基于质量层 (QBT) 的转码器如何改进视频流并降低 FAST 流媒体成本

FAST 是免费广告支持流媒体（Free Ad-Supported Streaming）的简称，在对价格敏感的观众中越来越受欢迎。快速增长的收视基础和广告收入的不断增长有利于 FAST 流媒体服务。预计到 2025 年，FAST 流媒体服务的广告收入将达到 5 亿美元以上。

作者：Ashok Magadum——Vidarka Technologies的创始人兼首席执行官；该公司专注于为 VOD、直播和低延迟流媒体提供高质量、成本最优、可扩展且可靠的视频流解决方案，涵盖 OTT/FAST、教育科技、电子购物、游戏和许多其他应用领域。

为了从 FAST 流媒体服务中获得利润，增加收视率和广告收入，同时降低视频基础设施和流媒体成本至关重要。

本文将介绍基于质量层 (QBT) 的转码器如何实现改进视频流并降低 FAST 流媒体的流成本。

视频流的视频传输阶段

FAST 提供类似于有线电视的体验，无需任何付费。FAST 平台提供对各种内容的访问，允许用户无需订阅即可浏览不同的“频道”。

任何流媒体系统的通用数据流如下

下面的图 1 描述了任何视频流/传输系统的视频数据流的高级块。

内容生成

第一步是创建原始视频内容。这可以包括录制视频片段、制作动画或生成您想要流式传输的任何多媒体材料。该内容应该是高质量的并且适合您的目标受众。

内容编辑

在捕获或创建内容后，通常需要对其进行编辑和完善。这可能涉及剪切、拼接、添加图形、增强音频以及进行其他调整，以确保视频符合您的质量和品牌标准。

转码

为了准备流式传输内容，需要将其重新编码为不同的比特率和分辨率。这允许自适应流媒体，观看者的设备可以根据其可用带宽选择最合适的视频质量。编码的视频通常被分成更小的片段，每个片段通常持续几秒钟。这些分段对于流式传输来说更易于管理，并提供在播放期间在不同质量级别之间切换的灵活性，称为“自适应流式传输”

数字版权管理

用于视频流的数字版权管理 (DRM) 是一种技术和一组技术，用于保护数字视频内容免遭未经授权的访问、复制、重新分发和盗版。DRM 对于内容提供商、工作室和发行商保护其知识产权和收入流至关重要。由于 FAST 频道以基于广告的收入模式运行，因此大多数 FAST 服务的数据流路径中不包含 DRM

打包

打包是指准备视频内容以使用特定流协议通过互联网传送的过程。此过程涉及将视频和音频数据组织和编码为适合流式传输的格式，以及创建元数据和清单文件以促进播放和自适应流式传输。HLS 是 FAST 通道中最流行的格式。

存储

打包的数据存储在云存储器中，该存储器保存用于流式传输的数据。在任何流媒体系统中，存储阶段都会随着越来越新的内容的出现而增长。主要要求是耐用性、可用性、性能、安全性以及以极低的成本实现几乎无限的可扩展性。

流媒体/CDN

CDN 是战略性地放置在世界各地数据中心的分布式服务器网络。它们旨在有效地将内容分发给观众，使内容更接近最终用户。CDN 在其边缘服务器上缓存或复制内容，例如视频片段和文件。当查看者请求内容时，CDN 会从最近的边缘服务器传送内容，而不是从源服务器获取内容。这可以减少延迟并加快内容交付速度。CDN 采用负载平衡技术在其边缘服务器网络上分配传入流量。这可确保不会有任何一台服务器不堪重负，并且可以快速交付内容。

播放

视频播放设备是设计用于在各种屏幕或监视器上播放和显示视频内容的硬件或软件工具。这些设备应用广泛，从消费娱乐到专业广播。

以下是一些常见的视频播放设备：智能手机和平板电脑、计算机和笔记本电脑、Roku 等流媒体设备、Amazon Fire TV、Apple TV、Google Chromecast、机顶盒、游戏机、智能电视等等。无缝播放、许多用户的特定功能、搜索引擎和分析数据是玩家的主要要求。

