淺論自適應(yīng)碼率視頻流的原理及在OTT中應(yīng)用

王堅

【摘要】 OTT視頻應(yīng)用已經(jīng)成為業(yè)界發(fā)展趨勢，但其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境卻缺少Q(mào)OE（Quality of experience）保證。因此在提供OTT業(yè)務(wù)時，用戶使用體驗QOE變得至關(guān)重要。在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由于無線頻譜資源的稀缺性，優(yōu)化OTT視頻能夠節(jié)省寶貴的無線網(wǎng)絡(luò)資源。本文通過介紹自適應(yīng)碼流的原理及在OTT中的應(yīng)用，說明自適應(yīng)碼流技術(shù)在OTT環(huán)境中的重要應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】 IPTV OTT 自適應(yīng)碼流 QOE 視頻優(yōu)化

一、IPTV與OTT視頻行業(yè)背景

2002年左右，IPTV作為付費電視的一種，開始在歐洲部署。經(jīng)過10多年的快速發(fā)展，IPTV視頻業(yè)務(wù)日益普及。據(jù)市場研究機構(gòu)Multimedia Research Group（MRG）2011年研究報告稱，全球IPTV用戶總數(shù)將在2014年增至1.02億。截至2012年底，中國大陸地區(qū)就已超過2000萬IPTV用戶，用戶主要集中在電信運營商。另外一種主流的付費電視，廣電的有線數(shù)字電視用戶在國內(nèi)目前已經(jīng)超過1億。通常將IPTV和有線數(shù)字電視都稱為付費電視業(yè)務(wù)，付費電視用戶的服務(wù)體驗是得到有線網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字電視）或電信運營商（IPTV）承諾保證的。

近幾年隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及發(fā)展，家庭網(wǎng)絡(luò)接入提速，智能終端得到普及，包括智能手機、各種PAD屏、智能電視機頂盒等。有不少用戶已經(jīng)逐步從有線數(shù)字電視和IPTV等付費電視服務(wù)中分離出來，觀看更多來自互聯(lián)網(wǎng)的視頻內(nèi)容，即OTT（OVER THE TOP）業(yè)務(wù)。全球知名的咨詢機構(gòu)ABI RESEARCH調(diào)查報告稱，到2017年全球OTT的市場收入會達(dá)到320億美元，是2012年82億美元的4倍多[1]。

二、OTT視頻服務(wù)中存在的問題

OTT視頻特點是用戶通過運營商提供的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，消費來自互聯(lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容供應(yīng)商的內(nèi)容，在國外比較典型的是NETFLEX，GOOGEL TV等。終端用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)在OTT平臺訂購OTT的視頻節(jié)目包，而這筆訂購費用是直接支付給OTT服務(wù)提供商，而對電信運營商只收取寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的費用，不收取節(jié)目費用。所以，OTT視頻的內(nèi)容體驗質(zhì)量，電信網(wǎng)絡(luò)運營商是不提供保證的。

技術(shù)層面，與付費電視IPTV相比，OTT視頻的最大區(qū)別在于：IPTV是運營商提供視頻內(nèi)容，是在運營商的寬帶網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分發(fā)，承諾提供體驗有質(zhì)量保證的視頻內(nèi)容。IPTV一般采用恒定碼率的編碼方式CBR。OTT視頻由于是在網(wǎng)絡(luò)不能保證QOS的情況下采用可編碼率VBR或CVBR壓縮的視頻，容易出現(xiàn)如下2種情況：（1）沒有用戶視頻體驗質(zhì)量保證QOE。在網(wǎng)絡(luò)帶寬瞬間劣化的情況下，由于視頻壓縮后的帶寬要求大于網(wǎng)速，無法滿足正常播放視頻的要求，客戶端就會出現(xiàn)圖像卡頓現(xiàn)象。另外就是視頻內(nèi)容由于網(wǎng)絡(luò)丟包而造成圖像馬賽克現(xiàn)象。用戶對視頻業(yè)務(wù)的體驗ITU-T P.10/G.100中的QOE（Quality of Experience）規(guī)定的一般采用用戶主觀評分的方式評估（ITU-R BT.500），客觀評估是個復(fù)雜的課題，雖然有許多研究機構(gòu)和組織向ITU提交了關(guān)于視頻QOE 客觀評估的建議，但I(xiàn)TU 目前還沒有定義統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)[2]。（2）OTT視頻過度消耗無線網(wǎng)絡(luò)資源，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。據(jù)調(diào)查，約75%的互聯(lián)網(wǎng)視頻流量主要都是約占其中5%鏈接過高分辨率的視頻及圖像文件造成的，而約95%的客戶端連接只消耗網(wǎng)絡(luò)總帶寬的20%-40%。相對顯視頻屏幕的大小，OTT提供視頻的同時，往往給手機等智能終端分辨率過高的內(nèi)容，由此而造成無線帶寬資源的浪費。比如給終端屏幕5英寸的智能手機屏提供高質(zhì)量視頻，480P分辨率視頻就足夠了，若提供1080P分辨率的視頻就會占用大量不必要的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，而用戶主觀的視頻清晰度沒有明顯增加，這顯然是不經(jīng)濟的，甚至可能造成由于少量高帶寬用戶的突發(fā)請求，出現(xiàn)較大面積阻塞無線網(wǎng)絡(luò)的情況發(fā)生，導(dǎo)致其它用戶的業(yè)務(wù)體驗響應(yīng)延遲。

