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ITU-R BT.1789 建 议 书 1 ITU-R BT.1789 建 议 书 在 分 组 视 频 传 输 中 利 用 传 输 误 码 信 息 重 建 接 收 视 频 的 方 法 (ITU-R 44/6 和 ITU-R 109/6 课 题 ) (2007 年 ) 范 围 本 建 议 书 对 业 务 提 供 商 重 建 接 收 视 频 的 方 法 做 了 详 细 介 绍, 以 便 利 用 传 输 误 码 信 息 重 建 接 收 视 频 的 方 法 在 接 收 机 端 监 测 分 组 视 频 传 输 的 视 频 质 量 本 建 议 书 适 用 于 使 用 双 向 数 字 通 信 的 视 频 业 务 国 际 电 联 无 线 电 通 信 全 会, 考 虑 到 a) 传 统 上 是 由 若 干 评 估 员 对 视 频 质 量 进 行 主 观 评 估 ; b) 虽 然 主 观 测 试 被 认 为 是 最 准 确 的 方 法, 但 它 受 到 费 时 和 昂 贵 等 诸 多 局 限 ; c) 业 务 提 供 商 适 宜 在 接 收 机 端 监 测 视 频 质 量 ; d) 某 些 客 观 视 频 质 量 测 量 方 式 需 要 为 传 输 参 数 增 加 带 宽 ; e) 带 宽 对 于 许 多 多 媒 体 业 务 都 是 宝 贵 和 昂 贵 的 资 源 ; f) 多 数 多 媒 体 应 用 的 通 信 路 径 将 完 全 数 字 化 ; g) 在 以 分 组 形 式 传 输 视 频 数 据 时, 很 容 易 确 定 传 输 误 码 及 其 对 接 收 视 频 的 影 响 ; h) 某 种 类 型 的 接 收 机 能 够 检 测 出 现 的 传 输 误 码 ; j) 这 种 接 收 机 能 够 将 此 类 传 输 误 码 信 息 发 送 给 具 有 返 回 信 道 功 能 的 某 些 多 媒 体 应 用 的 前 端 1, 注 意 到 a) 前 端 能 够 利 用 分 组 视 频 传 输 使 用 的 重 建 视 频 序 列 以 及 源 序 列 等 其 它 可 用 信 息, 有 效 监 测 接 收 的 视 频 质 量, 建 议 1 应 将 附 件 1 介 绍 的 方 法 用 于 前 端, 以 重 建 所 有 接 收 机 看 到 的 视 频, 从 而 监 测 接 收 机 的 视 频 质 量 1 根 据 ITU-R BT.1683 建 议 书 的 规 定, 前 端 包 括 一 个 发 射 机 一 个 接 收 视 频 估 计 装 置 和 一 个 视 频 质 量 估 计 装 置, 还 可 能 包 括 一 个 编 码 器

2 ITU-R BT.1789 建 议 书 附 件 1 1 引 言 客 观 视 频 质 量 测 试 方 法 分 为 三 类 : 全 参 考 (FR) 模 型, 部 分 参 考 (RR) 模 型 和 无 参 考 模 型 总 的 来 说, 无 参 考 模 型 的 准 确 度 低 于 FR 和 RR 模 型 图 1 显 示 了 全 参 考 模 型 的 框 图, 而 图 2 显 示 了 部 分 参 考 模 型 的 框 图 采 用 了 双 输 入 视 频 序 列 ( 源 视 频 序 列 和 经 处 理 的 视 频 序 列 ) 的 全 参 考 模 型, 可 生 成 一 个 经 处 理 的 视 频 序 列 视 频 质 量 度 量 (VQM) 由 此 可 见,FR 和 RR 模 型 都 需 要 利 用 源 视 频 和 经 处 理 的 视 频 序 列 进 