EP1864510A1 - Procede et dispositif d'evaluation d'une qualite d'un signal representatif d'au moins un stimulus, telle que perçue par un destinataire dudit stimulus - Google Patents
Procede et dispositif d'evaluation d'une qualite d'un signal representatif d'au moins un stimulus, telle que perçue par un destinataire dudit stimulusInfo
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- EP1864510A1 EP1864510A1 EP06726026A EP06726026A EP1864510A1 EP 1864510 A1 EP1864510 A1 EP 1864510A1 EP 06726026 A EP06726026 A EP 06726026A EP 06726026 A EP06726026 A EP 06726026A EP 1864510 A1 EP1864510 A1 EP 1864510A1
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
- H04N17/004—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for digital television systems
Definitions
- the present invention relates to a method for evaluating a quantity representative of a quality, as perceived by a recipient, of a signal carrying data representative of at least one stimulus intended to be produced to said recipient, which method includes a quantization step of a first parameter and a second parameter respectively representative of a spatial quality and a temporal quality of said signal.
- Targeted broadcast systems the use of which is possible in the current state of the art, generally involve converting an analog signal representative of the stimuli to be transmitted into a digital data signal, which conversion is usually followed by a encoding said data to reduce the volume as much as possible without causing them significant degradation, the encoded data being intended to be transmitted in packets according to standardized transmission protocols such IPv4 Internet protocols or IPv6.
- An individual who, for example, has subscribed to an audiovisual program supply service will be contractually entitled to expect a minimum level of quality of the images and sounds transmitted to him, so that a provider of this service of supply must ensure that such requirements are met, which can only be accomplished by making a relevant assessment of the quality of the stimuli which will be returned to the recipient after transmission, the said evaluation to be carried out taking into account human peculiarities of the perception of this recipient.
- the object of the invention is in particular to remedy the drawbacks described above, by proposing a quality evaluation method of a stimulus which makes it possible to take account of a correlation made by a person exposed to said stimulus between his or her spatial and temporal as perceived by this person, said method can further be implemented automatically and in real time during the transmission and / or reception of a signal carrying data representative of said stimulus.
- the invention relates to an evaluation method according to the introductory paragraph which includes a step of calculating a product of said first and second parameters and is characterized in that it also includes a a weighting step in which a weighted product is calculated by raising the product of the first and second parameters to a power of less than one.
- the inventors have indeed carried out validation experiments which have demonstrated that the choice of such a formulation by weighted product of the measurement quantity to correlate the spatial and temporal qualities Sqm and Tqm offers results which are much closer to the average perception of a statistically significant population as the results obtained by the choice of a single product between said spatial and temporal qualities.
- the calculation of the weighted product can be done purely automatically and in real time on the basis of values of the first and second parameters which can also be produced without human intervention according to techniques already known to those skilled in the art.
- the measurement quantity used in the process according to the invention is therefore particularly well suited to quality control applications in the targeted information dissemination systems described in the introductory part.
- a weak quality improvement to a strongly degraded stimulus is only weakly perceived by a human receptor of said stimulus,. a slight improvement in quality provided to a substantially degraded stimulus is strongly perceived by a human receptor of said stimulus,
- the sigmoid function will be of the form:
- the invention is also remarkable in that it makes it possible to quantify a measurement quantity in real time by automatic analysis of the signal whose quality is measured, and is therefore particularly well suited to control applications. of quality in the targeted information dissemination systems described in the introductory part.
- the invention therefore also relates to a method of transmitting data representative of at least one stimulus intended to be produced to a recipient, a method including:
- the weighting means will include variation limitation means for calculating a value of a sigmoid function of the interaction variable.
- the invention also relates to a system for transmitting data representative of at least one stimulus intended to be produced to a recipient, a system including:
- a device for evaluating a quantity of encoded signal quality measurement which device complies with the foregoing description.
- the encoding means being intended to apply to the data a processing defined by at least one configuration parameter
- the system will further include means for adjusting said configuration parameter as a function of minus a value of the measurement quantity produced by the evaluation means.
- Such a variant makes it possible to carry out a quality control loop by slaving the operating conditions of the data encoding means to the level of quality perceived by the recipient of these data.
- the evaluation method can be implemented in various ways, in particular in hard-wired form or in software form.
- the invention therefore also relates to a computer program product downloadable via a telecommunication network and / or stored in a memory of a central unit and / or stored on a memory medium intended to cooperate with a reader of said central unit and intended to to allow an evaluation of a magnitude representative of a quality, as perceived by a recipient, of a signal carrying data representative of at least one stimulus to be produced to said recipient,
- program includes at least one instruction defining a calculation of a first parameter and a second parameter respectively representative of a spatial quality and a temporal quality of said signal, and at least one instruction defining a calculation of a product of said first and second parameters
- product program computer characterized in that it includes at least one instruction defining a calculation of a product weighted by ele the product of the first and second parameters to a power of less than one.
- Such a program may furthermore include instructions defining a procedure for calculating an interaction variable defined by a linear equation of the weighted product, and possibly a procedure for limiting the variation of this interaction variable during which a value of a limiting function of the interaction variable is calculated, said limiting function being monotonic and bounded between a minimum value and a maximum value of perceived quality and which may in particular take the following form:
- the invention also relates to a data carrier on which is stored a software according to the above description.
- FIG. 1 is a block diagram which represents a data transmission system in which the invention is used.
- FIG. 2 is a block diagram which represents evaluation means that can be implemented in such a system.
- FIG. 3 is a transfer curve which illustrates a preferred mode of correlation of parameters representative of a spatial quality and a temporal quality of signals transmitted in such a system.
- FIG. 4 is a block diagram which represents a system in which a first variant of the invention is used,
- Fig. 5 is a block diagram showing a data transmission system in which a second variant of the invention is used.
