FR2830402A1 - Systeme et procede pour tester la conformite d'un dispositif de decodage numerique - Google Patents
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Abstract
La présente invention conceme un système et un procédé pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique (3), ainsi qu'un ensemble de décodage numérique correspondant. Le système (1) comprend une unité de calcul (12) séparé de paramètres de qualité (M ij) relatifs à des résultats (VTD i) obtenus à partir de séquences vidéo test (VT i) au moyen du dispositif de décodage numérique à tester et non linéaires en fonction de ces résultats. Il comprend aussi une unité de comparaison (13) au cours du temps de ces paramètres et de paramètres de qualité (P ij) correspondants, ces derniers étant associés à des résultats de référence (VRD i) portant sur les séquences vidéo test. Application à un IRD.
Description
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La présente invention se rapporte à des tests de conformité de dispositifs de décodage numérique de signaux vidéo codés.
Les diffusions télévisées numériques doivent respecter des normes, telles que la norme MPEG-2 (pour Moving Picture Experts Group ) et la norme DVB (pour Digital Video Broadcasting ). Ces dernières doivent être respectées au cours des différentes étapes requises entre le codage initial d'une séquence vidéo et l'affichage à l'écran de cette séquence vidéo reconstituée dans des récepteurs pourvus de décodeurs, appelés IRDs (pour Integrated Receivers Decoders ). Les IRDs incluent notamment des téléviseurs munis de décodeurs intégrés, ainsi que des boîtes séparées de réception et de décodage (appelées set-top boxes ). Il convient en particulier de s'assurer que les dispositifs de décodage numérique utilisés sont aptes à répondre aux exigences portant sur les normes ci-dessus.
Pour ce faire, on doit tester la conformité des dispositifs de décodage, selon des critères pré-établis permettant d'établir que ces dispositifs sont ou non satisfaisants. Un choix judicieux des critères permet non seulement de vérifier que les normes en vigueur sont respectées, mais rend aussi possible la prise en compte d'exigences plus grandes, aptes à favoriser le confort visuel de l'utilisateur et la fiabilité des images reconstituées à l'écran.
Des tests de conformité d'IRDs ont ainsi été développés. Ils consistent généralement à appliquer des échantillons vidéo codés de test à la fois à une puce de décodage vidéo MPEG-2 à tester et à un décodeur de référence. On génère de cette manière des fichiers de décodage respectivement de test et de référence du type 4 : 2 : 0 et on effectue une soustraction point par point et image par image des deux fichiers. Le fichier de différence obtenu donne l'écart entre les résultats souhaités (décodeur de
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référence) et ceux effectivement produits (décodeur à tester). Par un choix judicieux des échantillons vidéo et de l'écart maximal admissible, on établit alors la conformité ou la non-conformité du décodeur à tester.
Cette méthode est cependant très coûteuse en calculs et en temps, et nécessite de se concentrer sur un nombre réduit d'images. De plus, la différence globale pixel par pixel ne permet pas de qualifier efficacement des détériorations vidéo numériques, telles que des sauts entre macro-blocs ou de mauvaises transitions.
Le brevet US-6.137. 904 propose une méthode permettant d'attester la visibilité de différences entre deux séquences de signaux d'entrée. Elle consiste à effectuer une différence pixel par pixel entre des signaux à tester et des signaux de référence, en utilisant des quantités telles que des composantes de luminance et de chrominance, puis à générer des mesures de ces différences associées à des perceptions par des utilisateurs, sous forme de JND (pour Just-Noticeable Differences ). La méthode est en particulier applicable à un décodeur (col. 4, 1.13). Elle offre des possibilités très intéressantes d'évaluer la qualité subjective de séquences obtenues avec le décodeur à tester, et pourrait éventuellement être envisagée pour en vérifier la conformité.
Une telle application aurait pour avantage de mettre en oeuvre des critères mieux adaptés aux particularités de perception visuelle qu'une simple norme uniforme sur des fichiers de différences. Cependant, elle requerrait également des ressources importantes de calculs et de stockage, pénalisant ainsi les possibilités de tests-limitation du nombre d'images, temps passé...
La présente invention concerne un système pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique de signaux vidéo codés,
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permettant d'obtenir des informations pertinentes par rapport à la perception subjective d'utilisateurs, au prix de coûts de calculs et de stockage réduits, ces coûts pouvant être sensiblement inférieurs à ceux nécessités par les méthodes connues dans ce domaine.
Le système de l'invention rend non seulement possible la génération d'un résultat binaire fiable de test de conformité, mais peut également permettre un diagnostic nuancé sur des défaillances ou des faiblesses éventuelles du décodeur.
L'invention a également pour objet un procédé pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique, ayant les mêmes avantages que le système de l'invention.
Elle s'applique en particulier au niveau des chaînes de fabrication de décodeurs, de manière à garantir la conformité des produits. Le système de l'invention peut alors être implémenté sous forme d'appareillages de test spécialisés, utilisables en usine. Elle peut aussi être implémentée directement au sein des ensembles de décodage, à échelle de distribution réduite (décodeurs dédiés à des tests) ou à grande échelle (intégration dans les produits grand public), grâce à ses besoins relativement faibles en capacités de calculs et de stockage. L'invention offre ainsi des possibilités de contrôle localisé au niveau des décodeurs mêmes, ce qui peut s'avérer particulièrement utile pour le service après-vente (dysfonctionnements initiaux, usure, incidents techniques, composants défectueux...).