行 视 频 质 量 评 估 另 一 方 面, 接 收 视 频 质 量 监 测 对 某 些 广 播 业 务 十 分 重 要 如 果 采 用 FR 模 型, 应 在 接 收 机 一 端 提 供 源 视 频 序 列 ( 图 3), 或 在 前 端 提 供 经 处 理 的 视 频 系 列 ( 受 损 视 频 )( 图 4) 根 据 本 建 议 书, 前 端 可 对 接 收 机 端 看 到 的 接 收 视 频 质 量 进 行 评 估, 而 这 需 要 将 源 视 频 序 列 或 从 源 视 频 系 列 中 提 取 的 特 性 提 供 给 前 端 如 果 采 用 RR 模 型, 则 必 须 将 取 自 源 视 频 序 列 的 特 性 提 供 给 接 收 机 ( 图 5), 或 将 取 自 经 处 理 的 视 频 系 列 ( 受 损 视 频 ) 的 特 性 提 供 给 前 端 ( 图 6) 鉴 于 带 宽 对 于 许 多 多 媒 体 应 用 都 是 宝 贵 和 昂 贵 的 资 源, 最 好 避 免 传 输 这 类 附 加 数 据 图 1 全 参 考 模 型 图 2 部 分 参 考 模 型

ITU-R BT.1789 建 议 书 3 图 3 利 用 FR 模 型 计 算 接 收 视 频 质 量 的 接 收 机 框 图 图 4 利 用 FR 模 型 计 算 接 收 视 频 质 量 的 前 端 框 图 图 5 利 用 RR 模 型 计 算 接 收 视 频 质 量 的 接 收 机 框 图 图 6 利 用 RR 模 型 计 算 接 收 视 频 质 量 的 前 端 框 图

4 ITU-R BT.1789 建 议 书 然 而 有 些 多 媒 体 应 用 是 以 分 组 传 送 视 频 数 据 的 在 传 输 过 程 中 可 能 会 出 现 各 种 误 码, 其 中 包 括 分 组 丢 失 上 溢 下 溢 和 延 时 这 些 误 码 可 能 在 接 收 视 频 中 引 起 帧 冻 结 跳 帧 块 错 误 抖 动 延 时 等 在 数 字 通 信 中, 当 视 频 数 据 通 过 分 组 传 输 时, 可 以 准 确 发 现 所 有 这 些 传 输 误 码 及 其 影 响 此 外, 如 果 数 字 视 频 传 输 中 未 出 现 传 输 误 码, 接 收 的 视 频 质 量 将 与 传 输 的 视 频 质 量 相 同 因 此, 如 果 接 收 机 向 前 端 发 回 了 传 输 误 码 信 息, 包 括 有 关 分 组 视 频 传 输 中 分 组 丢 失 和 延 时 的 信 息, 前 端 可 以 准 确 地 重 建 接 收 机 看 到 的 接 收 视 频 业 务 提 供 商 应 与 接 收 机 实 现 互 通, 以 便 接 收 机 向 业 务 提 供 商 提 供 一 切 必 要 信 息 换 言 之, 必 须 向 业 务 提 供 商 提 供 一 切 有 关 解 码 器 和 接 收 机 使 用 的 后 处 理 技 术 的 信 息, 使 他 们 能 够 在 接 收 机 一 端 准 确 地 复 制 视 频 序 列 凭 借 这 一 信 息, 该 方 法 可 用 于 所 有 编 解 码 器 和 通 信 信 道, 包 括 互 联 网 和 无 线 通 信 由 于 视 频 质 量 评 估 是 在 有 视 频 源 的 业 务 提 供 商 一 端 进 行 的, 因 而 可 以 使 用 任 何 模 型, 包 括 全 参 考 和 部 分 参 考 模 型 1.1 应 用 在 具 有 返 回 信 道 并 且 以 分 组 形 式 传 输 数 据 的 情 况 下, 本 建 议 书 为 视 频 业 务 