JP4634339B2 - ユーザ体感品質推定装置、方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
この技術では、パケットがバースト的に損失するバースト損失によるアプリケーションに対するユーザ体感品質評価値の低下量を推定し、この低下量に基づきネットワーク品質管理目標値を算出している。
このように、FEC機能が適用された映像通信サービスでは、パケット損失がバースト的に発生した場合に初めて映像品質が低下する可能性が高い。
したがって、このようなランダムなパケット損失に対する損失耐性が高く、バースト的なパケット損失により初めて映像品質の低下が見られるような品質劣化特性を持つ映像通信について、バースト的なパケット損失を考慮して高い精度でユーザ体感品質を推定する場合、FEC機能の効果が得られずに発生した映像劣化を、例えば人間が知覚できないような映像劣化などの他の映像劣化と区別する必要がある。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置の構成を示すブロック図である。
このユーザ体感品質推定装置1には、主な機能部として、品質情報取得部11、品質解析部12、ユーザ体感品質推定部14、推定結果通知部17、および品質情報通知部18が設けられている。
ユーザ体感品質推定装置1の各機能部は、専用の回路部や演算処理部、さらには記憶部から構成されている。特に、演算処理部(コンピュータ)は、CPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、周辺回路内のメモリや記憶部に格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラムとを協働させて各機能部を実現する。記憶部は、メモリやハードディスクなどの記憶装置からなり、各機能部での処理に用いる各種処理情報を記憶する。
品質解析部12を構成する主な機能手段としては、無効パケット判定手段12A、品質推定尺度算出手段12B、および通信状態判定手段12Cがある。
品質推定尺度については、いくつかの算出方法が考えられる。例えば、無効パケットの影響により正常に再生できなかった無効フレームを判定し、品質推定期間における全フレームに対する無効フレームの割合を示す無効フレーム率を品質推定尺度として算出してもよい。あるいは、無効パケット数と無効フレーム率との関係を示す無効フレーム変換モデルを予め用意しておき、無効パケット判定手段12Aでの判定結果から得られた単位計測時間当たりの無効パケット数に対応する無効フレーム率を品質推定尺度として無効フレーム変換モデルから導出してもよい。
バースト判定条件13は、無効パケットの発生状況に対する検査方法に応じた内容が予め記憶部に設定される。
品質情報通知部18は、アプリケーション端末2のパケット送信部22で得られた送信品質情報を送信側アプリケーション端末へ通知する機能を有している。
次に、図2および図3を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置で用いられる通信状態判定処理について詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定処理を示すフローチャートである。図3は、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定動作を示す説明図である。
また、送信品質情報および受信品質情報は、通信状態判定処理を開始する前に、品質情報取得部11により、RTCP XR(RTP Control Protocol)などの制御用パケットにより、アプリケーション端末2,2Bから取得されているものとし、品質解析部12により、品質情報取得部11で取得した送信品質情報および受信品質情報に基づいて受信側アプリケーション端末2で正常に受信できなかった無効パケットが判定されているものとする。
バースト判定条件13は、無効パケット検出時間内における無効パケットの発生状況を規定する情報からなる。本実施の形態では、図3に示すように、無効パケット検出時間の期間長を規定する、例えば10ms程度の値からなるバースト時間と、無効パケット検出時間内に検出した無効パケット数に基づき通信状態を判定する、例えばパケット数=3程度の値からなるバースト判定パケット数との組が、バースト判定条件13として用いられている。
続いて、通信状態判定手段12Cは、受信品質情報および無効パケット判定結果に基づいて、送信されたメディア用パケットのうち無効パケット検出時間内に受信側アプリケーション端末2で正常受信したパケットおよび正常受信できなかった無効パケットを処理パケットとして時刻順に1つずつ選択する(ステップ103)。なお、一度選択された処理パケットが再度選択されることはない。
