T_CSMPTE 4-2018 AVS+标清统计复用编码器技术要求和测量方法

1、中 国 电 影 电 视 技 术 学 会 标 准T/CSMPTE 42018AVS+标清统计复用编码器技术要求和测量方法Technical requirements and measurement methods of AVS+ SDTV statistical multiplexing encoder 2018 - 04 - 01 发布2018 - 04 - 01 实施中国电影电视技术学会发 布T/CSMPTE 42018目次前言II1 范围32 规范性引用文件33 缩 略语34 统计复用编码的定义45 技术要求46 测量方法6参考文献15 I 前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规

2、则起草。 请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电影电视技术学会标准与测试专业委员会归口。 本标准起草单位：国家新闻出版广电总局广播电视规划院、中央电视台、中关村视听产业技术创新联盟、广州柯维新数码科技有限公司、上海国茂数字技术有限公司、北京数码视讯科技股份有限公司、伟乐视讯科技股份有限公司、成都德芯数字科技股份有限公司、北京博雅华录视听研究院技术有限公司、北京加维通讯电子技术有限公司、联合信源数字音视频技术（北京）有限公司。 本标准主要起草人：董文辉、王惠明、邓向冬、尹怡晨、王倩男、葛涛、潘晓菲、曾志华、牛朝晖、赵海武、邹箭宇、邹伟华、李俊

3、、宋磊、寿海龙、李延。 T/CSMPTE 42018AVS+标清统计复用编码器技术要求和测量方法1 范围本标准规定了AVS+标清统计复用编码器的技术要求和测量方法。 本标准适用于一体式统计复用编码器和分离式统计复用编码器的开发、生产、应用、检测和运行维护。 2 规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 GB/T 17191.3-1997 信息技术 具有1.5Mbit/s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码 第3部分:音频 GB/T 17953-2012

4、标准清晰度电视4:2:2数字分量视频信号接口GY/T 134 数字电视图像质量主观评价方法 GY/T 228-2007 标准清晰度数字电视主观评价用测试图像GD/J 056-2014 AVS+标清编码器技术要求和测量方法 ETSI TR 101 290 V1.3.1 DVB系统测量指南（Measurement guidelines for DVB systems） 3 缩略语下列缩略语适用于本标准。 ASI 异步串行接口（Asynchronous Serial Interface） BBV 位流缓冲校验器（Bitstream Buffer Verifier） DVB 数字视频广播（Digita

5、l Video Broadcasting） ES 基本流（Elementary Stream） ETSI 欧洲电信标准协会（European Telecommunications Standards Institute） GOP 图像组（Group of Pictures） IP 英特网协议（Internet Protocol） MPEG 运动图像专家组（Moving Picture Experts Group） PAT 节目关联表（Program Association Table） PCR 节目时钟基准（Program Clock Reference） PMT 节目映射表（Program

6、Map Table） PTS 呈现时间戳（Presentation Time Stamps） SDI 串行数字接口（Serial Digital Interface） SSIM 结构相似度指标测量（Structural Similarity Index Measurement） TS 传送流（Transport Stream） TSTD 传送流系统目标解码器（Transport Stream system target decoder） 15 UDP 用户数据报协议（User Datagram Protocol） 4 统计复用编码的定义 统计复用编码是指在总码率固定的情况下，能够统计分析各路节

7、目的实时复杂度，动态地为各路节目分配码率的编码方式。该方式可以提高总体视频质量，并使得各路节目间的视频质量相对均衡。 5 技术要求5.1 功能和物理接口要求功能和物理接口要求见表1。 表1功能和物理接口要求序号 项目 技术要求 必备/可选 1 TS流包长 TS流的输出格式支持188字节包长 必备 TS流的输出格式支持带有FEC校验码的204字节包长 可选 2 数字视频输入接口 数字视频SD-SDI（应符合GB/T 17953-2012规定）输入接口，接口类型为BNC,75W，接口数量不少于4路 必备 3 嵌入音频输入 支持嵌入音频输入 必备 4 数字音频输入接口 接口类型为BNC，75W或XL

8、R，110W 可选 5 ASI输出 支持ASI输出，接口类型为BNC，75W 至少具备其中一种 6 IP输出 支持IP输出，支持单播和多播输出 7 统计复用能力 至少支持4路节目统计复用编码 必备 8 参数设置 可设置统计复用编码总码率、各路视频的平均码率、最大和最小码率 必备 9 参数配置导入导出 可导入导出参数配置，关机重启后参数配置保留 必备 10 网管功能 支持网管功能 必备 5.2 TS 流标准符合性应符合GD/J 056-2014中4.1的要求，同时TS复用流的视频、音频和系统TSTD模型无上溢和下溢。 5.3 TS 流性能要求应符合GD/J 056-2014中4.2的要求。 5.