的 视 频 质 量 监 测 提 供 了 一 种 重 建 接 收 视 频 的 方 法, 其 中 介 绍 的 方 法 使 用 的 应 用 包 括 但 不 限 于 : 监 测 接 收 机 看 到 的 接 收 视 频 质 量, 并 将 附 加 带 宽 的 用 耗 降 至 最 低 ; 在 前 端 进 行 实 时 的 接 收 视 频 质 量 监 测 1.2 局 限 本 建 议 书 提 出 的 方 法 利 用 传 输 误 码 信 息 和 传 送 的 分 组 视 频 数 据, 对 重 建 接 收 机 看 到 的 视 频 序 列 的 程 序 做 了 介 绍 本 建 议 书 的 方 法 要 求 能 够 跟 踪 和 识 别 每 个 分 组 RTP( 实 时 传 输 协 议 ) 和 ATM( 异 步 转 移 模 式 )/AAL(ATM 适 配 层 ) 具 有 这 一 特 性 该 方 法 还 要 求 具 备 返 回 信 道, 使 接 收 机 能 够 向 业 务 提 供 商 发 送 传 输 误 码 信 息 为 评 估 接 收 机 的 视 频 质 量, 必 须 将 该 方 法 与 客 观 模 型 共 同 用 于 视 频 质 量 测 量 建 议 在 视 频 质 量 测 量 方 法 中 使 用 标 准 化 的 客 观 模 型 2 方 法 前 端 向 接 收 机 发 送 分 组 视 频 数 据 可 以 看 出, 源 视 频 最 先 实 现 编 码, 然 后 将 经 压 缩 的 视 频 数 据 组 合 成 分 组 接 收 机 的 传 输 误 码 检 测 装 置 可 发 现 传 输 误 码 一 旦 出 现 传 输 误 码, 传 输 误 码 检 测 装 置 便 将 传 输 误 码 信 息, 包 括 分 组 丢 失 和 延 时 以 及 帧 冻 结 跳 帧 块 错 误 抖 动 等 效 应 回 馈 至 前 端 表 1 显 示 了 典 型 的 传 输 误 码 信 息 随 后, 前 端 的 接 收 视 频 评 估 系 统 利 用 传 输 误 码 信 息 以 及 编 码 器 产 生 的 分 组 视 频 数 据, 进 行 接 收 机 仿 真, 并 对 接 收 机 看 到 的 接 收 视 频 作 出 评 估 随 后, 视 频 质 量 评 估 装 置 利 用 源 视 频 和 估 算 出 的 接 收 视 频, 计 算 出 接 收 机 端 的 视 频 质 量 分 数 图 8 列 举 了 采 用 FR 模 型 时 该 方 法 的 使 用 实 例 图 8 中 估 算 出 的 接 收 视 频 是 接 收 视 频 估 计 系 统 得 出 的 ( 图 7) 在 前 端 ( 业 务 提 供 商 ) 未 提 供 源 视 频 的 情 况 下, 前 端 也 可 采 用 RR 模 型, 但 要 有 可 用 的 特 性 参 数

ITU-R BT.1789 建 议 书 5 可 按 下 列 方 式 说 明 分 组 视 频 传 输 中 的 传 输 误 码 效 应 : 分 组 丢 失 导 致 的 视 频 劣 化 ; 分 组 丢 失 延 时 上 溢 和 下 溢 引 起 的 帧 丢 失 ; 传 输 误 码 导 致 的 帧 延 时 因 此, 如 果 接 收 机 向 前 端 发 送 有 关 丢 失 或 受 损 分 组 丢 帧 和 跳 帧 以 及 帧 延 时 的 信 息, 前 端 便 能 够 重 建 接 收 机 所 见 的 接 收 视 频 图 7 前 端 利 用 传 输 误 码 信 息 监 测 接 收 机 视 频 质 量 的 方 法 表 1 传 输 误 码 信 息 传 输 误 码 类 型 关 于 丢 失 或 受 损 分 组 的 信 息 关 于 帧 延 时 的 信 息 关 于 跳 帧 或 丢 帧 的 信 息 传 输 信 息 的 内 容 相 应 的 分 组 指 数 延 时 长 度 和 帧 延 时 指 数 跳 帧 或 丢 帧 指 数