三、HTTP自適應(yīng)碼流基本原理及方案組成

（1）自適應(yīng)碼流基本原理

首先是編碼過程，視音頻信號（可以是直播或非直播）的節(jié)目源，經(jīng)過編碼后成為MPEG-2 TS封裝的節(jié)目流。然后將連續(xù)的 MPEG2 流進(jìn)行切片，成為一個系列視頻片段進(jìn)行保存，比如一系列.ts結(jié)尾的文件格式。如果只有音頻文件而不包括視頻，則可以是一系列MPEG的音頻文件，一般是帶ADTS頭的AAC或 MP3文件。編碼時可以對同一內(nèi)容設(shè)置不同編碼帶寬，分別設(shè)為125K，250K，600K，1200K，2500K，8000K的同樣內(nèi)容的視頻文件。

切片的過程，通常需要用軟件切片實現(xiàn)。切片工具在切片同時產(chǎn)生一個索引文件，即index文件。該索引文件包含一系列的媒體文件相關(guān)信息，包括元數(shù)據(jù) metadata。索引文件是.M3U8格式。播放的客戶端通過URL，首先獲得這個索引文件，然后就按索引順序獲取分片媒體文件，然后順序播放。切片的同時可以選擇對文件進(jìn)行加密或不加密。

多碼流文件在切片時，編碼器往往不是切片1個固定帶寬的文件，而是切片多個帶寬的壓縮的文件，可以按多種帶寬壓縮文件，比如每個文件可以定長為10秒。

HTTP客戶端則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況，在不同的視頻帶寬文件中進(jìn)行選擇最優(yōu)的適合此時網(wǎng)絡(luò)帶寬的文件進(jìn)行下載播放。

整體結(jié)構(gòu)如圖（1）。

總之，HTTP提供一些明顯的優(yōu)勢，例如支持媒體加密和根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)鏈接速度動態(tài)的在不同碼流之間切換。相對TS封裝，如果采用單一的MPEG-4或QUICKTIME文件封裝是比較高效，但不能實現(xiàn)不同碼率的動態(tài)切換。

（2）方案組成

①服務(wù)端部分：

編碼器

流文件切片器和存儲切片文件

編碼器：

編碼器功能是將未壓縮的視音頻信號進(jìn)行編碼壓縮并做封裝輸出。編碼設(shè)置的格式需要為客戶端可以支持解碼配合，例如是H.264視頻和HE-AAC音頻編碼，然后通過 MPEG-2TS封裝，對音頻信號則只包含MPEG ES封裝音頻信號。編碼器需要對相同視頻內(nèi)容生成不同帶寬的視頻內(nèi)容，比如125K，250K，600K，1200K，2500K，8000K的不同編碼率文件。endprint

注意：MPEG-2TS封裝不能與MPEG-2編碼的概念混淆。封裝是一種打包的格式，可以封裝多種編碼格式內(nèi)容，比如對視音頻就是H.264視頻和AAC音頻，對音頻就是MPEG ES格式，封裝帶ATDS頭的AAC格式或MP3格式。

