宋碩 張小邨 江蘇省廣播電視總臺

1.概述

受眾研究是大眾傳播研究的一個重要領(lǐng)域，在發(fā)達國家電視產(chǎn)業(yè)中早已得到廣泛的普及和認同，目前最具代表性的是CBS的觀眾測評實驗室，每年進行幾萬人的節(jié)目測試，通過三十年的跟蹤記錄表明，節(jié)目測試的準(zhǔn)確度相當(dāng)高。因此，美國幾乎每一個電視網(wǎng)的節(jié)目在播出前都進行測試，把觀眾測試當(dāng)做排除風(fēng)險的必經(jīng)之道。隨著受眾分析理念的日漸普及，國內(nèi)越來越多的廣電媒體開始意識到受眾分析的價值和意義。在先期進行的調(diào)研活動中，視、音頻節(jié)目的受眾播前測試，讓總臺真切感受到了這一手段的科學(xué)有效，而眾多的良好反饋和越來越多的測試需求，體現(xiàn)出生產(chǎn)一線對于近距離聆聽受眾聲音的期待和熱情，這也堅定了總臺加速建設(shè)自有受眾實驗室項目的信心和決心。江蘇廣電總臺受眾測試實驗室的建設(shè)是總臺在高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)一流媒體集團進程中非常重要的舉措和重大決定，目的就是使受眾研究能夠真正步入到合理規(guī)范的軌道上來，通過受眾研究讓內(nèi)容生產(chǎn)更加規(guī)范和科學(xué)化。

2.整體設(shè)計

2.1 功能需求

總臺受眾測試室設(shè)計根據(jù)功能需求分為三個功能區(qū)域，分別為測試室、焦點室以及觀察室。

測試室：測試的主要場地主要承擔(dān)視聽功能，能夠?qū)崿F(xiàn)超過40個測試終端現(xiàn)場觀看視頻并借助專業(yè)的撥盤設(shè)備進行節(jié)目測試。為實現(xiàn)這一目的，測試室需要搭建視音頻播放系統(tǒng)，實現(xiàn)高清、標(biāo)清節(jié)目的播放，以及音頻節(jié)目的播放，聲音效果需具備立體聲，單聲道、多聲道等多格式聲音播放能力；能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)便捷的視音頻信號調(diào)度、控制功能；為保證觀看效果，除測試室前方設(shè)計大屏幕進行視頻展示外，所有終端需要能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)目同步播出，并實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的上傳及收集。此外，大屏幕還需兼?zhèn)鋾h的功能，能滿足大屏播放PPT演示和視頻播放等需求,需配備無線麥克風(fēng)。

為保證配套的問卷調(diào)查，測試室內(nèi)的每個測試終端需要配置電腦并連接至服務(wù)器，配備耳機等必要配件。

焦點室：主要承擔(dān)視聽測試結(jié)束后的深入座談功能，要求能滿足小型會議的功能，可實現(xiàn)主流視音頻節(jié)目文件的播放，以及視頻配套的立體聲，單聲道等多格式聲音播放能力；能滿足大屏播放PPT演示的需求。同時可以連接無線網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)可能發(fā)生的配套測試。

觀察室：制作團隊設(shè)置單面鏡與測試室及焦點室隔離，制作團隊可以在觀察室內(nèi)，通過單面鏡“隱身”觀看全過程，近距離聆聽受眾意見。同時觀察室作為受眾測試實驗室控制中心，提供視音頻播放系統(tǒng)控制、測試信息收集能力。

2.2 架構(gòu)選型

視頻分發(fā)系統(tǒng)是受眾測試實驗室的核心系統(tǒng)，一般采用視音頻傳輸矩陣加播放終端的傳統(tǒng)架構(gòu)，江蘇廣電總臺受眾測試實驗室在建設(shè)初期也計劃采用該架構(gòu)。項目建設(shè)過程中，項目組發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)架構(gòu)存在幾個較大的缺陷：

（1）搭建成本高，擴展能力差

傳統(tǒng)硬件視音頻分發(fā)系統(tǒng)由視音頻矩陣為核心搭建，測試站點數(shù)量受限于矩陣多路輸出的能力，專業(yè)的多路矩陣設(shè)備價格昂貴，硬件擴展能力有限，且隨著電視節(jié)目向4K化、HDR化發(fā)展，矩陣設(shè)備還可能需要更新?lián)Q代，系統(tǒng)整體搭建成本、擴建成本及改造成本都很高昂。

