视频服务器的技术指标

    视频服务器首先是个视频设备，因此其“单项技术指标”代表视频服务器在视频信号方面的单一特性，以下两项是这个特性的衡量标准：

    ● 数字视音频信号指标（数字信号特性）
    ● 还原图象质量主观评价

    视频服务器同时也是个含有计算机技术成分的综合设备，因此其非视频类特性代表设备更全面的性能，这类性能体现视频服务器的综合质量：

    ● 信号编码指标（编码格式、码率等）
    ● 信号解码性能（帧精确、双解码等）
    ● 单机特性（通道数、存储、总带宽）
    ● 组网能力（结构、方式等）
    ● 稳定性、安全性
    ● 控制指令集响应
    ● 其他

1、视频服务器的单项技术指标

1）视频服务器数字视频信号特性

    由于国内主流视频服务器都采用数字信号I/O方式，因此对讨论的范围进行界定：限于视频服务器SDI 输入/ 输出通道（数字特性）。相关规范根据GB/T17953-2000《4:2:2 数字分量图象信号接口》，GB/T14857-1993《 演播室数字电视编码参数规范》。

序号      检测项目     单位     技术要求
 1        SDI幅度       mV      800±80
 2       上升时间       ps      <1300
 3       下降时间       ps      <1300
 4       上冲           ％      ±5
 5       下冲           ％      ±5
 6       直流电平偏移   mV      ±500
 7       抖动 1KHz      ps      <740
 8       抖动 10Hz      ps      <740

    数字视频特性也是通道特性的重要部分，但由于视频服务器最终结果是还原图像，保持图像信息的程度是其性能的直接体现。因此可以由下面的图像质量主观评价来衡量视频服务器的视频特性，这里就不涉及数字视频信号对应Y、Pb、Pr指标的讨论。

2）视频服务器还原图象质量主观评价

    在全数字播出系统中，一般的视频设备都是基于非压缩的SDI信号进行处理，不对信号数字码（0、1码）进行任何转换；视频服务器对视音频信号的处理则是对基于信号的图像内容进行MPEG-2压缩。MPEG-2编码是图象信息的提取，其过程存在信息丢失，因此该过程是有损压缩。在视频服务器输出后的图像质量主观评价属于损伤评价（Impairment Assessment ）。

    在全数字播出系统中，基带信号是以ITU601标准进行传输的。只要保证信号信息从前一级设备正确地传到后一级设备（眼开度能正确分辨0和1），那在整个播出系统中对视频信号产生损失的就只有视频服务器。因此，视频服务器的还原图象主观评价的等级，就决定了整个播出系统从最前级到最后级对图像信息的保持程度。视频服务器带来信号信息损失几乎就是整个系统对信号图像的损失。

    在这里需要说明以下前提：这里不存在量化误差（数字SDI输入）；在单一编解码一体设备内，不存在传输过程中的数据误码或丢失；在单一编解码一体设备内，一般不出现由于解码性能导致的还原图象质量的损失，这里以解码通道能完全实现编码的逆运算为前提。影响视频服务器还原图像质量有如下因素：

（1）影响视频服务器还原图像质量的因素一

    编码参数：视频服务器MPEG-2图像编码特性。由编码格式、帧结构、码流三种主要参数决定（在硬件编解码性能一定的情况下）：

    ● 编码格式：4:2:0；4:2:2
    ● 帧结构：长GOP；I Frame
    ● 码流：6－50Mbps

    A、MPEG-2压缩——DCT（离散余弦变换）

    B、MPEG-2压缩——DCT量化

    ● 量化与编码
    ● 帧内DCT系数量化采用服务器编码器缺省量化器组
    ● 量化器缩放（Scale）参数MQUANT

    C、MPEG-2压缩——帧数据量分配

    ● 码流一定情况下（不使用VBI）：GOP数据量分配相对固定
    ● GOP结构一定情况下：IBP各帧数据量相对固定
    ● 对于B或P帧，只记录块向量和DCT差值
    ● 如果画面为静止或近似静止，BP帧数据不大，量化步长较小，画面细节保留较多
    ● 如果为运动画面，BP帧需要记录较多信息，但在一定数据量限制下，需要提高量化步长，导致画面细节丢失较多

