FTP传输高清视频文件压缩编码的评价和分析

杜 剑 张艳莹

1.2.内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010050

内蒙古广播电视台部分高清新闻素材回传采用FTP 方式进行，编码及码率为I 帧MPEG-2_50 Mbps，这种传输方式经常因互联网带宽环境原因造成传输时间过长而影响效率，甚至因传输失败而影响节目制作。为了在图像质量不下降的同时能大幅降低视频文件码率，内蒙古广播电视台技术部门采用客观化主观评价方法，对FTP 传输的三种高清视频文件编码及码率进行了对比和分析，找出了图像质量与码率的最佳结合点。

1 评价方法

用泰克图像质量分析仪PQA600A 播放高清测试序列，非编工作站通过HD-SDI 接口按100Mbps码率采集视频，由非编工作站转码输出I 帧MPEG-2_50Mbps、H.264_20Mbps、H.264_10Mbps三种码率视频，图像质量分析仪回采视频，并以原始高清视频序列作为基准，对比分析三种码率视频质量，最终确定出最适合的编码格式和码率。

1.1 测试序列

从国家《GB/T 31001-2014 高清晰度数字电视主观评价用测试图像》标准中选择16 个具有一定苛刻度的高清视频序列。苛刻度是图像被压缩的难易程度，以每像素所需平均比特数表示，数值大说明压缩难度大。（见图1、表1）

图1 测试序列的苛刻度分布

1.2 评价指标

主要评价3 个参数指标，包括PQR、DMOS、PSNR。

1.2.1 PQR

PQR （Picture Quality Rating）图像 质量等级，是基于人眼JND 模型的主观评价方法。JND（Just Noticeable Distortion）恰可察觉失真，是人眼视觉的一种界限，低于这一阈值时，人眼不能察觉，类似于用两枚针同时刺激皮肤，在一定部位和刺激强度下，当两枚针的间距小于某值时，人只感觉有一枚在刺激皮肤，这是人生理、心理机能共同决定的一种直觉现象。1 个JND 表示有75%的观察者可以分辨出差异，2 个JND 表示93.75%的观察者可以察觉出差异，3 个JND 表示98.44%的观察者可以察觉出差异。1 JND=1 PQR，PQR 的分值从0 至无穷大，如果PQR 的测量值较高，则无意义。（见表2）

表1 测试序列的考察内容

表2 PQR评分标准

1.2.2 DMOS

DMOS（Differential Mean Opinion Score）差异平均主观评分，是人眼感知参考序列与测试序列之间差异程度的主观评价方法。分值在0 至100 之间，测试结果仅在与质量最差参考视频比较时才有意义。（见表3）

表3 DMOS 评分标准

表4 三种编码的测试值

1.2.3 PSNR

PSNR（Peak Signal-to-Noise Ratio）峰值信噪比，是通过图像间绝对差值来检测图像质量的方法。PSNR 值的单位是dB，PSNR 值与人眼测试的相关性很弱，质量越好，值越高，当测试图像与参考图像无差异时，其值为无穷大。

2 结果对比

16 个测试序列中三种编码及码率视频的图像质量评分见表4，苛刻度高的视频图像质量明显出现劣化，PQR 和DMOS 的值越小，图像质量越好，PSNR 值越高，图像质量越好。0 PQR = 0 DMOS = 大约80dB PSNR，除此以外，不同测量单位之间没有直接的转换关系。（见表5）

表5 三种编码的平均分值对比

3 对比结论

将100Mbps 码率高清视频转码为I 帧MPEG-2_50Mbps、H.264_20 Mbps、H.264_10 Mbps 三种码率的高清视频后，图像质量都不同程度下降，在三种编码视频中，I 帧MPEG-2_50Mbps 的主观评分值最好，H.264_10 Mbps 的主观评分值最差。

I 帧 MPEG-2_50Mbps 与 H.264_20 Mbps 之间的平均分值差距较小，I 帧MPEG-2_50Mbps 对于处理苛刻度高的视频有明显优势，H.264_20 Mbps 对于处理苛刻度较低的视频更有利。在FTP 传输中针对苛刻度高的视频建议采用I 帧MPEG-2_50Mbps 方式编码，对于常规普通画面视频建议采用H.264_20 Mbps 方式编码。