（2）終端體驗較差

傳統(tǒng)硬件視音頻分發(fā)系統(tǒng)很難做到單顯示器同時滿足視頻播放和問卷答題顯示需求，導(dǎo)致受測人員需在多個顯示終端之間切換，增加了操作的復(fù)雜度。鑒于電視受眾受測人員組成中不熟悉電腦及專業(yè)設(shè)備操作的人員數(shù)量占比較大，復(fù)雜的操作會直接影響受測人心情，導(dǎo)致測試效果出現(xiàn)偏差。

針對以上問題，設(shè)計團隊摒棄了傳統(tǒng)的硬件分發(fā)系統(tǒng)，大膽嘗試采用以IT技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，組播與遠程控制技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)化軟件視音頻分發(fā)系統(tǒng)。

3.系統(tǒng)架構(gòu)

整個測試系統(tǒng)由視音頻分發(fā)系統(tǒng)、問卷調(diào)查系統(tǒng)及反饋信息采集系統(tǒng)組成。其中視音頻分發(fā)系統(tǒng)負責(zé)將測試節(jié)目在所有大屏、測試終端及現(xiàn)場音響系統(tǒng)中進行同步播放；反饋信息采集系統(tǒng)負責(zé)通過測試終端的撥盤設(shè)備實時收集節(jié)目播放過程中受眾的反饋；問卷調(diào)查系統(tǒng)負責(zé)每次測試的播前播后調(diào)查問卷。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

播放系統(tǒng)采用兩塊大屏作為主要播放設(shè)備，大屏支持4K分辨率及HDR，測試室配備5.1環(huán)繞立體聲音響系統(tǒng)，能夠充分滿足電視節(jié)目制作發(fā)展的趨勢和要求。測試終端采用單臺PC，在訪問播放控制服務(wù)器獲取播放資源的同時，可訪問問卷服務(wù)器獲取問卷調(diào)查材料，測試過程中系統(tǒng)會自動切換視頻播放界面和問卷調(diào)查界面，降低受測人員操作復(fù)雜度。受測人員觀看過程中的喜愛程度由每個終端的撥盤設(shè)備收集后，傳遞至撥盤服務(wù)器。系統(tǒng)配置有線、無線雙網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)利用高穩(wěn)定性和低干擾優(yōu)勢，主要傳輸視音頻信息；無線網(wǎng)絡(luò)使用便利，設(shè)計用于接入撥盤設(shè)備及其他便攜設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)功能擴展。由于采用IT架構(gòu)+PC終端，系統(tǒng)簡單增加站點數(shù)量即可擴大測試規(guī)模，擴展成本很低，同時終端功能延伸也很便利，將來可以配置攝像頭、眼動儀等外部設(shè)備，將受測人員表情、眼神等信息納入采集范圍，進一步提升信息收集的渠道。

因為是全新架構(gòu)的系統(tǒng)，搭建及測試過程中，團隊遇到了大量難題，比如網(wǎng)絡(luò)抖動導(dǎo)致測試終端視頻播放不同步、組播協(xié)議不兼容視音頻需要轉(zhuǎn)碼導(dǎo)致節(jié)目質(zhì)量下降、受測人員不熟悉電腦操作導(dǎo)致測試失敗等，為此，技術(shù)團隊進行了大量的技術(shù)創(chuàng)新。

3.1 改進的數(shù)據(jù)組播技術(shù)

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

改進的數(shù)據(jù)組播增強報文發(fā)送效率，控制網(wǎng)絡(luò)流量，減少服務(wù)器和CPU負載；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，消除流量冗余；適應(yīng)分布式應(yīng)用，當(dāng)接收者數(shù)量發(fā)生變化時，網(wǎng)絡(luò)流量的波動很平穩(wěn)；使得單節(jié)點服務(wù)器支持最高96路視頻PC終端同時在線情況下的1K、2K、4K高清視頻同步播放，進一步降低了系統(tǒng)擴展成本。

3.2 改進的控制單播技術(shù)

改進的控制單播是指服務(wù)器和客戶端之間“一對一”的通訊模式，網(wǎng)絡(luò)交換機對數(shù)據(jù)只進行轉(zhuǎn)發(fā)不進行復(fù)制，由于其能夠針對每個客戶及時響應(yīng)，并且控制信息包非常小，所以單播協(xié)議發(fā)揮了及時控制和反饋的效果。交換機根據(jù)其目標(biāo)地址選擇傳輸路徑，將單播數(shù)據(jù)傳送到其指定的目的地。改進的控制單播增強了控制信息的及時、準(zhǔn)確送達，排除了客戶端集群之間控制信號的相互影響，使得各個終端之間的視頻、音頻同步在0.1s內(nèi)。

3.3 改進的RTP可靠傳輸控制技術(shù)

