本发明属于多媒体通信测试技术领域，涉及一种质量判定方法，尤其涉及一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法。
背景技术：
CBR和VBR视频编码技术
传统的数字电视业务（如DVB、IPTV）一般采用恒定比特率（CBR）编码技术来压缩和传输视频流。采用CBR编码的优点是比较容易实现可靠的视频服务质量保障，CBR码流对视频服务器的性能管理、电视终端的缓冲区管理以及IP承载网的流控管理的实现复杂度要求都相对较低。CBR编码的主要缺点是视频压缩效率较低，尤其是高清CBR视频流往往需要占用大量的传输带宽资源。
近年来，随着高分辨率液晶电视的普及，人们对观看高清视频节目的需求也越来越旺盛。另一方面，新的视频编码技术和标准（如H.264、H.265）也不断涌现，这些新技术更多地采用了可变比特率（VBR）编码技术来提高视频的压缩和传输效率。采用VBR编码技术，对于相对静态的节目内容（如新闻联播）可用较低的码率来实现高压缩比的编码，而对于背景画面切换频繁的节目（如体育赛事）则需用较高的码率来实现编码才能保证画面的清晰度。由于VBR视频流的码率变化幅度较大，这对视频服务器、IP承载网、电视终端的实现复杂度和性能管理提出了更高的要求。
传统的MDI标准已不能完全适用于VBR码流
对于传统的IPTV所采用的MPEG2-TS CBR码流的视频质量测试，IETF标准化组织已发布了RFC 4445 MDI规范。在MDI标准中主要定义了两个参数：即媒体丢失率（MLR）和延迟系数（DF）。
MDI:MLR媒体丢失率可以简单定义为每秒钟丢失（或非正常）的媒体数据包的数量。当MLR为非0时，则意味这MPEG2-TS码流中的部分音视频内容丢失或受损，一般会导致画面失真（如马赛克、花屏）现象。根据其测试原理，MLR测试指标对于CBR和VBR码流都是同样适用的。
MDI:DF延迟系数是一个时间值，表示机顶盒的缓冲区必须容纳多少毫秒的数据才能消除媒体流抖动。该参数实际上是反映了视频流码率的波动情况，码率越恒定，则MDI:DF值越小；反之则越大。如果MDI:DF值过大，超过了机顶盒缓冲区的容忍限度，就会导致缓冲区上溢或下溢。缓冲区上溢会导致媒体数据包的丢失，造成画面失真；缓冲区下溢会导致无码流数据可供解码，造成画面卡顿。对于正常的CBR视频流，MDI:DF值一般保持在较小的范围以内波动；当视频服务器或IP网络出现性能问题时，MDI:DF值往往会明显变大，因此IPTV测试设备可根据MDI:DF值来有效地评价CBR视频流质量（即码率稳定性），并对异常的码率波动情况进行告警。
在RFC 4445 MDI规范中定义了MDI:DF值的计算方法：在采样周期中，DF首先计算在测量点每个IP视频封包到达时间变化；然后，与预期的视频流速度对比得出；采样周期默认为1秒；DF的数值在每次采样周期完成后更新。具体DF的计算公式如下：
假设在测量点有虚拟缓存大小为X,
X = |接收到的字节数 – 解码所需的字节数|
其中，接收到的字节数为实际测量得到；解码所需的字节数通过对媒体流解码分析得到。
那么，DF = [最大值(X) – 最小值(X)] / 媒体流码率
媒体流码率单位是：字节/秒。最大值（X）和最小值（X）是在采样周期内所得数值。
根据以上DF的计算公式可见，该指标的设计原理是以CBR码流的媒体流码率是一个恒定的数值为基础的。由于VBR编码特性决定了其码流比特率本身就存在很大波动，因此继续沿用MDI:DF标准来评价VBR视频的码流质量显然是不合适的，这样会产生大量的MDI:DF值超标引起的误告警。然而用VBR码流来传输IP视频节目时，由于机顶盒缓冲区大小有限，如果视频服务器的码流输出时序存在问题或IP网络时延抖动过大，仍然会导致机顶盒缓冲区上溢或下溢的问题，造成画面马赛克或卡顿现象，因此业界迫切需要一种新的测试方法来评价VBR视频流的质量，并对其视频质量问题进行告警。
MPEG2-TS码流的节目参考时钟（PCR）
在MPEG2-TS码流的编码过程中，编码器中有一个频率为27MHz 的系统时钟（STC），此时钟用来产生指示音视频的正确显示和解码的时间戳。在MPEG2-TS码流中包含了一个被称为节目参考时钟标签(PCR)的字段，该字段用来指示系统时钟本身的瞬时值，它被放在TS包头的自适应区中被定期（每隔40ms）传送。通过PCR值不但可以获得正确的解码时间，还可以用来计算TS速率等与时间有关的信息。
对于CBR编码的MPEG2-TS码流，由于码流的速率是恒定的，因此可根据接收的码流字节数除以标称码流速率来估算视频可播放时长。但对于VBR编码的视频流，由于码流速率是不断在变化的，因此以上计算方法就不再适用了。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方式，以便克服现有方式的上述缺陷。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，可快速、精确判断MPEG2-TS VBR码流的质量。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、开始采样，并设置采集周期；
步骤S2、通过采集设备在视频服务器出口、网络中间点或视频终端对基于可变比特率VBR编码的MPEG2-TS码流进行数据包捕获；
步骤S3、对MPEG2-TS码流进行协议解析，检测出包含节目参考时钟PCR的MPEG2-TS数据包，简称PCR TS包，并记录采样周期内：
第一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(1)和该PCR值PCR(1)；
最后一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(n)和该PCR值PCR(n)；