L'implémentation à grande échelle autorise aussi des tests par les utilisateurs, exploitables pour des diagnostics à distance. Elle rend même possible des télé-tests dans les cas de systèmes interactifs, ces télé-tests étant effectués directement par des techniciens installés dans des locaux spécialisés, sur des décodeurs en place chez les utilisateurs.
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A cet effet, l'invention a pour objet un système pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique de signaux vidéo codés.
Ce système comprend : - une unité de comparaison au cours du temps de résultats obtenus à partir de séquences vidéo test au moyen du dispositif de décodage numérique à tester et de résultats de référence portant sur ces séquences vidéo test, - et une unité de calcul d'au moins un paramètre de qualité relatif à ces résultats et non linéaire en fonction de ces résultats.
Selon l'invention : - l'unité de calcul est prévue pour calculer séparément les paramètres de qualité sur les résultats obtenus au moyen du dispositif de décodage numérique à tester, - et l'unité de comparaison est prévue pour comparer les paramètres de qualité associés au dispositif de décodage numérique à tester et les paramètres de qualité associés aux résultats de référence.
Ainsi, l'invention repose sur une remise en cause des méthodes systématiquement appliquées dans le domaine des tests de conformité. En effet, au lieu de faire la différence pixel par pixel des images obtenues au moyen du dispositif de décodage à tester (ci-après images test ) et des images de référence puis de calculer des paramètres significatifs, comme dans l'antériorité US-6.137. 904, on commence par calculer les paramètres de qualité et on effectue ensuite seulement la différence entre les paramètres calculés sur les résultats obtenus au moyen du dispositif de décodage à tester (ci-après paramètres test ) et ceux de référence.
Cette approche, qui pourrait sembler logique pour des paramètres linéaires en fonction des résultats, est contraire à toute attente pour des paramètres non linéaires. En effet, on obtient alors généralement des
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valeurs très différentes selon qu'on commence ou non par faire la différence pixel par pixel entre les images test et de référence, avant de calculer les paramètres. Or, il est couramment admis que seules des différences pixel par pixel avec des images de référence peuvent produire des informations fiables sur la conformité d'un décodeur. Il est certes connu de calculer indépendamment des paramètres de qualité pour un décodeur, car ils sont considérés comme des sources intéressantes de renseignement. Cependant, en tant que critères d'attestation de conformité, ils ne sont envisagés qu'après l'étape de différence pixel par pixel avec des images de référence.
Le système de l'invention va donc à l'encontre des idées reçues dans ce domaine, en se contentant de faire reposer les tests de conformité sur des paramètres présélectionnés, directement comparés entre les résultats obtenus au moyen du dispositif de décodage à tester (ci-après résultats test ) et ceux de référence. Il s'agit d'une simplification surprenante, dans la mesure où on ignore ainsi nécessairement et délibérément certains problèmes, qui ne peuvent pas être détectés par un jeu de paramètres donnés.
Cependant, en renonçant à une caractérisation précise, on se focalise ainsi sur des aspects réellement signifiants, qui permettent de repérer des anomalies prédéfinies, en particulier des détériorations locales, et de détecter des comportements hors gabarit. Par ailleurs, la latitude de choix des paramètres et des tolérances associées offre une large plage de possibilités, qui peuvent être sélectionnées selon les normes concernées et les besoins d'analyse auxiliaires (diagnostics). Ces possibilités sont adaptatives (évolution des normes, nouveaux modèles de décodeurs, repérage de problèmes spécifiques...) et très souples d'utilisation. On les met de préférence en oeuvre par le biais de tests longs, aptes à détecter un
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comportement anormal et de discriminer de cette manière une population de décodeurs hors normes.
L'avantage du système de l'invention, au regard de celui qui reposerait sur une technique avec différence préalable pixel par pixel entre images test et de référence avant calcul de paramètres, repose sur l'indépendance de détermination des paramètres de qualité pour les deux types d'images. En effet, on peut dans une étape préalable obtenir une fois pour toutes, les évolutions des paramètres de qualité associés aux résultats de référence, et les enregistrer dans un espace de stockage (mémoire, disque, cassette...). Par la suite, il suffit alors de calculer les paramètres de qualité uniquement pour les résultats test, puis d'en faire la différence au cours du temps avec les paramètres enregistrés.
On s'affranchit ainsi de toute l'étape de différence pixel par pixel.
Etant donné que le nombre de paramètres (par exemple une dizaine) est de préférence très inférieur au nombre de pixels, l'étape de différence entre les paramètres est relativement peu coûteuse en calculs, de telle sorte que la masse réellement significative d'opérations repose sur le calcul des paramètres de qualité pour les résultats test. On voit donc que le gain de calculs généré à chaque test de conformité est donné approximativement par l'ensemble des opérations requises pour calculer la différence pixel par pixel entre les résultats exploités respectivement pour les images test et de référence. De plus, il n'est pas nécessaire de stocker l'ensemble des résultats de référence pour tous les pixels, ce qui nécessiterait un espace de stockage considérable en présence d'un grand nombre d'images (ou le recalcul des résultats à chaque test), mais il suffit de conserver les évolutions des paramètres. Le gain en stockage est donc également très important.
