Meranie kvality videa

Vplyv na kvalitu obrazovéhosignálu• rozlíšenie snímacej časti kamery• spracovanie obrazového signálu v štúdiovomreťazci• kompresia mediálnych dát na objem vhodnýpre prenos komunikačnou sieťou• vlastnosti siete4

Vplyv na kvalitu obrazovéhosignálu5

Kompresné artefakty vplývajúcena kvalitu obrazového signálu• kockovanie (blocking)• rozmazanie (blurring)• splývanie tónov farby (color bleeding)• šikmé čiary (slanted lines)• nesprávna rekonštrukcia hrany (false edges)• roztrasený pohyb (jagged motion)• blikanie (flickering)• textúrový šum (mosquito noise)6

Chyby pri prenose vplývajúce nakvalitu obrazového signálu• poškodenie paketov (corrupted packets)• príchod paketov v nesprávnom poradí(packets arriving out of order)• strata paketov (packet loss)• oneskorenie (latency)• kolísanie oneskorenia (jitter)7

Meranie kvality obrazovéhosignálu• priamo na pracovisku počas výrobyobrazového príspevku, resp. na výstupeštúdiového reťazca:• monitorom tvaru vlny• vektorskopom• po vplyve degradačných faktorov (kompresiea parametrov siete), a to:• subjektívnymi metódami• objektívnymi metódami9

Meranie kvality obrazovéhosignálu pomocou osciloskopov• monitor tvaru vlny (waveform monitor)• vektorskopu (vectorscope)10

Monitor tvaru vlny(Waveform Monitor)• meria a zobrazuje úroveň, resp. napätie video signáluvzhľadom k času - jas televízneho signálu• raster:• Jednotky: IRE (Instituteof Radio Engineers )11

Vektorskop (Vectorscope)• meria a zobrazuje chrominanciu• raster:• vzdialenosť farby od stredu kruhu – sýtosť• uhol farby - odtieň• čierna a biela farba - v strede kruhu12

Objektívne metódy hodnoteniaobrazového signálu• hodnotia kvalitu obrazového signálu pomocoumeraní elektrických vlastností video signálu -zvyčajne fyzikálne vlastnosti video signálu(amplitúdu, odstup signál-šum)• opakovateľné a ľahšie vykonateľné akosubjektívne merania• implementované do prístrojov určených natestovanie kvality videa13

Rozdelenie objektívnych metód• plne referenčné metriky (full-reference metrics)• nereferenčné metriky (no-reference metrics)• redukované referenčné metriky (reduced-reference metrics)14

Stredná kvadratická chyba(Mean Squarred Error – MSE)• stredná hodnota mocniny rozdielu medzihodnotami pixlov v dvoch obrázkoch alebosekvenciách a :MSE1TXYI I ~t x yt,x,yI t,x,y• pre obrázky o veľkosti X xY aT rámcochv sekvenciiI~215

Odstup signál šum (Peak Signalto-NoiseRatio – PSNR)• definované ako:PSNR2m10logMSE• kde m je maximálna hodnota, ktorú môžepixel nadobudnúť (napr. 255 pre 8-bitobrázky)16

Nevýhody MSE a PSNR17

Metrika kvality videa(Video Quality Metric – VQM)• pomocou tejto metódy počítame viditeľnosť artefaktovvyjadrených v oblasti DCT• najlepšia kvalita: 0; číslo stúpa so zhoršujúcou sa kvalitou18

Index štrukturálnych podobností(Structural SIMilarity Index – SSIM)• meria štrukturálne skreslenia namiesto chýb• interval: 0–1 (0 – najhoršia kvalita, 1 – najlepšia kvalita)19

Percepčné hodnotenie kvality videa(Perceptual Evaluation of VideoQuality - PEVQ)20

Subjektívne metódy hodnoteniakvality obrazového signálu• využíva ľudský faktor (skutočných koncovýchužívateľov)• najspoľahlivejšia cesta na určenie kvality videa• nemôžeme ju nahradiť objektívnym testovaním• pre dosiahnutie správnych výsledkov je potrebnýchminimálne 15 pozorovateľov• nemajú to byť experti, ktorí pracujú v oblastihodnotenia kvality• pred reláciou musí byť všetkým pozorovateľompreverená ich ostrosť videnia21

Subjektívne metódy hodnoteniakvality obrazového signálu22

Subjektívne metódy hodnoteniakvality obrazového signálu• pozorovatelia majú byť dôkladne oboznámení s:• metódou hodnotenia• typmi zhoršenia alebo faktormi kvality, ktoré sa môžuvyskytnúť• stupnicou hodnotenia• typom sekvencie• časovými údajmi (dĺžka referenčnej a testovacej sekvencie,interval hodnotenia)23

Subjektívne metódy hodnoteniakvality obrazového signálu• testovacia relácia - menej ako 30 minút24

Subjektívne metódy hodnoteniakvality obrazového signálu• výpočet priemernej hodnoty pre každú prezentáciu:u1Nijkru ijkrN i1• uijkr – bodové hodnotenie pozorovateľa i pre podmienkutestovania j• sekvenciu/snímku k, opakovanie r• N – počet pozorovateľov25

Vplyv faktorov na celkový dojempozorovateľa pri sledovaní videa• individuálny záujem a očakávanie• typ displeja a jeho vlastnosti• pozorovacie podmienky• vernosť reprodukcie• sprievodný zvuk26

