CN107105224A - 一种视频体验质量评估的方法、装置与系统 - Google Patents

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朱文明
杨珍
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Abstract

本发明公开了一种视频体验质量评估的方法、装置与系统，系统包括量化参数提供装置、视频体验质量评估装置以及评估结果接收装置；视频体验质量评估装置包括量化参数接收单元、计算单元和评估结果发送单元；所述的量化参数接收单元接收用于计算视频体验评估值的参数；所述的参数包括视频的比特率BrV、初始延时TID、缓冲百分比Rp和缓冲频率Rf。本发明能够实时模拟用户的主观体验，具有高度的实时性和有效性，利于实际部署应用，实用性高。

Description

一种视频体验质量评估的方法、装置与系统
技术领域
本发明涉及一种视频体验质量评估的方法、装置与系统。
背景技术
随着互联网的快速发展，大量的互联网业务以迅猛的速度不断的涌现。根据思科报告，2012年全球互联网流量中视频流量已经占据了57％的比重，而到 2017年将占到69％以上。其中有近三分之二的流量将承载于HTTP的视频流化框架上，如Netflix、Youtube等。相比传统基于RTP的IPTV框架而言，HTTP 互联网视频技术能有效防止丢包的问题，但同时也引入了一些其他问题。比如在网络拥塞情况下，一旦可用带宽低于视频文件的比特率，则可能直接导致整个文件不能及时缓冲，引起初始等待时间过长，或者播放过程中的画面停顿，从而最终严重影响用户的感知体验。
作为一种HTTP互联网视频技术的改进，HTTP自适应流媒体(HTTP AdaptiveStreaming，以下称HAS)于2006年第一次应用于Move Networks视频业务，从此衍生出三种技术方案，即微软公司的MSS(Microsoft Smooth Streaming)框架、苹果公司的HLS(HTTPLive Streaming)框架，以及Adobe 公司的HDS(HTTP Dynamic Streaming)框架。致力于达成互通标准的努力则分别来自于3GPP的TS 26.234及3GPP与MPEG的动态自适应流媒体方案(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP，DASH)。
在HAS技术框架中，服务器上的同一个视频内容需要分成不同比特率的适配集，且各个比特率的视频文件都会切分成若干个小的视频片段，每个片段仅包含几秒的视频内容。服务器上还会保存所有视频片段的索引文件，由客户端获取后进行解析并指示缓冲器使用HTTP下载对应的视频片段进行缓存。当初始缓存结束后，客户端开始对播放窗口进行渲染显示，并同时根据当前播放进度、缓存区状态决定下一次HTTP请求发生的时间，以及具体需要请求的视频片段序号。客户端还需要评估当前的带宽是否充裕，如果带宽过低的话，客户端需要进行码率的切换，即指示下载比特率较低的视频片段，以降低视频图像清晰度来保障视频播放的流畅度。
相比传统单一码率、大文件的流化技术，HAS能够达到较好的可部署性、移动性和跨平台兼容性。比如，同时提供多种码率的文件分片版本，能让用户/ 客户端在不同网络条件或者终端显示尺寸上进行选择；在考虑实际的商业模型时，运营商也可以根据视频清晰度和带宽使用情况指定不同的价格策略，从而提升HAS在市场上的认可度。
然而，HAS在初始缓冲等待过长、画面停顿以及视频清晰度切换时，仍然不可避免的会导致用户体验受损。目前为止已有部分研究成果对HAS的QoE进行度量，不过在适应参数、切换行为等因素以及对QoE的影响方面，仍存在很多研究空间。为此，本文提出基于影响因子的参数化MOS模型，从不同维度定义量化参数(Quantization Parameter,QP)，分析各量化参数对QoE的贡献，并使用统一的模型将各影响因子以简单可扩展的方式进行组合，得到最终的MOS分数，从而达到模拟评估HAS用户QoE的目的。
在早期流化视频MOS的主观评估相关研究主要集中在分辨率、压缩率、帧率及帧内量化效应研究。传统的广播系统中，视频流的各项时空参数在整个节目的传输播放过程中是固定不变的，相比而言，HAS视频流由于多个版本、多个切片的特性，其分辨率、压缩率和帧率往往不固定，甚至会频繁发生改变的。这些变化通常都会反映到最终用户观看视频的主观体验，并且非线性相关。同时，已知的研究成果还主要停留在对相对低分辨率、低帧率视频资源的评估分析。DASH的QoE相关研究工作则主要集中于网络和终端设备参数对最终用户的感知体验的影响方面。
与此同时，流化视频MOS的客观评估方法也在过去十几年得到广泛关注。早期研究中，均方差(Mean Square Error,MSE)、峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)是最常用到的两种度量方法，但都是基于像素级的比对，没有考虑整个视频内容。后期兴起的以人类视觉系统为基础的比较方法主要有结构相似性测量(Structural SimilarityImage Measure,SSIM)和视频质量模型(Video Quality Model,VQM)等。SSIM方法的主要原理在于人眼的主要功能是从场景中提取结构信息，而不是辨别场景中单个像素取值的变化，因此分别计算图像的亮度、对比度与结构信息之间的相似性，可以计算出失真图像的质量；而VQM方法则对图像的边缘滤波、特征提取、失真掩盖、时空失真综合等问题进行定义和估计，使用7个量化参数进行线性组合并计算出最终的视频质量值。由于HAS视频在传输和显示过程中均可能存在带宽、比特率和帧率的变化，此类视频客观评估方法(PSNR,SSIM,VQM)无法对用户观看视频的感知体验进行有效和及时的评估，因此也不能较好的适应HAS视频的QoE评估场景；同时由于HAS视频在传输过程中不会发生图像失真、抖动、模糊等问题，因此上述全参考评估方法用在HAS框架上时意义不大，需要定义HAS体验质量的新方法和新技术。
随着标准化的主观视频MOS数据发布，基于量化参数(比如初始延时、画面停顿、缓冲等待、比特率切换等)的研究方法在近年兴起，其主要出发点是从网络传输的维度来定义用户的观看体验以及对应的体验质量损失。在传统基于RTSP/RTP的IPTV视频流化框架中，两个重要的媒体传输指标(Media Delivery Index，MDI)分别为延迟因素(Delay Factor，DF)和媒体丢包率(Media Loss Rate，MLR)，而以HTTP为传输机制的HAS并不存在类似问题，因此当前研究更多的偏向于对自适应码率对QoE的影响。如何对HAS场景下的网络传输参数进行量化，以及如何根据HAS的影响因子进行最终MOS评估与预测，至今仍有待研究。