Parmi divers avantages auxiliaires possibles du système de l'invention, on peut relever :
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- la mise au point d'un outil global de validation de produits grand public au moyen d'une boîte noire ; - la réalisation de tests en usine ; - la capacité de comparer directement deux produits grand public ; - le choix d'un niveau de qualité à atteindre ; - l'indépendance vis-à-vis de la qualité d'échantillons vidéo 4 : 2 : 0 avant codage vidéo MPEG, grâce à l'utilisation d'un décodeur de référence ; - l'indépendance vis-à-vis de conversions analogique-numérique sur une même ligne de produits ; - l'aspect évolutif des ensembles de tests ; - la capacité de tester d'autres paramètres de la syntaxe MPEG/DVB que pour la conformité vidéo ; en choisissant des séquences vidéo test de façon à ce que des erreurs de décodage (par exemple au niveau de la syntaxe de transport) impliquent des dégradations vidéo, on étend en effet les possibilités de test à n'importe quel niveau de syntaxe ; et - la prise en compte d'erreurs apparaissant à n'importe quel niveau de la chaîne de diffusion.
Les paramètres de référence peuvent être obtenus de diverses manières. Ainsi, dans une première forme de réalisation, l'unité de calcul est prévue pour les calculer à partir des séquences vidéo test décodées au moyen d'un décodeur de référence. Dans une deuxième forme de réalisation, ces paramètres de référence sont directement extraits des séquences vidéo test, sans passer par des étapes de codage puis de décodage. Dans une troisième forme de réalisation, les paramètres de référence sont déterminés par simulation informatique, sans utiliser de mesure réelle. Le modèle utilisé sert alors à générer artificiellement les signaux vidéo codés, provenant de séquences vidéo test fictives.
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Le système de l'invention, prévu pour être appliqué à des images bidimensionnelles, est encore plus manifestement avantageux en présence de transmissions numériques d'images tridimensionnelles (par exemple pour de la télévision holographique).
Les paramètres de calcul sont avantageusement adaptés à des modèles de perception de 'oeil humain.
De préférence, les résultats étant définis dans un espace spatial, l'unité de calcul est prévue pour calculer au moins un paramètre de qualité qui est fonction d'au moins une distribution spectrale d'au moins une variable de mesure extraite de ces résultats. Cette distribution spectrale consiste en une intégration pondérée d'intensité de cette variable de mesure dans au moins une région d'intégration tracée dans un espace spectral, cet espace spectral résultant d'une transformation fréquentielle d'au moins une partie de l'espace spatial. L'espace spectral est associé à des valeurs radiales et angulaires.
Les variables de mesure sont avantageusement choisies parmi des valeurs de luminance, de chrominance et une combinaison de ces deux types de valeurs.
De telles distributions spectrales s'avèrent particulièrement judicieuses pour les tests de conformités. Elles peuvent directement constituer certains des paramètres de qualité, ou être combinées entre elles ou soumises à diverses opérations linéaires ou non linéaires pour donner ces paramètres. Les distributions spectrales sont notamment appropriées pour mettre en évidence dans les images des effets de tuilage ( tiling effects ).
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L'espace spectral est prévu pour être bidimensionnel, en relation avec l'espace spatial bidimensionnel des images vidéo (les régions sont alors des surfaces). Cependant, dans un mode de réalisation adapté à des transmissions à trois dimensions, l'espace spectral est tridimensionnel (les régions sont alors des volumes).
De préférence, l'intégration est pondérée par les valeurs radiales.
Par ailleurs, avantageusement au moins un des paramètres de qualité est fonction du rapport de la distribution spectrale associée à la région d'intégration et de la distribution spectrale associée à une région complémentaire de cette région d'intégration dans l'espace spectral.
On mesure ainsi les moments d'inertie des spectres.
Avantageusement, au moins une des régions d'intégration est localisée dans un secteur angulaire de l'espace spectral et/ou entre deux valeurs radiales. Cette technique simplifie les modalités de calcul. Par secteur angulaire , on entend en deux dimensions une partie de plan limitée par deux demi-droites de même sommet égal à l'origine, et en trois dimensions le volume intérieur à un cône de révolution ayant pour sommet l'origine.
Des régions spécifiques de l'espace spectral permettent d'obtenir des informations particulièrement utiles.
Ainsi, selon une première forme préférée de sélection des régions, au moins une de ces régions est localisée au niveau d'au moins un axe de fréquences de l'espace spectral. On constate que de telles régions sont judicieuses pour indiquer l'apparition de macro-blocs à la suite d'erreurs de décodage.
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Selon une seconde forme préférée de sélection des régions, au moins une de ces régions est localisée au niveau d'une valeur radiale comprise dans un intervalle de valeurs radiales élevées, cet intervalle correspondant à un tiers supérieur de distribution radiale d'intensité de la variable de mesure. On constate que de telles régions sont judicieuses pour identifier des sauts des composantes YUV. En effet, ceux-ci se traduisent par un spectre riche en fréquences élevées, donc à fort moment d'inertie.
L'unité de comparaison est de préférence prévue pour produire des résultats binaires correspondant respectivement aux paramètres de qualité, au moyen de marges de tolérances prédéterminées correspondant respectivement aux paramètres de qualité, en affectant à chacun des résultats binaires correspondant à l'un des paramètres de qualité : - une première valeur lorsque le paramètre de qualité associé au dispositif de décodage à tester reste dans la marge de tolérance autour du paramètre de qualité associé aux résultats de référence, au cours du temps, - et une seconde valeur sinon.
