示意图。
图4为本发明用于评估视频实时传输质量的系统一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据图1所示的视频实时流传输与解码原理，本发明充分结合网络传输状况和视频流特性，来判断视频流端到端的传输质量。
图2为本发明用于评估视频实时传输质量的方法一个实施例的示意图。其中：
步骤201，针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间。
步骤202，计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An。
优选的，累积An可以为：
其中Ri为第i个PCR(Program Clock Reference，节目时钟参考)速率，ΔPCRi为第i个PCR时间间隔。
步骤203，计算网络视频传输包累积Bn。
优选的，Bn为在时间内接收到的视频包数据。
在一个实施例中，Bn可以为
其中tRi为网络视频传输速率，Δti为网络视频传输速率tRi的持续时间。
步骤204，根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟Δ，确定实时视频流的累积虚拟缓存。
优选的，实时视频流的累积虚拟缓存为Bn+Δ-An。
步骤205，判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围。
步骤206，若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化。
基于本发明上述实施例提供的用于评估视频实时传输质量的方法，通过对网络视频传输供应和视频解码消耗所需数据的累积进行分析，充分结合网络传输状况和视频流特性，将实时视频流的传输质量换算为视频传输累积和视频解码累积之差构成的累积虚拟缓存，在评估视频流实时传输质量的时候，通过检测累积虚拟缓存的变化，即可判别视频流端到端的传输质量。
在一个实施例中，上述判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围的步骤可如图3所示。
步骤301，判断Bn+Δ-An是否小于0。若Bn+Δ-An小于0，则执行步骤303；若Bn+Δ-An不小于0，则执行步骤302。
步骤302，进一步判断Bn+Δ-An是否大于预定的门限D。若Bn+Δ-An大于预定的门限D，则执行步骤303；若Bn+Δ-An不大于预定的门限D，则执行步骤304。
优选的，门限D可以为终端最大解码缓存。
步骤303，确定视频流传输质量发生劣化。之后，不再执行本实施例的其它步骤。
例如，视频流传输过快或过慢，会导致播放卡顿情况发生。
步骤304，确定视频流传输质量未发生劣化。
图4为本发明用于评估视频实时传输质量的系统一个实施例的示意图。如图3所示，该系统可包括到达时间记录单元401、第一累积计算单元402、第二累积计算单元403、累积虚拟缓存确定单元404、识别单元405、传输质量判别单元406。其中：
到达时间记录单元401，用于针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间。
第一累积计算单元402，用于计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An。
优选的，累积An可以为：
其中Ri为第i个PCR速率，ΔPCRi为第i个PCR时间间隔。
第二累积计算单元403，用于计算网络视频传输包累积Bn。
优选的，Bn为在时间内接收到的视频包数据。
在一个实施例中，Bn可以为：
其中tRi为网络视频传输速率，Δti为网络视频传输速率tRi的持续时间。
累积虚拟缓存确定单元404，用于根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟Δ，确定实时视频流的累积虚拟缓存。
优选的，累积虚拟缓存确定单元404具体确定实时视频流的累积虚拟缓存为Bn+Δ-An。
识别单元405，用于判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围。
传输质量判别单元406，用于根据识别单元405的判断结果，若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化。
基于本发明上述实施例提供的用于评估视频实时传输质量的系统，通过对网络视频传输供应和视频解码消耗所需数据的累积进行分析，充分结合网络传输状况和视频流特性，将实时视频流的传输质量换算为视频传输累积和视频解码累积之差构成的累积虚拟缓存，在评估视频流实时传输质量的时候，通过检测累积虚拟缓存的变化，即可判别视频流端到端的传输质量。
在一个实施例中，识别单元405具体判断Bn+Δ-An是否小于0；若Bn+Δ-An小于0，则指示传输质量判别单元406视频流传输质量发生劣化；若Bn+Δ-An不小于0，则进一步判断Bn+Δ-An是否大于预定的门限D；若Bn+Δ-An大于预定的门限D，则指示传输质量判别单元视频流传输质量406发生劣化。
优选的，门限D可以为终端最大解码缓存。
相对传统RFC4445MDI:DF的测试指标和方法，本发明提出的基于网络视频传输供应和视频解码消耗所需数据的累积进行分析，充分结合网络传输状况和视频流特性，将实时视频流的传输质量换算为视频传输累积和视频解码累积之差构成的累积虚拟缓存，在评估视频流实时传输质量的时候，通过检测累积虚拟缓存的变化，即可判别视频流端到端的传输质量。
本发明尤其适用在VBR传输和OTT TV传输下，能对可变码率视频流传输质量进行监测，对视频服务器输出视频流质量进行分析，结合机顶盒缓存能够精确分析视频业务播放质量。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种用于评估视频实时传输质量的方法，其特征在于，包括：
针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间；
计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An；
计算网络视频传输包累积Bn；
根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟△，确定实时视频流的累积虚拟缓存，其中实时视频流的累积虚拟缓存为Bn+△-An；
判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围；
若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化；
其中，Bn为在时间内接收到的视频包数据，△PCRi为第i个节目时钟参考PCR时间间隔。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围的步骤包括：
判断Bn+△-An是否小于0；
若Bn+△-An小于0，则确定视频流传输质量发生劣化；
若Bn+△-An不小于0，则进一步判断Bn+△-An是否大于预定的门限D；
若Bn+△-An大于预定的门限D，则确定视频流传输质量发生劣化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
其中Ri为第i个PCR速率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
其中tRi为网络视频传输速率，△ti为网络视频传输速率tRi的持续时间。
5.一种用于评估视频实时传输质量的系统，其特征在于，包括到达时间记录单元、第一累积计算单元、第二累积计算单元、累积虚拟缓存确定单元、识别单元、传输质量判别单元，其中：
到达时间记录单元，用于针对实时视频流数据，记录每个IP视频数据包的到达时间；
第一累积计算单元，用于计算实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An；
第二累积计算单元，用于计算网络视频传输包累积Bn；
累积虚拟缓存确定单元，用于根据实时视频流的视频解码消耗所需比特数据的累积An、网络视频传输包累积Bn和解码延迟△，确定实时视频流的累积虚拟缓存，其中实时视频流的累积虚拟缓存为Bn+△-An；
识别单元，用于判断累积虚拟缓存是否超出预定的范围；
传输质量判别单元，用于根据识别单元的判断结果，若累积虚拟缓存超出预定的范围，则确定视频流传输质量发生劣化；
其中，Bn为在时间内接收到的视频包数据，△PCRi为第i个节目时钟参考PCR时间间隔。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
识别单元具体判断Bn+△-An是否小于0；若Bn+△-An小于0，则指示传输质量判别单元视频流传输质量发生劣化；若Bn+△-An不小于0，则进一步判断Bn+△-An是否大于预定的门限D；若Bn+△-An大于预定的门限D，则指示传输质量判别单元视频流传输质量发生劣化。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
其中Ri为第i个PCR速率。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
其中tRi为网络视频传输速率，△ti为网络视频传输速率tRi的持续时间。
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