ここで、無効パケット数がバースト判定パケット数に達していない場合には(ステップ106:NO)、当該映像通信には、無効パケットのバースト的な集中発生が含まれておらず、無効パケットがランダムに発生するランダム状態にあると判定し(ステップ107)、ステップ101に戻って次の無効パケット検出時間に対する通信状態判定処理を繰り返し実行する。
次に、図4および図5を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置の動作について説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置でのユーザ体感品質推定処理を示すフローチャートである。図5は、ユーザ体感品質の推定に用いる品質推定モデル例である。
ユーザ体感品質推定装置1の品質情報取得部11は、対向アプリケーション端末側からRTCP XR(RTP Control Protocol)などの制御用パケットで送信された送信品質情報が、アプリケーション端末2のパケット受信部21で受信されたものを取得する(ステップ110)。また、アプリケーション端末2のパケット受信部21で対向アプリケーション端末からのメディア用パケットから得られた受信品質情報を取得する(ステップ111)。
具体的には、図5において、例えば入力パラメータの入力最小単位である最小刻(具体的には、無効フレーム率の入力最小単位)を0.01とした場合、0.01刻で、出力された値を平均することで表を作成する。つまり、最小刻の範囲内に入っているMOS値を平均することで、0から最小刻ごとに無効フレーム率とMOSの関係をテーブルを作成する。ただし、評価サンプル数が少ない場合、最小刻の中でデータがないものが存在する。その際には、前後にデータが存在するものを利用して補完を行う。この補完は、線形であっても、回帰を用いても構わない。このような現象が極力少なくなるように、モデル作成時には、多数のデータサンプルを取得することが望ましい。
この際、一定間隔ごとに品質推定値16の平均値やばらつきを示す分散などを求める統計処理した結果を推定結果通知部17で通知してもよい。
次に、図6を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置について説明する。図6は、本発明の第2の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定処理を示すフローチャートである。図7は、本発明の第2の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定動作を示す説明図である。
通信状態判定手段12Cは、任意の無効パケットの発生時点から、例えば3分間程度のバースト時間の期間長を持つ無効パケット検出時間を設け、当該無効パケット検出時間内の無効パケットの数とバースト判定パケット数との比較結果に基づいて当該無効パケット検出時間における通信状態を判定する。
図6の通信状態判定処理において、通信状態判定手段12Cは、まず、記憶部から任意のバースト判定条件13を取得する(ステップ120)。バースト判定条件13は、無効パケット検出時間内における無効パケットの発生状況を規定する情報からなる。本実施の形態では、図7に示すように、無効パケット検出時間の期間長を規定する、例えば10ms程度の値からなるバースト時間と、無効パケット検出時間内に検出した無効パケット数に基づき通信状態を判定する、例えばパケット数3程度の値からなるバースト判定パケット数との組が、バースト判定条件13として用いられている。
続いて、通信状態判定手段12Cは、受信品質情報および無効パケット判定結果に基づいて、送信されたメディア用パケットのうち無効パケット検出時間内に受信側アプリケーション端末2で正常受信したパケットおよび正常受信できなかった無効パケットを処理パケットとして時刻順に1つずつ選択する。なお、一度選択された処理パケットが再度選択されることはない。
通信状態判定手段12Cは、このようにして、無効パケット検出時間がバースト時間分経過するまでステップ122〜125を繰り返し実行する(ステップ126:NO)。
ここで、無効パケット数がバースト判定パケット数に達していない場合には(ステップ127:NO)、当該映像通信には、無効パケットのバースト的な集中発生が含まれておらず、無効パケットがランダムに発生するランダム状態にあると判定し(ステップ128)、ステップ121に戻って次の無効パケット検出時間に対する通信状態判定処理を繰り返し実行する。
次に、図8および図9を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置について説明する。図8は、本発明の第3の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定処理を示すフローチャートである。図9は、本発明の第3の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定動作を示す説明図である。