On dissocie de cette manière le jugement binaire conforme/non conforme, en le démultipliant entre tous les paramètres. Les valeurs binaires obtenues sont elles-mêmes condensées en une valeur binaire d'ensemble.
Selon une première modalité de synthèse, la première et la seconde valeurs sont respectivement égales à 1 et 0 pour chacun des paramètres de qualité.
On multiplie alors toutes les valeurs obtenues respectivement pour les différents paramètres, afin de déterminer la valeur d'ensemble : celle-ci ne vaut donc 1 que lorsque la conformité est assurée pour tous les paramètres, et vaut 0 sinon. Dans cette modalité, la défaillance vis-à-vis de l'un quelconque des paramètres entraîne un échec de l'ensemble du décodeur.
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Selon une deuxième modalité de synthèse, la première et la seconde valeurs sont aussi respectivement égales à 1 et 0 pour chacun des paramètres de qualité. Cependant, on additionne toutes les valeurs obtenues respectivement pour les différents paramètres, de manière à obtenir une valeur cumulée. Celle-ci est ensuite rapportée à la valeur maximale possible pour cette valeur cumulée, c'est-à-dire au nombre total de paramètres pris en compte. La valeur cumulée ainsi rapportée, exprimée en pourcentage, est comparée à un seuil de tolérance (par exemple 85%) : le décodeur n'est alors considéré comme conforme que lorsque la valeur cumulée est supérieure au seuil. Dans cette modalité, la défaillance vis-à-vis de l'un des paramètres n'est pas rédhibitoire, mais doit être compensée par la bonne tenue au regard des autres paramètres. Dans une version plus sophistiquée de cette seconde modalité, la valeur cumulée est une somme pondérée des valeurs élémentaires obtenues pour les différents paramètres.
Dans une troisième modalité de synthèse, les deux premières modalités sont combinées, de manière à s'assurer par exemple de la conformité systématique du décodeur vis-à-vis de certains paramètres ou de certaines combinaisons de paramètres.
Avantageusement, le système comprend aussi une unité de synchronisation destinée à ajouter pour chacune des séquences vidéo test en amont du dispositif de décodage à tester, une séquence de synchronisation codée comprenant une partie de bonne qualité et une partie avec détérioration, adjacente à la partie de bonne qualité. Les résultats de référence comprennent des séquences de synchronisation correspondantes. On peut ainsi s'assurer de la parfaite synchronisation entre les variations des paramètres test et de ceux de référence.
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L'invention s'applique également à un procédé pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique de signaux vidéo. Selon ce procédé : - on compare au cours du temps des résultats obtenus à partir de séquences vidéo test au moyen du dispositif de décodage numérique à tester et de résultats de référence portant sur les séquences vidéo test, - et on calcule au moins un paramètre de qualité relatif aux résultats et non linéaire en fonction de ces résultats.
Selon l'invention : - on détermine au préalable séparément les paramètres de qualité associés aux résultats de référence et on enregistre ces paramètres, - on calcule séparément les paramètres de qualité sur les résultats obtenus au moyen du dispositif de décodage numérique à tester, - et on compare les paramètres de qualité associés au dispositif de décodage numérique à tester et les paramètres de qualité associés aux résultats de référence.
L'invention porte aussi sur un ensemble de décodage numérique comprenant un dispositif de décodage numérique. Selon l'invention, cet ensemble de décodage inclut un système pour tester la conformité du dispositif de décodage conforme à l'un quelconque des modes de réalisation du système de l'invention. Cet ensemble de décodage consiste préférentiellement en un récepteur pourvu de décodeur (IRD).
L'invention sera mieux comprise et illustrée au moyen des exemples suivants de réalisation et de mise en oeuvre, nullement limitatifs, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
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- la Figure 1 est un schéma de principe d'un système de test conforme à l'invention, mis en oeuvre lors d'opérations de test d'un dispositif de décodage à tester ; - la Figure 2 montre le système de test de la Figure 1 lors d'opérations préliminaires de détermination et stockage de paramètres obtenus au moyen d'un dispositif de décodage de référence ; - la Figure 3 illustre schématiquement un ensemble d'éléments impliqués dans la mise en oeuvre du système de test des Figures 1 et 2 ; - la Figure 4 représente une région de calcul de distribution spectrale dans un espace spectral bidimensionnel, utilisée par une unité de calcul du système de test des Figures 1 et 2 pour calculer certains des paramètres de qualité ; - la Figure 5 représente une région de calcul de distribution spectrale dans un espace spectral tridimensionnel, utilisée par une unité de calcul du système de test des Figures 1 et 2 pour calculer certains des paramètres de qualité, dans une variante de réalisation ; - la Figure 6 illustre une séquence de synchronisation initiale, représentée pour un des paramètres test obtenus au moyen du système de test des Figures 1 et 2 ; - la Figure 7 représente la variation temporelle d'un des paramètres de référence obtenus au moyen du système de test des Figures 1 et 2, ainsi qu'un couloir de validité formé autour de cette variation temporelle à partir de marges de tolérance pour ce paramètre ; - la Figure 8 représente la variation temporelle d'un paramètre test obtenu au moyen du système de test des Figures 1 et 2, ainsi qu'un couloir de validité correspondant, déterminé de façon similaire à celui de la Figure 7 ; et - la Figure 9 schématise un récepteur avec décodeur, incluant le dispositif de décodage à tester et un système de test conforme à l'invention, incluant les unités de calcul et de comparaison du système de test des Figures 1 et 2.
