视频QoE测量学习笔记(二)

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自适应比特率（ABH或ABS）

HAS:HTTP adaptive streaming

自适应本质：

HAS正在解决传统流协议中主要关注的几个方面：

DASH标准化原因

HAS发展

编码：

影响HAS系统的四个主要问题：

一个健全的HAS方案应实现三个主要目标：

流会话的两种状态

QOE

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A Survey on Bitrate Adaptation Schemes for Streaming Media Over HTTP论文学习笔记

自适应比特率（ABH或ABS）

是一种旨在通过 HTTP 网络有效地流式传输文件的技术。向用户的视频播放器提供多个相同内容、不同大小文件的文件，然后客户端选择最合适的文件在设备上播放。

它旨在通过在任何情况下提供正确的内容、考虑特定设备和特定网络条件来改进流传输，从而减少重新缓冲的需求。 ABR 流式传输允许视频播放器根据可用比特率和设备功能选择最佳可用视频片段（或块）来播放。

HAS:HTTP adaptive streaming

主要在客户端执行，即，以分布式的方式

公共互联网上的视频传输也被称为过顶（OTT）视频流 

自适应本质：

每个片段以多个比特率级别编码，并在称为媒体呈现描述（MPD）的清单中列出。

MPD是提供服务器处的可用媒体片段的索引的XML文档。

在客户端侧，DASH实现比特率适配逻辑，其发出定时请求并使用HTTP（部分）GET消息从服务器下载MPD中描述的片段。在下载期间，DASH客户端估计网络中的可用带宽，并使用来自回放缓冲器的信息来为要获取的下一个片段选择合适的比特率。这种行为被称为比特率切换，其中客户端的目标是获取它可以获取的最高比特率片段，同时在回放缓冲区中保持足够的数据以避免视频停顿，从而实现良好的QoE权衡。

HAS正在解决传统流协议中主要关注的几个方面：

（1）它使用HTTP来传递视频片段，这简化了通过NAT和防火墙的遍历[6];

（2）在服务器端，它使用互联网服务提供商（ISP）和内容分发网络（CDN）的网络中可用的传统Web服务器或缓存;

（3）客户端独立于其他片段请求和获取每个片段，并维护回放会话状态，而服务器不需要维护因此，客户端可以从不同的服务器下载段，而不会影响系统的可伸缩性;

（4）它不需要客户端和服务器之间的持久连接，这提高了系统的可伸缩性，并降低了实现和部署成本。

DASH标准化原因

为了避免市场中的碎片化，运动图像专家组（MPEG）与第三代合作伙伴计划（3GPP）一起分别开始致力于MPEG媒体和HAS的HTTP流传输。这些努力最终导致了HTTP动态自适应流（DASH）的标准化。

HAS发展

1.互联网最初是为尽力而为、非实时数据传输而设计的。

2.2005年，Move Networks推出一种视频交付模式HAS，将媒体内容视为常规Web内容，并通过HTTP协议将其分成小块进行交付。

3.HTTP动态自适应流(DASH)提供了用于通过HTTP的自适应流传输的开放规范，并且将自适应逻辑的实现留给第三方。服务端一样，客户端(DASH播放器)的实现不同。

相关研究根据DASH实现方案，分为三大类

• 客户端:
• 服务端
• 网内方法

编码：

从可能不同的表示（以不同的比特率编码）请求和下载段的客户机在其回放缓冲器中无缝地连接这些段。这产生可使用标准解码器处理的符合位流

影响HAS系统的四个主要问题：

（1）多客户端竞争和稳定性问题，

（2）一致性质量流，

（3）QoE优化和测量，

（4）目的地间多媒体同步。

使用集中式管理控制器可以提高整体视频质量，同时改善观众的QoE。

一个健全的HAS方案应实现三个主要目标：

稳定性：HAS客户端应避免频繁的比特率切换，这会导致质量振荡和视频停顿，进而对QoE产生负面影响。

公平性：竞争可用带宽的多个HAS客户端应该基于观看者、内容和设备特性平等地共享网络资源。这里所期望的公平性通常不会导致带宽公平性。

高利用率：当客户端试图保持稳定和公平时，网络资源应尽可能有效地使用。

流会话的两种状态

• 缓冲区填充状态
• 稳定状态

缓冲器填充状态旨在填充回放缓冲器并达到可以发起或恢复回放的特定阈值。在这种状态下，客户端在前一个块被完全下载。在回放缓冲器水平达到目标阈值（例如，30秒，然而，注意，该阈值在不同的比特率适配方案之间变化，或者可以基于预期的条件来增加或减少），则客户端进入稳定状态。

在稳定状态期间的目标是保持缓冲器水平高于最小阈值，而不管带宽波动或中断，以便避免缓冲器欠载运行或停滞事件。稳态由两个活动周期组成，称为ON和OFF。基本上，HAS客户端每Ts个时间单位请求一个段，其中Ts表示每个段的内容持续时间，并且ON和OFF时段持续时间之和等于Ts。在开启时段期间，HAS客户端下载当前段并记录所实现的吞吐量值，该吞吐量值稍后将用于为未来段选择适当的比特率。之后，客户端在OFF时段中暂时变为空闲。

QOE

感知元素：

• 视频图像质量；
• 初始延迟；
• 停滞持续时间和频率；
• 以及质量切换幅度和频率；

评估标准：

（1）客观度量，例如峰值信噪比（PSNR）、结构相似性（SSIM和SSIMplus）、感知视频质量（PVQ）[43]和统计上无差别的质量变化（SIQV）;

（2）主观度量，诸如平均意见得分（MOS）;

（3）服务质量（QoS）导出的度量，诸如启动延迟、平均视频比特率、质量切换和再缓冲事件；实现高QoE是困难的，因为尝试优化每个度量可能导致冲突。这些测量之间的复杂关系以及适配逻辑与其他应用和网络层决策之间的相互作用可显著影响QoE。

（4)目的地间多媒体同步：社交多媒体网站的不断发展正在改变人们共享内容的方式。

参考链接：

Adaptive Bitrate Video Streaming - 知乎 (zhihu.com)