9、4 IP 流封装要求如具有IP输出，则IP流封装应符合GD/J 056-2014中4.3的要求。 5.5 IP 输出性能要求如具有IP输出，则IP输出性能应符合GD/J 056-2014中4.4的要求。 5.6 基本流标准符合性 5.6.1 视频编码要求应符合GD/J 056-2014中4.5.1的要求。 5.6.2 音频编码要求音频编码要求见表2。 表2音频编码要求编码方式 标准符合 声道支持 比特率支持 kbps 输入采样频率 kHz 输出采样频率 kHz MPEG-1层II GB/T 17191.3-1997 双声道和立体声 64256 48 48 单声道 32128 5.6.3 视频缓

10、冲流的基本要求各视频ES流的BBV buffer无上溢和下溢。 5.7 视频码率波动上下限统计复用编码时，所有节目视频码率总和的测量值应不大于其设定视频总码率的 102%；每路节目视频码率测量最大值应不大于其设定最大值的 110%，每路节目视频码率测量最小值应不小于其设定最小值的 90%。 5.8 ASI 输出接口技术要求如具有ASI输出，则ASI输出接口应符合GD/J 056-2014中4.8的要求。 5.9 编解码总延时使用参考解码器解码时，统计复用编解码总延时应不超过5s。 5.10 输入信号瞬间中断后图像恢复时间在中断时长不超过50ms时，输入信号瞬间中断后图像恢复时间应不大于1s。

11、5.11 音视频相对延时编解码引入的音视频相对延时应在2ms以内（以视频为基准，音频超前为正，音频滞后为负）。 5.12 统计复用编码图像质量要求5.12.1 图像质量要求统计复用编码器每路视频平均码率为2.5Mbps时，对于6.6.2中的8个测试图像序列，至少应有6个序列的主观评价图像质量下降百分比（相对于源序列）不大于12%，其余序列主观评价图像质量下降百分比（相对于源序列）不大于20%。 5.12.2 图像质量均衡度要求对于6.6.2中的8个测试图像序列，统计复用编码器在每路视频平均码率2.5Mbps下各图像SSIM的均方差应比AVS+参考编码器在2.5Mbps固定码率下各图像SSIM的

12、均方差降低30%以上。 6 测量方法6.1 概述本标准规定的统计复用编码器测量方法适用于N（N4）路统计复用编码器的测量。测量时，抽取其中的4路进行测试。 6.2 测量环境条件环境温度：1535； 相对湿度：20%80%； 大气压力：86kPa106kPa； 电压幅度：220V22V AC； 电压频率：50Hz2Hz。 6.3 测量技术条件测量时，4路AVS+统计复用编码的TS输出总码率（包长为188字节）设置为11.5Mbps；每路视频压缩平均码率设置为2.5Mbps，最大码率设置为5Mbps、最小码率设置为1.25Mbps；MPEG-1层II立体声音频压缩码率设置为256kbps，取样频率

13、为48kHz。 6.4 测量用参考解码器参考解码器要求： ASI输入接口可支持的最大有效码率应不小于15Mbps； 支持对多路节目复用流中的各路节目进行解码。 6.5 测量用 SSIM 图像质量分析仪 分析仪要求支持SDI信号的采集，支持SSIM的计算。 6.6 测试图像序列6.6.1 测试图像序列库从GY/T 228-2007中选取32个序列形成AVS+标清统计复用测试图像序列库，序列苛刻度等级及序列名称见表3。 表3测试图像序列库序号 序列苛刻度等级 序列名称 1 相对简单 乒乓球比赛 2 乒乓球练习 3 雪 4 演播室访谈 1 5 动画 6 天气预报 表 3（续） 序号 序列苛刻度等级

14、序列名称 7 相对中等 马术 8 玩具 9 荡秋千 10 壁画 11 演播室访谈 2 12 游艇 13 京剧青衣 14 男篮 15 转盘（速度 2） 16 转盘（速度 1） 17 转盘（速度 3） 18 狮子舞 19 秧歌舞 20 鸭子戏水 21 花坛 22 雨中的古建筑 23 京剧舞旗片断 24 旋转的鸟笼 25 片尾字幕 26 独轮车表演 27 特技 28 相对严格 水波和松树29 女排啦啦队30 溪水中的石块31 花草32 秋叶6.6.2 测量用两组测试图像序列见表4。 表4测试用两组测试图像序列序号 分组 序列 1 第1组 雪 2 转盘（速度3） 3 京剧舞旗片断 4 秋叶 5 第2组