综上所述，现有对HAS类型视频进行体验质量评估的方法存在的缺点如下：
1.主观评价方法的有效性和实时性差，可操作性不强，无法应用于HAS 视频评估；
2.客观评价方法的准确度和针对性不强，与用户的直观感受之间有差距；
导致现有技术缺点的原因如下：
1.主观评价方法要求组织人员在专门的测试环境下进行打分，之后才能给出对视频观看体验的质量评估，除了对测试环境要求、对人员素质要求很高以外，评估分数不能实时给出，不利于网络视频的在线评估。
2.传统客观评估方法都只关注于基于RTSP/RTP传输的流媒体，而基于 HTTP协议的HAS视频与传统流媒体有本质的不同，相关的方法不能针对HAS视频的特征进行评估，因而无法准确度量HAS的体验质量。
因此，有必要设计一种视频体验质量评估的方法、装置与系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种视频体验质量评估的方法、装置与系统，该视频体验质量评估的方法、装置与系统基于建立评估模型，能实现视频体验质量评估的计算，易于实施。
发明的技术解决方案如下：
一种视频体验质量评估的方法，视频体验评估值的计算公式如下：
pMoS＝1+IFBRIFFRIFIDIFRPIFRF；
pMoS为视频体验评估值，又称为MOS分数；
IFBR、IFFR、IFID、IFRP和IFRF分别为比特率影响因子、帧率影响因子、初始延时影响因子、缓冲时长影响因子和缓冲频率影响因子；只有比特率因子是必选，其他都是可选，实际部署中可选择其中若干个进行组合。
比特率影响因子IFBR取值于[0,4]，而其他4个影响因子的取值区间均为 [0,1]。
(1)比特率影响因子IFBR计算公式如下：
其中BrV即表示视频的比特率(单位：kbps)，而v1、v2、v3是与具体视频编解码相关的常数；举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264 AVC时，可取 v1＝4、v2＝48.8314、v3＝0.976。
(2)帧率影响因子IFFR计算公式如下：
其中表达式FrV表示的是视频帧率大小；参数v4,v5,为编解码相关的特定常数；当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v4＝30、v5＝1.0457。
(3)初始延时影响因子IFID的计算公式如下：
λID＝v6+v7Brv,VID＝v8+v9Brv,
其中TID为初始延时，单位：秒；
VID表示的是当TID趋于无穷大时的残余MOS值；
λID为当TID增加时，MOS数值的下滑速度值；
TID0表示的是TID＝0的初始延时偏移量，即以TID0为自变量，而VID、λID均已知且TID＝0时，方程IFID＝1的正根；
参数v6～v9为编解码相关的特定常数；举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v6＝0.0221、v7＝-1.2×10-12、v8＝0、v9＝0。
(4)缓冲时长影响因子IFRP的计算公式为：
λRP＝v10+v11Brv,
VRP是缓冲百分比Rp趋于无穷大时的残余MOS值；
λRP为当缓冲百分比Rp增大时MOS分数下降的速度值；
Rp0表示的是Rp＝0的初始延时偏移量，即以Rp0为自变量，而VRP、λRP均已知且Rp＝0时，方程IFRP＝1的正根；
参数v10～v13为编解码相关的特定常数；举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v10＝0.0213、v11＝-2.2809×10-12、v12＝ 0.0113、v13＝0.1178。
(5)缓冲频率影响因子IFRF的计算公式为：
λRF＝v14+v15Brv；
Rf＝NRB*60/TED；
Rf为缓冲频率；
VRF为当Rf趋于无穷大时的MOS残存值；
λRF表示的是QoE随缓冲频率的提升而下降的速度值；
Rf0表示的是Rf＝0时的缓冲频率偏移量，即以Rf0为自变量，而VRF、λRF均已知且Rf＝0时，方程IFRF＝1的正根；；
参数v14～v17为编解码相关的特定常数。举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v14＝0.0203，v15＝4.6×10-12，v16＝0.0113， v17＝0.1178。
IFFR、IFID、IFRP和IFRF中的任一项或任意多项无法计算时，取值为1。
一种视频体验质量评估装置，包括量化参数接收单元、计算单元和评估结果发送单元；
所述的量化参数接收单元接收用于计算视频体验评估值的参数；所述的参数包括视频的比特率BrV、初始延时TID、缓冲百分比Rp和缓冲频率Rf；这些参数不是全部都需要，而只有比特率是必须的，其他都是可选，实际部署中可选择其中某几样作为模型输入；
计算单元用于根据前述的视频体验质量评估的方法计算视频体验评估值；
评估结果发送单元用于输出评估结果。
量化参数接收单元与DPI探针相连。
视频体验质量评估装置还包括量化参数整理单元，用于对收到的量化参数进行整理，以得到合法有效的算法输入参数：如果量化参数中包含视频的编码信息RCodec，则该单元从存储单元或者配置文件中提取与该编码格式对应的算法常数v1～v17，以备评估单元使用；如果量化参数中未能包含核心算法中所需的初始等待时长TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf，而仅仅给出了初始等待信息 (Tclick,Tplay)、缓冲时长信息(TRB，TED)、缓冲次数信息(NRB，TED)，则先计算出TID、Rp或Rf，再继续交由评估单元进行MOS计算。
一种视频体验质量评估的系统，包括量化参数提供装置、视频体验质量评估装置以及评估结果接收装置；
所述的视频体验质量评估装置为前述的视频体验质量评估装置。
量化参数提供装置和视频体验质量评估装置通过I1接口通信；视频体验质量评估装置与评估结果接收装置之间通过I2接口通信；
(1)I1接口：该接口主要功能是将量化参数发送给视频质量评估装置；I1 接口上的数据应至少包含一个会话标识，以及至少一项量化参数；实际应用中， I1接口可以是程序内部接口、程序间的内部调用(如RPC等)，或者网络间基于IP的协议传输(如XMPP、HTTP、Socket等)。
(2)I2接口：该接口主要功能是将评估结束后的MOS分数发送给评估结果接受装置；该接口上的数据至少包含一个会话标识，以及对应的取值[1,5]的MOS 分数；实际应用中，I2接口可以是程序内部接口、程序与数据库之间的接口(如 JDBC、ODBC、HBASE接口等)、程序与文件系统之间的接口(如HDFS文件接口、 NTFS文件接口等)，或者网络间基于IP的协议传输(如XMPP、HTTP、Socket 等)。
