视频业务向超高清演进，Eyewill 2.0提供商用保障

视频分辨率演进和UHD

　　UHD（Ultra High Definition）超高清是高清（High Definition）、全高清（Full HD）的下一代技术。其分辨率在业界有多种定义，按照国际电信联盟（ITU）发布的“超高清UHD”标准的建议，将屏幕的物理分辨率达到3840×2160（4K×2K）及以上的显示称之为超高清，是普通Full HD（1920×1080）宽高的各2倍，面积的4倍；而严格意义上的4K分辨率（4096×2160）则由“数字影院创导（DCI）”组织提倡。另外，4K分辨率还包括Full Aperture 4K（4096×3112）、Academy 4K（3656×2664）等多种标准。上述多种分辨率技术通常情况下统一称作4K分辨率。4K分辨率和其他分辨率的比较见图1。

       业界大规模用于商业用途的视频分辨率以标清（SD）为代表，传统数字影院则以2K为代表。4K的概念早在上世纪90年代就已经提出，但在经历了SD标清和HD高清的多年发展之后，4K分辨率的视频在2014年才逐步走进大众的视线。

HEVC编码和4K网络带宽要求

　　由于UHD的超高分辨率要求，传统主流的视频压缩标准协议H.264（AVC）在面对UHD视频时局限性凸显，而面向更高清晰度、更高帧率、更高压缩率视频应用的HEVC（H.265）协议标准应运而生，刚好满足UHD的发展要求。

　　HEVC协议标准于2013年2月正式在业界发布，相对于H.264，HEVC（H.265）在很多方面有革命性的变化。HEVC的技术亮点主要在于其使用更加灵活的编码结构来提高编码效率，包括编码单元（Coding Unit）、预测单元（Predict Unit）和变换单元（Transform Unit）。HEVC和AVC的优势对比如图2所示。

       业界专家经反复质量比较和测试证明，在相同的图像质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频大小将减少大约39%~44%。

　　虽然上述结果令人欣喜，但真正的4K影片不但要考虑分辨率，同时需要考虑4K技术更高的色彩空间覆盖率（数字量化从8bit提升到10~12bit）、更高的帧率（从30fps最高提高到120fps），因此在采用同等H.264编码情况下，真正的能够达到4K影片质量效果的影片码率将是普通HD影片码率的12~15倍左右。考虑HEVC的高压缩效率，专业4K影片的码率将达到40Mbps~50Mpbs，在降低一定的帧率和损失部分色彩清晰度的情况下，4K影片的码率可以降低到30Mbps。由于视频编码码率的波动性和互联网网络带宽的不稳定性，一般意义上要想达到上述要求的互联网网络带宽要求达到50Mbps，这给4K影片的普及带来一定的门槛。

中兴通讯EyeWill 2.0提供UHD商用保障

　　中兴通讯10多年来致力于为用户提供高视频质量和丰富体验的IPTV/OTT端到端整体解决方案，建设了目前全球最大的IPTV/OTT系统平台，始终引领行业发展，其EyeWill品牌的端到端系统解决方案采用了先进的融合CDN、开放性强的业务管理平台、适配性高的终端客户端软件，通过灵活的CDN多级架构部署、高效的在线转码能力、综合的多样化业务管理、丰富的客户端内容展现等，系统具备高性能、高可靠性和高集成度等特点，为支撑UHD的高质量内容服务保驾护航。

　　中兴通讯EyeWill 2.0解决方案的系统分层架构如图3所示。

      中兴通讯EyeWill系统满足端到端的各类视频应用，支持UHD的端到端点播内容服务：

　　●   业务平台支持对4K内容套餐的灵活设置；

　　●   内容管理系统支持4K内容的引入；

　　●   内容分发网络（CDN）支持多种协议方式的4K内容服务，主要有RTSP和HTTP协议；

　　●   电子节目单系统（EPG）支持对4K内容的展现，可以设置4K专区独立运营；

　　●   多款型号的机顶盒支持4K内容的解码和播放；

　　●   Android智能移动终端的多屏客户端支持HEVC内容的解码，充分降低网络带宽要求。

　　由于业界暂时没有成熟的可商用的4K直播节目和直播编码器，4K直播频道当前处于测试阶段。除了上述的功能外，EyeWill 2.0系统采用多种先进技术以满足UHD的实际商用需求，如低码超清、网络状况识别和UHD码率自适应、兼容多种编码格式等。