15、 从6.6.1测试图像序列库 “相对简单”的序列中（除“雪”外）随机选取1个序列 6 从6.6.1测试图像序列库“相对中等”的序列中（除“转盘（速度3）”和“京剧舞旗片断”外）随机选取2个不同的序列 7 8 从6.6.1测试图像序列库“相对严格”的序列中（除“秋叶”外）随机选取1个序列 6.7 TS 流标准符合性和性能的测量6.7.1 测量框图视频工作站SDI 1SDI 2SDI 3SDI 4见图1。被测AVS+统计复用编码器码流分析仪ASI /TS over IP图1TS 流标准符合性和性能测量框图6.7.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图1连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时

16、播放输出四路测试图像序列（一路相对严格序列、两路相对中等序列和一路相对简单序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 将被测AVS+统计复用编码器ASI或IP输出接口连接到码流分析仪，观察15分钟，检查编码输出的TS流中各路节目流是否符合5.2的规定； d) 将被测AVS+统计复用编码器ASI或IP输出接口连接到码流分析仪，测试编码输出的TS流中各路节目流的PCR抖动、PCR重复间隔、PAT表重复间隔、PMT表重复间隔和PTS重复间隔，并对ETSI TR 101 290 V1.3.1中定义的与编码器有关的错误进行监测，持续时间为15分钟。 6.8 IP 流封装和输出性能的测量6.8.

17、1 测量框图被测AVS+统计复用编码器码流分析仪视频工作站SDI 1SDI 2SDI 3SDI 4见图2。 TS over IP图2IP 流封装和输出性能测量框图6.8.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图2连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放输出四路测试图像序列（一路相对严格序列、两路相对中等序列和一路相对简单序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 将被测AVS+统计复用编码器IP输出接口连接到码流分析仪，分析IP流中的TS包的封装形式（是否封装为UDP包）以及每个UDP包中封装的TS包个数； d) 用码流分析仪测量IP流的延迟因子和丢包率。 6.9 基本流标准

18、符合性测量6.9.1 测量框图见图3。 基本流分析仪 被测AVS+统计复用编码器码流分析仪视频工作站SDI 1SDI 2SDI 3SDI 4ASI /TS over IP 图3基本流标准符合性测量框图 TS文件6.9.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图3连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放输出四路测试图像序列（一路相对严格序列、两路相对中等序列和一路相对简单序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 将被测AVS+统计复用编码器ASI或IP输出接口连接到码流分析仪，用码流分析仪进行TS流录制， 录制时长不低于测试图像序列时长； d) 用基本流分析仪对步骤c)所录TS

19、流文件中的视音频基本流进行ES层分析，检查被测基本流是否符合5.6的规定。 6.10 视频码率波动测量6.10.1 测量框图码率分析仪见图4。 被测AVS+统计复用编码器码流分析仪视频工作站SDI 1SDI 2SDI 3SDI 4ASI /TS over IP 图4视频码率波动测量框图 TS文件6.10.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图4连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放输出四路测试图像序列（一路相对严格序列、两路相对中等序列和一路相对简单序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 将被测AVS+统计复用编码器ASI或IP输出接口连接到码流分析仪，用码流分析仪进

20、行TS流录制， 录制时长不低于测试图像序列时长； d) 设置码率分析仪的码率统计窗口为20ms，窗口移动方式采用20ms滑动，对步骤c)所录TS流文件的各路视频总码率进行统计分析； e) 设置码率分析仪的码率统计窗口为1000ms，窗口移动方式采用20ms滑动，对步骤c)所录TS流文件的各路视频的单路视频码率逐一进行统计分析。 6.11 ASI 输出接口的测量6.11.1 测量框图示波器被测AVS+ 统计复用编码器视频工作站SDI 1SDI 2SDI 3SDI 4见图5。 ASI图5ASI 输出接口测量框图6.11.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图5连接测量仪器和被测设备； b) 视频工