量化参数提供装置采集的“量化参数”至少包括所观看视频的比特率 Brv(单位：比特/秒，或bps)，同时还可以包括以下信息中的0个或多个：
(a)视频编码信息，即视频压缩时使用的编码规则RCodec，如MPEG/H.264 AVC，或者H.263等；当网络中使用固定的编码规则，且质量评估装置已保存该编码规则所对应的算法常数(即前述参数v1～v17)配置时，量化参数中可以不含该信息；否则质量评估装置需要根据不同的编码规则，提取不同的算法常数，用于MOS分数的计算。
(b)视频帧率信息，即视频的帧率FrV，单位：帧/秒，或fps
(c)初始等待信息，即视频从点击开始，到正式播放之间的等待时长TID，单位：秒，或s；实际应用中，参数提供装置也可以通过分别向评估装置提供(点击开始时间戳Tclick，正式播放时间戳Tplay)两个参数，由后者进行 TID＝Tplay-Tclick计算而得出初始等待时间，此时初始等待信息为 (Tclick,Tplay)参数对，两者都可以为UTC格式，如 2017-02-13T14:15:44.000Z，表示2017年2月13日14时15分44秒整。
(d)缓冲时长信息，即视频播放过程中，由于缓存不足导致的视频卡顿、暂停时间占总播放时长的比例，即缓冲百分比Rp；实际应用中，参数提供装置也可以通过向评估装置提供(总缓冲时长TRB，有效播放时长TED)两个参数，由后者进行Rp＝TRB/(TRB+TED)得到缓冲百分比，具体计算见IFRP模型说明部分。此时的缓冲时长信息为(TRB，TED)参数对，单位：秒，或s； (e)缓冲频率信息，即播放过程中的缓冲次数除以有效播放时长的比例Rf；实际应用中，参数提供装置也可以通过向评估装置提供(总缓冲事件次数 NRB，有效播放时长TED)两个参数，由后者进行Rf＝NRB*60/TED得到缓冲频率，具体计算见IFRF模型说明部分；此时的缓冲时长信息为(NRB，TED) 参数对，NRB的单位：次，TED的单位：秒或s，Rf的单位：次/分。
量化参数提供装置按以下方式部署：
(a)该装置的全部功能都部署在源服务器上，当终端请求HAS视频时，从该HAS视频对应的索引文件中提取视频比特率Brv、帧率FrV信息，同时通过解析终端请求媒体分片文件的HTTP请求时间及间隔，判断并提取终端的缓冲事件，从而获取缓冲时长、缓冲次数等初级指标，并通过简单的计算，得到评估模型所需的初始等待时间TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf等信息。有了这些信息后，该提供模块将这些量化参数通过I1接口发送到视频质量评估装置。该种部署方式主要被视频业务服务商采纳，目的是对自己所运营的视频业务进行监控，以优化自身的业务规划，提高运营质量，提升用户粘性等。实际应用时，运营商可能有一个或者多个源服务器，每个服务器中都存在一个量化参数提供装置的实现。
(b)该装置的全部功能都部署在传输网络设备(如骨干网路由器、CDN边缘节点、无线接入网设备等)上，当终端向源服务器请求HAS视频时，该设备通过网络探测器、DPI设备等手段，对经过网络设备的请求进行拦截或复制，并从中提取特定的HAS视频信息、缓冲信息、初始等待时间信息，并将其通过I1接口发送给视频质量评估装置。该种部署方式主要被网络提供商采纳，目的是对OTT视频进行监控，以此优化自身的网络规划，以提高网络投资利用率等。实际应用时，整个网络可能有成百上千各探测点，并行的、不间歇的对网络流量进行探测和收集，每个探测点都是一个量化参数提供装置的实现。
(c)该装置的全部功能都部署在终端设备上(如智能手机、IP电视机顶盒、电脑客户端、平板电脑)上。此时终端设备上主要以视频播放器为主要载体，可能以播放器插件的方式集成了该装置的参数收集和发送功能。因为终端设备离用户最近，因此所收集的参数更贴近用户感受，也更准确。当然，终端上还可能以单独的后台程序对该功能进行实现，而不是集成在播放器程序内部。此种部署方式主要被应用程序设计者所采纳，目的是优化程序架构，提升用户使用播放器的体验等；此外，业务提供上也可能采用这种方式，因为提供视频业务的提供商，往往会配套提供视频播放器，在播放器中集成参数收集和发送功能，可更好的理解用户。
该装置的功能以不同实现形式分布在网络和终端各个设备中，如比特率和帧率信息由源服务器提供、初始等待/缓冲时长/次数由终端提供；或者比特率信息由网络设备提供、初始等待时间由终端提供、帧率信息由源服务器提供等等。
有益效果：
本发明的视频体验质量评估的方法、装置与系统，在充分研究HAS视频的特征基础上，定义HAS所独有的量化参数，并在此基础上提出基于HAS视频质量评估方法，具有较好的准确度和针对性；
该方法将主观评测与客观评测方法进行有机结合，通过对客观量化参数 (QP)的实时收集，能够实时模拟用户的主观体验，在观看结束后，甚至在观看过程中就可以给出与用户直观感受相一致的体验质量评估分数，使得方法具有高度的实时性和有效性，利于评估方法在网络系统中的部署应用。
本专利所涉及的核心算法，特别对缓存时长影响因子、缓存频率影响因子的定义和计算方法为首创；
本专利所涉及的方法、装置与系统能很好的部署到实际网络系统中，为网优网规、业务优化、用户满意度管理等商务目标服务，具备高度实用性。
本专利技术能够准确有效的对HAS视频观看体验质量进行评估；
该方法能够实时模拟用户的主观体验，具有高度的实时性和有效性，利于实际部署应用，实用性高
附图说明
图1为视频体验质量评估的系统的部署场景示意图；
图2为视频体验质量评估的系统示意图；
图3为总体处理流程图；
图4为视频体验质量评估装置的内部结构框图；
图5为实施例1的部署架构和流程图；
图6为实施例2的部署架构图；
图7为针对LTE移动通信网的视频体验质量评估的系统的部署场景示意图；
图8为图7系统对应的流程图；
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
I、核心算法
a)思路
本节从HTTP传输的特性触发，考虑影响HAS体验质量的5个关键视频指标，包括视频比特率、帧率、播放初始延时、播放过程中的缓冲时长以及缓冲次数。我们的主要思路是分别对这5个视频指标进行量化(即量化参数，QP)，并以此为基础计算出各个指标所对应的影响因子，最后将各影响因子以统一的数学表达为最终的参数化MOS预测模型。
首先定义各影响因子：
1.IFBR代表的是视频压缩编码所导致的码率降低，从而引起的视频质量受损。因为视频在网络传输之前必须进行编码，是必不可少的环节，编码的影响也是本专利中最重要的一个因素，因此本专利将该影响因子列为必选因子。
2.IFFR代表的是视频帧率偏低对视频体验质量的影响因子。不同类型的视频对帧率的要求不一样，如动作片视频中如果帧率过低，则直接影响观看体验。但实际应用中，质量评估主题可能根据情况检测或者忽略帧率带来的影响，因此本专利将该影响因子列为可选因子。