- Fig.6 is a block diagram illustrating a possible application of the invention to the evaluation of the quality of audiovisual programs.
- FIG. 1 schematically represents an SYST system for data transmission which includes means for generating SRC of an IFx data flow.
- each of the first and second quantization modules SM and TM are intended to receive the OFx output data stream, a data channel represented in dashed lines that may optionally be provided for routing the IFx input data stream to the quantization modules SM and TM which can then be used as a comparison reference, thus allowing, for example, a correlation between the input and output flows IFx and OFx which will make it possible to quantify degradations stigmatized by a lack of correspondence between said flows.
- the encoding means are intended to be configured by means of at least one configuration parameter Ep, for example a compression ratio or a transmission rate, the value of which, determined by an EPGM encoding parameter generator, will define the conditions under which the encoding of the data will be performed.
- the SYST1 system represented here also includes a TDEC transmission decoder identical to a reception decoder, not shown here, which is provided with the receiving part RECE for the decoding of the output stream OFx.
- the SYST1 system finally includes a QMM evaluation device of a measurement quantity representative of the quality of the encoded data stream EFx, which QMM device is in accordance with the foregoing description and is intended to produce a measurement signal PQ.
- This first variant of the invention makes it possible to perform an evaluation of the quality of the encoded signal, by providing the encoded data stream EFx to the transmission decoder which will produce a decoded data stream DFx representative of the data stream that will actually be used by the receiving part RECE to produce the user of the system SYSTl the stimulus which is intended for him.
- FIG. 5 diagrammatically represents a data transmission system SYST2 according to a second variant of the invention, which system SYST2 is intended to transmit, between a transmitting part TRME and a reception part RECE, a data stream representative of less a stimulus.
- This system SYST2 comprises elements common with that described above, said common elements then bearing the same reference signs.
- the SYST2 system shown here includes an RDEC receiver decoder which is provided with the receiver part RECE for the decoding of the output stream OFx.
- each correlation may further include a step of calculating an interaction variable defined by a linear equation of a weighted product (Vsq, VTQ) and cl (Asq, Atq) C2 corresponding, and optionally, a step of limiting the variation of said interaction variable by implementing a sigmoid function of said interaction variable.
- the quality evaluation module QMD finally comprises an AVCB mixer capable of receiving the values of the quality measurement variables PQV and PQA of the first and second VFx and AFx streams of video data and audio data, and to combine these values according to a technique known to those skilled in the art to provide a signal GPQ representative of an overall assessment of the quality of the AVFx data stream as perceived by a spectator of the audiovisual program defined by these data.
- This GQP signal can thus be expressed in the form:
- GPQ ⁇ .PQV + ⁇ .PQA + ⁇ . (PQV.PQA) + ⁇ , where ⁇ , ⁇ , ⁇ and ⁇ are real numbers obtained once and for all by statistical analysis of the perceptions of a group of people exposed in laboratory to variations in audio and video quality of an audiovisual stimulus carried by an AVFx data stream.
Abstract
La présente invention concerne un procédé d'évaluation d'une grandeur PQ représentative d'une qualité, telle que perçue par un destinataire, d'un signal Ofx porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel procédé inclut une étape de quantification de paramètres Sqm et Tqm respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal. Le procédé selon l'invention inclut une étape au cours de laquelle est calculé un produit pondéré (Sqm.Tqm)c des paramètres Sqm et Tqm, élevé à une puissance C inférieure à un. L'invention permet de tenir compte d'une corrélation qui sera faite par une personne exposée audit stimulus entre ses qualités spatiale et temporelle, en mettant en œuvre en temps réel une technique automatique.
Description
Procédé et dispositif d'évaluation d'une qualité d'un signal représentatif d'au moins un stimulus, telle que perçue par un destinataire dudit stimulus
La présente invention concerne un procédé d'évaluation d'une grandeur représentative d'une qualité, telle que perçue par un destinataire, d'un signal porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel procédé inclut une étape de quantification d'un premier paramètre et d'un deuxième paramètre respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal.
De tels procédés sont étudiés avec une attention croissante à mesure que se développent des systèmes de diffusion ciblée d'informations spécifiquement envoyées à l'intention de particuliers individuellement identifiés comme destinataires, une telle diffusion ciblée étant nouvelle au regard du fonctionnement de systèmes de diffusion traditionnels opérant une diffusion indiscriminée d'informations tels des programmes audiovisuels portés, par exemple, par des signaux radioélectriques émis par voie hertzienne.
Les systèmes de diffusion ciblée dont l'utilisation est possible dans l'état actuel de la technique font généralement appel à une conversion d'un signal analogique représentatif des stimuli à transmettre en un signal numérique de données, laquelle conversion est usuellement suivie d'un encodage desdites données afin d'en réduire autant que possible le volume sans pour autant leur causer de dégradations significatives, les données encodées étant destinées à être transmises par paquets selon des protocoles de transmission normalisés tels les protocoles Internet IPv4 ou IPv6. Il convient cependant de reconnaître que, bien qu'offrant des avantages considérables qui en ont fait le succès, ces protocoles de transmission par paquets sont intrinsèquement source de dégradations qui seront causées par d'inévitables pertes de certains paquets de données. En outre, quelle que soit la technique d'encodage choisie, elle aura pour objectif une compression qui ne pourra être obtenue qu'en éliminant certaines caractéristiques des stimuli à encoder qui seront considérées comme superflues, une telle compression générant immanquablement des pertes qui pourront avoir un impact négatif sur la perception qu'aura un destinataire des stimuli qui lui auront été transmis sous forme encodée.
