基于TekMOS的编转码器测试

2018-09-04王晓东

西部广播电视 2018年16期

王晓东

（作者单位：深圳广播电影电视集团播控部）

1 研究背景

现在，电视节目高清化越来越普遍，根据广东省的文件指示，到2020年要彻底实现所有电视节目频道高清化目标。但在此之前，市面上还会有标清需求，仍然会有标清节目，目前这一阶段将是高标清同播的阶段，标清到高清的转变是一个慢慢过渡的过程，在这样一个过渡阶段，仍旧需要重视标清信号的质量，所以，信号质量的测试显得较为重要，随着集团的建设发展，将逐步实现所有电视节目频道高清化的目标。

目前，深圳台（以下简称“我台”）已经建有五个高标清同播频道，拟再改造四个标清播出频道为高标清播出频道。鉴于我台之前的几个高标清同播频道，虽然能同时输出高标清基带信号，即在播出层面实现高标清同播，在编码传输层面分别对高标清信号进行编码，因此，导致系统链路较长，较为复杂，系统节点较多。新改造的高清频道，在播出层面完全是高清信号，在编码传输环节实现信号转码，从而实现信号的高标清同播，这样就大大简化了播出系统的架构，优化了系统，使播出系统更加清晰简单，更便于维护及管理。

电视信号编转码的质量，单凭肉眼主观判断，无法准确判断信号的优劣，需要借助现代化测试仪器或软件进行客观的判断及量化，进行准确的信号质量优劣判别。本测试是根据泰克公司的测试软件TekMOS对信号进行评分测试，TekMOS是泰克独有的一种非基准图像质量分析算法，使用机器学习技术提供一个平均意见得分（MOS），这个分值与观众评定内容质量等级有很强的关联性。通过图形显示，TekMOS提供了一份简便易读的报告，会突出显示问题，并提供打分依据，从而判定信号质量的优劣。

2 信号测试平台及环境

本文是基于泰克公司开发的软件TekMOS进行的图像质量测试，根据软件分析编码后的流文件的评分测试结果，判定编转码信号的优劣，进而能判定编转码器的性能。

本测试取5段不同序列场景的高清节目素材为测试的基准信号，分别进行编码及转码测试，五个场景涵盖了运动及静止画面状态各异的视频图像，所选五个序列的场景如表1所示。

表1 序列场景

在不同的场景下，分别使用MPEG2标清编码器、H.264高清编码器、标清MPEG2和高清H.264混合输出编转码器进行编码。MPEG2标清编码器选择的是Tandberg的E5710，因E5710是我台13+2标清编码系统的编码设备，送下游单位的标清信号均是由此类型编码器编码，选此编码器进行编码所得到的编码质量具有一定的参考意义。H.264高清编码器选择的是爱立信的CE-X，我处送下游单位天威视讯公司的发布信号，编码方式是H.264，并且均是使用爱立信公司的编码设备，设置时采用相同帧内帧间预测编码[1]。标清MPEG2和高清H.264混合输出编转码器，此处使用的是哈雷的Electra9200，哈雷公司产品Electra9200是一台高清编码器，但它能够同时输出高标清码流，即它是带有下变换的转码功能，高标清码流在进入系统下一节点再进行复用筛选。

因序列场景素材是高清信号，在使用标清编码器E5710编码时，需要对信号进行下变换处理，我台播控系统中高标清同播频道，标清输出的信号是通过XHD3903板卡对高清信号做下变换处理，然后再经过13+2编码系统进行编码后送下游单位，为保证测试的一致性和可对比性，此处需要将五个序列场景经过XHD3903做下变换处理，所得到的标清信号再送编码器E5710进行MPEG2方式编码。

为保证测试平台及数据的一致性，保证测试基准公平公正，便于测试结果比对，需要做多组对比测试实验，标清编码器的视频部分基本设置如下表2所示，音频编码方式均为MPEG Layer 2，码率为256 kbps，立体声编码。

表2 标清编码基本设置

Electra9200需要在软件界面分别设置高、标清编码方式，标清编码参数参照表2设置，高清编码器设置相同的GOP长度[2]，高清编码参数参照表3所示。

表3 高清编码基本设置

TekMOS是基于文件的方式进行检测评分，不同序列场景的基带信号经过编码转码后进入TekMOS模板进行分析测试，每个序列场景均需要进行流化处理，流信号测试流程如下图1所示。

图1 信号测试流程

3 信号测试过程及图像

将各个序列场景的流信号经TekMOS分析，第一个场景马拉松人群信号经编码器E5710、CE-X、Electra9200编码后，再经过上述的流化处理，经过TekMOS软件模板分析后，信号质量评分测试图如下图2、3、4、5所示，其他的序列场景信号依次经编码器编转码，再经TekMOS评分测试，所得评分图像不一一累述。

图2 马拉松人群E5710的TekMOS得分图

图3 马拉松人群CE-X的TekMOS得分图

4 测试结果分析

根据TekMOS软件模板测试，得出各个场景下编转码器的测试评分。在TekMOS软件模板设计时，是基于三方面因素判断信号优劣，主要是噪音、马赛克、清晰度等方面判定测试信号质量。评分标准设计是以5分为满分计算，得分为3.5分为良好，再根据各个序列场景信号所得分数的高低，以及与标识值3.5分相对比，从而判定编码后信号质量的优劣。

下表4所示为E5710标清编码器和Electra9200编码器标清输出流的测试结果，以流信号得分的平均值作为重要的参考数据分析为依据，横向比较容易发现标清信号经Electra9200编码后其测评平均分基本都大于E5710编码后的测评平均分，在树木森林这个序列场景中，Electra9200编码器的测评评分略低于E5710编码器，且后面三个序列场景平均得分均大于3.5分标识值，说明其编码质量较好。

表5所示为CE-X高清编码器和Electra9200编码器高清输出流的测试结果，同样以流信号得分的平均值作为重要的参考数据分析为依据，横向比较容易发现高清信号经Electra9200编码后其测评平均分都大于CE-X编码后的测评平均分，后面四个序列场景平均得分均大于3.5分标识值。将上述编码器输出码流分别用同一解码器原Tandberg公司的RX8200进行解码，主观观察在某些图像上是可以看出各个图像质量的好坏，信号经Electra9200编码输出后再解码，仔细观察，在某些细节上标高清图像质量是分别优于E5710和CE-X的，这也说明其编码质量较好，能够满足系统需求，测试结果如表5所示。