通信状態判定手段12Cは、任意の無効パケットの発生時点から次の無効パケットまでの無効パケット間隔数がパケット密度判定量以上となった時点までの期間長を持つ無効パケット検出時間を設け、当該無効パケット検出時間内の無効パケットの数とバースト判定パケット数との比較結果に基づいて当該無効パケット検出時間における通信状態を判定する。
図8の通信状態判定処理において、通信状態判定手段12Cは、まず、記憶部から任意のバースト判定条件13を取得する(ステップ140)。バースト判定条件13は、無効パケット検出時間内における無効パケットの発生状況を規定する情報からなる。本実施の形態では、図9に示すように、無効パケット検出時間の終了判定に用いる無効パケット間隔数を規定するパケット密度判定量と、無効パケット検出時間内に検出した無効パケット数に基づき通信状態を判定する、例えばパケット数3程度の値からなるバースト判定パケット数との組が、バースト判定条件13として用いられている。
続いて、通信状態判定手段12Cは、送受信品質情報および無効パケット判定結果に基づいて、送信されたメディア用パケットのうち無効パケット検出時間内に受信側アプリケーション端末2で正常受信したパケットおよび正常受信できなかった無効パケットを処理パケットとして時刻順に1つずつ選択する。なお、一度選択された処理パケットが再度選択されることはない。
通信状態判定手段12Cは、このようにして、無効パケット間隔数がパケット密度判定量以上となるまでステップ142〜147を繰り返し実行する(ステップ148:NO)。
ここで、無効パケット数がバースト判定パケット数に達していない場合には(ステップ119:NO)、当該映像通信には、無効パケットのバースト的な集中発生が含まれておらず、無効パケットがランダムに発生するランダム状態にあると判定し(ステップ150)、ステップ141に戻って次の無効パケット検出時間に対する通信状態判定処理を繰り返し実行する。
次に、図10および図11を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置について説明する。図10は、本発明の第4の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置の構成を示すブロック図であり、前述した図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。図11は、本発明の第4の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での判定対象パケット選択動作を示す説明図である。
これにより、人間に映像劣化として知覚されうる無効パケットのみを通信状態判定処理とすることができ、高い精度で通信状態判定を行うことができる。
次に、図12を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置の動作について説明する。図12は、本発明の第4の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での通信状態判定処理を示すフローチャートであり、前述した図6と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
ここでは、第2の実施の形態で説明した通信状態判定処理に、本実施の形態を適用した場合を例として説明するが、他の実施の形態にも同様にして適用できる。
続いて、通信状態判定手段12Cは、受信品質情報および無効パケット判定結果に基づいて、送信されたメディア用パケットのうち無効パケット検出時間内に受信側アプリケーション端末2で正常受信したパケットおよび正常受信できなかった無効パケットを処理パケットとして時刻順に1つずつ選択する。なお、一度選択された処理パケットが再度選択されることはない。
通信状態判定手段12Cは、このようにして、無効パケット検出時間がバースト時間分経過するまでステップ122〜125を繰り返し実行する(ステップ126:NO)。
ここで、無効パケット数がバースト判定パケット数に達していない場合には(ステップ127:NO)、当該映像通信には、無効パケットのバースト的な集中発生が含まれておらず、無効パケットがランダムに発生するランダム状態にあると判定し(ステップ128)、ステップ121に戻って次の無効パケット検出時間に対する通信状態判定処理を繰り返し実行する。
次に、図13を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置について説明する。図13は、本発明の第5の実施の形態にかかるユーザ体感品質推定装置での無効パケット判定処理を示すフローチャートである。