Or, un particulier qui aura par exemple souscrit un abonnement à un service de fourniture de programmes audiovisuels sera contractuellement en droit d'attendre un niveau minimal de qualité des images et des sons qui lui seront transmis, de sorte qu'un prestataire de ce service de fourniture devra s'assurer que de telles exigences sont bien remplies, ce qui ne pourra être accompli qu'en procédant à une évaluation pertinente de la qualité des stimuli qui seront restitués à leur destinataire après transmission, ladite évaluation devant être réalisée en tenant compte des particularités humaines des facultés de perception de ce destinataire. Diverses méthodes permettant d'évaluer séparément une qualité spatiale et une qualité temporelle d'un signal porteur d'un stimulus tel une image mouvante ou un son ont déjà été élaborées dans le passé, lesquelles méthodes font par exemple appel à un groupe de personnes, chacune desquelles devant être exposée audit stimulus et priée ensuite d'attribuer une note représentative de sa qualité spatiale (par exemple la netteté d'une image ou l'absence de distorsion d'un son) ou temporelle (par exemple
la fluidité d'une image mouvante ou l'une absence de déphasage entre deux voies d'un signal stéréophonique) telle que cette personne l'aura perçue. Cependant, de telles méthodes requièrent une importante logistique et sont donc coûteuses à mettre en œuvre, puisqu'elles nécessitent de rassembler au sein d'un environnement contrôlé tel un laboratoire de test des personnes en nombre suffisant pour qu'une moyenne statistique des notes qu'elles auront attribuées soit effectivement représentative d'une perception moyenne. Par ailleurs, de telles méthodes ne permettent pas de mesurer en temps réel une qualité telle que perçue par un abonné lors de la réception d'un flux de stimuli qu'il aura commandés, de sorte que ces méthodes ne sont pas adaptées en tant que telles à des applications de contrôle de qualité dans les systèmes de diffusion ciblée d'informations décrits plus haut.
Il a en outre été constaté en mettant en œuvre de telles méthodes que la perception que pouvait avoir une personne de la qualité spatiale d'un stimulus ne pouvait pas être totalement dé-corrélée de la perception qu'avait cette même personne de la qualité temporelle dudit stimulus, et vice-versa, lors d'une évaluation d'une qualité globale telle que perçue par cette personne. Par exemple, pour une personne qui visionne une séquence vidéo incluant des sujets présentant des mouvements de grande amplitude, une réduction d'une fréquence d'image de ladite séquence n'améliorera pas la qualité globale telle que perçue par cette personne. Une technique de corrélation des qualités spatiale et temporelle a ainsi été conçue pour tenir compte de la corrélation qui en était faite par un destinataire des stimuli considérés, laquelle technique consiste à faire le produit entre des paramètres isolément Teprésentatifs de ces qualités spatiale et temporelle. Une telle approche multiplicative n'a cependant pas été validée de façon rigoureuse dans l'état de la technique.
Les travaux des inventeurs ont cependant démontré qu'une simple multiplication de paramètres isolément représentatifs de ces qualités spatiale et temporelle ne suffisait pas à rendre compte du processus de corrélation mis en œuvre par le récepteur humain. Ces travaux ont en particulier permis de constater que la perception faite par une personne d'une variation d'un paramètre de qualité, alors que l'autre est
maintenue constant, n'est pas linéaire, ce qui suffît à démontrer que l'approche multiplicative décrite ci-dessus n'est pas pertinente.
L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients décrits ci- dessus, en proposant un procédé d'évaluation de qualité d'un stimulus qui permet de tenir compte d'une corrélation faite par une personne exposée audit stimulus entre ses qualités spatiale et temporelle telles que perçues par cette personne, ledit procédé pouvant de surcroît être mis en œuvre de manière automatique et en temps réel lors de l'émission et/ou de la réception d'un signal porteur de données représentatives dudit stimulus. En effet, selon un premier de ses aspects, l'invention concerne un procédé d'évaluation conforme au paragraphe introductif qui inclut une étape de calcul d'un produit desdits premier et deuxième paramètres et est caractérisé en ce qu'il inclut en outre une étape de pondération au cours de laquelle un produit pondéré est calculé en élevant à une puissance inférieure à un le produit des premier et deuxième paramètres. Ainsi, si l'on note Sqm le premier paramètre qui est représentatif de la qualité spatiale du signal et Tqm le deuxième paramètre qui est représentatif de la qualité temporelle dudit signal, l'invention dispose qu'une grandeur de mesure QmI de la qualité du signal, telle qu'elle sera perçue par le destinataire du stimulus dont ce signal est représentatif, peut s'écrire selon un premier mode de mesure : Qml=(Sqm.Tqm)c, avec C<1, par exemple C=0,7. Les inventeurs ont en effet mené des expériences de validation qui ont démontré que le choix d'une telle formulation par produit pondéré de la grandeur de mesure pour corréler entre elles les qualités spatiale et temporelle Sqm et Tqm offre des résultats qui sont beaucoup plus proches de la perception moyenne d'une population statistiquement significative que les résultats obtenus par le choix d'un simple produit entre lesdites qualités spatiale et temporelle. De plus, le calcul du produit pondéré peut être fait de manière purement automatique et en temps réel sur la base de valeurs des premier et deuxième paramètres qui peuvent elles aussi être produites sans intervention humaine selon des techniques déjà connues de l'homme du métier. La grandeur de mesure utilisée dans le procédé selon l'invention
est donc particulièrement bien adaptée à des applications de contrôle de qualité dans les systèmes de diffusion ciblée d'informations décrits en partie introductive.