端到端低码超清技术

　　按照前述分析，终端用户的网络要达到50Mbps以上才能享受到较高质量的4K视频服务，这给4K的普及带来一定影响。为此，中兴通讯推出低码超清解决方案，引入编码优化算法，在原来HEVC编码的UHD基础上，进一步压缩码率，使较高质量的4K内容能够压缩到15Mbps~20Mbps左右，一般质量的4K内容甚至可以压缩到8Mbps~12Mbps，为终端用户在较低带宽基础上观看较高质量4K内容创造了条件。

　　●   基于视频内容的精确分析

　　针对场景切换、淡入淡出、运动、人脸、纹路等，对相关部分进行识别，对不同的内容场帧采用不同的处理原则，保留锐度较高的内容块，降低肉眼难以察觉的内容的编码精度。

　　●   支持自适应视频预滤波

　　通过递归及非递归滤波、线性及非线性中值滤波等方式，使水平或垂直分辨率与运动影像的趋势进行特殊算法处理，以减少编码子域的数量达到降低码率而维持原有精度的目的。

　　●   前瞻（Look-ahead）分析

　　编码时，通过预判断后续帧的运动路径，实现自适应码率控制。

　　●   基于视频内容的灵活处理

　　通过过滤、运动估算、码率控制、模式选择等策略并结合一定的算法，实现对内容的进一步优化压缩。

　　通过上述低码超清压缩算法和图像处理策略，输出内容的编码依然采用HEVC编码方式，终端只需要能够支持HEVC解码和4K分辨率播放即可，对CDN、网络、终端等无特殊要求，可端到端满足中等带宽情况下承载4K内容的要求。

端到端支持码率自适应和动态编码技术

　　EyeWill 2.0支持多终端类型接入和多屏互动，同时，支持在线转码/编码服务能力，可以根据终端的网络带宽质量，实现不同码率内容的实时在线编码和服务。

　　EyeWill 2.0系统的多屏编码和转码服务器位于CDN中心节点，根据服务终端类型，对于一个内容同时编码生成多个Profile的内容，根据终端的不同的服务码率，由CDN服务节点动态选择合适的Profile内容给用户提供服务。上述场景适合于直播内容。

　　对于UHD内容，将来在具备直播内容源的条件下，中兴通讯EyeWill 2.0系统同样支持对UHD内容在保持相同原有分辨率的情况下，输出不同质量和码率的内容。

端到端兼容H.264/H.265编码及RTSP/HLS服务能力

　　EyeWill 2.0系统同时兼容传统的H.264编码的内容和UHD的H.265编码。在内容服务上，也能同时支持RTSP和HLS的服务。因此，EyeWill 2.0系统兼容运营商原有由中兴通讯建设的IPTV或OTT系统，这为运营商低成本改造现网网络支持UHD创造了条件。

　　图4展示了在IPTV2.0系统中升级支持EyeWill 2.0并支持4K UHD的系统架构。

　　其中IPTV2.0系统可以平滑升级支持EyeWill 2.0，对于CDN则视实际设备的情况，目前中兴通讯8000H及以上设备都已经支持EyeWill 2.0的改造，实现4K内容的服务（IPTV或OTT方式）。

端到端视频质量监控技术

　　针对UHD服务，由于码率高，其服务质量的保障和监控尤为重要。中兴通讯除了采用优质的头端和CDN分发服务网元来保证服务质量外，还引入端到端的质量监控系统，以实时监测视频服务质量。

　　系统主要部署两类探针：针对网络侧的网络探针和针对终端侧的终端软应用探针。所有探针数据上报到中心管理系统进行统一的数据分析和监控。

　　●   全网视频业务总览：对所有STB故障类型和KPI进行汇总统计，并通过图形灵活展示；

　　●   指定终端明细查询：查看指定终端24小时内的KPI指标，用户观看节目的体验；

　　●   指定节目明细查询：对指定节目进行详细的QoS/QoE指标分析；

　　●   故障定界专家系统：系统支持专家系统，可以根据各种KPI异常的特征自动判断故障源；同时，系统可以根据组网信息，逐级进行故障定界；

　　●   远程诊断和抓包：指定STB进行Ping、TRACERT检测和媒体流包的抓取，远程分析服务质量。

　　中兴通讯EyeWill 2.0端到端解决方案在传统HD视频业务的基础上，融入了低码超清、码率自适应、H.265解码和重编码处理等特性，通过新部署高性能CDN设备或现网部分IPTV/OTT设备利旧升级，可承载UHD内容的高质量服务。