流文件流切片器及存儲：

流切片過程是通過軟件在本地網(wǎng)絡(luò)讀出TS封裝文件，并將文件切片為一系列，較小的等長度的媒體文件，比如10秒為一段。這些已分割的文件，可以在客戶端重新復(fù)原組成連續(xù)的流文件。

切片同時創(chuàng)建一個索引文件，包含了切片文件的樣板。每次切片器完成文件切片，索引文件就會更新。索引文件用來跟蹤媒體文件可用性及位置。切片器以在切片的過程中，可以對文件進(jìn)行加密并在這個過程中生成相關(guān)密鑰文件。切片后的媒體文件被保存為.ts文件（MPEG-2封裝，索引文件被保存為.M3U8文件）。切片時需要強調(diào)的是，對文件的等長切片，而且要對不同碼率的視頻文件都做切片。

②分發(fā)單元

分發(fā)系統(tǒng)是一個WEB服務(wù)器或WEB 緩存系統(tǒng)，通過HTTP與客戶端建立鏈接并下發(fā)媒體文件和索引文件。 對于WEB服務(wù)器可以是通用的，一般只需要少量配置工作就可以實現(xiàn)。

推薦配置是典型的用于MIME類型的M3U8文件和 .ts 文件。生存時間 TTL值對于.M3U8 文件可以設(shè)置，以達(dá)到需要WEB CACH服務(wù)緩存達(dá)到的設(shè)計要求。這些文件經(jīng)常需要頻繁的覆蓋，最新的內(nèi)容則按最新的請求下載。

③客戶端單元

首先是客戶端獲取索引文件并基于URL來區(qū)分不同視頻流。索引文件按序定位已存在的媒體文件，密鑰文件及可替換的媒體文件等。對于選擇播放的流，客戶端會按順序下載已有媒體文件。每個文件即包含播放流里的順序文件。當(dāng)下載足夠的數(shù)據(jù)文件后，客戶端開始播放給用戶重新組裝的流。

客戶端負(fù)責(zé)獲取解密密鑰字，認(rèn)證或提供認(rèn)證界面并按需解密媒體文件。在這個過程中，客戶端一旦索引文件中遇到 #EXT-X-ENDLIST的標(biāo)記，就會停止這個過程。如果一直不遇到#EXT-X-ENDLIST的標(biāo)記，則索引文件則會是持續(xù)廣播信號的一部分?？蛻舳藭芷谛缘南螺d新版本的索引文件，然后客戶端在更新的索引文件中尋找媒體文件及解密密鑰字，并將這些URL加到隊列中。

Session 會話類型

HTTP直播流協(xié)議支持直播會話和VOD視頻點播會話鏈接。對直播會話鏈接，新的媒體文件創(chuàng)立并且現(xiàn)有的索引文件實時更新。新的索引文件包括新的媒體文件，而舊的索引文件被移除，更新的索引文件表現(xiàn)為連續(xù)播放流的一個移動窗口，這種會話適用于連續(xù)的廣播視頻。

對于 VOD會話，媒體文件表示了需要播放的完整周期。索引文件是靜態(tài)的，包含從文件之初到結(jié)束的完整索引。這種類型的會話允許客戶端能完整的訪問到整個節(jié)目內(nèi)容中。

也可以創(chuàng)立一個直播然后轉(zhuǎn)為點播，即轉(zhuǎn)直播到VOD，這時不需要從服務(wù)器里移除舊的文件或從索引文件里刪除URL，只需要在廣播結(jié)束時增加一個 #EXT-X-ENDLIST標(biāo)識?？蛻舳丝梢噪S后加入廣播并仍舊看到完整事件，這在需要重播的時候就相當(dāng)方便。

替換流的切換

索引文件可以指向可替換的流內(nèi)容，從而實現(xiàn)對同一視頻多種編碼質(zhì)量對應(yīng)不同的終端類型和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬變化，HTTP直播流協(xié)議支持動態(tài)的流切換，客戶端軟件則會自動在不同的流之間在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行切換，這種自動方式是根據(jù)測量網(wǎng)絡(luò)吞吐能力來實現(xiàn)。