6 ITU-R BT.1789 建 议 书 图 8 前 端 ( 业 务 提 供 商 ) 利 用 估 计 的 接 收 视 频 (FR 模 型 ) 计 算 接 收 视 频 质 量 的 框 图 3 传 输 误 码 信 息 报 文 的 传 送 此 方 法 可 使 前 端 ( 业 务 提 供 商 ) 和 接 收 机 互 通, 确 保 接 收 机 向 业 务 提 供 商 提 供 必 要 的 传 输 误 码 信 息 同 时 值 得 注 意 的 是, 还 必 须 提 供 有 关 解 码 器 和 用 于 接 收 机 的 后 处 理 技 术 的 全 部 信 息, 使 业 务 提 供 商 能 够 对 接 收 机 端 的 视 频 序 列 作 出 精 确 估 计 为 对 前 端 的 接 收 视 频 序 列 作 出 估 计, 表 1 对 所 需 的 传 输 误 码 信 息 进 行 了 归 纳 对 每 一 类 传 输 误 码 都 会 发 出 一 份 报 文 这 类 报 文 包 括 两 或 三 个 字 段 : 类 型 和 二 进 制 数 字 可 将 一 些 报 文 合 并 后 发 送 3.1 解 码 器 信 息 ( 接 收 机 模 型 信 息 ) 的 报 文 为 准 确 估 算 接 收 视 频 序 列, 前 端 需 要 有 关 解 码 器 和 用 于 接 收 机 的 后 处 理 技 术 的 信 息 为 此, 接 收 机 需 要 在 传 输 开 始 时 发 送 模 型 识 别 信 息 据 认 为, 前 端 具 有 数 据 库, 能 够 从 模 型 识 别 信 息 中 获 得 有 关 解 码 器 和 用 于 接 收 机 的 后 处 理 技 术 的 全 部 信 息 3.2 源 标 识 符 在 广 播 和 组 播 环 境 中, 前 端 在 接 收 传 输 误 码 信 息 时, 需 要 确 定 相 应 的 源 视 频 接 收 机 需 要 为 此 发 送 一 条 源 识 别 信 息, 并 以 分 组 的 形 式 提 供 这 一 源 信 息 3.3 分 组 丢 失 信 息 每 丢 失 一 个 分 组, 都 必 须 发 送 一 个 分 组 丢 失 指 数 出 现 突 发 误 码 时, 会 丢 失 一 些 后 项 分 组 在 这 种 情 况 下, 需 要 发 送 丢 失 分 组 的 起 始 分 组 指 数 和 终 止 分 组 指 数 3.4 帧 时 延 信 息 就 帧 时 延 而 言, 需 要 发 送 帧 时 延 指 数 和 时 延 长 度 信 息 3.5 跳 帧 信 息 对 于 跳 ( 丢 ) 帧 而 言, 需 要 发 送 跳 帧 指 数

ITU-R BT.1789 建 议 书 7 出 现 突 发 误 码 时, 会 丢 失 一 些 后 项 帧 在 这 种 情 况 下, 需 要 发 送 跳 帧 的 起 始 帧 指 数 和 终 止 帧 指 数 3.6 握 手 和 误 码 处 理 传 输 误 码 会 使 这 些 信 息 丢 失 或 受 损 另 一 方 面, 多 数 双 向 通 信 系 统 采 用 的 某 种 误 码 监 测 和 处 理 机 制, 可 用 于 确 保 信 息 的 传 送 误 码 信 息 可 实 时 传 送, 也 可 以 批 量 传 送 表 2 对 误 码 信 息 的 描 述 进 行 了 归 纳 图 9 介 绍 了 接 收 视 频 估 算 系 统 附 录 1 提 供 了 误 码 信 