JP6466963B2 - 映像品質推定装置、映像品質推定方法、および映像品質推定プログラム - Google Patents

Description

この発明は、符号化された映像を視聴するサービスにおいて、ユーザが映像を視聴した際に体感する映像の品質（以下、「映像品質」と称する）を推定するための装置、方法、およびプログラムに関する。

近年、ネットワークを介した映像配信サービスが普及している。映像配信サービス事業者は、収益を向上させるために、ユーザが満足する映像品質でサービスを提供することが重要である。そのため、映像品質に基づいて、サービスを設計・管理することが重要であり、映像品質を定量化する技術が求められる。

一般に、映像は、データ量を圧縮するために符号化処理が行われる。符号化ビットレートを下げると、ブロック状の歪みやぼけなどが発生し、映像品質が低下する。また、映像品質は、映像の解像度やフレームレートにも依存する。

映像配信サービスの設計・管理を行うためには、上記のような映像品質の性質を考慮して、符号化ビットレート、解像度、およびフレームレートから映像品質を精度良く推定することが必要である。

浦田勇一朗、山岸和久、"映像解像度に対し拡張したITU-T勧告P.1 201.1モデルの有効性検証"、信学技報、CQ2012-94, pp.59-63、Mar. 2013.

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、符号化ビットレート、解像度、およびフレームレートから映像品質を精度良く推定することを可能とする技術を提供することにある。

また、本発明の実施形態によれば、符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置であって、
前記映像の１フレームの画素数である解像度、及び、前記映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートに基づいて、前記映像品質値の最大値を算出する最大値算出手段と、
入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、前記解像度及び前記フレームレートに基づいて算出する変曲点算出手段と、
前記映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートと、前記最大値算出手段によって算出された前記映像品質値の最大値と、前記変曲点算出手段によって算出された前記変曲点とを前記シグモイド関数に入力することにより、推定映像品質値を算出する映像品質算出手段と、
を備える映像品質推定装置が提供される。

また、本発明の実施形態によれば、符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置が実行する映像品質推定方法であって、
前記映像の１フレームの画素数である解像度、及び、前記映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートに基づいて、前記映像品質値の最大値を算出し、
入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、前記解像度及び前記フレームレートに基づいて算出し、
前記映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートと、前記最大値と、前記変曲点とを前記シグモイド関数に入力することにより、推定映像品質値を算出する、
映像品質推定方法が提供される。

本発明の実施形態によれば、符号化ビットレート、解像度、およびフレームレートから映像品質値を精度良く推定することを可能とする技術が提供される。

図１は、主観評価実験の結果例を示す符号化ビットレートと映像品質値との関係（解像度を変えた場合）である。 図２は、主観評価実験の結果例を示す符号化ビットレートと映像品質値との関係（フレームレートを変えた場合）である。 図３は、本実施形態に係る映像品質推定方法が適用された映像品質推定装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図４は、本実施形態に係る映像品質推定のための式に基づく符号化ビットレートと映像品質値との関係を示す図である。 図５は、本実施形態に係る映像品質推定のための式に基づく符号化ビットレートと映像品質値との関係を示す図である。 図６は、本実施形態に係る映像品質推定方法が適用された映像品質推定装置の動作例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

（映像品質の性質について）
本実施形態に係る映像品質推定方法を説明する前に、本実施形態において前提としている映像品質の性質の例について説明する。

図１及び図２は、複数の評価者に映像を観視及び評価をさせる実験（以下、「主観評価実験」と称する）の結果を示している。図１及び図２において、縦軸は、視聴した映像に対して複数の評価者が評価した評点の平均値（以下、「映像品質値」と称する）、横軸は、符号化ビットレートを示している。

図１及び図２のプロット点の違いは、図１においては映像の解像度の違い、図２においてはフレームレートの違いを示している。すなわち、図１は、フレームレートを１５に一定にした状態で、解像度を変えた曲線ａ（解像度４８０×２７０），ｂ（解像度６４０×３６０），ｃ（解像度９６０×５４０），ｄ（解像度１２８０×７２０）を示している。また、図２は、解像度を６４０×３６０に一定にした状態で、フレームレートを変えた曲線ｅ（フレームレート１０），ｆ（フレームレート１５），ｇ（フレームレート３０）を示している。