索引文件指向一個替換流，是通過指向另一給索引文件標(biāo)示實現(xiàn)，如圖（2）所示。

客戶端可以在任意時刻，實現(xiàn)對不同流的切換，比如移動終端從蜂窩網(wǎng)絡(luò)接入或離開WIFI 熱點。所有的可替換流需要使用統(tǒng)一的音頻，這樣才能實現(xiàn)平滑的切換過程。

應(yīng)用案例說明：

按照在不同網(wǎng)絡(luò)帶寬的條件下，我們對視頻內(nèi)容進(jìn)行不同的編碼率實現(xiàn)編碼，比如我們可以對同一部電影內(nèi)容，采用H.264編碼，做7個級別碼率編碼，如表1所示。

手機，PAD，PC和TV至少都由2檔質(zhì)量可選，具體選哪種質(zhì)量，取決于網(wǎng)絡(luò)，在默認(rèn)情況下，應(yīng)選擇較高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，以滿足較好的用戶體驗。比如在網(wǎng)絡(luò)條件允許的情況下，采用H.264的編碼壓縮的視頻256Kbit/s圖像的清晰度一定比128Kbit/s的要高，如果在網(wǎng)絡(luò)情況不好時，則自動切換到低碼率的一檔，從而使播放流暢。

另外一種情況是，但對于較小屏幕如提供較高的帶寬，實際是對網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗是一種浪費，因為用戶體驗并未得到很明顯的提高，這種由少量用戶對大寬帶視頻的需求，會對無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬消耗造成浪費和擁塞，降低了其它大量用戶的使用體驗，因此需要在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對視頻進(jìn)行優(yōu)化處理，比如對手機用戶的所有1080P的視頻降低為720P或480P視頻分辨率，從而節(jié)省寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源。

四、總結(jié)

在OTT的業(yè)務(wù)環(huán)境中，由于業(yè)務(wù)是假設(shè)在互聯(lián)網(wǎng)之上，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量沒有QOS保證，因此需要在應(yīng)用層對視頻傳輸進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化處理，以提供用戶業(yè)務(wù)體驗：（1）通過HTTP的自適應(yīng)碼流技術(shù)，提高OTT視頻在網(wǎng)絡(luò)帶寬波動的情況下提供平滑播放的業(yè)務(wù)體驗。（2）對各種視頻終端的屏幕實現(xiàn)分辨率匹配策略，尤其在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，減少OTT視頻對網(wǎng)絡(luò)開銷，降低無線網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能，從而提高業(yè)務(wù)體驗質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 黃遠(yuǎn)清. 2012年美國OTT市場淺析[J]，衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2012（23）

[2] 姚良等. 智能電視終端的視頻服務(wù)質(zhì)量保障[J]，電信科學(xué)，2013（04）endprint

注意：MPEG-2TS封裝不能與MPEG-2編碼的概念混淆。封裝是一種打包的格式，可以封裝多種編碼格式內(nèi)容，比如對視音頻就是H.264視頻和AAC音頻，對音頻就是MPEG ES格式，封裝帶ATDS頭的AAC格式或MP3格式。

流文件流切片器及存儲：

流切片過程是通過軟件在本地網(wǎng)絡(luò)讀出TS封裝文件，并將文件切片為一系列，較小的等長度的媒體文件，比如10秒為一段。這些已分割的文件，可以在客戶端重新復(fù)原組成連續(xù)的流文件。

切片同時創(chuàng)建一個索引文件，包含了切片文件的樣板。每次切片器完成文件切片，索引文件就會更新。索引文件用來跟蹤媒體文件可用性及位置。切片器以在切片的過程中，可以對文件進(jìn)行加密并在這個過程中生成相關(guān)密鑰文件。切片后的媒體文件被保存為.ts文件（MPEG-2封裝，索引文件被保存為.M3U8文件）。切片時需要強調(diào)的是，對文件的等長切片，而且要對不同碼率的視頻文件都做切片。

②分發(fā)單元

分發(fā)系統(tǒng)是一個WEB服務(wù)器或WEB 緩存系統(tǒng)，通過HTTP與客戶端建立鏈接并下發(fā)媒體文件和索引文件。 對于WEB服務(wù)器可以是通用的，一般只需要少量配置工作就可以實現(xiàn)。

