前不久,思科发布了2015年~2020年版本的视觉网络指数报告。其中指出:到2020年移动用户数量将达到55亿,占到全球人口的70% ;移动设备的广泛采用、移动覆盖范围的快速增长和移动内容需求的急速攀升,将使得移动用户的增幅在未来五年达到全球人口增幅的两倍之多——这一移动用户、智能设备、移动视频和4G网络的发展浪潮将会推动移动数据流量在未来五年增长八倍;移动视频将在移动应用程序中拥有最高的增幅,消费者和商业用户对于更高视频分辨率、更高带宽和处理速度的需求将会加大4G联网设备的使用。
由此可见,思科这份报告很看好移动视频的发展前景。
放眼全球,在高端视频领域,2K分辨率视频服务已经成为区域行业领导者的竞争力所在,更是产业链领导者所争夺的焦点。
而在2K分辨率高清晰度视频内容发展趋势的预测方面,如下图所示,mLAB的数据显示,2015年,2K高清晰度视频在所有移动视频源中的占比为4%,而且接下来,相关数值会有着快速地增长。
此外,在2K分辨率移动智能终端设备的发展方面,2K分辨率中,屏幕横向的电视线达到2000以上,是数字影院在目前的主流放映分辨率。2K分辨率有多种类别,最常见的2K影院所采取的分辨率为2048×1080。iPhone6 Plus 屏幕的分辨率是1920×1080,非常接近2K分辨率。
而目前,智能手机的标准2K分辨率更多指的是像素数总数达到720P四倍的分辨率——2560×1440的分辨率(总的像素数数目为3686400)。
有相关数据还显示:截止目前,全球一共发布了42款2K分辨率的智能手机。按此发展态势,预计到明年(2016年),新出产的智能手机中,10%以上都将具有2K分辨率屏幕。
由此可以预计的是,高端移动视频市场的激烈市场竞争即将到来。
在网络基础设施层面,LTE后续演进型移动通信网络已经具备提供2K高清晰度视频传输服务的普遍能力。
使用的信源编码技术不同,2K分辨率高清晰度视频在移动宽带接入网络中的传输码流也会有所不同,但基本上会在6 Mbit/s左右。
考虑到移动视频点播的初始化等待时延,以及在移动通信网络环境下的小区信号切换、快速衰落等主要的实际问题,要使用户获得较好的2K高清晰度移动视频业务使用体验,移动宽带接入网络对2K高清晰度视频的传输速率要达到10~15 Mbit/s左右。
目前,全球领先型移动通信基础网络运营商的LTE网络与LTE-Advanced网络基本能达到甚至超过这个速率水平。绝大多数的LTE网络经过优化,都有可能达到这个接入速率,具有提供2K高清晰度视频可靠传输的潜力。
另外,Ericsson最近发布了一份市场调研报告《信息社会的网络脉动》,其中有相关部分对移动视频发展的新特点进行了跟踪。此外,著名的ComScore最近也发布了一项新的报告《视频内容点击量现状》。
总体上看来,随着移动互联网的不断发展以及用户行为的逐渐迁移,使得各视频企业越来越重视移动端的发展。
Ericsson的上述报告指出,全球范围内,移动社交媒体用户分享视频、发送视频信息以及发布视频链接等,都已是“司空见惯”的信息娱乐行为。
从消费者的角度来看,美国市场是智能手机使用和移动视频消费“潮流”的“风向标”。ComScore的一组Mobile Metrix美国实验数据(这组实验对象代表了18岁及以上的智能手机用户)对特定移动视频服务的使用情况提供了详细的分析。
如图所示,目前,全球范围内,YouTube是最大的移动视频内容整合平台,70%的智能手机用户都在使用YouTube的移动视频服务,而仅有15%的智能手机用户每月使用Netflix的移动视频服务。
在全球的许多信息娱乐市场,YouTube都是主流的移动视频服务提供商——占据无线移动宽带通信网络总视频流量的40~60%。
爱立信消费者研究实验室的相关分析显示,在英国、美国和日本,YouTube是最受欢迎的视频服务:在英国,每天都要访问移动互联网的智能手机用户中,70%的人每月至少访问一次YouTube;而在美国,这一比例数值为67%;在日本,这一比例数值为30%(由于YouTube最初采用的是英语,在刚进入日本市场的初期,发展较为缓慢)。