3.IFID对播放初始延时的影响进行度量。视频在终端启动播放时，如果用户点开即看，则体验会较好，如果要等一段时间则会受到影响，等待越长，体验越差。但实际应用中，质量评估主题可能根据情况检测或者忽略该因素带来的影响，因此本专利将该影响因子列为可选。
4.IFRP则考虑播放期间的视频卡顿(缓冲等待)时长。视频在播放进行中，如果从头播到尾都没有停顿，则体验较好，如果播放中存在画面冻结，有卡顿，则代表带宽不足，播放器需要重新缓冲，并且缓冲时间越长，体验越差。但实际应用中，质量评估主题可能根据情况检测或者忽略该因素带来的影响，因此本专利将该影响因子列为可选。
5.IFRF则考虑播放期间的视频卡顿(缓冲等待)的次数。与缓冲时长类似，播放过程中出现缓冲导致画面卡顿，不同点在于缓冲等待的频率而非时长，缓冲次数越多，体验越差。但实际应用中，质量评估主题可能根据情况检测或者忽略该因素带来的影响，因此本专利将该影响因子列为可选。
最后的MOS评估分数则由以上一个或者多个影响因子综合得出。
与主观评估结果进行比对，最终的MOS的取值范围要求为[1,5]，分数越高代表体验质量越好，具体分数分段定义如下：
5→非常好；4→良好；3→一般；2→不好；1→非常差
为准确反映各影响因子对最终MOS分数的贡献，得到符合用户主观体验的评估预测模型，下面分别对各视频质量指标和影响因子进行说明。
b)IFBR-比特率因子
比特率，更准确的说是视频的比特率，为视频文件本身的一项基本参数，反映了视频文件相比原始视频内容的压缩率，同时也反映视频流畅播放时对网络带宽的最低要求(比如直播场景)。通常而言，对相同的视频内容进行压缩时，更高的输出比特率意味着更高的画面质量。
国际电信联盟电信标准分局(ITU-T)发布的G.1070建议书中详细阐述了视频比特率变化时对图像质量的影响，其主要思路可用于定义HAS场景下的比特率影响因子参数模型，如下所示：
其中BrV即表示视频的比特率(单位：kbps)，而v1、v2、v3是与具体视频编解码相关的常数，举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264 AVC时，可取v1＝4、v2＝48.8314、v3＝0.976。比特率影响因子IFBR取值于[0,4]，为模型中的必选项，或称为模型基准项。
c)IFFR-帧率因子
根据ITU-T的G.1070推荐标准，我们可以通过以下公式将视频的帧率反映到对应的影响因子，即帧率影响因子IFFR：
其中表达式FrV表示的是视频帧率大小；参数v4,v5,为编解码相关的特定常数，举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v4＝30、v5＝1.0457。根据模型可知，帧率因子IFFR取值范围为[0,1]，在模型中属于可选因子，或称模型衰减项。
d)IFID-初始延时因子
初始延时，或者说视频启动延时，指的是从用户点击开始，到视频真正播放之间所等待的时间。该过程中，客户端需要下载视频片段的索引文件，确定视频播放的比特率和帧率并向服务器请求下载最初始的几个视频片段，以填充客户端缓冲区。当缓冲区填满后，播放器才开始启动播放，在此期间用户必须一直等待。初始延时TID的长短是衡量视频观看体验的一项重要指标，我们使用下面的模型来表示初始延时对MOS分数的影响规律：
λID＝v6+v7Brv,VID＝v8+v9Brv,
其中TID即为上面所述初始延时(单位：秒)；VID表示的是当TID趋于无穷大时的残余MOS值，λ衡量的是体验曲线的陡峭程度，或者说当TID增加时，MOS 数值的下滑速度；TID0则是方程IFID＝1时的正根，此时属于没有初始延时的理想情况；参数v6～v9为编解码相关的特定常数，举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v6＝0.0221、v7＝-1.2×10-12、v8＝0、v9＝0。
IFID取值于[0,1]区间，表示的是初始延时因子对整体MOS分数的贡献度，在模型中属于可选因子，或称模型衰减项。
e)IFRP-缓冲时长
当HAS视频在播放过程中，因为文件片段下载速度跟不上播放进度而导致客户端缓冲耗尽时，视频帧不会像传统RTSP/RTP视频流一样出现局部马赛克或音频噪音，而是会出现画面冻结，需等待片段整体下载结束才继续播放，此时用户的观看体验也会相应的受到影响。本模型中使用IFRP作为缓冲等待时间对最终MOS分数产生影响的量化指标。需要注意的是，此处所定义的一次缓冲，是从画面进入卡顿开始计时，到画面结束卡顿，恢复流畅播放为止所经历的时长。
为使模型具有普遍意义，我们并非采用绝对的缓冲时间总和，而是采用缓冲百分比的方式，对缓冲等待时间指标进行归一化处理，得到缓冲百分比指标Rp，计算公示如下：
其中为视频播放过程中所有缓冲事件所消耗的时间(单位：秒)，TED则为该视频的有效播放时间(画面流畅播放的总时间，单位：秒)。Rp取值范围 [0,1]，值越大代表缓冲时间越长，用户的体验越差。
有了标准化的缓冲百分比指标Rp，我们可以通过下式得到缓冲等待事件对最终MOS分数的影响贡献度：
λRP＝v10+v11Brv,
与初始延时因子类似，上式中VRP是Rp趋于无穷大时的残余MOS值，参数λRP用于衡量体验曲线的陡峭程度，即当缓冲百分比Rp增大时MOS分数下降的速度；Rp0则是方程IFRB＝1时的正根，此时属于没有任何缓冲事件发生的理想情况；参数v10～v13为编解码相关的特定常数，举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264AVC时，可取v10＝0.0213、v11＝-2.2809×10-12、v12＝0.0113、v13＝ 0.1178。
IFRB取值于[0,1]区间，表示的是缓冲等待因子对整体MOS分数的贡献度，属于可选因子，或称模型衰减项。
f)IFRF-缓冲频率
当画面卡顿事件出现时，除了缓冲时长因子IFRP之外，还需要考虑另一个因子，即缓冲频率因子，IFRF。该因子考虑的是视频播放期间每分钟缓冲的次数。需要注意的是，此处的缓冲次数，是从画面进入卡顿开始计时，到画面恢复流畅播放截止，算一次缓冲。类似于IFRP，频率因子也可以通过以缓冲次数为基础进行建模计算而得出，具体如下：
对视频播放期间的缓冲事件进行记录，获得缓冲事件的次数NRB，以及当前有效的播放时间(即上一节中的TED，单位：秒)；
定义该时间段内的缓冲频率：Rf＝NRB*60/TED，即平均每分钟内的缓冲次数 (单位：次/分钟)。
计算λRF＝v14+v15Brv和Brv为视频的比特率(单位kbps)
计算Rf0：
最终，缓冲次数因子表示如下：