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Un système 1 de test (Figures 1 et 2) est utilisé pour vérifier la conformité d'un décodeur 3. Il comprend une unité de calcul 12, prévue pour calculer l'évolution au cours du temps de paramètres de qualité à partir de séquences vidéo décodées, et une unité de comparaison 13, destinée à comparer les paramètres de qualité calculés avec des paramètres stockés en mémoire. Le système de test 1 comporte de plus une unité de synchronisation 11, apte à ajouter en début de séquence vidéo codée une séquence de synchronisation. Cette dernière permet de faire coïncider de manière précise le déroulement dans le temps des paramètres de qualité respectivement calculés et stockés en mémoire.
En fonctionnement, on a recours à un ensemble de séquences vidéo test VT1, VT2... VTn de base, choisies pour leur aptitude à faire ressortir de manière discriminante les qualités de fonctionnement de décodeurs. Une unité de codage 2 permet de produire respectivement des séquences vidéo test codées VTC1, VTC2... VTCn, à partir des séquences vidéo test VT1, VT2... VTn de base. On introduit ensuite au début de ces séquences, au moyen de l'unité de synchronisation 11, des séquences initiales de synchronisation. On obtient ainsi des séquences vidéo test codées et synchronisées VTS1, VTS2... VTSn. Ces dernières séquences sont soumises successivement au décodeur 3 à tester, qui les transforme respectivement en des séquences vidéo test décodées VTD1, VTD2... VTDn.
Celles-ci sont des reconstitutions, après codage et décodage, des séquences vidéo test de base VT,, avec additions de portions initiales de synchronisation.
On introduit successivement les séquences décodées VTD, dans l'unité de calcul 12, qui produit pour chacune de ces séquences VTD, et à chaque instant t tout un jeu de paramètres M, i, M, s... M, k. On compare ensuite les courbes d'évolution M,, (t) de ces paramètres MI) respectivement à
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des courbes d'évolution P,, (t) de référence, disponibles dans un espace de stockage 5. La comparaison n'est considérée comme satisfaisante pour la conformité du décodeur 3 que lorsque les courbes d'évolution M,, (t) calculées sont dans des limites acceptables par rapport aux courbes d'évolution P, j (t) de référence, au regard respectivement de marges de tolérance T,, également conservées dans l'espace de stockage 5. On obtient ainsi des résultats 20 de tests de conformité, qui contiennent une information binaire (décodeur 3 conforme/non conforme), ainsi qu'éventuellement des renseignements plus détaillés sur la tenue du décodeur 3 au regard de plusieurs critères représentés par les paramètres M,,.
Plus précisément, on attribue à chacun des paramètres de qualité M,, un indicateur binaire B,,, auquel on donne la valeur 1 si ce paramètre est acceptable, et une valeur 0 dans le cas contraire. L'information binaire de conformité peut alors s'exprimer par un indicateur global B calculé par :
cet indicateur valant 1 si le décodeur est conforme (tous les paramètres sont acceptables) et 0 sinon.
cet indicateur valant 1 si le décodeur est conforme (tous les paramètres sont acceptables) et 0 sinon.
Dans une autre méthode de détermination, cet indicateur global
dépend d'un pourcentage p de satisfaction, et vaut :
B= 1 si ( B,,) x100/ (nxk) > p, i=l... n j=1... k
0 sinon.
dépend d'un pourcentage p de satisfaction, et vaut :
B= 1 si ( B,,) x100/ (nxk) > p, i=l... n j=1... k
0 sinon.
On peut générer de diverses façons les paramètres de qualité PI) de référence. Un moyen simple et fiable consiste à utiliser les mêmes moyens que pour tester le décodeur 3 (Figure 2), mais en utilisant au lieu de
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ce dernier un décodeur de référence 4 dont les qualités de décodage sont attestées. On produit ainsi au moyen de ce décodeur 4, à partir des séquences vidéo test VT, de base, respectivement des séquences décodées de référence VRD, qui permettent l'extraction des paramètres P, j de référence.
Dans un autre mode de calcul de ces paramètres P,,, on met en oeuvre directement l'unité de calcul 12 sur les séquences vidéo test de base VTI, complétées par des séquences initiales de synchronisation appropriées. Selon encore une autre technique, on approche artificiellement par simulation des variations idéales de ces paramètres P, j.
De manière similaire, dans des variantes de mise en oeuvre, on stocke des fichiers contenant les séquences vidéo codées et synchronisées VTSI1 qu'on utilise directement pour tester le décodeur 3.
Par ailleurs, le système de test 1 comprend avantageusement des moyens qui permettent à un utilisateur de modifier les marges de tolérance T, j, de sélectionner les paramètres P,, souhaitées et/ou de choisir le mode de détermination de la conformité du décodeur 3 testé.
Les modalités de réalisation et de mise en oeuvre du système de test 1 vont maintenant être détaillées dans des exemples particuliers de validation automatique de conformité MPEG/DVB. Un ensemble d'éléments impliqués dans une procédure de test comprend ainsi (Figure 3) essentiellement trois modules : un premier module 31 de décodage, un deuxième module 32 d'estimation de qualité et un troisième module 33 de validation automatique.