Les inventeurs ont cependant constaté que ce résultat, qui constitue déjà en lui- même une amélioration considérable par rapport à l'état de la technique, peut être encore amélioré en utilisant une formulation plus complexe de la grandeur de mesure, qui est alors représentée dans un deuxième mode de mise en œuvre de l'invention par une variable dite d'interaction notée Qm2 et définie par une équation linéaire du produit pondéré décrit ci-dessus, ladite variable d'interaction pouvant alors s'écrire Qm2=d.Qml+e où d et e sont des nombres réels, des résultats proches de ceux produits par les mécanismes de perception humaine décrits ci-dessus étant par exemple obtenus avec d=0,2 et e=0,9. Cette fonction a l'apparence d'une fonction linéaire mais n'en est bien sûr pas une puisque sa variable Qml=(Sqm.Tqm)c suit elle-même une loi d'évolution non-linéaire en fonction des valeurs mesurées de qualité spatiale et temporelle Sqm et Tqm. Choisir cette variable d'interaction Qm2 en tant que grandeur de mesure permet de rendre compte plus précisément des caractéristiques particulières des mécanismes humains de perception de stimuli tels des images mouvantes ou des sons.
Toutefois, bien que les résultats obtenus par un tel choix de la formulation de la grandeur de mesure de la qualité soient en eux-mêmes tout à fait satisfaisants et offrent un avantage remarquable au regard de ceux obtenus dans l'état actuel de la technique, les inventeurs ont identifié une formulation encore plus avantageuse, qui est alors représentée dans un troisième mode de mise en œuvre de l'invention par une fonction de limitation de la variable d'interaction Qm2 décrite ci-dessus, ladite fonction de limitation étant monotone et bornée entre une valeur minimale et une valeur maximale de qualité perçue. Une telle limitation correspond à une réalité de fonctionnement, telle qu'observée par les inventeurs, du processus humain d'analyse de qualité d'un stimulus, processus selon lequel, en deçà ou au-delà de certains seuils, des variations de qualité ne seront pas prises en compte. La fonction 4e limitation pourra consister en une ou plusieurs portions linéaires reliant entre eux des paliers correspondant aux valeurs rninimale et maximale. La fonction de limitation sera
cependant avantageusement constituée par une fonction de type sigmoïde, définie mathématiquement comme une fonction monotone, indéfiniment dérivable et bornée, qui présente par nature deux asymptotes qui pourront être calibrées pour être représentatives des seuils de perception. Une telle fonction sigmoïde est en effet bien adaptée, grâce à sa forme au voisinage des asymptotes, à une modélisation des mécanismes de perception suivants, qui ont également été observés par les inventeurs :
. une faible amélioration de qualité apportée à un stimulus fortement dégradé n'est que faiblement perçue par un récepteur humain dudit stimulus, . une faible amélioration de qualité apportée à un stimulus sensiblement dégradé est fortement perçue par un récepteur humain dudit stimulus,
. une forte amélioration de qualité apportée à un stimulus faiblement dégradé n'est que faiblement perçue par un récepteur humain dudit stimulus.
Divers choix de fonction sigmoïde sont possibles pour constituer la fonction de limitation de variation de la variable d'interaction décrite ci-dessus. On pourra par exemple envisager d'utiliser à cet effet une fonction sigmoïde exponentielle, définie par une relation du type y=l/(l+exp(-x)), ou encore une fonction sigmoïde tangentielle, définie par une relation du type y=tanh(x).
Cependant, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la fonction sigmoïde sera de la forme :
où b et S sont des nombres réels et Mmax et Mmin seront respectivement des valeurs maximale et minimale de qualité perçue correspondant aux seuils de perception évoqués plus haut, lesquelles valeurs pouvant par exemple être choisies égales à 90 et à 10 qui seront donc des notes maximales et minimales de qualité. Ainsi, la grandeur de mesure évaluée selon ce mode de réalisation préféré, notée Qm3, s'écrira :
formulation qui permet d'obtenir des résultats très proches de ceux produits par les -mécanismes de perception humaine décrits ci-dessus avec b=80 et S=2.
Ainsi qu'expliqué plus haut, l'invention est également remarquable en ce qu'elle permet de quantifier une grandeur de mesure en temps réel par analyse automatique du signal dont la qualité est mesurée, et est donc particulièrement bien adaptée à des applications de contrôle de qualité dans les systèmes de diffusion ciblée d'informations décrits en partie introductive.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne donc également un procédé de transmission de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit à un destinataire, procédé incluant :
. une étape d'encodage desdites données en fonction d'au moins un paramètre de configuration, destinée à produire un signal encodé adapté à une transmission,
. une étape d'évaluation d'une grandeur de mesure de qualité du signal encodé, destinée à être exécutée en mettant en œuvre un procédé d'évaluation conforme à la description qui précède, et
. une étape de réglage dudit paramètre de configuration en fonction d'au moins une valeur de la d'une .grandeur de mesure produite lors de l'exécution de l'étape d'évaluation. Une telle utilisation de l'invention permettra d'optimiser la valeur du ou des paramètres de configuration, par exemple un taux de compression ou un débit de transmission, de manière à garantir une qualité minimale des stimuli qui seront produits à un destinataire du signal ainsi encodé, tout en tenant compte éventuellement de contraintes propres au système telles la bande passante encore disponible, etc. Selon un premier de ses aspects matériels, l'invention concerne également un dispositif d'évaluation d'une grandeur représentative d'une qualité, telle que perçue
par un destinataire, d'un signal porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel dispositif inclut des moyens de quantification d'un premier paramètre et d'un deuxième paramètre respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal, et des moyens de calcul d'un produit desdits premier et deuxième paramètres, dispositif caractérisé en ce qu'il inclut en outre des moyens de pondération destinés à calculer un produit pondéré en élevant à une puissance inférieure à un le produit des premier et deuxième paramètres.
Dans un mode de réalisation particulier d'un tel dispositif d'évaluation, les moyens de pondération incluront avantageusement des moyens de détermination d'une valeur d'une variable d'interaction définie par une équation linéaire du produit pondéré.
Dans un mode de réalisation préféré d'un tel dispositif d'évaluation, les moyens de pondération incluront des moyens de limitation de variation destinés à calculer une valeur d'une fonction sigmoïde de la variable d'interaction.