参数意义说明：VRF是当Rf趋于无穷大时的MOS残存值，λRF表示的是QoE 随缓冲频率的提升而下降的速度，或者说QoE曲线的陡峭程度,Rf0是Rf＝0(没有缓存事件发生)时为保证IFRP＝1的值。参数v14～v17为编解码相关的特定常数，举例而言，当视频编码采用MPEG 4/H264 AVC时，可取v14＝0.0203， v15＝4.6×10-12，v16＝0.0113，v17＝0.1178，
IFRF取值范围为[0,1]，为缓冲频率对整体MOS分数的贡献程度，在模型中属于可选因子，或称模型衰减项。
g)整体模型
综合上述各影响因子的模型设计，本专利对ITU-T的G.1070推荐标准的打分模型进行了扩展，得到整体的MOS表达式如下：
pMoS＝1+IFBRIFFRIFIDIFRPIFRFpMoS＝1+IFBRIFFRIFIDIFRPIFRF；
其中IFBR、IFFR、IFID、IFRP和IFRF分别代表编码码率、视频帧率、初始等待时长、缓冲百分比和缓冲频率对最终MOS分数的衰减因子。最后的pMoS则表示由以上影响因子综合得出的视频体验评估分。
由前所述，比特率影响因子IFBR取值于[0,4]，而其他4个影响因子均取自[0,1] 区间。结合pMoS的模型表达式可知，IFBR影响因子可以作为MOS分数的唯一贡献者而存在，因此本专利将IFBR作为模型必选的基准分，而其他因子都作为可选的衰减项。
II.系统架构
部署场景
本发明对应的部署场景如图1；
在HTTP自适应流媒体(HAS)场景下，原始的直播或者点播视频经过编码或者转码设备的压缩后，存放于视频源服务器，用户通过手机、平板、电视或者电脑等支持视频播放的终端接入网络后，可以通过HTTP协议向源服务器请求指定的视频，则视频文件通过IP骨干网、接入网以HTTP数据流的方式发送到终端进行视频解码，呈现给用户观看。
在整个视频生成、存储、分发和解码播放流程中的各个环节都存在影响用户体验的因素，包括但不限于本发明所列出的量化参数(比特率Brv、帧率FrV、初始等待时间TID、缓冲百分比RP、缓冲频率Rf等)，从而通过本发明阐述的评估模型模拟用户生成MOS分数，达到用户体验准确的、实时的可视反馈，是业务提供商、网络提供商、终端应用提供商等角色都需要解决和关注的问题。
对上述网络部署进行抽象后的本发明系统图表示如图2。
注意：图中各实体仅表示逻辑上的功能实现，可能彼此合并部署，也可能与其他与本发明无必然关系的其他功能合并部署，因此系统中实体的出现并不一定意味着实际部署中有物理上的装置或设备进行单独对应。
相关实体说明如下：
1.量化参数提供实体。该功能模块负责从服务器、网络、终端上收集质量评估模型所需的量化参数，并通过接口I1发往视频质量评估实体。所述“量化参数”至少包括所观看视频的比特率Brv(单位：比特/秒，或bps)，
同时还可以包括以下信息中的0个或多个：
a)视频编码信息，即视频压缩时使用的编码规则RCodec，如MPEG/H.264 AVC，或者H.263等；当网络中使用固定的编码规则，且质量评估实体已保存该编码规则所对应的算法常数(即前述参数v1～v17)配置时，量化参数中可以不含该信息；否则质量评估实体需要根据不同的编码规则，提取不同的算法常数，用于MOS分数的计算。
b)视频帧率信息，即视频的帧率FrV，单位：帧/秒，或fps
c)初始等待信息，即视频从点击开始，到正式播放之间的等待时长TID，单位：秒，或s；实际应用中，参数提供实体也可以通过分别向评估实体提供(点击开始时间戳Tclick，正式播放时间戳Tplay)两个参数，由后者进行TID＝Tplay-Tclick计算而得出初始等待时间，此时初始等待信息为(Tclick,Tolay)参数对，两者都可以为UTC格式，如 2017-02-13T14:15:44.000Z，表示2017年2月13日14时15分44 秒整。
d)缓冲时长信息，即视频播放过程中，由于缓存不足导致的视频卡顿、暂停时间占总播放时长的比例，即缓冲百分比Rp；实际应用中，参数提供实体也可以通过向评估实体提供(总缓冲时长TRB，有效播放时长TED)两个参数，由后者进行Rp＝TRB/(TRB+TED)得到缓冲百分比，具体计算见IFRP模型说明部分。此时的缓冲时长信息为(TRB，TED)参数对，单位：秒，或s。
e)缓冲频率信息，即播放过程中的缓冲次数除以有效播放时长的比例 Rf；实际应用中，参数提供实体也可以通过向评估实体提供(总缓冲事件次数NRB，有效播放时长TED)两个参数，由后者进行Rf＝NRB* 60/TED得到缓冲频率，具体计算见IFRF模型说明部分。此时的缓冲时长信息为(NRB，TED)参数对，NRB的单位：次，TED的单位：秒或s，Rf的单位：次/分。
在具体实施中，该实体可能提供部分或者全部量化参数；也可以由一个或者多个量化参数提供模块，在网络中部署并相互配合进行参数收集和发送，如：
a)该实体的全部功能都部署在源服务器上，当终端请求HAS视频时，从该HAS视频对应的索引文件中提取视频比特率Brv、帧率FrV信息，同时通过解析终端请求媒体分片文件的HTTP请求时间及间隔，判断并提取终端的缓冲事件，从而获取缓冲时长、缓冲次数等初级指标，并通过简单的计算，得到评估模型所需的初始等待时间TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf等信息。有了这些信息后，该提供模块将这些量化参数通过I1接口发送到视频质量评估实体。该种部署方式主要被视频业务服务商采纳，目的是对自己所运营的视频业务进行监控，以优化自身的业务规划，提高运营质量，提升用户粘性等。实际应用时，运营商可能有一个或者多个源服务器，每个服务器中都存在一个量化参数提供实体的实现。
b)该实体的全部功能都部署在传输网络设备(如骨干网路由器、CDN 边缘节点、无线接入网设备等)上，当终端向源服务器请求HAS 视频时，该设备通过网络探测器、DPI设备等手段，对经过网络设备的请求进行拦截或复制，并从中提取特定的HAS视频信息、缓冲信息、初始等待时间信息，并将其通过I1接口发送给视频质量评估实体。该种部署方式主要被网络提供商采纳，目的是对OTT视频进行监控，以此优化自身的网络规划，以提高网络投资利用率等。实际应用时，整个网络可能有成百上千各探测点，并行的、不间歇的对网络流量进行探测和收集，每个探测点都是一个量化参数提供实体的实现。
c)该实体的全部功能都部署在终端设备上(如智能手机、IP电视机顶盒、电脑客户端、平板电脑)上。此时终端设备上主要以视频播放器为主要载体，可能以播放器插件的方式集成了该实体的参数收集和发送功能。因为终端设备离用户最近，因此所收集的参数更贴近用户感受，也更准确。当然，终端上还可能以单独的后台程序对该功能进行实现，而不是集成在播放器程序内部。此种部署方式主要被应用程序设计者所采纳，目的是优化程序架构，提升用户使用播放器的体验等；此外，业务提供上也可能采用这种方式，因为提供视频业务的提供商，往往会配套提供视频播放器，在播放器中集成参数收集和发送功能，可更好的理解用户。