Le module de décodage 31 inclut le décodeur 3 à tester, incorporé dans un IRD et relié à un téléviseur 6, et comprend un disque 21
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sur lequel sont enregistrées les séquences vidéo test VTS, codées au format MPEG-2 et synchronisées. Le disque 21 autorise toutes modifications ou ajouts souhaités dans la base des séquences vidéo test VTS, enregistrées. Ces dernières se présentent sous la forme de trains vidéo élémentaires incorporés dans des trains transport selon la norme DVB, avec signalisation appropriée du type PSI/SI (pour Program Specific Information/Service Information ). Elles comprennent chacune une séquence initiale de synchronisation incluant une première partie de bonne qualité et une seconde partie avec des échantillons du type 4 : 2 : 0 déjà dégradés (de manière typique) et codés comme un train vidéo élémentaire MPEG-2. Du fait que la syntaxe MPEG-2 de la seconde partie est sans erreur, les séquences de synchronisation n'introduisent pas de perturbations dans l'IRD avant le début de la partie significative des séquences test VTS,. L'unité de synchronisation 11 n'est donc pas utilisée en l'espèce, ou est utilisée en amont pour déterminer ces séquences VTS, (ainsi, elle n'est pas représentée sur la Figure 3).
Par ailleurs, les séquences test VTS, sont sélectionnées en particulier pour leur aptitude à rendre compte de dégradations locales (a local impairments ), par le choix judicieux des paramètres de qualité M,, mesurés au cours du temps. On prévoit avantageusement de tester la syntaxe de plusieurs grandeurs, telles que par exemple : -l'analyse syntaxique ( parsing ) de paquets transport (erreur transport, indicateur de démarrage de l'unité de charge utile, priorité de transport, brouillage, champ d'adaptation, discontinuité, indicateur d'accès aléatoire...) ; - l'analyse syntaxique de trains élémentaires en paquets ou PES (pour Packetized Elementary Streams ) (analyse syntaxique de PES audio/vidéo, synchronisation audio/vidéo, télétexte et sous-titrage, autres données VBI-pour Vertical Blanking Information ) ; - l'analyse syntaxique de sections (syntaxe, longueur, taux...) ;
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- la syntaxe de trains numériques vidéo : * séquence vidéo (pour séquence d'en-tête : résolution, taux d'image, taux numérique... ; données d'extension et d'utilisateur ; pour extension de séquence : profil et niveau, séquence progressive, format de chrominance et bas retard ; pour extension d'affichage de séquence : format vidéo, description de couleur et taille d'affichage ; pour groupes d'images : code temporel, lien brisé et structure d'en-tête) ; en-tête d'image (référence temporelle, type de codage d'image, autres éléments de syntaxe, extension de codage d'image, extension de matrice de quantification, extension d'affichage d'image, extension d'image temporelle/spatiale dimensionnable ( scalable ), extension de droit d'auteur, données d'image) ;
'tranche ; macro-bloc ; * bloc.
'tranche ; macro-bloc ; * bloc.
Ce module 31 comprend aussi, en chaîne, un pilote 14 de mise en file d'attente ou spou) eur ( spoo) er))) pour flux MPEG, un modulateur de radiofréquences 15 et un convertisseur élévateur de fréquence 16 ( upconverter ). Les trains transport émis par cette voie sont reçus par le décodeur 3 à tester, qui produit les séquences vidéo test décodées (et synchronisées) VTD,.
Le module d'estimation de qualité 32 comprend l'unité de calcul 12 et une unité de soustraction 18, prévue pour faire la différence au cours du temps entre les paramètres de qualité Mil, calculés par l'unité de calcul 12 et les paramètres de qualité Plj de référence. Le module d'estimation de qualité 32 comprend aussi une unité 17 d'attribution de notes de qualité QoS (pour Quality Of Service ), reposant sur l'exploitation d'un modèle de perception ( perceptual model ) prédéfini appliqué aux informations
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d'écarts issues de l'unité de soustraction 18. Ces notes de qualité QoS sont rendues disponibles pour des utilisateurs.
Selon un mode de calcul particulièrement intéressant des paramètres de qualité M,, par l'unité de calcul 12 (Figure 4), on considère un espace spectral ES2 bidimensionnel (axes de fréquence F1 et F2), résultant d'une transformation fréquentielle d'un espace spatial bidimensionnel en référence à un axe vertical et un axe horizontal. Chaque point de l'espace spectral ES2 est localisé par un rayon R et un angle A. On définit dans cet espace spectral ES2 les valeurs d'intensités d'une ou plusieurs variables de mesure extraites de chacune des images appartenant aux séquences décodées VTD, successives-par exemple la luminance et la chrominance moyenne.
On s'intéresse de plus à une région spécifique Z1 de l'espace spectral ES2, ayant une région complémentaire Z2 dans cet espace. Dans l'exemple avantageux décrit, la région Z1 est une portion d'anneau centrée autour d'un point de coordonnées (RO, AO), d'écart angulaire égal à 2xdA et de largeur radiale égale à 2xdR. En notant coef les valeurs de la variable de mesure considérée (pour la i-ème séquence et le j-ème paramètre), on
calcule au cours du temps les paramètres de qualité MI) par la formule :
M, = [ (R x coef)]/ [j (R x coef)]
On centre avantageusement au moins une des régions Z1 utilisées au niveau d'un des axes de fréquence F1 ou F2 et/ou de valeurs élevées du rayon R, c'est-à-dire comprises dans un intervalle correspondant à un tiers supérieur de distribution d'intensité de la variable de mesure.
calcule au cours du temps les paramètres de qualité MI) par la formule :
M, = [ (R x coef)]/ [j (R x coef)]
On centre avantageusement au moins une des régions Z1 utilisées au niveau d'un des axes de fréquence F1 ou F2 et/ou de valeurs élevées du rayon R, c'est-à-dire comprises dans un intervalle correspondant à un tiers supérieur de distribution d'intensité de la variable de mesure.
