文/ Ullas Indi
譯/ John
原文
https://blog.hotstar.com/video-encoding-recipes-for-live-cricket-21f875080932
有限帶寬
我們的大部分流量來自于在移動手機上浏覽Hotstar的使用者。 雖然情況正在好轉，但是蜂窩體驗必須依賴于不可靠并且随時變化的蜂窩移動網絡。 除此之外，随着程式的發展，大量的使用者會因為他們的每日FUP限制而遇到帶寬上限。 這個smallpipe problem很好的解決了在現有的或者更低的比特率的情況下提供更好的視訊品質的問題。
方法
我們的重點是建立一個為手機使用者優化的比特率階梯。 檢視用于編碼實施内容的視訊編碼設定和用于編碼H.264/AVC的方法進入了我們的視線。
決策
優化編碼參數引發了關于以合适的分辨率進行正确的混合編碼的廣泛讨論。 例如，在800kbps時，我們應該以360p，720p還是1080p進行流式傳輸？ 可能看起來360p是最佳選擇，但是如果使用者選擇在一個具有更高分辨率的螢幕上觀看的時候，可能會由于在裝置上的放大而導緻縮放僞像，給使用者帶來較差的觀感體驗。 相反，如果我們以800kbps的速率使用1080p，我們可能會發現由于比特率不足而導緻的很多編碼僞像。
并非所有的視訊内容都是一樣複雜的，它們中的每一個可能都需要一個單獨的比特率階梯和基于内容複雜度的精細調整的編碼方案。 我們從中獲得了靈感，并且開始探索我們闆球比賽的特征。
我們通過運用不同的比特率和分辨率對源内容進行編碼來獲得它的速率-失真曲線。 我們使用VMAF（VideoMulti-Method Assessment Fusion），一種由Netflix開發并作為開源提供的感覺視訊品質評估算法來測量這些編碼視訊的品質。 我們很好的調整了我們的實驗來定位到移動裝置閱聽人。 以下是我們獲得的比特率曲線。
橫軸表示編碼流的比特率，縱軸表示其VMAF分數。 VMAF值越高，視訊品質越好。
從上圖可以看出，對于以1080p分辨率編碼的流，在比特率超過3000kbps之後基本上沒有任何的增益。 同樣，對于相同的流，在比特率低于2400kbps的時候它的視訊品質低于同條件下的720p流。 這告訴我們每個分辨率都有最優品質的比特率範圍和相比其它的分辨率不是那麼出色的比特率範圍。 如果我們要從所有分辨率中識别所有這些比特率範圍，我們将獲得理想的操作區域。
除了比特率-分辨率對之外，還有很多其他編碼器設定可以控制輸出視訊品質，例如H.264配置檔案，參考幀數，自适應量化等。 我們嘗試了這些設定的不同組合來在我們的編碼器中獲得盡可能最優的輸出，并且确定這些設定作為我們的微調編碼方案。
為了確定與舊裝置的向後相容性，我們在不同比特率變體中囊括了編碼器設定的微小變化。
A/B Test
由于這可能是一個能有巨大影響的發現，我們傾向于用A/B來測試我們的發現。 我們用我們的新發現建立了一個鏡像編碼工作流程，并且在我們的一小部分閱聽人中進行了測試。 在這個過程中，我們觀察了重新緩沖和平均比特率等關鍵名額對于與其他控制組相似的類似樣本大小的影響。
由于我們也修改了編碼器的設定，是以確定新的設定可以與所有支援的裝置相容來進行播放是另外一個重要的考慮因素。 我們必須要確定對于H.264配置檔案或級别等編碼參數的任何修改都不會影響到在任何支援裝置上的播放。 我們在各種受支援裝置的測試流設定過程中對此進行了驗證。 在我們在實時設定的測試期間，我們監控了與測試組中的使用情況相關的關鍵名額。
結論
我們發現了在相似的比特率下，比原來的比特率階梯有着更優的視訊品質。 這意味着使用者，比如說，在具有512kbps的網際網路連接配接速度的Hotstar上觀看流式傳輸的闆球比賽，與具有舊比特率階梯和編碼器設定的視訊相比，接收到品質提升很多的視訊。
在原有的比特率階梯條件下，全高清的1080p流需要用4500kbps的速率傳輸，但是在新的比特率階梯的條件下，我們可以用僅僅3000kbps的速率來傳輸全高清的1080p流，這在不犧牲觀感體驗的條件下節省了接近33%的帶寬！
我們密切監控各種參數，如重新緩沖率，總觀看時間和使用者參與度，編碼階段的延遲，消耗的流的平均比特率。 總的來說，我們觀察到編碼器中的重新緩沖率和延遲與舊的比特率階梯相似。 我們還注意到相對觀看時間的增加表明由于視訊品質的提高，使用者願意用更多時間觀看實時比賽。
下面的圖檔是我們内部測試期間捕獲的螢幕截圖。
第一個圖像對應于舊編碼，第二個圖像對應于新編碼，但與第一個編碼的比特率相同。 通過我們的新編碼，我們能夠以與之前相同的比特率提供更高分辨率的視訊，特别是對于較低範圍的比特率。 最終結果是更好，更清晰的視訊，如上面第二張圖所示。
下面是另一組螢幕截圖。
兩種編碼均為800kbps。 使用舊編碼，我們以800kbps的速度提供360p，但是采用新編碼我們能夠以相同的比特率提供480p。
展望
雖然我們的重心是在為我們的實況闆球比賽生成有效的傳輸階梯，但是我們的工作也在繼續調整所有的内容庫的方案。 在我們的規模上，這些比特率節省對傳輸産生了重大影響，并且在提供更好品質的同時實作這一目标是最重要的！
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