推薦配置是典型的用于MIME類型的M3U8文件和 .ts 文件。生存時間 TTL值對于.M3U8 文件可以設(shè)置，以達(dá)到需要WEB CACH服務(wù)緩存達(dá)到的設(shè)計要求。這些文件經(jīng)常需要頻繁的覆蓋，最新的內(nèi)容則按最新的請求下載。

③客戶端單元

首先是客戶端獲取索引文件并基于URL來區(qū)分不同視頻流。索引文件按序定位已存在的媒體文件，密鑰文件及可替換的媒體文件等。對于選擇播放的流，客戶端會按順序下載已有媒體文件。每個文件即包含播放流里的順序文件。當(dāng)下載足夠的數(shù)據(jù)文件后，客戶端開始播放給用戶重新組裝的流。

客戶端負(fù)責(zé)獲取解密密鑰字，認(rèn)證或提供認(rèn)證界面并按需解密媒體文件。在這個過程中，客戶端一旦索引文件中遇到 #EXT-X-ENDLIST的標(biāo)記，就會停止這個過程。如果一直不遇到#EXT-X-ENDLIST的標(biāo)記，則索引文件則會是持續(xù)廣播信號的一部分。客戶端會周期性的下載新版本的索引文件，然后客戶端在更新的索引文件中尋找媒體文件及解密密鑰字，并將這些URL加到隊列中。

Session 會話類型

HTTP直播流協(xié)議支持直播會話和VOD視頻點播會話鏈接。對直播會話鏈接，新的媒體文件創(chuàng)立并且現(xiàn)有的索引文件實時更新。新的索引文件包括新的媒體文件，而舊的索引文件被移除，更新的索引文件表現(xiàn)為連續(xù)播放流的一個移動窗口，這種會話適用于連續(xù)的廣播視頻。

對于 VOD會話，媒體文件表示了需要播放的完整周期。索引文件是靜態(tài)的，包含從文件之初到結(jié)束的完整索引。這種類型的會話允許客戶端能完整的訪問到整個節(jié)目內(nèi)容中。

也可以創(chuàng)立一個直播然后轉(zhuǎn)為點播，即轉(zhuǎn)直播到VOD，這時不需要從服務(wù)器里移除舊的文件或從索引文件里刪除URL，只需要在廣播結(jié)束時增加一個 #EXT-X-ENDLIST標(biāo)識。客戶端可以隨后加入廣播并仍舊看到完整事件，這在需要重播的時候就相當(dāng)方便。

替換流的切換

索引文件可以指向可替換的流內(nèi)容，從而實現(xiàn)對同一視頻多種編碼質(zhì)量對應(yīng)不同的終端類型和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬變化，HTTP直播流協(xié)議支持動態(tài)的流切換，客戶端軟件則會自動在不同的流之間在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行切換，這種自動方式是根據(jù)測量網(wǎng)絡(luò)吞吐能力來實現(xiàn)。

索引文件指向一個替換流，是通過指向另一給索引文件標(biāo)示實現(xiàn)，如圖（2）所示。

客戶端可以在任意時刻，實現(xiàn)對不同流的切換，比如移動終端從蜂窩網(wǎng)絡(luò)接入或離開WIFI 熱點。所有的可替換流需要使用統(tǒng)一的音頻，這樣才能實現(xiàn)平滑的切換過程。

應(yīng)用案例說明：

按照在不同網(wǎng)絡(luò)帶寬的條件下，我們對視頻內(nèi)容進(jìn)行不同的編碼率實現(xiàn)編碼，比如我們可以對同一部電影內(nèi)容，采用H.264編碼，做7個級別碼率編碼，如表1所示。

手機，PAD，PC和TV至少都由2檔質(zhì)量可選，具體選哪種質(zhì)量，取決于網(wǎng)絡(luò)，在默認(rèn)情況下，應(yīng)選擇較高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，以滿足較好的用戶體驗。比如在網(wǎng)絡(luò)條件允許的情況下，采用H.264的編碼壓縮的視頻256Kbit/s圖像的清晰度一定比128Kbit/s的要高，如果在網(wǎng)絡(luò)情況不好時，則自動切換到低碼率的一檔，從而使播放流暢。