MPEG-2 GOP帧数据空间分配比例示意

（2）影响视频服务器还原图像质量的因素二

    图像内容：图像的空间和时间的复杂性。

    ● 图像细节（亮度、色度）
    ● 运动图象（纵向、横向）
    ● 圆周运动、随机运动
    ● 原图颗粒、波纹、噪声等
    ● 其他

3）对视频服务器的测试设计

    （1）被测对象：视频服务器编码解码通道
    （2）测试仪器：Tektronix PQA300测试仪
    （3）输入信号格式：数字视频SDI（720*576）
    （4）测试对象：输出信号图像质量（与原输入信号图像比较）
    （5）其他条件：只对视频压缩，暂不考虑音频
    （6）改变硬件参数，提供不同压缩方式

    ● 编码格式：
       4:2:0
      4:2:2

    ● 帧结构
       IBBP 长GOP （I Frame 不适合播出）

    ● 码流
       6~15Mbps （4:2:0 ）
       9~50Mbps （4:2:2 ）

    （7）输入不同内容图像——使图像出现亮度和色度、空间和时间等特性的不同组合

    ● 亮度细节
    ● 色度细节
    ● 横向/纵向运动
    ● 圆周运动：纵向＋横向的运动组合
    ● 随机运动
    ● 人物（脸部、头发等）画面：对人特写画面的还原
    ● 含字幕的运动画面：运动背景下对静止精细内容的还原
    ● 镜头运动：整体画面的运动

4）对视频服务器的测试推论

    （1）推论一：硬件因素对图象质量的影响

    ● 相同码率下，4:2:0 比4:2:2 的图像色度损伤较大；
    ● 要达到相同的还原图象质量，4:2:2 帧结构的码流通常比4:2:0的大；
    ● 视频服务器的还原图象质量是可调的，也就是要达到“一定”的图像指标，可通过调整服务器参数实现；
    ● 不同视频服务器的编码效率有所不同，达到相同的还原图像质量有不同的参数设置。

    （2）推论二：图像内容因素对还原图象质量的影响

    ● 画面内容与还原图像质量有一定关系；
    ● 一般运动图像占电视画面的大部分，因此衡量还原图象质量应以这部分画面为基准；
    ● 不同内容的图像要达到相同的还原图像指标，可能需要不同的硬件编码参数设置（如体育节目的编码码流就需要比其他节目的高）。
 
2、视频服务器的综合性能指标

视频服务器的综合性能指标体现了视频服务器质量，它包括如下多方面：

    ● 信号编码方式（帧结构、编码格式、码率等）
    ● 信号解码性能（帧精确、双解码等）
    ● 单机特性（通道数、存储、总带宽等）
    ● 组网能力（结构、方式等）
    ● 控制指令集响应
    ● 安全性、稳定性（平均无故障时间）
    ● 其他

1）信号解码性能

    ● 帧精确：播出系统视频服务器的基本要求，也是视频服务器最重要的性能指标。
    ● 双解码：一个物理解码通道内部提供两个硬件解码芯片及相应电路，输出信号通过电子开关进行切换。双解码通道比单解码实现更多播出应用，可以应付很多解码处理。

2）单机特性

    ● 通道数：——视频服务器不再是单一通道的设备，它各个通道技术独立运行，也存在互相影响。
    ● 总带宽：总带宽＝码流×（编码数+回放解码通道数）+码流×播出解码通道数×加      ● 存储空间：——视频服务器在线存储量直接决定其在播出系统中的使用方式。

3）组网能力

    ● 对称式（主备镜像）
    ● 非对称式（上载、播出分离）
    ● SAN模式
    ● 集群模式

4）稳定性、安全性

    ● 各部件稳定性，单机稳定性（平均无故障时间）
    ● 系统组网安全性
    ● 日常维护工作量
    ● 故障维修难度及工作量

5）控制指令集响应等

    ● 支持Louth VDCP 、Odetics 等 控制协议
    ● 对控制指令的响应
    ● 响应时间
    ● 响应的精度（帧精确）

6）其他

    体现视频服务器的综合性能指标还包括更多方面因素，如是否采用冗余设计等，需要综合评价衡量。