Metóda hodnotenia dvoch stimulov sostupnicou degradácie videa (The Double-Stimulus Impairment Scale Method - DSIS)• najskôr je zobrazená referenčná (nepoškodená)sekvencia, následne poškodená (testovacia)sekvencia• pozorovateľom oznámené poradie sekvenciíReferenčnásekvenciaTestovaciasekvenciaHodnotenie• dva varianty:• referenčná a testovacia snímka alebo sekvencia súprezentované len raz• referenčná a testovacia snímka alebo sekvencia súprezentované dvakrát27

Metóda hodnotenia dvoch stimulov sostupnicou degradácie videa (The Double-Stimulus Impairment Scale Method - DSIS)T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T2 T1 T2 T3 T4• T1 = max. 10s – referenčná sekvencia• T2 = 3s – krátka medzisekvencia (úroveň šedej)• T3 = max. 10s – testovacia sekvencia• T4 = 5 – 11s – čas pre hodnotenie (úroveň šedej)• výsledné hodnotenie:• nevnímateľný• vnímateľný, ale nie rušivý• čiastočne rušivý• rušivý• veľmi rušivý28

Metóda priebežného hodnotenia dvoch stimulov sostupnicou degradácie videa (The Double-StimulusContinuous Quality-Scale Method - DSCQS)• pozorovateľom ukázané dve sekvencie – referenčná(nepoškodená) a testovacia (poškodená)• nie je oznámené, ktorá z nich je referenčná a ktorátestovaciaABABHodnotenie29

Metóda priebežného hodnotenia dvoch stimulov sostupnicou degradácie videa (The Double-StimulusContinuous Quality-Scale Method - DSCQS)• dve štruktúry:• hodnotenia sa zúčastňuje len jeden pozorovateľ (môžeprepínať medzi dvoma stavmi – A a B dovtedy, kým nie jeuistený, že si utvoril mienku o oboch signáloch)• väčšinou to opakuje dva až trikrát po dobu maximálne 10• hodnotenia sa zúčastňuje súčasne viac pozorovateľov –ukázané jeden alebo viackrát za sebou idúce a rovnako dlhotrvajúce sekvencie v stavoch A a B na utvorenie si mienkyo oboch signáloch• počet opakovaní závisí od dĺžky testovacej sekvencie• pre statické snímky – vhodná sekvencia o dĺžke 3 – 4 sekúnd – opakujesa päťkrát• pre pohyblivé snímky – sekvencia o dĺžke 10 sekúnd – dve opakovania30

Metóda priebežného hodnotenia dvoch stimulov sostupnicou degradácie videa (The Double-StimulusContinuous Quality-Scale Method - DSCQS)T1 T2 T3 T2 T1 T2 T3 T4• T1 = max. 10s – sekvencia A• T2 = 3s – krátka medzisekvencia (úroveň šedej)• T3 = max. 10s –sekvencia B• T4 = 5 – 11s – čas pre hodnotenie (úroveň šedej)• obe prezentácie hodnotené• výsledné hodnotenie:• výborná (100 - 80)• dobrá (79 - 60)• dostačujúca (59 - 40)• nedostačujúca (39 - 20)• zlá (19 - 0)31

Absolútne kategorické hodnotenie(Absolute Category Rating – ACR)• prezentovaná jedna snímka alebo sekvencia snímokTestovaciasekvenciaHodnotenie• výsledné hodnotenie:• 5 – výborná• 4 – dobrá• 3 – dostačujúca• 2 – nedostačujúca• 1 – zlá32

Priebežné hodnotenie kvality jednéhostimulu (Single Stimulus ContinuousQualityEvaluation – SSCQE)• využíva počítačové zariadenie na nahrávaniesúvislého hodnotenia video materiálu, ktorý jeprezentovaný pozorovateľom počas celkovej dobytrvania testu• pozorovatelia hodnotia jednotlivé sekvencie, ktoré súzobrazené len raz, nezávisle od seba pomocoupohybu bežca• kvalita výborná - bežec v hornej častirozsahu stupnice (100 bodov)• kvalita zlá - bežec v dolnej častirozsahu stupnice (0 bodov)33

Metóda dvoch simultánnych stimulov pre priebežnéhodnotenie kvality (Simultaneous Double Stimulus forContinuous Evaluation – SDSCE)• pozorovatelia sledujú dve sekvencie v rovnakomčase; jedna je referenčná, druhá testovacia• obe sekvencie zobrazené vedľa seba na jednommonitore alebo použité dva spojené monitory• kvalita výborná - bežec v hornej častirozsahu stupnice (100 bodov)• kvalita zlá - bežec v dolnej častirozsahu stupnice (0 bodov)34

Testovacie sekvencie• slúžia na overenie kvality obrazového signálu• použité pre subjektívne ako aj objektívnemetódy• okrem kompresie a prenosu sieťou musímebrať do úvahy aj obsah sekvencie, ktorútestujeme - obsah sekvencie ma taktiež vplyvna celkový výsledok testu35

Testovacie sekvencie• pri testovaní použitých viac typov sekvencií, ktorýchvzájomný rozdiel spočíva v obsahu:• statický snímok - bitmapa• pohyblivé snímky36

Testovacie sekvencie37