其中，T(1)、T(n)、PCR(1)、PCR(n) 均以微妙为单位；
步骤S4、计算VBR码流的时延系数值：DF_V=| (PCR(n) - PCR(1)) - (T(n) - T(1)) |；以上差值为绝对值，DF_V值越小则判定VBR码流的质量越好，反之判定VBR码流的质量越差；
步骤S5、采样结束。
作为本发明的一种优选方案，步骤S1中，设置采集周期为1秒。
一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，包括：通过监测MPEG2-TS码流的PCR字段来计算在单位时间内接收到的VBR视频流的可播放时长与单位时间的绝对偏差量，并根据该绝对偏差量数值来评价VBR视频流质量。
作为本发明的一种优选方案，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、开始采样，并设置采集周期；
步骤S2、通过采集设备在视频服务器出口、网络中间点或视频终端对基于可变比特率VBR编码的MPEG2-TS码流进行数据包捕获；
步骤S3、对MPEG2-TS码流进行协议解析，检测出包含节目参考时钟PCR的MPEG2-TS数据包，简称PCR TS包，并记录记录采样周期内：
第一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(1)和该PCR值PCR(1)；
最后一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(n)和该PCR值PCR(n)
步骤S4、计算VBR码流的时延系数值：DF_V=| (PCR(n) - PCR(1)) - (T(n) - T(1)) |；以上差值为绝对值，若DF_V值低于设定值，则判定VBR码流的质量好，若DF_V值高于设定值，则判定VBR码流的质量差；
步骤S5、采样结束。
作为本发明的一种优选方案，步骤S1中，设置采集周期为1秒。
本发明的有益效果在于：本发明提出的判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，可快速、精确判断MPEG2-TS VBR码流的质量。
由于PCR字段是在编码器生成TS码流时，随着音视频内容被实时同步插入的，它基本反映了音视频内容的时序关系，因此就可以通过计算一段TS码流的起始PCR和结束PCR的差值来获得这段TS码流的可播放时长。
附图说明
图1为本发明判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，检测基于可变比特率（VBR）编码的MPEG2-TS码流的质量问题，通过监测MPEG2-TS码流的PCR字段来计算在单位时间内接收到的VBR视频流的可播放时长与单位时间的绝对偏差量，并根据该绝对偏差量数值来评价VBR视频流质量。
所述方法包括如下步骤：
【步骤S1】开始采样，并设置采集周期（缺省为1秒，当然也可以为其他时间，如2秒、0.5秒，等等）。
【步骤S2】通过采集设备在视频服务器出口、网络中间点或视频终端对基于可变比特率（VBR）编码的MPEG2-TS码流进行数据包捕获。
【步骤S3】对MPEG2-TS码流进行协议解析（对MPEG2-TS码流根据ISO/IEC 13818-1规范进行协议解码），检测出包含节目参考时钟（PCR）的MPEG2-TS数据包（以下简称PCR TS包），并记录采样周期内：
（1）第一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(1)和该PCR值PCR(1)；
（2）最后一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(n)和该PCR值PCR(n)；
其中，T(1)、T(n)、PCR(1)、PCR(n) 均以微妙为单位。
【步骤S4】计算VBR码流的时延系数值：DF_V=| (PCR(n) - PCR(1)) - (T(n) - T(1)) |；以上差值为绝对值，DF_V值越小则代表VBR码流的质量约好，反之越差。
【步骤S5】采样结束。
实施例二
本发明揭示一种判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，所述方法包括如下步骤：
【步骤S1】开始采样，并设置采集周期；
【步骤S2】通过采集设备在视频服务器出口、网络中间点或视频终端对基于可变比特率VBR编码的MPEG2-TS码流进行数据包捕获；
【步骤S3】对MPEG2-TS码流进行协议解析，检测出包含节目参考时钟PCR的MPEG2-TS数据包，简称PCR TS包，并记录采样周期内：
第一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(1)和该PCR值PCR(1)；
最后一个PCR TS包的数据包捕获时间标签T(n)和该PCR值PCR(n)；
【步骤S4】计算VBR码流的时延系数值：DF_V=| (PCR(n) - PCR(1)) - (T(n) - T(1)) |；以上差值为绝对值，若DF_V值低于设定值，则判定VBR码流的质量好，若DF_V值高于设定值，则判定VBR码流的质量差；
【步骤S5】采样结束。
综上所述，本发明提出的判定MPEG2-TS VBR码流质量的方法，可快速、精确判断MPEG2-TS VBR码流的质量。
由于PCR字段是在编码器生成TS码流时，随着音视频内容被实时同步插入的，它基本反映了音视频内容的时序关系，因此就可以通过计算一段TS码流的起始PCR和结束PCR的差值来获得这段TS码流的可播放时长。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。