JP5384628B2 - ビデオ品質の測定 - Google Patents
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Description
a)所定の関係に従って、前記量子化ステップサイズパラメータによって決まる第1の品質測度を生成するステップと、
b)所定の関係に従って、前記復号された形式の前記ビデオ信号によって表されている前記フレームの少なくとも一部分の空間複雑度によって決まるマスキング測度を生成するステップと、
c)所定の関係に従って、前記第1の品質測度と前記マスキング測度との両者によって決まる、組み合わされた測度を生成するステップと、
を含み、
前記方法は、更に、
所定の関係に従って、前記ビデオ信号の予測残差によって決まる第2の測度を生成するステップと、
前記第2の測度が閾値を超えている、ピクチャの1つ以上の領域を識別するステップと、
を含み、
前記マスキング測度が、所定の関係に従って、前記識別された領域の前記空間複雑度によって決まる、方法、が提供されている。
H.262の符号器を使用して、トレーニングシーケンスとテストシーケンスとの全てを符号化する。各々に対して設定された符号器のオプションは同じである。レート制御をディスエーブルにして、量子化パラメータ(quantisation parameter, QP)を固定して、I、P、B、P、B、Pのフレームパターンを使用する。次に、各ソースファイルに対するテスト間で、量子化ステップサイズパラメータをインクリメントする。
水平方向の復号されたピクチャの、画素におけるサイズ(X)
垂直方向の復号されたピクチャの、画素におけるサイズ(Y)
水平方向の復号されたピクチャの、マクロブロックにおけるサイズ(Mx)
垂直方向の復号されたピクチャの、マクロブロックにおけるサイズ(My)
量子化ステップサイズパラメータの集合(Q)
DCT係数(R)
装置には、2本の分析経路がある。2本の分析経路は、ピクチャ平均量子化ステップサイズ信号(picture-averaged quantiser step-size signal, AvQstep(n))(ユニット3)と、ピクチャ平均コントラスト測度(picture-averaged contrast measure, CWS)(ユニット4)とを計算する役割を有する。次に、ユニット5は、信号AvQstep(n)の時間平均とCW(n)の時間平均とをとって、信号AvQstepとCWSとをそれぞれ提供する。最後に、ユニット6において、これらの信号を組み合わせて、復号されたビデオシーケンスDに対する主観的品質の推定値PMOSを提供する。要素3乃至6は、個々のハードウェア要素によって実施され得るが、適切にプログラムされたプロセッサを使用して、これらの全ての段階を実施すると、より便利である。
この第1のバージョンは、H.264に適しており、復号器から出力された量子化ステップサイズ信号Qを使用する。Qは、現在の復号されたピクチャの各マクロブロックに対して、1つの量子化ステップサイズパラメータ値(quantiser step-size parameter value, QP)を含んでいる。H.264の場合に、量子化パラメータQPは、変換係数を符号化するために使用される線形量子化の空間QSTEPを定義している。実際には、QPは、予め定義された空間のテーブルにインデックスを付し、QPが6インクリメントするごとに、QSTEPのサイズは2倍になる。ユニット3において、ピクチャ平均量子化パラメータQPFは、次のように計算される。
J2={全てのアクティブな(非ゼロの)AC係数}
(5)に従って、フレームnに対する、平均ステップサイズ測度AvQstep(n)を計算することができる。
歪みのマスキングは、符号化されたビデオシーケンス内の歪みの知覚に影響を及ぼす重要な要素である。このようなマスキングを行なうのは、人間の知覚のメカニズムが、同じスペクトル、時間、又は空間の位置の中にある、信号成分と雑音成分とを区別できないからである。ビデオ符号器の設計において、歪みのマスキングについて検討することは非常に重要であり、この場合に、ビットの効率的な割り振りは不可欠である。この分野における研究は、変換と画素領域の両者において行なわれてきたが[8、9、10]、CSに対しては、画素領域のみが検討されている。
モデル設計
量子化ステップサイズのシーケンス平均測度AvsQtepと、加重コントラストCWS(又はその代わりに、画素コントラストCS)とを使用して、主観的に測定される平均オピニオン評点MMOSの推定値PMOSを生成する。PMOSは、式(23)に従って、パラメータの組み合わせから計算される。
先ず、多くの市販の統計ソフトウェアパッケージにおいて利用可能な、標準の線形及び多項式/対数の回帰分析を使用して、トレーニング集合に対するMMOS(従属変数)をAvQstep(独立変数)によってモデル化する。次に、テストシーケンスに対して、結果として得られたモデルを使用する。次に、CS、次にCWSを、追加の独立変数として使用して、これを繰り返す。各モデルについて、推定平均オピニオン評点(PMOS)と、測定平均オピニオン評点(MMOS)とにおける相関関係とRMS残差を、テーブル5に示した。