無効パケット判定手段12Aは、まず、送信品質情報から未判定の送信メディア用パケットを任意に選択し(ステップ160)、そのシーケンス番号と同じメディア用パケットが受信されているか受信品質情報で確認する(ステップ161)。ここで、シーケンス番号と同じメディア用パケットが受信されていない場合には(ステップ161:NO)、当該メディア用パケットが途中の伝送路で損失した損失パケットであると判断できることから、無効パケットであると判定する(ステップ165)。
このようにして、選択した送信メディア用パケットに対して無効パケット判定を行った後、無効パケット未判定の送信パケットが残っている場合には(ステップ167:YES)、前述したステップ160へ戻って残りの受信メディア用パケットに対する無効パケット判定を繰り返し行う。一方、すべての送信メディア用パケットに対して無効パケット判定が終了した場合(ステップ167:NO)、一連の無効パケット判定処理を終了する。
以上の各実施の形態では、アプリケーション端末2が受信側であり、送信側となる対向アプリケーション端末(図示せず)から送信されパケット網5を介して受信した映像メディアのメディア用パケットに関するユーザ体感品質値を推定する場合を例として説明したがこれに限定されるものではない。すなわち、アプリケーション端末2が送信側であり、受信側となる対向アプリケーション端末(図示せず)でパケット網5を介して受信した映像メディアのメディア用パケットに関するユーザ体感品質値を推定することもできる。
この際、対向アプリケーション端末でも同様のユーザ体感品質を推定する場合には、前述した品質情報通知部18でアプリケーション端末2のパケット送信部22で得られた送信品質情報を送信する代わりに、パケット受信部21で得られた受信メディア用パケットに関する受信品質情報を対向アプリケーション端末へ送信すればよい。
Claims (6)
- パケット網を介して接続された送信側および受信側アプリケーション端末間で、リアルタイム系のアプリケーションにより映像を符号化して得られた各フレームをメディア用パケットで送受信した際に、前記受信側アプリケーション端末で受信再生した映像についてユーザが実感するユーザ体感品質を推定するユーザ体感品質推定装置であって、
前記送信側アプリケーション端末から送信されたメディア用パケットの送信状況を示す送信品質情報と、前記受信側アプリケーション端末で受信した前記メディア用パケットの受信状況を示す受信品質情報とを取得する品質情報取得部と、
前記送信品質情報と前記受信品質情報とに基づいて、前記メディア用パケットのうち前記受信側アプリケーション端末で正常受信できなかった無効パケットを判定し、この判定結果に基づいてユーザ体感品質の推定に用いる品質推定尺度を算出し、任意の無効パケット検出時間内における前記無効パケットの発生状況を所定のバースト判定条件に基づいて判定することにより無効パケットの集中発生を含む通信状態か否かを判定する品質解析部と、
前記品質解析部で判定された通信状態に応じて選択した、品質推定尺度とユーザ体感品質値との関係を示す品質推定モデルから、前記品質解析部で算出された品質推定尺度に対応するユーザ体感品質値を導出し、前記アプリケーションのユーザ体感品質の推定値として出力するユーザ体感品質推定部と
を備え、
前記バースト判定条件は、前記無効パケット検出時間の終了判定に用いる無効パケット間隔数を規定するパケット密度判定量と、前記無効パケット検出時間内に検出した無効パケット数を判定するためのバースト判定パケット数との組からなり、
前記品質解析部は、任意の無効パケットの発生時点から次の無効パケットまでの無効パケット間隔数が前記パケット密度判定量以上となった時点までを無効パケット検出時間とし、当該無効パケット検出時間内の無効パケットの数と前記バースト判定パケット数との比較結果に基づいて前記通信状態を判定する
ことを特徴とするユーザ体感品質推定装置。 - 請求項1に記載のユーザ体感品質推定装置において、
前記品質解析部は、前記受信品質情報に基づいて前記メディア用パケットに対応するフレームのフレーム種別を判定し、前記フレーム種別に基づいて前記メディア用パケットのうち通信状態の判定対象となる判定対象パケットを選択し、前記通信状態を判定する際、前記無効パケットのうち前記判定対象パケットに選択された無効パケットから前記通信状態を判定する
ことを特徴とするユーザ体感品質推定装置。 - 請求項1に記載のユーザ体感品質推定装置において、
前記品質解析部は、前記送信品質情報で送信が確認されたメディア用パケットのうち前記受信品質情報で受信が確認されていないメディア用パケット、および前記受信品質情報の各メディア用パケットの到着間隔を示す遅延揺らぎ時間が前記アプリケーションの許容パケット遅延時間を超えるメディア用パケットを前記無効パケットと判定することを特徴とするユーザ体感品質推定装置。 - 請求項1に記載のユーザ体感品質推定装置において、