另外一種情況是，但對于較小屏幕如提供較高的帶寬，實際是對網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗是一種浪費，因為用戶體驗并未得到很明顯的提高，這種由少量用戶對大寬帶視頻的需求，會對無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬消耗造成浪費和擁塞，降低了其它大量用戶的使用體驗，因此需要在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對視頻進(jìn)行優(yōu)化處理，比如對手機用戶的所有1080P的視頻降低為720P或480P視頻分辨率，從而節(jié)省寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源。

四、總結(jié)

在OTT的業(yè)務(wù)環(huán)境中，由于業(yè)務(wù)是假設(shè)在互聯(lián)網(wǎng)之上，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量沒有QOS保證，因此需要在應(yīng)用層對視頻傳輸進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化處理，以提供用戶業(yè)務(wù)體驗：（1）通過HTTP的自適應(yīng)碼流技術(shù)，提高OTT視頻在網(wǎng)絡(luò)帶寬波動的情況下提供平滑播放的業(yè)務(wù)體驗。（2）對各種視頻終端的屏幕實現(xiàn)分辨率匹配策略，尤其在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，減少OTT視頻對網(wǎng)絡(luò)開銷，降低無線網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能，從而提高業(yè)務(wù)體驗質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 黃遠(yuǎn)清. 2012年美國OTT市場淺析[J]，衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2012（23）

[2] 姚良等. 智能電視終端的視頻服務(wù)質(zhì)量保障[J]，電信科學(xué)，2013（04）endprint

注意：MPEG-2TS封裝不能與MPEG-2編碼的概念混淆。封裝是一種打包的格式，可以封裝多種編碼格式內(nèi)容，比如對視音頻就是H.264視頻和AAC音頻，對音頻就是MPEG ES格式，封裝帶ATDS頭的AAC格式或MP3格式。

流文件流切片器及存儲：

流切片過程是通過軟件在本地網(wǎng)絡(luò)讀出TS封裝文件，并將文件切片為一系列，較小的等長度的媒體文件，比如10秒為一段。這些已分割的文件，可以在客戶端重新復(fù)原組成連續(xù)的流文件。

切片同時創(chuàng)建一個索引文件，包含了切片文件的樣板。每次切片器完成文件切片，索引文件就會更新。索引文件用來跟蹤媒體文件可用性及位置。切片器以在切片的過程中，可以對文件進(jìn)行加密并在這個過程中生成相關(guān)密鑰文件。切片后的媒體文件被保存為.ts文件（MPEG-2封裝，索引文件被保存為.M3U8文件）。切片時需要強調(diào)的是，對文件的等長切片，而且要對不同碼率的視頻文件都做切片。

②分發(fā)單元

分發(fā)系統(tǒng)是一個WEB服務(wù)器或WEB 緩存系統(tǒng)，通過HTTP與客戶端建立鏈接并下發(fā)媒體文件和索引文件。 對于WEB服務(wù)器可以是通用的，一般只需要少量配置工作就可以實現(xiàn)。

推薦配置是典型的用于MIME類型的M3U8文件和 .ts 文件。生存時間 TTL值對于.M3U8 文件可以設(shè)置，以達(dá)到需要WEB CACH服務(wù)緩存達(dá)到的設(shè)計要求。這些文件經(jīng)常需要頻繁的覆蓋，最新的內(nèi)容則按最新的請求下載。

③客戶端單元

首先是客戶端獲取索引文件并基于URL來區(qū)分不同視頻流。索引文件按序定位已存在的媒體文件，密鑰文件及可替換的媒體文件等。對于選擇播放的流，客戶端會按順序下載已有媒體文件。每個文件即包含播放流里的順序文件。當(dāng)下載足夠的數(shù)據(jù)文件后，客戶端開始播放給用戶重新組裝的流。

客戶端負(fù)責(zé)獲取解密密鑰字，認(rèn)證或提供認(rèn)證界面并按需解密媒體文件。在這個過程中，客戶端一旦索引文件中遇到 #EXT-X-ENDLIST的標(biāo)記，就會停止這個過程。如果一直不遇到#EXT-X-ENDLIST的標(biāo)記，則索引文件則會是持續(xù)廣播信號的一部分。客戶端會周期性的下載新版本的索引文件，然后客戶端在更新的索引文件中尋找媒體文件及解密密鑰字，并將這些URL加到隊列中。