d)该实体的功能以不同实现形式分布在网络和终端各个设备中，如比特率和帧率信息由源服务器提供、初始等待/缓冲时长/次数由终端提供；或者比特率信息由网络设备提供、初始等待时间由终端提供、帧率信息由源服务器提供等等。
2.视频质量评估实体。该功能模块首先接收一个或多个量化参数提供实体发来的量化参数，并对参数进行处理，以满足质量评估模型的要求，再由评估模型进行计算后得出符合用户体验的MOS分数，最后将该MOS 分数通过I2接口发送给评估结果接收实体。具体实施中，该实体可以根据并行处理一个或者多个评估任务，每个评估任务都代表一次观看会话，获得该次观看会话的全部或部分量化参数，并输出一个MOS分数。当实体获得的相对于某次观看会话的量化参数不完整时(除了比特率参数是必须的，其他都是可选的，具体参见算法模型介绍)，可以自己决定构建哪些影响因子，并使用这些影响因子生成最终的MOS分数。比如：
a)如果评估实体仅获得了某个观看会话中视频的比特率Brv和帧率FrV，其他信息无法获得，则该实体可以只计算比特率影响因子IFBR和帧率影响因子IFFR，而忽略了初始等待、缓冲时长、缓冲频率对MOS 的影响(此时可默认IFID＝IFRP＝IFRF＝1)，并通过pMOS＝1+IFBRIFFR得出视频质量评估MOS结果，并发送给评估结果接收实体。
b)如果评估实体仅获得了会话对应的视频比特率信息Brv、缓冲时长信息(TRB，TED)、缓冲次数信息(NRB，TED)，则该实体可以先根据缓冲时长信息计算出缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf，并由此计算 IFBR、IFRP、IFRF，并通过pMOS＝1+IFBRIFRPIFRF得出视频质量评估 MOS结果，并发送给评估结果接收实体。
c)如果评估实体仅获得了会话对应的视频比特率信息Brv、初始等待信息(Tclick,Tplay)、缓冲百分比Rp，则该实体可以先根据初始等待信息计算出初始等待时长TID,并由此计算IFBR、IFID、IFRP，并通过 pMOS＝1+IFBRIFIDIFRP得出视频质量评估MOS结果，并发送给评估结果接收实体。
d)如果评估实体获得了会话对应的视频编码信息RCodec、比特率信息Brv、帧率信息FrV、初始等待信息(Tclick,Tplay)、缓冲时长信息(TRB，TED)、缓冲次数信息(NRB，TED)，则该实体可以先根据编码信息RCodec提取对应的算法常数v1～v17、根据初始等待信息计算出初始等待时长TID、根据缓冲时长信息计算出缓冲百分比Rp、根据缓冲次数信息计算出缓冲频率Rf，并由此计算IFBR、IFFR、IFID、IFRP、IFRF，并通过 pMOS＝1+IFBRIFFRIFIDIFRPIFRF得出视频质量评估MOS结果，并发送给评估结果接收实体。
e)以及其他情况。。。
3.评估结果接收实体。该实体的功能主要是通过接口I2接收质量评估实体发来的评估结果，已进行后续处理。具体实施中，该实体可以是一个存储模块，如本地文件存储，或者数据库存储，其作用是将评估结果进行保存，以便后续其他程序进行访问获取；也可以是直接进行结果显示的其他程序，如将评估结果之间显示为可视化的图、表、动态曲线等，此时质量评估实体通过I2接口实时的将评估结果发送到结果接收实体，进行实时显示。具体实施见后面实施例部分。
与之相对应的，相关接口说明如下：
1.I1接口。该接口主要功能是将量化参数发送给视频质量评估实体。为保证视频质量评估的有效进行，该接口上传输的数据需要满足双方协定的格式，同时，量化参数需要与具体的视频会话进行对应，以免在多个会话的参数之间有所混淆，因此I1接口上的数据应至少包含一个会话标识，以及至少一项量化参数。实际应用中，I1接口可以是程序内部接口、程序间的内部调用(如RPC等)，或者网络间基于IP的协议传输(如XMPP、 HTTP、Socket等)。
2.I2接口。该接口主要功能是将评估结束后的MOS分数发送给评估结果接受实体。该接口上的数据至少包含一个会话标识，以及对应的取值[1,5] 的MOS分数。实际应用中，I2接口可以是程序内部接口、程序与数据库之间的接口(如JDBC、ODBC、HBASE接口等)、程序与文件系统之间的接口(如HDFS文件接口、NTFS文件接口等)，或者网络间基于IP的协议传输(如XMPP、HTTP、Socket等)。
III.处理流程
与前述架构和实体、接口相对应，本专利所需阐述的处理流程如图3。
流程步骤说明：
1.量化参数提供实体所在的设备需要对正在进行或者将要进行的视频观看会话进行监控，一旦获得与视频质量评估相关的量化参数，即进行收集和整理，按时间驱动(一定周期间隔批量发送)、或者按事件驱动(只要收集到了量化参数即立刻发送)的机制，向视频质量评估实体发送数据。
2.量化参数提供实体通过I1接口向视频质量评估实体发送(会话ID，量化参数)信息。实际应用中，接口每次所传递的数据中，可以包含一个会话ID和一个量化参数数值，或者一个会话ID和多个量化参数数值，表示的是当前会话ID所对应的参数；也可以包含多个会话ID和多个量化参数数值，但每个量化参数数值能且仅能对应一个会话ID，以免多个会话之间的数据发生混淆。当I1接口为内部接口时，相关数据可以以程序参数的方式传递给视频质量评估实体；当I1接口为外部协议接口时，相关数据需要满足收发双方约定的数据格式要求。
3.视频质量评估实体对收到的量化参数进行整理，确定能够计算出的影响因子(数据不全时仅能计算出部分影响因子)，并将其计算出来。具体计算方法见算法部分。如果接收到的量化参数中未能包含核心算法中所需的初始等待时长TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf等，而仅仅给出了初始等待信息(Tclick,Tplay)、缓冲时长信息(TRB，TED)、缓冲次数信息(NRB，TED)，则应按照上面关于“视频质量评估实体”说明的内容，先计算出TID、Rp或 Rf，再继续计算对应的影响因子。
4.视频质量评估实体根据已计算出的影响因子进行组合，给出当前视频会话ID所对应的MOS分数，如国相关影响因子有缺失，则默认为1.0，即不受该因子的影响。
5.视频质量评估实体将计算出来的MOS分数通过接口I2发送给评估结果接收实体，同时发送过去的还应有该分数对应的视频会话ID。实际应用中，接口每次所传递的数据中，可以包含一个会话ID和一个MOS数值，表示的是当前会话ID所对应的质量评估分数；也可以包含多个会话ID 和多个MOS数值，但每个MOS数值能且仅能对应一个会话ID，以免多个会话之间的数据发生混淆。当I1接口为内部接口时，相关数据可以以程序参数的方式传递给评估结果接收实体；当I1接口为外部协议接口时，相关数据需要满足收发双方约定的数据格式要求。 IV装置保护
本专利所对应的装置如图4.