Selon un autre de ses aspects matériels, l'invention concerne également un système de transmission de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit à un destinataire, système incluant :
. des moyens d'encodage desdites données en un signal encodé selon un format adapté à une transmission,
. un dispositif d'évaluation d'une grandeur de mesure de qualité du signal encodé, lequel dispositif est conforme à la description qui précède.
Selon une variante particulièrement avantageuse de cet aspect matériel, les moyens d'encodage étant destinés à appliquer aux données un traitement défini par au moins un paramètre de configuration, le système inclura en outre des moyens de réglage dudit paramètre de configuration en fonction d'au moins une valeur de la grandeur de mesure produite par les moyens d'évaluation.
Une telle variante permet de réaliser une boucle de contrôle de qualité en asservissant les conditions de fonctionnement des moyens d'encodage des données au niveau de qualité perçue par le destinataire de ces données.
Le procédé d'évaluation peut être mis en œuvre de diverses manières, notamment sous forme câblée ou sous forme logicielle. L'invention concerne donc également un produit programme d'ordinateur téléchargeable via un réseau de télécommunication et/ou stocké dans une mémoire d'une unité centrale et/ou stocké sur un support mémoire destiné à coopérer avec un lecteur de ladite unité centrale et destiné à permettre une évaluation d'une grandeur représentative d'une qualité, telle que perçue par un destinataire, d'un signal porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel programme inclut au moins une instruction définissant un calcul d'un premier paramètre et d'un deuxième paramètre respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal, et au moins une instruction définissant un calcul d'un produit desdits premier et deuxième paramètres, produit programme d'ordinateur caractérisé en ce qu'il inclut au moins une instruction définissant un calcul d'un produit pondéré par élévation du produit des premier et deuxième paramètres à une puissance inférieure à un.
Un tel programme pourra en outre inclure des instructions définissant une procédure de calcul d'une variable d'interaction définie par une équation linéaire du produit pondéré, ainsi éventuellement qu'une procédure de limitation de variation de cette variable d'interaction au cours de laquelle est calculée une valeur d'une fonction de limitation de la variable d'interaction, ladite fonction de limitation étant monotone et bornée entre une valeur minimale et une valeur maximale de qualité perçue et pouvant notamment revêtir la forme suivante :
où Mmax et Mmin représentent respectivement une valeur minimale et une valeur maximale de qualité perçue, et b et S sont des nombres réels.
Enfin, selon encore un autre de ses aspects matériels, l'invention concerne également un support de données sur lequel est mémorisé un logiciel conforme à la description qui précède.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
La Fig.l est un schéma fonctionnel qui représente un système de transmission de données dans lequel l'invention est utilisée, La Fig.2 est un schéma fonctionnel qui représente des moyens d'évaluation aptes à être mis en œuvre dans un tel système,
La Fig.3 est une courbe de transfert qui illustre un mode préféré de corrélation de paramètres représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle de signaux transmis dans un tel système, La Fig.4 est un schéma fonctionnel qui représente un système de transmission de données dans lequel une première variante de l'invention est utilisée,
La Fig.5 est un schéma fonctionnel qui représente un système de transmission de données dans lequel une deuxième variante de l'invention est utilisée, et
La Fig.6 est un schéma fonctionnel qui illustre une possible application de l'invention à l'évaluation de la qualité de programmes audiovisuels.
La Fig.l représente schématiquement un système SYST de transmission de données qui inclut des moyens de génération SRC d'un flux IFx de données
-numériques, dites d'entrée, représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit à un utilisateur du système SYST au moyen d'un terminal DISP consistant par exemple en un téléphone portable ou en un écran relié ou non à un ordinateur et préférentiellement muni d'au moins un haut-parleur, les stimuli transmis pouvant être ainsi alternativement ou cumulativement des sons et des images. Le système SYST inclut un moyen de diffusion IPS, par exemple un réseau de communication incluant une pluralité de routeurs aptes à être pilotés pour réaliser un envoi ciblé des données incluses dans le flux d'entrée IFx vers le terminal DISP de l'utilisateur, lequel est ici
connecté à un module de réception REC destiné à recevoir un flux OFx de données numériques, dites de sortie, délivré par le moyen de diffusion IPS et potentiellement dégradées par la diffusion. Dans certains modes de mise en œuvre de l'invention, le module de réception REC pourra être constitué par un boîtier-décodeur apte à communiquer avec le terminal DISP via une liaison câblée ou sans fil. Dans d'autres modes de mise en œuvre de l'invention, le module de réception REC pourra être intégré au terminal DISP. Le système SYST décrit ici inclut en outre un dispositif d'évaluation QMM d'une grandeur de mesure de qualité du flux de données de sortie OFx, lequel dispositif d'évaluation QMM est conforme à la présente invention et est apte à produire un signal de mesure PQ ayant une valeur représentative d'une mesure en temps réel de la qualité perçue par le destinataire du flux de sortie OFx par analyse automatique du contenu dudit flux. Dans l'exemple représenté ici, la valeur du signal de mesure PQ est rapportée à une échelle absolue de valeurs QSC offrant une plage de variation comprise entre 0 et 100. Comme on le verra par la suite, une telle quantification absolue et objective de la qualité perçue par un utilisateur du système SYST permettra, entre autres avantages, une optimisation de la génération du flux de données émis à destination de l'utilisateur du système SYST, destinée à garantir à cet utilisateur une qualité minimale des stimuli qui lui seront produits.