前記品質解析部は、前記受信品質情報で受信確認されたメディア用パケットの送信順序と受信順序とが矛盾するメディア用パケットを前記無効パケットと判定することを特徴とするユーザ体感品質推定装置。 - パケット網を介して接続された送信側および受信側アプリケーション端末間で、リアルタイム系のアプリケーションにより映像を符号化して得られた各フレームをメディア用パケットで送受信した際に、前記受信側アプリケーション端末で受信再生した映像についてユーザが実感するユーザ体感品質を推定するユーザ体感品質推定装置で用いられるユーザ体感品質推定方法であって、
品質情報取得部により、前記送信側アプリケーション端末から送信されたメディア用パケットの送信状況を示す送信品質情報と、前記受信側アプリケーション端末で受信した前記メディア用パケットの受信状況を示す受信品質情報とを取得する品質情報取得ステップと、
品質解析部により、前記送信品質情報と前記受信品質情報とに基づいて、前記メディア用パケットのうち前記受信側アプリケーション端末で正常受信できなかった無効パケットを判定し、この判定結果に基づいてユーザ体感品質の推定に用いる品質推定尺度を算出し、任意の無効パケット検出時間内における前記無効パケットの発生状況を所定のバースト判定条件に基づいて判定することにより無効パケットの集中発生を含む通信状態か否かを判定する品質解析ステップと、
ユーザ体感品質推定部により、前記品質解析部で判定された通信状態に応じて選択した、品質推定尺度とユーザ体感品質値との関係を示す品質推定モデルから、前記品質解析部で算出された品質推定尺度に対応するユーザ体感品質値を導出し、前記アプリケーションのユーザ体感品質の推定値として出力するユーザ体感品質推定ステップと
を備え、
前記バースト判定条件は、前記無効パケット検出時間の終了判定に用いる無効パケット間隔数を規定するパケット密度判定量と、前記無効パケット検出時間内に検出した無効パケット数を判定するためのバースト判定パケット数との組からなり、
前記品質解析ステップは、任意の無効パケットの発生時点から次の無効パケットまでの無効パケット間隔数が前記パケット密度判定量以上となった時点までを無効パケット検出時間とし、当該無効パケット検出時間内の無効パケットの数と前記バースト判定パケット数との比較結果に基づいて前記通信状態を判定する
ことを特徴とするユーザ体感品質推定方法。 - パケット網を介して接続された送信側および受信側アプリケーション端末間で、リアルタイム系のアプリケーションにより映像を符号化して得られた各フレームをメディア用パケットで送受信した際に、前記受信側アプリケーション端末で受信再生した映像についてユーザが実感するユーザ体感品質を推定するユーザ体感品質推定装置のコンピュータに、
品質情報取得部により、前記送信側アプリケーション端末から送信されたメディア用パケットの送信状況を示す送信品質情報と、前記受信側アプリケーション端末で受信した前記メディア用パケットの受信状況を示す受信品質情報とを取得する品質情報取得ステップと、
品質解析部により、前記送信品質情報と前記受信品質情報とに基づいて、前記メディア用パケットのうち前記受信側アプリケーション端末で正常受信できなかった無効パケットを判定し、この判定結果に基づいてユーザ体感品質の推定に用いる品質推定尺度を算出し、任意の無効パケット検出時間内における前記無効パケットの発生状況を所定のバースト判定条件に基づいて判定することにより無効パケットの集中発生を含む通信状態か否かを判定する品質解析ステップと、
ユーザ体感品質推定部により、前記品質解析部で判定された通信状態に応じて選択した、品質推定尺度とユーザ体感品質値との関係を示す品質推定モデルから、前記品質解析部で算出された品質推定尺度に対応するユーザ体感品質値を導出し、前記アプリケーションのユーザ体感品質の推定値として出力するユーザ体感品質推定ステップと
を実行させ、
前記バースト判定条件は、前記無効パケット検出時間の終了判定に用いる無効パケット間隔数を規定するパケット密度判定量と、前記無効パケット検出時間内に検出した無効パケット数を判定するためのバースト判定パケット数との組からなり、
前記品質解析ステップは、任意の無効パケットの発生時点から次の無効パケットまでの無効パケット間隔数が前記パケット密度判定量以上となった時点までを無効パケット検出時間とし、当該無効パケット検出時間内の無効パケットの数と前記バースト判定パケット数との比較結果に基づいて前記通信状態を判定する
ことを特徴とするプログラム。
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