各单元功能说明：
1.量化参数接收单元，用于通过I1接口与量化参数提供单元进行通信，功能是接收(会话ID，量化参数数值)数据，并交给量化参数整理单元进行处理，或者保存在存储单元(可选)，待后续再处理；
2.量化参数整理单元，用于对收到的量化参数进行整理，以得到合法有效的算法输入参数。具体而言，如果量化参数中包含视频的编码信息 RCodec，则该单元可以从存储单元(可选)或者配置文件中提取与该编码格式对应的算法常数v1～v17，以备评估单元使用；如果量化参数中未能包含核心算法中所需的初始等待时长TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf等，而仅仅给出了初始等待信息(Tclick,Tplay)、缓冲时长信息(TRB， TED)、缓冲次数信息(NRB，TED)，则应按照上面关于“视频质量评估实体”说明的内容，先计算出TID、Rp或Rf，再继续交由评估单元进行MOS 计算。
3.MOS分数计算单元，用于根据编码对应的算法常数v1～v17，结合接收并整理好的算法输入参数Brv、FrV、TID、Rp和/或Rf中的若干项，计算对应的影响因子IFBR、IFFR、IFID、IFRP和/或IFRF(无法计算得出影响因子则默认置为1)，并通过pMOS＝1+IFBRIFFRIFIDIFRPIFRF得出视频质量评估MOS结果，将其交由评估结果发送单元发送出去，或者保存在存储单元(可选)，以待后续使用。
4.存储单元(可选)，用于保存接收到的量化参数、算法常数、和/或评估结果等。
【实施例1】基于用户QoE提升的视频业务运营与优化
该实施例中，业务提供商为了不断优化自身的视频业务，在提供HAS 视频业务的过程中，以客户端插件方式收集每个用户观看视频时的量化参数，对用户体验进行在线模拟，并将体验分数进行可视化实时呈现。结合系统和网络提供的其他信息(如用户所处的地理位置、网络类型、视频类型等)，对网络中的视频MOS分数进行分类统计分析，可以帮助运营商找出体验不佳的用户、地区和网络，并分析原因，从而对业务进行有针对的优化。
该实施例的部署架构和流程表示如图5。
工作流程如下：
1.用户点击某个HAS视频，客户端通过HTTP请求向服务器请求对应的HAS视频。此时客户端可以先获取到视频所对应的索引文件，以苹果公司的HLS流化方式为例，是.m3u8文件，其中可能携带一个或多个视频版本的比特率Brv，客户端可以将该参数进行本地保存；
2.从用户点击视频开始计时(t0)，客户端进入到初始缓存阶段，播放器中是没有画面的，一直在等待；
3.客户端通过HTTP向视频服务器请求一个或多个初始视频分片，缓冲区填充完毕后，开始启动播放，此时播放器停止计时(t1)，根据 t0和t1，完成初始等待时间的计算TID＝t1-t0；同时客户端可以通过对视频分片的解码工作，获得视频的编码信息RCodec和帧率FrV
4.视频播放过程中，由于网络状态不佳，带宽不够，画面出现卡顿，此时客户端开始进行缓冲计时，直至画面重新恢复播放，记录为一次缓冲，客户端需要将每次缓冲的时长缓冲的总次数NRB进行累加，同时还要记录视频的有效播放时间TED(流畅播放的时长)；
5.播放和缓冲过程中，客户端总是在不断地通过HTTP请求向服务器请求新的视频分片(同一个视频被切分成多个视频，每个视频分片都只能播放数秒)；
6.视频播放结束，会话完毕，客户端将期间所收集的所有量化参数进行收集，包括比特率Brv、编码格式RCodec、帧率FrV、初始等待时长TID、缓冲总时长TRB、缓冲总次数NRB、有效播放总时长TED等；
7.客户端将量化参数通过I1接口发送给业务优化服务器。该接口一般通过HTTP或者Socket协议完成。举例而言，客户端可以将上述参数以多个”key＝value”的形式构成一个HTTP GET请求，发送给服务器，相关URL表示为：
http://www.example.com/send？session＝1234567&brv＝896&codec＝h264&fr ＝25&tid＝2.38&trb＝6.33&nrb＝3&ted＝35
该URL表示会话ID为1234567，比特率为896kbps，视频编码为H.264，帧率为25fps，初始等待时间为2.38秒，播放期间卡顿总时长为6.33 秒，卡顿次数为3次，有效播放时长尾35秒
8.业务优化服务器收到客户端发来的请求后，将相关量化参数进行提取和整理，进入核心算法模块，计算出对应的MOS分数，并在服务器后台进行可视化显示。业务运营商的运营人员可以看到每个视频会话的结果，并且还能结合地理位置信息等，分析出某个地区、某个网络类型下用户的体验普遍不高等问题。
9.业务运营商通过对全网用户的MOS监控与分析，及时调整视频服务器的运营策略，比如提升服务器性能、提高网络吞吐能力、在体验不高的地区增设视频服务器等，从而有针对性的提升视频运营能力和效率。
【实施例2】OTT视频网络优化
该实施例中，用户体验的评估主要由网络提供商完成，为达到对OTT 视频(OverThe Top，视频聚合业务)流量的有效监控和使用，网络提供商往往会在路由器或者接入网设备的光纤接口处加设分光器，将通过光纤的流量进行复制，以进行数据探测和深度分析，同时还不影响终端用户对网络的正常使用。此时量化参数提供实体(实体又称装置，下同)作为逻辑单元被部署在骨干网络的路由器、接入网的GGSN和/或其他网络设备中，网优服务器中则集成了视频质量评估实体和结果接收实体两大逻辑功能。
一个典型的实际部署图如6，在3G移动通信网中，移动终端通过NodeB、 RNC接入网络，访问骨干网中的视频服务器，在接入侧的IuPS接口处使用了分光仪和DPI探针设备，将网络中的流量复制一份到了DPI探针，由后者进行深度包检测，将HAS视频相关的会话数据发送到了网优服务器，由后者进行分析和可视化呈现。
另一种组网方式则可表示如图7，不同之处在于，该实施例中是LTE移动通信网，移动终端通过eNodeB上网，探针所处的位置在GGSN和SGSN，通过分光仪和DPI探针设备与网优服务器相连：
架构流程图如图8所示.
1.网络中的HAS流量通过带有分光仪的路由器、或者接入网GGSN等设施，引流至DPI探针设备进行包检测和数据提取工作；
2.DPI探针设备对HAS视频会话的信息进行提取，比如获得视频编码、帧率、比特率等信息，并且通过HTTP数据包中的cookie/文件名对 HAS视频会话进行标识，使用一定的分析方法对同一个会话中的多个请求进行分析，进而识别其中的初始等待事件、缓冲事件，并对相关量化参数进行提取。
3.HAS会话进行中，或者会话结束时，探针将指定视频会话的量化参数通过I1接口集中发送给网优服务器。具体实施中，该过程可以通过HTTP POST方式发送，消息体为xml的方式进行组织，举例而言：
表达的意思与上一实施例中类似，在此不再赘述。如果一次性要提交多个session的信息，则只需在POST消息体中输入多个session节点即可。其
4.网优服务器收到探针发来的请求后，将相关量化参数进行提取和整理，进入核心算法模块，计算出对应的MOS分数，并在服务器后台进行可视化显示。业务运营商的运营人员可以看到每个视频会话的结果，并且还能结合地理位置信息等，分析出某个地区、某个网络类型下用户的体验普遍不高等问题。
5.网优服务器在MOS分布和统计基础上给出具体的网络优化策略；
6.网络提供商根据网优策略，对网络基础设施进行调整，如提升路由器性能，升级整网吞吐量，等等。
【实施例3】视频播放器的自适应体验提升
该实施例中，量化参数提供实体、质量评估实体、结果接收实体均部署在客户端上，主要目的是检测本地终端上用户观看的体验，当用户体验下降时，自动调整终端播放器的各项策略，如调整缓冲区大小、调整媒体分片的比特率需求、自动进行画面暂停等操作，以避免用户体验的进一步下滑。该实施例对应的I1、I2接口均为内部程序接口。

Claims (10)

1.一种视频体验质量评估的方法，其特征在于，视频体验评估值的计算公式如下：
pMoS＝1+IFBRIFFRIFIDIFRPIFRF；
pMoS为视频体验评估值，又称为MOS分数；
IFBR、IFFR、IFID、IFRP和IFRF分别为比特率影响因子、帧率影响因子、初始延时影响因子、缓冲时长影响因子和缓冲频率影响因子；
比特率影响因子IFBR取值于[0，4]，而其他4个影响因子的取值区间均为[0，1]。
2.根据权利要求1所述的视频体验质量评估的方法，其特征在于，
(1)比特率影响因子IFBR计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>IF</mi> <mrow> <mi>B</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Br</mi> <mi>V</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mn>3</mn> </msub> </msup> <msup> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Br</mi> <mi>V</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mn>3</mn> </msub> </msup> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </mrow>
其中BrV即表示视频的比特率(单位：kbps)，而v1、v2、v3是与具体视频编解码相关的常数；