La Fig.2 illustre un mode de réalisation possible du dispositif d'évaluation QMM d'une grandeur de mesure de qualité du flux de données de sortie OFx, qui pourra, dans l'exemple décrit ici, être directement intégré dans le module de réception évoqué plus haut. Ce dispositif d'évaluation QMM inclut des premier et deuxième modules de quantification SM et TM de premier et deuxième paramètres Sqm et Tqm respectivement représentatifs d'une qualité spatiale (par exemple la netteté d'une image ou l'absence de distorsion d'un son) et d'une qualité temporelle (par exemple la fluidité d'une image mouvante ou une absence de déphasage entre deux voies d'un signal stéréophonique) du signal véhiculant le flux de données de sortie OFx. Ces premier et deuxième paramètres seront de préférence quantifiés en référence à une même échelle de valeurs, par exemple allant de 0 à 100, afin que ces paramètres soient cohérents entre eux. Dans le mode de réalisation particulier représenté ici, chacun des
premier et deuxième modules de quantification SM et TM est destiné à recevoir le flux de données de sortie OFx, une voie de données représentée en pointillés pouvant être optionnellement prévue pour acheminer vers les modules de quantification SM et TM le flux de données d'entrée IFx qui pourra alors y être utilisé en tant que référence de comparaison, autorisant ainsi par exemple une corrélation entre les flux d'entrée et de sortie IFx et OFx qui permettra de quantifier des dégradations stigmatisées par un manque de correspondance entre lesdits flux. Dans d'autres modes de mise en œuvre non représentés ici, le flux de données de sortie OFx pourra contenir en filigrane des indicateurs ou des séquences de données de référence, qui seront utilisées par le modules de quantification SM et TM en lieu et place du flux d'entrée IFx pour procéder à des corrélations avec des portions théoriquement correspondantes du flux de données de sortie OFx, ce qui conférera à ces modules de quantification une totale autonomie de fonctionnement vis-à-vis des moyens de génération SRC. De telles techniques sont en elles-mêmes connues de l'homme du métier. Conformément à l'invention, le dispositif d'évaluation QMM inclut des moyens de pondération CCMB destinés à délivrer un signal de mesure PQ ayant une valeur représentative d'une mesure en temps réel de la qualité perçue par le destinataire du flux de sortie OFx, laquelle valeur étant obtenue par analyse automatique du contenu dudit flux. Selon le mode de mise en œuvre de l'invention qui aura été choisi, le signal de mesure PQ pourra être représentatif de la valeur d'un produit pondéré QmI, de celle d'une variable d'interaction Qm2 ou encore de celle d'une fonction sigmoïde Qm3 de cette variable d'interaction, avec les avantages afférents décrits en partie introductive. Pour définir la formulation de la grandeur de mesure à Λitiliser, les moyens de pondération CCMB pourront inclure un circuit logique programmable convenablement configuré pour procéder aux calculs requis par le mode de mise en œuvre choisi au moyen d'une logique câblée, solution qui offre une grande rapidité de traitement mais n'est que difficilement reconfigurable. Les moyens de pondération CCMB incluront ainsi de préférence une unité centrale de traitement CPU destinée à recevoir des instructions Instr et des données Dat mémorisées sur un support de données MM5 définissant les étapes de calcul dont l'exécution par l'unité centrale de
traitement CPU permettra aux moyens de pondération CCMB de générer le signal de mesure PQ souhaité, lesquelles instructions Instr pourront être aisément modifiées si cela s'avère nécessaire, et pourront être présentées sous forme de plusieurs jeux d'instructions alternatifs permettant de sélectionner, éventuellement en temps réel, celle des variables QmI, Qm2 ou Qm3 dont le signal de mesure PQ sera représentatif.
De tels jeux d'instructions formeront alors des logiciels qui pourront être téléchargés sur le support de données MM si celui-ci est réinscriptible, comme c'est le cas par exemple pour un disque dur, un CD-RW, un DVD-RAM ou un disque magnéto-optique. Le support de données MM pourra de plus être amovible et consister par exemple en un disque à lecture seule de type CD-ROM ou DVD-ROM fourni à l'utilisateur du système par un prestataire de services de fourniture de programmes.
La Fig.3 représente un exemple de fonction de limitation PQ=f(x) qui représente l'évolution d'un signal de mesure PQ défini par les formules suivantes :
et x=d.(Sqm.Tqm)c+e, où C=0,7, d=0,2 et e=0,9, Sqm et Tqm étant des paramètres respectivement représentatifs d'une qualité spatiale (par exemple la netteté d'une image ou l'absence de distorsion d'un son) et d'une qualité temporelle (par exemple la fluidité d'une image mouvante ou une absence de déphasage entre deux voies d'un signal stéréophonique) d'un signal dont la qualité est représentée par la valeur du signal de mesure PQ.
La grandeur de mesure représentée par ce signal de mesure PQ correspond ainsi à la grandeur Qm3 définie plus haut qui est obtenue en calculant la valeur d'une fonction de limitation f(x) de la variable d'interaction Qm2 représentée par la variable x, ladite fonction de limitation f(χ) étant monotone et bornée entre une valeur
minimale et une valeur maximale. Dans cet exemple particulier, la fonction f(x) est une fonction de type sigmoïde, c'est-à-dire définie mathématiquement comme une fonction croissante, indéfiniment dérivable et bornée, ce type particulier permettant de réaliser une limitation de la variation de la variable d'interaction Qm2=d.(Sqm.Tqm) +e entre des valeurs maximales Mmax=90 et Mmin=10 matérialisées par deux asymptotes représentatives de ces valeurs qui constituent des seuils de perception en deçà ou au-delà desquels des variations de qualité ne seront pas prises en compte.
Dans son expression particulière donnée ci-dessus, la fonction f(x) définissant l'évolution du signal de mesure PQ s'avère, grâce à la forme de son évolution au voisinage des asymptotes Mmax=90 et MmUi=IO, spécialement adaptée à une modélisation des mécanismes de perception suivants, qui ont également été observés par les inventeurs :
. une faible amélioration de qualité apportée à un stimulus fortement dégradé (voir plage de variation A) n'est que faiblement perçue par un récepteur humain dudit stimulus ;
. une faible amélioration de qualité apportée à un stimulus sensiblement dégradé (voir plage de variation B) est fortement perçue par un récepteur humain dudit stimulus ; . une forte amélioration de qualité apportée à un stimulus faiblement dégradé n'est que faiblement perçue par un récepteur humain dudit stimulus (voir plage de variation C).
