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关于IPTV直播视频编码码率的探索

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李佳

摘要随着网络的发展，新媒体的应用已经完全融入到我们的工作和生活。如何给全国1.2亿IPTV用户提供优质的图像服务，是广电新媒体人一直思考研究的课题。笔者通过多年的工作经验和大量的实验数据，总结和验证出一个适应于IPTV直播视频码率的标准。

关键词编码；H.264；IPTV；码率；PQR；PSNR；SSIM；图像质量

中图分类号G2文献标识码A文章编号2096-0360（2018）10-0023-02

随着国务院关于三网融合政策的号召，全国IPTV产业如雨后春笋般迅猛发展。IPTV集成播控平台建设实行全国统一规划、统一标准、统一组织、统一管理。

目前IPTV视频编码格式，已经基本统一使用H.264作为基本标准，随着通信运营商的宽带大力发展，视频编码码率也会随着条件的成熟，而逐渐提升。在同样编码技术下，是不是码率越大，质量越好？什么样的码率性价比最高？如何在线测试视频质量的优劣？

按照最初的白皮书对IPTV直播编码的标准，其中编码只是笼统的规定为主流编码格式，但目前来说，绝大多数IPTV都使用H.264作为编码标准，就其历史和技术原因，在本篇论述里不做更多阐述。

编码速率模式为CBR，这点和有线电视网VBR有本质的区别。对于多频道复用一个频点或一个固定带宽情况下，VBR或ABR都有着得天独厚的优势。而IPTV刚好相反，固定一个带宽跑着一个组播频道，一定是贴近满负荷的最佳利用率为佳。所以CBR和VBR没有哪个好、哪个差的说法，刚好印证了一句话：没有绝对，只有相对的完美匹配。

频道来说，大家一般都才用Mpeg1L2，或AAC，高清有时也会采用杜比AC3或EAC3，这个要根据当地机顶盒的license是否支持来决定。采样率都默认使用48KHZ。声道标清都会选择mono，高清选择stereo或5.1。

视频编码码率作为本篇论述的点，在该标准虽然有个建议范围，标清：1.5～2.5mbps，而高清1080i：8mbps，720P：6mbps，但没有做出绝对定义。这个其实也可以理解，应该各地的网络情况不一，而IPTV本来就是一个视频可以做动态调整的开发式平台。这对各地的内容提供方来说，即是迷惑的地方，也是可以突破的地方，可以不拘一格，根据自身情况，做出最佳编码得出最佳图像质量。

现在我们就如何在现有带宽条件下，编码出最好的质量，做些测试工作。

下面我们对不同码率的表现来做下分析。

测试目标通过专用测试仪器，测试出不同编码器编码质量。

测试设备如下。测试仪器：泰克PQA500；H.264IP解码器：哈雷IRD2963；交换机：cisco2960。

通过泰克PQA500发出SD和HD-SDI标准图像帧序列，经过视分将信号分配各厂家H.264编码器，哈雷IRD2963解码器把IPH.264流解码成SDI信号，再把解出来的SDI信号接回PQA500仪器。

PQA500会把发出和接收的图像帧同步对比，计算出之间的差异，得出最后的PQR值，0～10分值，PQR=0表示测试序列与参考序列完全相同，PQR值越大，损伤程度越大。PQR=1几乎觉察不到损伤；PQR=3已经可觉察到连续损伤，但不强；PQR=10明显可觉察到损伤。

本次测试有标清编码器和高清编码器，均为主流的编码器（爱立信、哈雷、Ateme等），后续数据为编码器的平均值，所呈现出来的数据不代表编码产品，只作为码率特性参考。

HD通过三类有代表的图像帧来完成测试：duckstakeoff、intotree、parkjoy。

SD通过五类有代表的图像帧来完成测试：风车、火车、足球、人脸、兵乓。

根据最终测试数据分析：

Mpeg2在17.5mbps码率下，为得出一个性价比比较高的数值，比12mbps码率质量大幅度提升，而比24mbps码率会略逊色点。

H.264高清编码在8mbps会得到一个比较优质的质量，而随着码率提升，质量也会随之增加，到12mbps情况下，就显出一个瓶颈来，更高的码率得出的图像质量不会明显。H.26412mbps和Mpeg217.5mbps对比，除处理水波纹外，H.264还会略占上风。这也说明另一个问题，Mpeg2在高码率情况下，编码复杂的图像是具有一定优势的，这也是用户反映一些球赛，尤其NBA篮球等比赛转播，有线网会比IPTV效果好的原因。但在一般的场景环境下，IPTV的高压缩比优势也会体现出来，所以一般电视剧等常规节目，IPTV的图像质量还是具有优势的。

从测试的结果来看，标清编码器对色彩丰富的运动图像编码质量较差，尤其在低码率下，损伤相当严重。而对人物特写图像处理能力较强，两种码率下表现都比较好。根据数据分析，标清编码在2.5mbps情况下，可以得到一个比较优质的视频

质量。

目前IPTV标