然而,采用订阅式的移动视频服务提供商(如Netflix)也在智能手机等移动智能终端上流行起来——而且这些服务更多时候使用的是移动通信网络非Wi-Fi网络——安卓智能手机用户中,Netflix有30%的流量是来自于移动通信网络,而相较之下,YouTube仅有20%的流量来自移动通信网络。
其实,如图所示,在消费者观看移动视频的时间总量方面,Netflix要远高于YouTube。人们观看Netflix所提供的移动视频的时间之所以更长,可能是因为消费者在Netflix上所观看的是电影和电视剧(这些长视频内容的时长通常都大于YouTube上的短视频)。
综合爱立信消费者研究室以及comScore的Mobile Metrix美国数据详细分析后得出的一个结论是:目前,用户经常观看免费移动视频和订阅式的移动视频。观看YouTube视频的智能手机用户中,有19%也观看Netflix的视频。
由于YouTube的用户群更为庞大,在使用移动网络的安卓智能手机用户中,观看YouTube移动视频的总流量比观看Netflix移动视频所产生的总流量高出30%。
然而,通过比较这两项服务各自的Wi-Fi/固定宽带流量和移动通信网络流量,可以看出YouTube及Netflix来自移动通信网络的数据流量比例分别为20%和30%。由此可见,如图所示,观看Netflix视频所产生的人均移动通信网络流量比YouTube视频的高3.5倍。
因此,尽管YouTube在总视频流量中占主导地位,但移通信网络的人均数据使用量更多是由订阅式视频服务推动的。
另一方面,如图所示,各代移动通信网络中的移动视频数据流量的占比也有所不同。
对于移动通信数据流量的计费偏好而言,移动视频服务的消费者基本上更青睐不限流量的移动通信套餐:
在英国,66%的固定移动通信资费的消费者观看YouTube的移动视频,平均每月访问48次,而且每次的观看时间多达5分钟;在美国,51%的固定移动通信资费的消费者观看YouTube的移动视频,平均每月访问75次,而且每次的观看时间为8分钟;在日本,49%的固定移动通信资费消费者观看YouTube的移动视频,平均每月访问69次,而且每次的观看时间为9分钟。
此外,在美国和英国,由固定资费套餐用户所产生的的移动视频数据总流量是限额套餐用户所产生的的移动视频数据总流量的两倍;而在日本,由固定资费套餐用户所产生的的移动视频数据总流量是限额套餐用户所产生的的移动视频数据总流量的11倍——超过60%的日本移动通信消费者目前使用的是固定资费套餐,因此也就根本不担心观看大量移动视频所产生的数据流量费用。
综上,对于YouTube和订阅式视频这两大类主流的移动视频业务而言,相较于移动通信数据流量限额/封顶套餐的用户,使用固定移动通信资费套餐的消费者在更多时候是通过移动通信网络来观看移动视频。
越来越多的人正在消费移动在线视频服务,借助这些服务,他们可以接入越来越多的视频源,并希望视频可以流畅地播放,还希望用移动通信终端设备观看时,视频质量达到较高的水平。为了满足这些需求,用户体验和移动通信网络上的视频流播放效率都在不断得到改进。
由视频流所产生的移动数据流量很大——观看1分钟视频需要传输的数据比几乎所有其他类型的应用或服务都要多。此外,终端设备屏幕的大小和分辨率以及视频观看的模式与持续时间等,都会影响到数据流量的多少。由于视频流量巨大且仍在持续增长,需要探讨的两大要素就是质量和效率。
在很大程度上,移动视频质量的提高得益于视频编/解码器的发展以及移动通信网络上内容传输方式的进步。移动视频流媒体技术不断演进,且视频是移动通信网络中数据最为密集的服务,因此,视频也是质量及效率特性发展的重点领域。
大量的工程资源都集中在提升移动宽带流媒体视频的用户体验上。新的编/解码标准和新的内容传送方式等方面取得的进展都有助于改善移动视频业务的用户体验、提高网络效率。
移动视频编/解码器方面
