當前，IPTV是倍受關注的熱點技術，國內外建設了大量IPTV的試驗網、商業(yè)試運營網,各地擁有很多的用戶，可以說IPTV技術發(fā)展如火如荼。IPTV提供的各種業(yè)務豐富多彩，尤其是視頻業(yè)務滿足了人們的各種應用，也將成為運營商的收入增長點。

目前在國內IPTV的技術標準尚未確定，各廠家的產品還缺少各方面的嚴格測試及大范圍的應用。支持IPTV業(yè)務開展的網絡以IPv4為主，接入手段以ADSL、以太網、CableModem等方式為主。各研究機構及各運營商實驗網的測試表明，隨著IPTV用戶數(shù)量的增加，IPv4網絡尤其是在接入層面對服務質量(QoS)的支持及用戶對業(yè)務質量要求的矛盾日漸突出。這些矛盾直接表現(xiàn)由于網絡性能的原因造成圖像質量下降，所以在IP環(huán)境下視頻流的傳輸質量成為影響IPTV業(yè)務開展的關鍵問題。

對于IPTV的運營商來講，在用戶對視頻質量產生置疑時，如何快捷查找故障點，排除故障，進而構建一個可方便IPTV業(yè)務管理的監(jiān)測系統(tǒng)成為未來IPTV大規(guī)模運營的關鍵技術問題。

視頻圖像質量的測試

對于視頻通信系統(tǒng)的視頻質量測試，一直是人們研究的難點。對于數(shù)字視頻編解碼器的視頻質量測試，通常通過PSNR值來進行衡量，常用于靜態(tài)圖像質量的分析。然而人的視覺系統(tǒng)是一個復雜系統(tǒng)，人的主觀對視頻質量的感覺不能僅用PSNR來表達，因為觀察者在觀察視頻圖像時還會被其他因素影響，如環(huán)境、立場、場景及好惡等，同時這些因素又很難精確測量和量化。

ITU-RBT.500-11制定了測試視頻質量的方法，即DSCQS(Double Stimulus Continuous Quality Scale)的方法，如圖1所示。

DSCQS測試示意圖

DSCQS的方法是將原始圖像及被測圖像交替顯示，讓足夠多的觀察者觀察對比，對被測圖像打分，然后計算平均值，這是主觀的測試方法。它雖然可以準確反映圖像質量，但是具體實現(xiàn)時卻有很大困難。

ITU-T又頒布了對于視頻質量測試的J.144建議，在建議中推薦了以下幾種參考模型。

1.BT full-referencemodel(British Telecommunications

2.CPqD-IESalgorithm(TelecommunicationsResearchand Development Center)

3.Edge PSNR

(Yonsei University/SK Telecom/Radio Research Laboratory)

J.144還給出這幾種模型和DSCQS測試方法、PSNR的相近程度，并指出具體的測試方法，如圖2所示。

J.144建議視頻質量測試方法

圖2中，將未經視頻壓縮的源視頻流(做為參考視頻源)及經過編碼解碼的視頻流(被測視頻流)輸入到測試設備中，在測試設備中對它們進行比較，并給出視頻質量的參考值，以此定量評估視頻系統(tǒng)的圖像質量。需要說明的是此種測試方法與被測視頻流采用何種編碼方式無關。

VQEG(VideoQualityExpertGroup)是專門對視頻質量技術進行探討的組織。針對DSCQS及ITU-T J.144建議，VQEG推薦目前有專用的測試設備，如Tektronix的PQA300視頻質量測試儀，它是用自己發(fā)送的測試序列作為測試源，發(fā)送給被測編碼設備，然后將經過解碼的視頻輸入到測試設備儀中，通過計算對比得到視頻流質量的結果。這種測試方法一方面需要專用的測試序列，另一方面它的測試需要做大量計算，實時性差。另外VQEG推薦另一個視頻質量測試設備K-will公司的視頻質量測試儀，可以將未經編碼的原始視頻(不需專用視頻序列)及經過處理的視頻做為被測視頻輸入到該設備，通過實時計算得到視頻質量的參考值，該值用百分比來表示。百分比值越低代表被測視頻和原始越接近。該設備可實時地得到測量結果。

這種測試方法需要將兩路用于比較的視頻都輸入到測試儀中，通常稱為雙端測試。在IPTV的測試應用中，由于視頻源是已經封裝好的IP數(shù)據流，無法輸入到前面介紹的專用測試設備中。并且由于支持J.144的測試設備價格昂貴，不可能大量應用于實際運營維護中。

經過大量實驗表明，影響IPTV系統(tǒng)視頻質量的因素一方面還在于編解碼器自身的性能及對視頻流傳輸質量的適應能力，另一方面IP網的傳輸問題，即IP網性能對視頻流傳輸有著重要的影響,IP網的性能參數(shù)Latency、Jitter、PacketLoss是影響視頻傳輸?shù)闹匾獏?shù)。ITU-TG.1050建議針對IP網的性能做了分類，即WellManaged IP Network、Managed IP Network、Unmanaged IP Network，并對這三類網絡做了詳細的定義，定量給出了其所定義的三類網絡的性能參數(shù)。G.1050同時給出了在不同IP網絡性能參數(shù)情況下，語音業(yè)務的質量參數(shù)(用PESQ、MOS等評定)，即語音質量和IP網性能參數(shù)之間的關系。但是對于視頻流和IP網絡性能參數(shù)之間的關系，G.1050并未給出。在這種情況下，對于如何建立可運營可管理的IPTV系統(tǒng)成為IPTV發(fā)展的重要問題。

MDI(Media Delivery Index)

視頻流傳輸性能指標MDI(MediaDeliveryIndex)由Cisco及IneoQuestTechnologies公司提出并被IETF采納，標準號為RFC4445。MDI的提出為IPTV系統(tǒng)中視頻流的傳輸性能提供了有效的辦法。MDI定義了兩個視頻流傳輸?shù)男阅苤笜?DF(Delay Factor)和MLR(Media Loss Rate),并根據DF及MLR對視頻流傳輸性能進行評測。DF值表達的是每個數(shù)據包在測試點被顯示或者記錄到達時間的間隔值。MLR給出了在選定的時間間隔內數(shù)據包丟失的數(shù)量或失序數(shù)據包的數(shù)量。

通過計算DF值及MLR值可以得到在一定視頻流速率下，需要視頻緩沖區(qū)的大小，用于平滑由于網絡性能變差造成解碼器輸出視頻圖像質量的下降。所以MDI參數(shù)是目前在IP網絡環(huán)境下和視頻圖像傳輸質量密切相關的參數(shù)。

在實際應用中，MDI參數(shù)可以較為方便地測量計算獲得。RCF4445中詳細介紹了MDI參數(shù)的計算方法。這使得對于在IPTV系統(tǒng)中視頻流的傳輸質量測試變得方便可行。將對視頻圖像的測試轉化為對視頻流傳輸質量的測試，并且將復雜雙端測試(如DSCQS方法)變?yōu)閱味说臏y試，具有很強的實用性。MDI和DSCQS測試一樣，與被測視頻流的編碼標準無關。