息 格 式 的 实 例 表 2 信 息 描 述 传 输 误 码 类 型 接 收 机 信 息 源 标 识 符 丢 失 一 个 分 组 的 信 息 丢 失 多 个 分 组 的 信 息 关 于 一 个 帧 时 延 的 信 息 关 于 一 个 跳 帧 的 信 息 关 于 多 个 跳 帧 的 信 息 信 息 描 述 模 型 识 别 信 息 源 识 别 信 息 分 组 丢 失 指 数 丢 失 分 组 的 起 始 分 组 指 数 和 终 止 分 组 指 数 帧 时 延 指 数 和 时 延 长 度 跳 帧 指 数 跳 帧 的 起 始 帧 指 数 和 终 止 帧 指 数 图 9 接 收 视 频 估 算 系 统 的 输 入 与 输 出

8 ITU-R BT.1789 建 议 书 附 录 1 本 附 录 举 例 说 明 了 一 种 具 有 发 送 传 输 误 码 信 息 功 能 的 报 文 格 式 1 关 于 解 码 器 信 息 ( 接 收 机 模 型 信 息 ) 的 报 文 可 利 用 32 字 节 信 息 传 送 模 型 识 别 信 息 作 为 首 字 节 的 ASCII 编 码 字 符 m (16 进 制 的 6D) 代 表 模 型 的 辨 识 其 后 的 31 字 节 是 以 空 字 符 终 止 的 字 符 串 例 如, 如 果 终 端 的 模 型 号 码 为 ABC-1234, 则 发 送 以 下 信 息 : 6D 41 42 43 2D 31 32 33 34( mabc-1234 ), 其 后 是 23 个 空 字 符 2 源 标 识 符 可 在 传 输 开 始 时 利 用 二 进 制 数 据 的 五 个 字 节 发 送 源 识 别 信 息 作 为 首 字 节 的 ASCII 编 码 字 符 i (16 进 制 的 69) 代 表 源 标 识 符 其 余 四 个 字 节 用 于 源 辨 识 : 69 XX XX XX XX(16 进 制 ) 3 分 组 丢 失 报 文 可 利 用 五 字 节 的 二 进 制 数 据 发 送 分 组 丢 失 指 数 作 为 首 字 节 的 ASCII 编 码 字 符 l (16 进 制 的 6C) 代 表 一 丢 失 的 分 组 其 余 的 四 个 字 节 是 代 表 该 丢 失 分 组 指 数 的 长 整 数 ( 四 个 字 节 ) 例 如 丢 失 的 是 第 100 个 分 组, 则 发 送 以 下 信 息 : 6C 64 00 00 00(16 进 制 ) 在 四 字 节 的 长 整 数 ( 无 符 号 ) 当 中, 首 字 节 是 最 低 位 字 节 出 现 突 发 误 码 时, 会 丢 失 一 些 后 项 分 组 在 这 种 情 况 下, 可 利 用 九 字 节 的 二 进 制 数 据 发 送 起 始 分 组 指 数 和 终 止 分 组 指 数 首 字 节 是 ASCII 编 码 字 符 L (16 进 制 的 4C) 随 后 的 四 个 字 节 是 代 表 该 丢 失 分 组 起 始 指 数 的 长 整 数 ( 四 个 字 节 ) 最 后 四 个 字 节 是 代 表 该 丢 失 分 组 终 止 指 数 的 长 整 数 例 如 丢 失 的 是 第 60-90 个 分 组, 则 发 送 以 下 信 息 : 4C 3C 00 00 00 5A 00 00 00(16 进 制 ) 在 四 字 节 的 长 整 数 ( 无 符 号 ) 当 中, 首 字 节 是 最 低 位 字 节