21、作站同时播放输出四路测试图像序列（一路相对严格序列、两路相对中等序列和一路相对简单序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 从示波器上读取ASI信号眼图幅度的峰-峰值，记为输出幅度； d) 从示波器上读取ASI信号眼图开始上升（下降）点到结束上升（下降）点的20%（80%）80%（20%）所经历的时间，记为上升（下降）时间； e) 从示波器上读取确定性抖动值（ps），除以3700再乘以100%，记为确定性抖动测量结果。 6.12 编解码总延时的测量6.12.1 测量框图见图6。 被测AVS+统计复用编码器SDI 1ASI /TS over IP SDIAVS+参考解码器SDI 4S

22、DI 3SDI 2视频工作站数字波 形示波器图6编解码总延时测量框图6.12.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图6连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放输出四路叠加时码的测试图像序列（一路相对严格序列、两路相对中等序列和一路相对简单序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 用AVS+参考解码器依次对统计复用输出TS流中的各路视频节目进行实时解码； d) 用数字波形示波器同时监看解码器输出图像及相应的源图像，冻结或捕获数字波形示波器屏幕显示，通过对比画面上的时码，计算出各路视频的编解码总延时。 6.13 输入信号瞬间中断后图像恢复时间的测量6.13.1 测量框图视频工

23、作站见图7。 被测AVS+统计复用编码器AVS+参考解码器视频 工作站SDISDISDI信号瞬断SDI切换开关SDISDIASI /TS over IP图7输入信号瞬间中断后图像恢复时间的测量框图SDI6.13.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图7连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放输出四路测试素材（一路音视频相对延时测试信号、一路相对严格序列和两路相对中等序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 随机选取一路SDI输入通道作为测试通道，用AVS+参考解码器对该通道输入的视频节目进行实时解码； d) 待编解码器正常工作后，用视频工作站对解码器输出的视频信号进行持续

24、录制； e) 设置瞬断切换开关瞬断时长为50ms，启动瞬断切换开关； f) 若干秒后（不少于3秒）停止视频工作站的信号录制，在时间线上读取测试素材从中断到恢复正常的时间，该时间减去瞬断时长即为恢复时间。 6.14 音视频相对延时的测量6.14.1 测量框图见图8。 被测AVS+统计复用编码器AVS+参考解码器视频工作站SDI 1SDI 2SDI 3SDI 4ASI /TS over IP 图8音视频相对延时测量框图SDI数字波 形 示波器 6.14.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图8连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放输出四路测试素材（一路音视频相对延时测试信号、一路相对严

25、格序列和两路相对中等序列），分别输入到被测AVS+统计复用编码器； c) 用AVS+参考解码器对音视频相对延时测试信号所在的节目通道进行实时解码； d) 用数字波形示波器测量音视频相对延时。 6.15 统计复用编码图像质量的测量6.15.1 图像质量的测量6.15.1.1 测量框图被测AVS+统计复用编码器SDI 1ASI /TS over IP SDIAVS+参考解码器SDI 4SDI 3SDI 2视频工作站图像质量主观评价系统见图9。 图9图像质量测量框图6.15.1.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图9连接测量仪器和被测设备； b) 视频工作站同时播放6.6.2中的第1组测试图像序列

26、，输出4路SDI信号，分别输入到被测AVS+ 统计复用编码器（图像序列的顺序与编码器通道的顺序应随机）； c) 待编解码器正常工作后，用图像质量主观评价系统对第1组源图像及编解码后图像进行采集； d) 视频工作站同时播放6.6.2中的第2组测试图像序列，输出4路SDI信号，分别输入到被测AVS+ 统计复用编码器（图像序列的顺序与编码器通道的顺序应随机）； e) 待编解码器正常工作后，用图像质量主观评价系统对第2组源图像及编解码后图像进行采集； f) 采用GY/T 134中的双刺激连续质量标度主观评价方法对步骤c)和步骤e)采集的8个图像序列进行主观评价，评价编解码后图像相对于源图像的质量损伤情况。 6.15.2 图像质量均衡度的测量6.15.2.1 测量框图见图10。 ASI /TS over IP SDIAVS+参考解码器SDI 4SDI 3SDI 2视频工作站SSIM图像质 量 分析仪被测AVS+ 统计复用 编码器 或AVS+参考编码器SDI 1图10图像质量均衡度测量框图6.15.2.2 测量步骤测量步骤如下： a) 按图10连接测量仪器和被测设备，其中编码器采用被测AVS+统计复用编码器； b) 视频工作站同时播放6.6.2中的第1组测试图像序列，输出4路SDI信号，分别输入到被测AVS+ 统计复用编码器（图像序列的顺序与编码器通道的顺序应随机）； c) 待编解码器正