Session 會話類型

HTTP直播流協(xié)議支持直播會話和VOD視頻點播會話鏈接。對直播會話鏈接，新的媒體文件創(chuàng)立并且現(xiàn)有的索引文件實時更新。新的索引文件包括新的媒體文件，而舊的索引文件被移除，更新的索引文件表現(xiàn)為連續(xù)播放流的一個移動窗口，這種會話適用于連續(xù)的廣播視頻。

對于 VOD會話，媒體文件表示了需要播放的完整周期。索引文件是靜態(tài)的，包含從文件之初到結(jié)束的完整索引。這種類型的會話允許客戶端能完整的訪問到整個節(jié)目內(nèi)容中。

也可以創(chuàng)立一個直播然后轉(zhuǎn)為點播，即轉(zhuǎn)直播到VOD，這時不需要從服務(wù)器里移除舊的文件或從索引文件里刪除URL，只需要在廣播結(jié)束時增加一個 #EXT-X-ENDLIST標(biāo)識?？蛻舳丝梢噪S后加入廣播并仍舊看到完整事件，這在需要重播的時候就相當(dāng)方便。

替換流的切換

索引文件可以指向可替換的流內(nèi)容，從而實現(xiàn)對同一視頻多種編碼質(zhì)量對應(yīng)不同的終端類型和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬變化，HTTP直播流協(xié)議支持動態(tài)的流切換，客戶端軟件則會自動在不同的流之間在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行切換，這種自動方式是根據(jù)測量網(wǎng)絡(luò)吞吐能力來實現(xiàn)。

索引文件指向一個替換流，是通過指向另一給索引文件標(biāo)示實現(xiàn)，如圖（2）所示。

客戶端可以在任意時刻，實現(xiàn)對不同流的切換，比如移動終端從蜂窩網(wǎng)絡(luò)接入或離開WIFI 熱點。所有的可替換流需要使用統(tǒng)一的音頻，這樣才能實現(xiàn)平滑的切換過程。

應(yīng)用案例說明：

按照在不同網(wǎng)絡(luò)帶寬的條件下，我們對視頻內(nèi)容進(jìn)行不同的編碼率實現(xiàn)編碼，比如我們可以對同一部電影內(nèi)容，采用H.264編碼，做7個級別碼率編碼，如表1所示。

手機，PAD，PC和TV至少都由2檔質(zhì)量可選，具體選哪種質(zhì)量，取決于網(wǎng)絡(luò)，在默認(rèn)情況下，應(yīng)選擇較高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，以滿足較好的用戶體驗。比如在網(wǎng)絡(luò)條件允許的情況下，采用H.264的編碼壓縮的視頻256Kbit/s圖像的清晰度一定比128Kbit/s的要高，如果在網(wǎng)絡(luò)情況不好時，則自動切換到低碼率的一檔，從而使播放流暢。

另外一種情況是，但對于較小屏幕如提供較高的帶寬，實際是對網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗是一種浪費，因為用戶體驗并未得到很明顯的提高，這種由少量用戶對大寬帶視頻的需求，會對無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬消耗造成浪費和擁塞，降低了其它大量用戶的使用體驗，因此需要在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)對視頻進(jìn)行優(yōu)化處理，比如對手機用戶的所有1080P的視頻降低為720P或480P視頻分辨率，從而節(jié)省寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源。

四、總結(jié)

在OTT的業(yè)務(wù)環(huán)境中，由于業(yè)務(wù)是假設(shè)在互聯(lián)網(wǎng)之上，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量沒有QOS保證，因此需要在應(yīng)用層對視頻傳輸進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化處理，以提供用戶業(yè)務(wù)體驗：（1）通過HTTP的自適應(yīng)碼流技術(shù)，提高OTT視頻在網(wǎng)絡(luò)帶寬波動的情況下提供平滑播放的業(yè)務(wù)體驗。（2）對各種視頻終端的屏幕實現(xiàn)分辨率匹配策略，尤其在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，減少OTT視頻對網(wǎng)絡(luò)開銷，降低無線網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能，從而提高業(yè)務(wù)體驗質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 黃遠(yuǎn)清. 2012年美國OTT市場淺析[J]，衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2012（23）

[2] 姚良等. 智能電視終端的視頻服務(wù)質(zhì)量保障[J]，電信科學(xué)，2013（04）endprint