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Dans des variantes de réalisation, certains au moins des paramètres test M, j sont dérivés de paramètres calculés comme indiqué cidessus et/ou sont des combinaisons de tels paramètres.
Dans un mode de réalisation évolué (Figure 5), le module de calcul 12 est aussi capable de traiter des images en trois dimensions. Il procède alors de manière similaire au traitement bidimensionnel, mais en se plaçant dans un espace spectral ES3 tridimensionnel (axes de fréquence F1, F2 et F3), obtenu par transformée fréquentielle à partir de l'espace spatial de définition des images. Dans cet espace ES3, tout point est défini par deux angles A 1 et A2 et un rayon R. On a alors recours à des régions d'intégration Z3 formées de volumes et aux régions complémentaires Z4
dans l'espace spectral ES3, pour établir des formules du même type que celles en deux dimensions :
M, = [ J'Jf (Rxcoef)]/ [j'J' (Rxcoef)]
De préférence chacune des régions d'intégration Z3 est une portion de coque sphérique du type centrée autour d'un point de coordonnées (RO ; A 1, A2), d'écarts angulaires égaux à 2xdA et de largeur radiale égale à 2xdR.
dans l'espace spectral ES3, pour établir des formules du même type que celles en deux dimensions :
M, = [ J'Jf (Rxcoef)]/ [j'J' (Rxcoef)]
De préférence chacune des régions d'intégration Z3 est une portion de coque sphérique du type centrée autour d'un point de coordonnées (RO ; A 1, A2), d'écarts angulaires égaux à 2xdA et de largeur radiale égale à 2xdR.
Chacun des paramètres test M, j a une courbe d'évolution M1j (t) ayant une portion initiale de synchronisation 41 (Figure 6). Cette portion 41 est constituée d'une première partie sur un intervalle de temps IS1, correspondant à une séquence vidéo de bonne qualité, et une seconde partie sur un intervalle de temps IS2, correspondant à une séquence avec détériorations (par exemple des hétérogénéités entre blocs).
Le module de validation automatique 33 comprend un disque 24 sur lequel sont enregistrées les courbes d'évolution P1j (t) de référence et les marges de tolérance T\, ainsi que l'unité de comparaison 13, produisant les
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résultats 20 de tests de conformité. Les paramètres Pij de référence sont utilisés par l'unité de soustraction 18 et l'unité de comparaison 13 en combinaison avec les paramètres test M,, calculés.
L'unité de comparaison 13 utilise les informations extraites du disque 24 pour définir autour de chacune des courbes 43 d'évolution P, j (t) de référence (Figure 7) une plage de validité. Ainsi, au-delà d'un intervalle de synchronisation IS, on déduit de la courbe 43 sur un intervalle temporel de mesure IM une courbe supérieure 44 (courbe d'évolution Pmax,, (t)) et une courbe inférieure 45 (courbe d'évolution Pmin, j (t)).
Pour déterminer les courbes supérieure 45 et inférieure 44, on utilise selon un mode de réalisation avantageux un pourcentage de qualité QP, j, qui exprime) a marge de tolérance Tir Le paramètre P, variant au cours du temps t dans une plage comprise entre PMIN, j et PMAXI, on a alors :
L'unité de comparaison 13 a pour fonction de vérifier que pour chacune des courbes 47 d'évolution Mij (t) obtenues pour un des paramètres de qualité Mij (Figure 8), au-delà de la portion de synchronisation 46, la courbe 47 reste comprise entre les courbes inférieure 48 (Pminij(t)) et supérieure 49 (Pmaxij (t)) associées à ce paramètre de qualité M,,. Selon que cette limitation est vérifiée ou non, l'unité de comparaison 13 octroie une valeur de succès ou d'échec au résultat correspondant (par exemple en affectant la valeur 1 ou 0 à l'indicateur binaire Bij).
Lorsque les paramètres MIJ sont choisis de façon à avoir une valeur croissante avec la qualité vidéo, il n'est nécessaire d'utiliser que les courbes inférieures Pmin,, (t).
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Les résultats 20 concernant chacune des séquences test VTS, sont calculés et rapportés à un système extérieur. De plus, une ligne de retour 35 (feedback) reliée au spouleur 14 permet un déclenchement automatique de l'envoi de la séquence test VTSJ+1 faisant suite à celle qui vient d'être traitée. On autorise ainsi un enchaînement des étapes de test sur les différentes séquences vidéo test sans aucune intervention humaine.
De plus, dans les modes de réalisation pour lesquels le succès de validation doit être assuré pour chacune des séquences vidéo test VTSi, les opérations sont interrompues dès qu'un dès résultats 20 est insatisfaisant pour l'une des séquences test VTSI. La ligne de retour 35 est alors désactivée, ce qui permet d'épargner des traitements inutiles.