ITU-R BT.1789 建 议 书 9 4 帧 时 延 信 息 可 利 用 七 字 节 的 二 进 制 数 据 发 送 帧 时 延 指 数 和 时 延 长 度 信 息 作 为 首 字 节 的 ASCII 编 码 字 符 d (16 进 制 的 64) 代 表 一 帧 时 延 其 后 的 四 个 字 节 是 代 表 该 帧 时 延 指 数 的 长 整 数 ( 四 个 字 节 ) 最 后 两 个 字 节 是 代 表 以 毫 秒 计 算 的 时 延 长 度 的 短 整 数 ( 两 个 字 节 ) 例 如 第 60 帧 的 时 延 为 300 毫 秒, 则 发 送 以 下 信 息 : 64 3C 00 00 00 2C 01(16 进 制 ) 无 符 号 长 整 数 和 无 符 号 短 整 数 中 的 首 字 节 是 最 低 位 字 节 5 跳 帧 报 文 可 利 用 五 字 节 的 二 进 制 数 据 发 送 跳 帧 指 数 作 为 首 字 节 的 ASCII 编 码 字 符 s (16 进 制 的 73) 代 表 一 个 跳 帧 其 后 的 四 个 字 节 是 代 表 该 跳 帧 指 数 的 长 整 数 ( 四 个 字 节 ) 例 如 丢 失 了 第 60 帧, 则 发 送 以 下 信 息 : 73 3C 00 00 00(16 进 制 ) 其 中 四 字 节 长 整 数 ( 无 符 号 ) 的 首 字 节 是 最 低 位 字 节 出 现 突 发 误 码 时, 会 跳 过 一 些 后 项 帧 在 这 种 情 况 下, 可 利 用 九 字 节 的 二 进 制 数 据 发 送 跳 帧 的 起 始 帧 指 数 和 终 止 帧 指 数 首 字 节 是 ASCII 编 码 字 符 S (16 进 制 的 53) 随 后 的 四 个 字 节 是 代 表 该 跳 帧 起 始 指 数 的 长 整 数 ( 四 个 字 节 ) 最 后 四 个 字 节 是 代 表 该 跳 帧 终 止 指 数 的 长 整 数 例 如 跳 过 的 是 第 60 90 帧, 则 发 送 以 下 信 息 : 53 3C 00 00 00 5A 00 00 00(16 进 制 ), 其 中 的 无 符 号 长 整 数 和 无 符 号 短 整 数 中 的 首 字 节 是 最 低 位 字 节 表 3 归 纳 了 误 码 报 文 格 式

10 ITU-R BT.1789 建 议 书 表 3 误 码 报 文 格 式 传 输 误 码 类 型 16 进 制 的 传 输 误 码 报 文 描 述 丢 失 一 个 分 组 的 信 息 (5 字 节 ) 丢 失 多 个 分 组 的 信 息 (9 字 节 ) 帧 时 延 信 息 (7 字 节 ) 一 个 跳 帧 的 信 息 (5 字 节 ) 多 个 跳 帧 的 信 息 (9 字 节 ) 接 收 机 信 息 (32 字 节 ) 源 标 识 符 (5 字 节 ) 6C XX XX XX XX 4C XX XX XX XX XX XX XX XX l + 以 长 整 数 表 示 的 分 组 指 数 L + 以 长 整 数 表 示 的 起 始 分 组 指 数 + 以 长 整 数 表 示 的 终 止 分 组 指 数 64 XX XX XX XX XX XX d + 以 长 整 数 表 示 的 帧 指 数 + 以 短 整 数 表 示 的 时 延 73 XX XX XX XX s + 以 长 整 数 表 示 的 帧 指 数 53 XX XX XX XX XX XX XX XX S + 以 长 整 数 表 示 的 起 始 帧 指 数 + 以 长 整 数 表 示 的 终 止 帧 指 数 6D + 31- 字 节 串 m + 31 字 节 串 69 XX XX XX XX i + 4 字 节 (32 位 )