(2)帧率影响因子IFFR计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>IF</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>E</mi> <mi>x</mi> <mi>p</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mi>n</mi> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>Fr</mi> <mi>V</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mi>n</mi> <mo>(</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mn>2</mn> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>5</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>,</mo> </mrow>
其中表达式FrV表示的是视频帧率大小；参数v4，v5，为编解码相关的特定常数；
(3)初始延时影响因子IFID的计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>IF</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mrow>
λID＝v6+v7Brv，VID＝v8+v9Brv，
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow>
其中TID为初始延时，单位：秒；
VID表示的是当TID趋于无穷大时的残余MOS值；
λID为当TID增加时，MOS数值的下滑速度值；
TID0表示的是TID＝0时的缓冲频率偏移量；
参数v6～v9为编解码相关的特定常数；
(4)缓冲时长影响因子IFRP的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>IF</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>10</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>11</mn> </msub> <msub> <mi>Br</mi> <mi>v</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>v</mi> <mn>13</mn> </msub> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mn>12</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>Br</mi> <mi>v</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mn>12</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>Br</mi> <mi>v</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <mn>0</mn> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;le;</mo> <mn>1</mn> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow>
VRP是缓冲百分比Rp趋于无穷大时的残余MOS值；
λRP为当缓冲百分比Rp增大时MOS分数下降的速度值；
Rp0表示的是Rp＝0时的缓冲频率偏移量；
参数v10～v13为编解码相关的特定常数；
(5)缓冲频率影响因子IFRF的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>IF</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>;</mo> </mrow>
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λRF＝v14+v15Brv；
Rf＝NRB*60/TED；
Rf为缓冲频率；
VRF为当Rf趋于无穷大时的MOS残存值；
λRF表示的是QoE随缓冲频率的提升而下降的速度值；
Rf0表示的是Rf＝0时的缓冲频率偏移量；
参数v14～v17为编解码相关的特定常数。
3.根据权利要求1所述的视频体验质量评估的方法，其特征在于，IFFR、IFID、IFRP和IFRF中的任一项或任意多项无法计算时，取值为1。
4.一种视频体验质量评估装置，其特征在于，包括量化参数接收单元、计算单元和评估结果发送单元；
所述的量化参数接收单元接收用于计算视频体验评估值的参数；所述的参数包括视频的比特率BrV、初始延时TID、缓冲百分比Rp和缓冲频率Rf；
计算单元用于根据权利要求1-3任一项所述的视频体验质量评估的方法计算视频体验评估值；
评估结果发送单元用于输出评估结果。
5.根据权利要求4所述的视频体验质量评估装置，其特征在于，量化参数接收单元与DPI探针相连。
6.根据权利要求5所述的视频体验质量评估装置，其特征在于，视频体验质量评估装置还包括量化参数整理单元，用于对收到的量化参数进行整理，以得到合法有效的算法输入参数：如果量化参数中包含视频的编码信息RCodec，则该单元从存储单元或者配置文件中提取与该编码格式对应的算法常数v1～v17，以备评估单元使用；如果量化参数中未能包含核心算法中所需的初始等待时长TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf，而仅仅给出了初始等待信息(Tclick，Tplay)、缓冲时长信息(TRB，TED)、缓冲次数信息(NRB，TED)，则先计算出TID、Rp或Rf，再继续交由评估单元进行MOS计算。
7.一种视频体验质量评估的系统，其特征在于，包括量化参数提供装置、视频体验质量评估装置以及评估结果接收装置；
所述的视频体验质量评估装置为根据权利要求5或6所述的视频体验质量评估装置。
8.根据权利要求7所述的视频体验质量评估的系统，其特征在于，量化参数提供装置和视频体验质量评估装置通过I1接口通信；视频体验质量评估装置与评估结果接收装置之间通过I2接口通信；
(1)I1接口：该接口主要功能是将量化参数发送给视频质量评估装置；I1接口上的数据应至少包含一个会话标识，以及至少一项量化参数；
(2)I2接口：该接口主要功能是将评估结束后的MOS分数发送给评估结果接受装置；该接口上的数据至少包含一个会话标识，以及对应的取值[1，5]的MOS分数。
9.根据权利要求8所述的视频体验质量评估的系统，其特征在于，
量化参数提供装置采集的“量化参数”至少包括所观看视频的比特率Brv(单位：比特/秒，或bps)，同时还可以包括以下信息中的0个或多个：
a)视频编码信息，即视频压缩时使用的编码规则Rcodec，如MPEG/H.264AVC，或者H.263等；当网络中使用固定的编码规则，且质量评估装置已保存该编码规则所对应的算法常数配置时，量化参数中可以不含该信息；否则质量评估装置需要根据不同的编码规则，提取不同的算法常数，用于MOS分数的计算。
b)视频帧率信息，即视频的帧率FrV，单位：帧/秒，或fps
c)初始等待信息，即视频从点击开始，到正式播放之间的等待时长TID，单位：秒，或s；实际应用中，参数提供装置也可以通过分别向评估装置提供点击开始时间戳Tclick，正式播放时间戳Tplay两个参数，由后者进行TID＝Tplay-Tclick计算而得出初始等待时间，此时初始等待信息为(Tclick，Tplay)参数对，两者都可以为UTC格式，如2017-02-13T14∶15∶44.000Z，表示2017年2月13日14时15分44秒整。
d)缓冲时长信息，即视频播放过程中，由于缓存不足导致的视频卡顿、暂停时间占总播放时长的比例，即缓冲百分比Rp；实际应用中，参数提供装置也可以通过向评估装置提供总缓冲时长TRB，有效播放时长TED两个参数，由后者进行Rp＝TRB/(TRB+TED)得到缓冲百分比，具体计算见IFRP模型说明部分。此时的缓冲时长信息为(TRB，TED)参数对，单位：秒，或s；
e)缓冲频率信息，即播放过程中的缓冲次数除以有效播放时长的比例Rf；实际应用中，参数提供装置也可以通过向评估装置提供(总缓冲事件次数NRB，有效播放时长TED)两个参数，由后者进行Rf＝NRB*60/TED得到缓冲频率，具体计算见IFRF模型说明部分；此时的缓冲时长信息为(NRB，TED)参数对，NRB的单位：次，TED的单位：秒或s，Rf的单位：次/分。
10.根据权利要求8或9所述的视频体验质量评估的系统，其特征在于，量化参数提供装置按以下方式部署：
a)该装置的全部功能都部署在源服务器上，当终端请求HAS视频时，从该HAS视频对应的索引文件中提取视频比特率Brv、帧率FrV信息，同时通过解析终端请求媒体分片文件的HTTP请求时间及间隔，判断并提取终端的缓冲事件，从而获取缓冲时长、缓冲次数等初级指标，并通过计算，得到评估模型所需的初始等待时间TID、缓冲百分比Rp、缓冲频率Rf等信息；然后该提供模块将这些量化参数通过I1接口发送到视频质量评估装置；
b)该装置的全部功能都部署在传输网络设备上，当终端向源服务器请求HAS视频时，该设备通过网络探测器、DPI设备手段，对经过网络设备的请求进行拦截或复制，并从中提取特定的HAS视频信息、缓冲信息、初始等待时间信息，并将其通过I1接口发送给视频质量评估装置；
c)该装置的全部功能都部署在终端设备上；此时终端设备上主要以视频播放器为主要载体，以播放器插件的方式集成了该装置的参数收集和发送功能。
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