FAST 的广告

广告是 FAST 的货币化部分，在 FAST 收入中发挥着关键作用。视频流广告服务器在在线广告生态系统中发挥着关键作用，帮助内容提供商和广告商有效地覆盖目标受众，同时从视频内容中创收。它们确保广告在视频流中无缝显示，增强观看者的体验，同时提供有价值的数据和分析来优化广告活动。广告调度和管理、广告选择、插入、定位、个性化、报告和分析以及广告服务器的一些关键功能

成本分担者

内容创作

内容创建是一件成本高昂的事情，也是向最终用户交付视频链中的主要成本因素之一。视频内容创作的成本可能会因多种因素而有很大差异，包括视频类型、质量、制作要求以及所涉及的创意团队

以下是一些可能影响视频内容创建成本的关键考虑因素：

视频类型、质量和复杂性、视频长度、工作人员和人才、设备和技术、地点和布景、后期制作、许可和版税、语言和字幕：法律和合规性、发行和推广等。

流媒体/CDN 成本

大多数时候，CDN 成本是 FAST 渠道运营成本的最大组成部分之一。随着订户数量及其屏幕尺寸的增加，视频带宽消耗也会增加。观众正在观看更高分辨率的视频内容，这会成倍增加 CDN 的使用和 CDN 成本。

对于 SVOD 和 TVOD，减轻成本增加的一种方法是提高订阅费，但在价格敏感的市场中，订阅价格的上涨通常会导致订户流失。

对于FAST产品来说，为了盈利，广告收入应该尽可能高，同时运营商必须尽可能降低视频流媒体成本。

解决这个问题的最佳选择是降低 CDN 成本，同时提高视频质量。

QBT 用于成本优化

基于质量的转码层分析视频复杂性并了解比特率要求和压缩复杂性。根据这些数据，它为视频场景中的不同帧分配适当的比特，以便以最小的比特率实现高视频质量的视频。

对于较低复杂度的视频场景，消耗较少的比特率，从而可以减少总体视频比特消耗，从而可以显着减少总体视频带宽消耗。基于单通道历史记录和当前视频帧的分析有助于实现直播和离线转码应用程序的 QBT。

高质量低带宽视频帮助FAST频道降低CDN成本，从而提高成本节约。对于SVOD和TVOD流媒体应用程序来说，由于CDN成本可以显着降低，因此可以从订阅中获得更好的利润。

下表列出了不同测试内容下 VMAF 和 Bitrate 的对比数据。

H264 测试视频	1080P 比特率（Kbps）	1080P VMAF	Bitrate savings w.r.t to 3Mbps	4K 比特率（ Kbps ）	4K VMAF	Bitrate savings w.r.t 12 Mbps
影片剪辑1	1462.02	98.49	51.27%	6435.83	99.10	46.37%
影片剪辑2	2122.46	91.55	29.25%	9854.16	98.00	17.88%
影片剪辑3	1463.95	98.07	51.20%	6790.74	99.62	43.41%
影片剪辑4	1893.29	99.93	36.89%	6707.93	99.99	44.10%
串行剪辑1	1770.20	98.63	40.99%	9302.55	99.60	22.48%
串行剪辑2	1767.29	98.63	41.09%	8627.89	99.96	28.10%
串行剪辑3	2244.65	99.60	25.18%	6411.67	99.86	46.57%
串行剪辑4	1444.19	99.53	51.86%	6612.40	99.97	44.90%
新闻剪辑1	1839.62	98.82	38.68%	8608.66	99.72	28.26%
新闻剪辑2	1963.35	96.75	34.56%	7323.22	99.05	38.97%
新闻剪辑3	1895.84	97.02	36.81%	7749.47	99.56	35.42%
新闻剪辑4	1947.94	99.74	35.07%	7681.94	99.92	35.98%
平均的	1817.90	98.06	39.40%	7675.54	99.53	36.04%

表 1：1080P 和 4K 视频剪辑中 H264 的 QBT 比特率

HEVC 测试	1080P 比特率（Kbps）	1080P VMAF	Bitrate savings w.r.t to 2.2Mbps	4K 比特率（以 Kbps 为单位）	4KVMAF	Bitrate savings w.r.t 6 Mbps
钢铁之泪剪辑	1159.00	94.83	47.32%	3308.00	98.86	44.87%
大雄兔剪辑	1126.00	95.68	48.82%	3269.00	97.22	45.52%