Dans une variante de réalisation, la validation pour chacun des paramètres MI) est effectuée en contrôlant visuellement l'inclusion des courbes 47 d'évolution M,, (t) dans les couloirs délimités par les courbes inférieure 48 (Pminlj (t)) et supérieure 49 (Pmaxij(t)) respectivement associées au paramètre MI) "
Claims (11)
1. Système (1) pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique (3) de signaux vidéo codés (VTSi), comprenant : - une unité de comparaison (13) au cours du temps de résultats (VTD,) obtenus à partir de séquences vidéo test (VT, ) au moyen du dispositif de décodage numérique (3) à tester et de résultats de référence (VRD,) portant sur lesdites séquences vidéo test (VT,), - et une unité de calcul (12) d'au moins un paramètre de qualité (PIJ, M,,) relatif aux dits résultats (VTD" VRD,) et non linéaire en fonction desdits résultats, caractérisé en ce que : - l'unité de calcul (12) est prévue pour calculer séparément lesdits paramètres de qualité (mil,) sur les résultats (VTD, ) obtenus au moyen du dispositif de décodage numérique (3) à tester, - et l'unité de comparaison (13) est prévue pour comparer lesdits paramètres de qualité (M,,) associés au dispositif de décodage numérique (3) à tester et lesdits paramètres de qualité (PJ associés aux résultats de référence (VRD,).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits résultats (VTDI, VRDI) étant définis dans un espace spatial, l'unité de calcul (12) est prévue pour calculer au moins un paramètre de qualité (P, j, M) fonction d'au moins une distribution spectrale d'au moins une variable de mesure extraite desdits résultats (VTD,, VRDI), ladite distribution spectrale consistant en une intégration pondérée d'intensité de ladite variable de mesure dans au moins une région d'intégration (Z1, Z3) tracée dans un espace spectral (ES2, ES3), ledit espace spectral résultant d'une transformation fréquentielle d'au moins une partie dudit espace spatial et étant associé à des valeurs radiales (R) et angulaires (A).
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3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite intégration est pondérée par lesdites valeurs radiales (R).
4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins un des paramètres de qualité (P, j, M,,) est fonction du rapport de la distribution spectrale associée à ladite région d'intégration (Z1, Z3) et de la distribution spectrale associée à une région complémentaire (Z2, Z4) de ladite région d'intégration (Z1, Z3) dans l'espace spectral (ES2, ES3).
5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une desdites régions d'intégration (Z1, Z3) est localisée dans un secteur angulaire (AO-dA, AO+dA) dudit espace spectral (ES2, ES3) et/ou entre deux valeurs radiales (RO-dR, RO+dR).
6. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une desdites régions est localisée au niveau d'au moins un axe de fréquences (F1, F2, F3) dudit espace spectral (ES2, ES3).
7. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une desdites régions est localisée au niveau d'une valeur radiale (R) comprise dans un intervalle de valeurs radiales élevées, ledit intervalle correspondant à un tiers supérieur de distribution radiale d'intensité de ladite variable de mesure.
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de comparaison (13) est prévue pour produire des résultats binaires (BJ correspondant respectivement aux paramètres de qualité (P, j,) v),,), au moyen de marges de tolérances (T,,) prédéterminées correspondant respectivement aux paramètres de qualité
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(PI j, M, j), en affectant à chacun desdits résultats binaires correspondant à l'un desdits paramètres de qualité : - une première valeur lorsque ledit paramètre de qualité (M,,) associé au dispositif de décodage à tester (3) reste dans la marge de tolérance (tri) autour dudit paramètre de qualité (P,,) associé aux résultats de référence (VRD,), au cours du temps, - et une seconde valeur sinon.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend aussi une unité de synchronisation (11) destinée à ajouter pour chacune des séquences vidéo test (VTI) en amont du dispositif de décodage à tester (3), une séquence de synchronisation codée (41,46) comprenant une partie de bonne qualité et une partie avec détérioration, adjacente à la partie de bonne qualité, les résultats de référence (VRD,) comprenant des séquences de synchronisation (42) correspondantes.
10. Procédé pour tester la conformité d'un dispositif de décodage numérique (3) de signaux vidéo codés (VTS,), dans lequel : on compare au cours du temps des résultats (VTD,) obtenus à partir de séquences vidéo test (VT,) au moyen du dispositif de décodage numérique (3) à tester et de résultats de référence (VRDI) portant sur lesdites séquences vidéo test (VT,), et on calcule au moins un paramètre de qualité (P, j, Ml,) relatif aux dits résultats (VTD,, VRD,) et non linéaire en fonction desdits résultats, caractérisé en ce que : - on détermine au préalable séparément lesdits paramètres de qualité (PI)) associés aux résultats de référence (VRD, ) et on enregistre lesdits paramètres (P,,),
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- on calcule séparément lesdits paramètres de qualité (M,,) sur les résultats (VTD,) obtenus au moyen du dispositif de décodage numérique (3) à tester, - et on compare lesdits paramètres de qualité (M,,) associés au dispositif de décodage numérique (3) à tester et lesdits paramètres de qualité (P,,) associés aux résultats de référence (VRD,).
11. Ensemble de décodage numérique (10) comprenant un dispositif de décodage numérique, caractérisé en ce qu'il inclut un système pour tester la conformité dudit dispositif de décodage (10) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, ledit ensemble de décodage consistant préférentiellement en un récepteur pourvu de décodeur.
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