視頻分發(fā)系統(tǒng)在UDP上運行實時傳輸協(xié)議（RTP）以便使用其多路結(jié)點和校驗服務(wù)，這兩種協(xié)議都提供了傳輸層協(xié)議的功能。RTP可以與其它適合的底層網(wǎng)絡(luò)或傳輸協(xié)議一起使用，如果底層網(wǎng)絡(luò)提供組播方式，那么 RTP 可以使用該組播表傳輸數(shù)據(jù)到多個目的地。RTP 本身并沒有提供按時發(fā)送機制或其它服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證，它依賴于底層服務(wù)去實現(xiàn)這一過程。 RTP 并不保證傳送或防止無序傳送，也不確定底層網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 RTP 實行有序傳送， RTP 中的序列號允許接收方重組發(fā)送方的包序列，同時序列號也能用于決定適當(dāng)?shù)陌恢?。如果多媒體數(shù)據(jù)的分發(fā)過程中出現(xiàn)對包的現(xiàn)象，視頻分發(fā)客戶端會根據(jù)包的索引號判斷出來，并且再次去視頻分發(fā)服務(wù)器請求丟失的數(shù)據(jù)包，這樣就避免了丟包導(dǎo)致的卡頓和花屏現(xiàn)象，更增強了客戶端之間的同步效果。

3.4 改進的多功能復(fù)合編碼/解碼引擎

多功能復(fù)合編碼/解碼引擎使得視頻分發(fā)系統(tǒng)支持多種協(xié)議，比如ITU-T H.323、ITU-T H.225、ITU-T H.235、ITU-T H.245、ITU-T H.263、ITU-T H.264、MPEG4、ITU-T T.120、RFC1889/1890、RFC2453/3261/3263/3550、ITU-T G.711、ITU-T G.729等協(xié)議，支持總臺的各種多媒體文件格式，避免了各種格式之間相互轉(zhuǎn)換帶來的視音頻質(zhì)量下降。

3.5 RPC技術(shù)

RPC（Remote Procedure Call）遠程過程調(diào)用，它是一種通過網(wǎng)絡(luò)從遠程計算機程序上請求服務(wù)，而不需要了解底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的協(xié)議。RPC采用客戶機/服務(wù)器模式，請求程序安裝在播放控制服務(wù)器上，而服務(wù)提供程序安裝在每一個測試終端。測試進行時，由播放控制服務(wù)器對每一個終端的顯示界面、播放情況、同步情況進行自動化控制及監(jiān)測，極大避免了人員誤操作等原因造成的測試失敗。

3.6 視音頻同步系統(tǒng)設(shè)計

在網(wǎng)絡(luò)上傳輸多媒體數(shù)據(jù)時，由于終端對數(shù)據(jù)的處理方式以及網(wǎng)絡(luò)中的延時、抖動，會引起視音頻流的不同步。為解決這個難題，系統(tǒng)采用動態(tài)緩沖技術(shù)，以更為敏感的音頻流為基準(zhǔn)，對視音頻進行同步處理，并且根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況實時調(diào)節(jié)緩沖區(qū)的大小，在實時性和流暢性之間保持平衡。

（1）在網(wǎng)絡(luò)暢通時，網(wǎng)絡(luò)傳輸時延基本恒定，抖動很小，發(fā)送端和接收端的視音頻幀間間隔基本保持一致，媒體數(shù)據(jù)基本沒有丟失。此時主要利用RTP包頭的時間戳來解決終端同步問題。在發(fā)送端，針對音頻的不同采樣速率和視頻的不同幀率動態(tài)控制時間戳的遞增速率 。接收端接收到音頻幀時，首先對其解碼，并存入動態(tài)的循環(huán)緩沖區(qū)中，循環(huán)緩存塊節(jié)點數(shù)比預(yù)計最長抖動時間要大。開始啟動播放音頻前，首先把緩沖區(qū)充滿，然后定時提取音頻幀播放，并記錄當(dāng)前播放的時間戳。視頻幀到達時，接收端對其解碼后，將解碼數(shù)據(jù)存入循環(huán)緩沖區(qū)。

圖2 .1 接收音頻流示意圖

圖2 .2 接收視頻流示意圖

為了避免高速視頻畫面出現(xiàn)的塊效應(yīng)，本系統(tǒng)采用事件驅(qū)動的方式來播放視頻流。當(dāng)緩沖區(qū)接收到一個視頻數(shù)據(jù)包時，把該幀的時間戳TV與當(dāng)前待播放的音頻數(shù)據(jù)的時間戳TA進行比較。經(jīng)過測試，120ms是一個較為合適的視音頻幀不同步門限值。對一幀視頻數(shù)據(jù)的處理結(jié)果分為以下三種：若TA-120ms TA+120ms，視頻幀超前，等待下一次定時讀取音頻幀時再處理。