ビデオ復号器内で実施される2つのパラメータのモデルから、主観的ビデオ品質を適切に予測できることが、既存の著作物[1]に示されている。ここでは、量子化ステップサイズに基づく測度と平均コントラストに基づく測度とを使用している既存の技術は、新たに領域によって加重されるコントラスト測度CWSを使用することによって改善され得ることが示されている。
[1]A.G.デイビス(A. G. Davis)、「H.264の復号器に対する非参照ビデオ品質予測(No-reference Video Quality Prediction For a H.264 Decoder)」、発行予定。
[8]W.オズバーガ(W. Osberger)、S.ハモンド(S. Hammond)、N.バーグマン(N. Bergmann)、「知覚に基づく量子化を取り入れたMPEG符号器("An MPEG Encoder Incorporating Perceptually Based Quantisation")」、IEEE TENCON−計算及び遠隔通信に対するスピーチ及び画像技術、731−733頁、1997年(IEEE TENCON - Speech and Image Technologies for Computing and Telecommunications, pp. 731-733, 1997)。
Claims (13)
- 複数のフレームを表すビデオ信号に対する品質測度を生成する方法であって、
前記ビデオ信号は、元の形式と、符号化された形式と、復号された形式と、を有し、
前記符号化された形式では、圧縮アルゴリズムを使用して、前記ビデオ信号が符号化されており、
前記圧縮アルゴリズムは、前記符号化されたビデオ信号が、関連する量子化ステップサイズパラメータを有するように、可変量子化ステップサイズを利用し、且つ前記符号化されたビデオ信号が、前記ビデオ信号の予測残差の表現を含むように、差分符号化を利用しており、
前記復号された形式では、前記符号化されたビデオ信号が、前記元の形式に少なくとも部分的に再変換されていて、
前記方法は、
a)所定の関係に従って、前記量子化ステップサイズパラメータによって決まる第1の品質測度を生成するステップと、
b)所定の関係に従って、前記復号された形式の前記ビデオ信号によって表されている前記フレームの少なくとも一部分の空間複雑度によって決まるマスキング測度を生成するステップと、
c)所定の関係に従って、前記第1の品質測度と前記マスキング測度との両者によって決まる、組み合わされた測度を生成するステップと、
を含み、
前記方法は、更に、
所定の関係に従って、前記ビデオ信号の前記予測残差によって決まる第2の測度を生成するステップと、
前記第2の測度が閾値を超えている、ピクチャの1つ以上の領域を識別するステップと、
を含み、
前記マスキング測度は、所定の関係に従って、前記識別された領域の前記空間複雑度によって決まる、方法。 - 前記予測残差の表現は、画素領域の予測残差の二次元変換の係数であり、
前記第2の測度は、前記二次元変換の係数から計算される、請求項1に記載の方法。 - 前記二次元変換は、離散コサイン変換である、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の測度は、非ゼロの二次元変換の係数の総数である、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記第2の測度は、前記二次元変換の係数の振幅によって決まる、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記第2の測度は、復号された前記二次元変換の係数のエネルギの合計の関数である、請求項5に記載の方法。
- 前記マスキング測度は、
(a)前記第2の測度が閾値を越えている、前記ピクチャの識別された領域と、
(b)前記第2の測度は前記閾値を越えていないが、前記空間複雑度は第2の閾値を超えている、前記ピクチャの1又は複数の領域と、
の前記空間複雑度の関数である、請求項1乃至6の何れか1項に記載の方法。 - 前記第2の閾値は、動的に変化し、前記識別された領域に対して計算される前記空間複雑度の関数である、請求項7に記載の方法。
- 前記第2の閾値は、前記識別された領域に対して計算される前記空間複雑度の平均値に等しい、請求項8に記載の方法。
- 前記マスキング測度が導き出される前記ピクチャの一部分からのみ、前記第1の品質測度が導き出される、請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法。
- フレーム中の複数の位置における局部のコントラスト測度を決定することによって、前記空間複雑度を測定する、請求項1乃至10の何れか1項に記載の方法。
- 各フレームが複数の画素を含み、
既定のフレームの中の画素のうちの少なくとも幾つかの画素について、画素の近くの近隣領域に対して比較関数を行なって、前記画素に対する比較値を取得する、請求項11に記載の方法。 - 前記第2の測度を複数のフレームで平均する、請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法。
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