La Fig.4 représente schématiquement un système SYSTl de transmission de données conforme à une première variante de l'invention, lequel système SYSTl étant destiné à transmettre, entre une partie émettrice TRME et une partie réceptrice RECE, un flux de données représentatives d'au moins un stimulus. A cet effet, un flux de données d'entrée IFx est encodé par des moyens d'encodage ENC en un flux de données encodé EFx destiné à être transmis via un moyen de diffusion IPS vers la partie réceptrice RECE qui le recevra sous forme d'un flux de données de sortie OFx. Les moyens d'encodage sont destinés à être configurés au moyen d'au moins un
paramètre de configuration Ep, par exemple un taux de compression ou un débit de transmission, dont la valeur, déterminée par un générateur de paramètres d'encodage EPGM, définira les conditions dans lesquelles l'encodage des données sera réalisé. Le système SYSTl représenté ici inclut en outre un décodeur dit d'émission TDEC identique à un décodeur de réception, non représenté ici, dont est munie la partie réceptrice RECE en vue du décodage du flux de sortie OFx. Le système SYSTl inclut enfin un dispositif d'évaluation QMM d'une grandeur de mesure représentative de la qualité du flux de données encodé EFx, lequel dispositif QMM est conforme à la description qui précède et est destiné à produire un signal de mesure PQ. Cette première variante de l'invention permet de réaliser une évaluation de la qualité du signal encodé, en fournissant le flux de données encodé EFx au décodeur d'émission qui produira un flux de données décodé DFx représentatif du flux de données qui sera effectivement utilisé par la partie réceptrice RECE pour produire à l'utilisateur du système SYSTl le stimulus qui lui est destiné. Dans l'exemple représenté ici, une analyse comparative du flux de données décodé DFx avec le flux de données d'entrée produira une valeur du signal de mesure PQ qui pilotera le générateur de paramètres d'encodage EPGM, ce qui permettra d'optimiser la valeur du paramètre de configuration Ep, de manière à garantir une qualité minimale des stimuli qui seront produits à un destinataire du signal de sortie OFx, tout en tenant compte éventuellement de contraintes propres au système telles la bande passante encore disponible, etc., qui pourront également être communiquées sous forme de signaux non-représentés ici au générateur de paramètres d'encodage EPGM. Par exemple, s'il apparaît que la qualité telle que représentée par la valeur du signal de mesure PQ est insuffisante par rapport à la qualité minimale requise, la valeur d'un paramètre de configuration Ep définissant un taux de compression pourra être baissée de façon à ce que ladite compression génère moins de pertes d'information.
La Fig.5 représente schématiquement un système SYST2 de transmission de données conforme à une deuxième variante de l'invention, lequel système SYST2 étant destiné à transmettre, entre une partie émettrice TRME et une partie réceptrice RECE, un flux de données représentatives d'au moins un stimulus. Ce système
SYST2 comprend des éléments communs avec celui décrit précédemment, lesdits éléments communs portant alors les mêmes signes de référence. Le système SYST2 représenté ici inclut un décodeur de réception RDEC dont est munie la partie réceptrice RECE en vue du décodage du flux de sortie OFx. Ce système SYST2 inclut de plus un dispositif d'évaluation QMM d'une grandeur de mesure représentative de la qualité d'un flux de données décodé DFx produit par le décodeur de réception RDEC, et donc de celle du flux de données encodé EFx, lequel dispositif QMM est conforme à la description qui précède et est destiné à produire un signal de mesure PQ. Dans l'exemple représenté ici, une analyse comparative du flux de données décodé DFx et du flux de données d'entrée IFx est difficile à mettre en œuvre dans la partie réceptrice RECE où ledit flux d'entrée est indisponible, de sorte que le signal de sortie OFx contiendra de préférence des indicateurs de référence Ri qui seront analysés, selon une technique qui est en elle-même connue de l'homme du métier, par les modules de quantification des qualités spatiale et temporelle inclus dans le dispositif QMM, lequel pourra alors produire une valeur du signal de mesure PQ qui pilotera, d'une part, le générateur de paramètres d'encodage EPGM auquel cette valeur sera transmise en retour via le moyen de diffusion IPS, et, d'autre part, un générateur DPGM de paramètres de décodage Dp, ce qui permettra d'optimiser la configuration du décodeur de réception RDEC en vue d'améliorer encore la qualité des stimuli qui seront produits au destinataire du flux de données décodé DFx, en ajustant par exemple la taille d'une mémoire tampon ou la sélectivité d'un filtre d'erreurs utilisés lors du décodage.