所有数字视频传输都需要编/解码器,以高效地对数据源进行压缩,并对内容服务器和消费者设备之间传输的数据进行解压。采用最先进技术的编/解码器可以将视频大小压缩到原来的1/100,以便最大程度地减少视频对网络传输带宽的需求,并提供更好的用户体验。
标准的视频编/解码器用了约十年时间才实现从研究到应用的长足进展,从MPEG-2、MPEG-4 AVC到现在的HEVC。如果要推动编解码器的更广泛应用,每一代视频编/解码器的压缩/解压缩能力都必须提高40~50%,且压缩后的画面质量要基本同上一代的相同。新一代编/解码器的出现,要么保证在同样的网络资源下提高视频的画面质量,要么保证在同样的视频画面质量下提高传输效率(使用更少的网络资源)。
移动视频业务中的视频编码一般采用H.264技术(也有少数采用最新的H.265技术),并采用MPEG-4或TS进行封装。为了能以尽量低的平均码率获取尽可能高的移动视频质量,采用HTTP下载方式的点播视频技术一般采用多次编码储备的VBR编码(自适应码率。优点是:可以显著地减少了“填充比特”,大大地提高传输和存储媒体的资源利用率,并且就主观图像质量而言,它可以明显地消除在固定码率压缩中出现的高速运动和色彩鲜艳的图像中的“锯齿”。缺点是:编码器的技术难度大,压缩速度慢或视频的平均码率不好控制)方式,围绕此目的所采用的编码参数也相对复杂(包括采用离线多次编码方式、更复杂的运动估计算法、VBR控制算法、下变换分辨率降低、更高的编码级别、更大的 GOP(图像组)长度、更多的参考帧等)。
面向移动视频的自适应流媒体技术
此前的移动视频一般采用HTTP流媒体技术(顺序流式传输技术)——在下载视频文件的同时,用户可观看在线媒体内容。顺序流式传输在高带宽(网络传输带宽大于流媒体文件的比特率)的情况下,可以实现“边下载,边播放”,对于丢失的网络分组数据,系统会重新传输,直至用户收到,所以能够保证视频播放的最终质量,因此,它一般被用来传输高质量的短视频片段(如片头、片尾和广告)。顺序流式传输不适用于直播电视的流媒体传输,不能跳过头部,必须先下载完前面的才可以看后面的——必须经历时延。
为了充分利用和节约移动通信网络宝贵的无线接入带宽,移动视频也引入了“自适应流式传输”的这一机制:发送端根据接收端的反馈信息预测网络状况,并据此采用对应的策略实现对传输码率的动态调整。
借助可以根据网络条件及终端设备条件实时调整流媒体码率的技术,Netflix及其它视频点播服务取得了成功——这在移动通信网络中尤为重要,有助于消除视频视频观看过程中的视频中断和启动或者缓冲。相比视频的“停停走走”,消费者更易接受感知到的质量的动态变化。
随机并且突发的分组丢失、过大的时延与抖动对移动视频服务的主观体验质量具有极大的破坏性,而采用优良的自适应传输策略,可以充分利用网络带宽等的实时情况,提高移动视频数据的传输效率,保证移动视频流媒体服务的传输质量。
“苹果”公司的HLS标准以及MPEG-DASH等ABR传输技术方案将移动视频流分块打包,接收设备可根据自身的性能和网络吞吐量,智能、动态地获取更高或更低的视频块。因此,在网络条件允许的情况下,能够动态自适应的流媒体视频服务可以提供质量更高的视频。相反,如果网络条件较为困难,用户观看时也体验不到视频“卡”住的情况,而是可以选择较低的质量保证视频播放流畅。
根据对某移动通信网络的流量测量,自适应移动视频流量的平均码率是非自适应移动视频的两倍还多。下图(来源:Ericsson)根据平均下行吞吐量,显示了视频分段,反映出在平均下行吞吐量较高的网络中,动态自适应视频的平均流媒体视频码率比非自适应视频的更高。
根据上述对流量分析及移动流媒体视频(包括编/解码和自适应性)趋势的观察,可得出如下三点结论:
采用最新一代的编/解码器可以提高视频质量,提高视频在移动通信网络中的传输效率,大大降低成本并提升用户的使用体验;
动态自适应流媒体已经改变了互联网视频服务,可以提高全IP网络尤其是移动通信网络的视频服务质量;
自适应流媒体还意味着,由于自适应性可以增加网络的可用容量,那么网络的可用带宽就会不断增加,这将自动提高视频流量。
责任编辑:饶军