（2）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差時，視音頻流不能按原定的傳輸速率傳送，否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失嚴重的情況，這時需要采用RTCP來進行反饋控制。即利用RTCP的發(fā)送報告SR和接收報告RR包監(jiān)測QOS。接收端將RR包發(fā)送給源端，該報告包含用來估算分組丟失和分組延遲抖動等必要信息。源端根據(jù)這些信息控制媒體數(shù)據(jù)的發(fā)送量，及時有效地解決同步問題。根據(jù)評估RR包的參數(shù)，得到長時指標(biāo)丟包率和短時指標(biāo)間隔抖動。當(dāng)丟包率和抖動達到一定閾值時，音頻方面選擇不同的AMR-WB傳輸速率，來降低音頻傳輸碼率，提高傳輸效率和系統(tǒng)容量，為視頻傳輸減少帶寬負擔(dān)。

視頻方面，根據(jù)不同值調(diào)整視頻數(shù)據(jù)的發(fā)送量，即在發(fā)送端對視頻的質(zhì)量和連續(xù)性能進行平衡，選擇性丟幀：當(dāng)丟包率和抖動很高，即信道速率很低時，通過降低視頻幀率，使每一幀能夠具有較好的質(zhì)量，使用戶在較低的速率條件下，仍然可以得到較好的圖像質(zhì)量；當(dāng)丟包率和抖動保持在中等水平，即信道速率中速時，在保持一定的視頻質(zhì)量條件下，增強視頻的連續(xù)性；當(dāng)丟包率和抖動回到較好的水平，即信道速率較高時，繼續(xù)提高視頻質(zhì)量達到優(yōu)秀程度后，提高視頻幀率達到更好的視頻質(zhì)量。

3.7 丟包補償智能控制技術(shù)。

為了滿足受眾測試系統(tǒng)音視頻傳輸?shù)膶崟r性要求， UDP協(xié)議可快速一次性地傳輸數(shù)據(jù)。但是它只保證數(shù)據(jù)包的傳輸滿足實時性，并不保證所有數(shù)據(jù)包都能有序并且全部到達接收端，可能會出現(xiàn)因為網(wǎng)絡(luò)問題而造成數(shù)據(jù)包丟失的狀況，當(dāng)丟包達到一定程度時，同樣會影響音視頻的播放以及同步。系統(tǒng)采用了交織技術(shù)和插值技術(shù)進行丟包恢復(fù)和丟包隱藏，進一步提升了音視頻同步質(zhì)量和用戶的感受。

4. 測試流程

根據(jù)系統(tǒng)特性及功能，江蘇廣電總臺設(shè)計的測試流程如圖3所示。

圖3 測試流程示意圖

圖4 問卷歡迎界面

圖5 問卷填寫界面

圖6 節(jié)目反饋信息示例

測試開始前，工作人員設(shè)計本次測試內(nèi)容并將相關(guān)的問卷錄入系統(tǒng)。受測人員入場后，由主持人介紹測試步驟和操作方法，隨后受測人員進入問卷系統(tǒng)接受播前問卷調(diào)查，完成后觀看測試節(jié)目并進行撥盤反饋，最后填寫播后問卷，部分受邀人員進入焦點室進行深入訪談，最終工作人員將所有的反饋信息進行分析后提供給節(jié)目部門，供節(jié)目部門參考。

測試實驗室建成后，江蘇衛(wèi)視所有的節(jié)目均進行了播前用戶測試，大量的節(jié)目進行了針對性的修改，有的節(jié)目甚至徹底重新制作，大大提升了所推出節(jié)目的質(zhì)量和評價。

5. 結(jié)束語

受眾測試實驗室能夠充分結(jié)合線上、線下調(diào)研手段，將受眾研究融入播前、播中各個環(huán)節(jié)，在輿情分析、新聞?wù){(diào)查、研發(fā)制作、影視劇生產(chǎn)與采購等多個領(lǐng)域發(fā)揮作用。未來，還可以針對內(nèi)容質(zhì)量進行調(diào)研，形成受眾評價指數(shù)等指標(biāo)，與收視/聽率、點播率等評價數(shù)據(jù)形成互補，讓評價考核體系更加完善。江蘇廣電總臺受眾測試實驗室的建成，必將幫助總臺提升節(jié)目質(zhì)量，不斷制作出更多更好更貼近受眾的優(yōu)秀節(jié)目。