遠程視音頻傳輸性能測量方法的研究

王濤

摘要：隨著遠程視音頻交互應用的廣泛使用，相關的產品和方案也越來越豐富，用戶在選擇時往往無所適從。如何客觀、精確、方便地評價這些產品和方案的性能，對用戶十分重要。該文正式以此為研究點，并給出了可推廣的解決方案。

關鍵詞：視音頻傳輸；測量

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0209-02

網絡條件的迅速提升，促使遠程視音頻交互應用被廣泛使用。視頻聊天、網絡直播、視頻會議、遠程教育，這些“遠程視音頻交互”應用的廣受歡迎，促使市場的迅速發育，相關產品和方案也越來越豐富。用戶在感到欣喜的同時，很快發現一個令人頭疼的問題——那么多的產品，那么多的方案，該如何選擇呢？

用戶選擇產品時最主要考慮的就是性能和價格兩個方面。這其中，價格本身就是數字量，非常直觀，而性能則很難評判——每個商家都把自己的產品和方案說得天花亂墜。但是多數產品的價格都需要用戶進行理性地采購，而普通用戶的技術條件有限，如何能夠客觀、精確、方便地評價這些產品和方案，成為了普遍關心的問題，也成了我們研究的內容。

民用產品的性能，最終會表現在用戶體驗上。在遠程視音頻交互中，影響用戶體驗最主要的因素包括：視頻分辨率、畫面質量、音頻質量、視頻延時、音頻延時和視音頻同步等六項。

前三項中“視頻分辨率”是程序或手工設定的，因此很容易判斷?！爱嬅尜|量”包括色彩和銳度等，可以在相同分別率和碼流的情況下，通過截圖進行比較，也不難。而“音頻質量”則因為所占信息量的比例較小，在以語音為主的應用中基本可以不做評估。

后三項是評估的難點，因為都與時間有關，因此評價時需要拿出確切的數字才有說服力，我們經過多次的實驗比較，找到了行之有效且適合推廣的測量方法。

1 “鏡像法”測量視頻延時

如 圖1 所示，首先“終端1”在本地的屏幕上顯示一個秒表程序，用本地的攝像頭將秒表程序的運行畫面通過遠程視音頻交互產品傳輸到“終端2”。然后，“終端2” 用本地的攝像頭將接收到的從“終端1”傳來的畫面再回傳給“終端1”。最后，“終端1”以畫中畫形式同時顯示本地和遠端畫面，此時就可以通過截圖，保存某一時刻“本地秒表”和“回傳秒表”的畫面，從而了解精確的畫面時延。

對于經常遇到的攝像頭固定在顯示器上方的情況，則可以在顯示器前放置一面鏡子——因此，我們稱該方法為“鏡像法”。

2 “回聲法”測量音頻延時

測量音頻延時的前提是要將音頻可視化，這要借助專門的音頻編輯軟件，然后借用“鏡像法”的思想來實現。

如 圖2 所示，首先在“終端1”上開啟一個錄音程序，然后在“終端1”上持續播放音頻，通過遠程視音頻交互產品將音頻傳輸到“終端2”。接下來，“終端2” 用本地的麥克風將將接收到的從“終端1”傳來的音頻再回傳給“終端1”——因此稱為“回聲法”。 “終端1”上的錄音軟件會把本地音頻和回傳音頻合并后的音頻記錄下來。最后將錄音文件導入音頻編輯軟件，通過波形分析，就能找到源波形和回聲波形之間的時間差，從而得到音頻延時測量結果。

3 “錄像非編法”測量視音頻同步

傳統的測量視音頻同步的方法是“擊掌法”，即遠端鏡頭前的用戶有節奏地擊掌，本地通過觀察擊掌畫面和聽到的擊掌聲之間是否有明顯的時間差來判斷是否存在視音頻不同步的問題?！皳粽品ā睂蝹€產品在視音頻同步方面的性能可以做出定性評價，但是在不同產品的性能對比中，因為無法定量，因此缺乏說服力。

我們設計的方法是這樣的。如 圖3所示，首先在“終端1”上用音頻編輯軟件持續播放音頻，用本地的攝像頭將音頻編輯軟件播放音頻的畫面和聲音通過遠程視音頻交互產品傳輸到“終端2”。之所以強調用“音頻編輯軟件”播放音頻，是因為這類軟件在播放音頻時，會同步顯示波形。

然后在“終端2”一端用外置的錄像設備，將接受到的視音頻記錄下來。之所以強調用外置的錄像設備（建議是專門的攝像機），是因為如果采用“錄屏軟件”錄制，由于錄屏軟件本身會消耗不少資源，因此會對測量造成明顯的干擾。

最后，把錄像文件導入非編軟件，就可以在非編環境下通過觀察畫面上的波形和實際音軌中波形的時間差，對視音頻同步情況進行精確的測量——因此稱為“錄像非編法”。

4 小結

以上就是我們設計的遠程視音頻傳輸性能的測量方法。方法中在涉及錄音的環節應盡量保持環境安靜，否則會對后期的波形分析帶來困擾。其中談到的音頻編輯軟件和非編軟件都可以選擇大眾主流產品——因為僅需用到很基礎的功能，因此不會給用戶帶來很大壓力。

關于測量精度，由于視頻傳輸的幀率通常是30或60，因此測量精度可以達到小數點后第二位。對于以用戶體驗為研究對象的測量，這樣的精度已經可以滿足研究的要求了。

參考文獻：

[1] 吳佳瑤.音視頻數據網絡實時傳輸的性能測試與分析[D].浙江工業大學，2014.

[2] 郭孝存，王文忠.三網融合下傳輸教育視頻資源的質量分析[J].陰山學刊：自然科學版，2015（7）.