La Fig.6 représente schématiquement un module d'évaluation de qualité QMD d'un flux de données AVFx représentatives à la fois de stimuli audio et de stimuli vidéo, un tel flux étant ainsi porteur d'un programme audiovisuel. Ce module d'évaluation QMD contient un séparateur de flux SPLT destiné à extraire du flux de données AVFx un premier et un deuxième flux VFx et AFx respectivement porteurs de données vidéo et de données audio, le module d'évaluation QMD incluant des premier et deuxième dispositifs d'évaluation QMV et QMA destinés chacun à évaluer
une grandeur PQV et PQA représentative d'une qualité, telle qu'elle serait isolément perçue par un destinataire, desdits premier et deuxième flux VFx et AFx. A cet effet, chacun des premier et deuxième dispositifs d'évaluation QMV et QMA est semblable au dispositif d'évaluation décrit plus haut et inclut des moyens de pondération CV et AV5 respectivement destinés à corréler entre elles des valeurs de paramètres de qualité spatiale et temporelle (Vsq,Vtq) et (Asq,Atq) produites par des modules de quantification correspondants (SMV3TMV) et (SMA, TMA), chaque corrélation étant effectuée en élevant à des puissances Cl et C2 inférieures à un des produits Vsq.Vtq et Asq.Atq calculés entre les valeurs des paramètres de qualité spatiale et temporelle. Ainsi qu'exposé plus haut, chaque corrélation pourra en outre inclure une étape de calcul d'une variable d'interaction définie par une équation linéaire d'un produit pondéré (Vsq,Vtq)cl et (Asq,Atq)C2 correspondant, et, optionnellement, une étape de limitation de la variation de ladite variable d'interaction par mise en œuvre d'une fonction sigmoïde de ladite variable d'interaction. Le module d'évaluation de qualité QMD comprend enfin un mélangeur AVCB apte à recevoir les valeurs des grandeurs de mesure PQV et PQA de qualité des premier et deuxième flux VFx et AFx de données vidéo et de données audio, et à combiner ces valeurs selon une technique connue de l'homme du métier en vue de fournir un signal GPQ représentatif d'une évaluation globale de la qualité du flux de données AVFx telle qu'elle sera perçue par un spectateur du programme audiovisuel défini par ces données. Ce signal GQP pourra ainsi être exprimé sous la forme :
GPQ=α.PQV+β.PQA+γ.(PQV.PQA)+ε, où α, β, γ et ε sont des nombres réels obtenus une fois pour toutes par analyse statistique des perceptions d'un groupe de personnes exposées en laboratoire à des variations de qualité audio et vidéo d'un stimulus audiovisuel véhiculé par un flux de données AVFx.
Claims
REVENDICATIONS
1) Procédé d'évaluation d'une grandeur représentative d'une qualité, telle que perçue par un destinataire, d'un signal porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel procédé inclut une étape de quantification d'un premier paramètre et d'un deuxième paramètre respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal, et une étape de calcul d'un produit desdits premier et deuxième paramètres, procédé caractérisé en ce qu'il inclut en outre une étape de pondération au cours de laquelle un produit pondéré est calculé en élevant à une puissance inférieure à un le produit des premier et deuxième paramètres. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il inclut en outre une étape de détermination d'une valeur d'une variable d'interaction définie par une équation linéaire du produit pondéré.
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en qu'il inclut de plus une étape de limitation de variation au cours de laquelle est calculée une valeur d'une fonction de limitation de la variable d'interaction, ladite fonction de limitation étant monotone et bornée entre une valeur minimale et une valeur maximale de qualité perçue.
4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite fonction de limitation est de la forme :
où Mmax et Mmin représentent respectivement une valeur minimale et une valeur maximale de qualité perçue, et b et S sont des nombres réels.
5) Procédé de transmission de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit à un destinataire, procédé incluant :
. une étape d'encodage desdites données en fonction d'au moins un paramètre de configuration, destinée à produire un signal encodé adapté à une transmission,
. une étape d'évaluation d'une grandeur de mesure de qualité du signal encodé, destinée à être exécutée en mettant en œuvre un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, et
. une étape de réglage dudit paramètre de configuration en fonction d'au moins une valeur de la grandeur de mesure produite lors de l'exécution de l'étape d'évaluation.
6) Dispositif d'évaluation d'une grandeur représentative d'une qualité, telle que perçue par un destinataire, d'un signal porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel dispositif inclut des moyens de quantification d'un premier paramètre et d'un deuxième paramètre respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal, et des moyens de calcul d'un produit desdits premier et deuxième paramètres, dispositif caractérisé en ce qu'il inclut en outre des moyens de pondération destinés à calculer un produit pondéré en élevant à une puissance inférieure à un le produit des premier et deuxième paramètres.
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de pondération incluent des moyens de détermination d'une valeur d'une variable d'interaction définie par une équation linéaire du produit pondéré.
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de pondération incluent des moyens de limitation de variation destinés à calculer une valeur d'une fonction de limitation de la variable d'interaction, ladite fonction de limitation étant monotone et bornée entre une valeur minimale et une valeur maximale de qualité perçue.
9) Système de transmission de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit à un destinataire, système incluant :
. des moyens d'encodage desdites données en un signal encodé selon un format adapté à une transmission,
. un dispositif d'évaluation d'une grandeur de mesure de qualité du signal encodé, lequel dispositif est conforme à l'une des revendications 6 à 8.
10) Système de transmission de données selon la revendication 9, caractérisé en ce que, les moyens d'encodage étant destinés à appliquer aux données numériques un traitement défini par au moins un paramètre de configuration, ledit système inclut en outre des moyens de réglage dudit paramètre de configuration en fonction d'au moins une valeur de la grandeur de mesure produite par les moyens d'évaluation.
11) Produit programme d'ordinateur téléchargeable via un réseau de télécommunication et/ou stocké dans une mémoire d'une unité centrale et/ou stocké sur un support mémoire destiné à coopérer avec un lecteur de ladite unité centrale, ledit programme étant destiné à permettre une évaluation d'une grandeur représentative d'une qualité, telle que perçue par un destinataire, d'un signal porteur de données représentatives d'au moins un stimulus destiné à être produit audit destinataire, lequel programme inclut au moins une instruction définissant un calcul d'un premier paramètre et d'un deuxième paramètre respectivement représentatifs d'une qualité spatiale et d'une qualité temporelle dudit signal, et au moins une instruction définissant un calcul d'un produit desdits premier et deuxième paramètres, produit programme d'ordinateur caractérisé en ce qu'il inclut en outre au moins une instruction définissant un calcul d'un produit pondéré par élévation du produit des premier et deuxième paramètres à une puissance inférieure à un.
12) Support de données sur lequel est mémorisé un programme d'ordinateur conforme à la revendication 11.
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