これら主観評価実験では、同じ解像度又は同じフレームレートにおいて、符号化ビットレートと映像品質値はＳ字曲線の関係があり（性質１）、符号化ビットレートが小さくなると最小品質値（図１及び図２では映像品質値が１）に収束し（性質２）、符号化ビットレートが大きくなるとある映像品質値に収束するが、解像度が高いほど、または、フレームレートが高いほど、映像品質値が大きくなる（性質３）という結果が得られた。また、図１及び図２の各プロットにおけるＳ字曲線の変曲点は、図１では解像度が大きいほど、また、図２ではフレームレートが高いほど、高い符号化ビットレートに位置する（性質４）という結果が得られた。映像品質の性質の例として、このような性質１〜性質４がある。

（装置構成）
図３は、本実施形態に係る映像品質推定方法が適用された映像品質推定装置１０の構成例を示す機能ブロック図である。

本実施形態では、主観評価実験によって得られた評点の平均値である映像品質値を基に、符号化ビットレートＢＲ、解像度ＲＳ、フレームレートＦＲと映像品質値の関係をモデル化し、構築したモデル式を用いて、符号化ビットレートＢＲ、解像度ＲＳ、フレームレートＦＲから推定映像品質値ＶＱを算出する。

これを実現するために、映像品質推定装置１０は、最大値算出部１２と、変曲点算出部１４と、映像品質算出部１６とを備えている。このような映像品質推定装置１０は、例えば磁気ディスク等の記録媒体に記録されたプログラムや、インターネット等の通信ネットワークを介してダウンロードしたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって実現されてもよい。つまり、上記プログラムが実行されるコンピュータのプロセッサにより、最大値算出部１２と、変曲点算出部１４と、映像品質算出部１６とが実現される。

また、最大値算出部１２と、変曲点算出部１４と、映像品質算出部１６はそれぞれ、ハードウェアの回路として実現してもよい。

最大値算出部１２は、映像の１フレームの画素数である解像度ＲＳ、及び、映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートＦＲを入力とし、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲ毎に定まる映像品質値の最大値ＭＡＸを算出する。映像品質値の最大値ＭＡＸは次式（式１）によって算出される。式１は、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される。前述したとおり、映像品質値は、符号化ビットレートが大きくなると、ある収束値に収束する。ここでの最大値ＭＡＸは、与えられた解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲでの当該収束値に相当する。

ここで、ｃ_１，ｃ_２は係数であり、ＶＱ_ｍａｘは推定映像品質値ＶＱが取りうる最大値、ＶＱ_ｍｉｎは推定映像品質値ＶＱが取りうる最小値である。例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｐ．９１０で定義されている主観評価法のＡＣＲ法では、ＶＱ_ｍａｘは５、ＶＱ_ｍｉｎは１になる。

なお、最大値算出部１２は式１に相当する処理ロジックを備えることで最大値ＭＡＸの算出を行ってもよいし、式１を示す関数データを映像品質推定装置１０が備える記憶装置から読み出すことにより式１の計算を行うこととしてもよい。また、式１に示す関係に従って、解像度ＲＳ、フレームレートＦＲ、及び最大値ＭＡＸを対応付けたテーブルを上記記憶装置に格納しておき、入力値に対応する最大値ＭＡＸを読み出すことで算出を行うこととしてもよい。

なお、式１は、映像品質値の最大値ＭＡＸを算出する式の一例に過ぎない。解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲ毎に実験等により得られた映像品質値の最大値ＭＡＸを適切に表す他の式を用いることとしてもよい。

変曲点算出部１４は、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲを用いて、変曲点ＩＰを算出する。変曲点ＩＰは、映像品質算出部１６において用いられるシグモイド関数が描く曲線上の曲がる方向が変わる点である。シグモイド関数は、入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有する。変曲点ＩＰは次式（式２）によって算出される。式２は、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される。

ここで、ｃ_３，ｃ_４，ｃ_５，ｃ_６は係数である。なお、変曲点ＩＰの単位は符号化ビットレートの単位と同じである。

なお、変曲点算出部１４は式２に相当する処理ロジックを備えることで変曲点ＩＰの算出を行ってもよいし、式２を示す関数データを映像品質推定装置１０が備える記憶装置から読み出すことにより式２の計算を行うこととしてもよい。また、式２に示す関係に従って、解像度ＲＳ、フレームレートＦＲ、及び変曲点ＩＰを対応付けたテーブルを上記記憶装置に格納しておき、入力値に対応する変曲点ＩＰを読み出すことで算出を行うこととしてもよい。

なお、式２は、変曲点ＩＰを算出する式の一例に過ぎない。解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲ毎に実験等により得られた変曲点ＩＰの値を適切に表す他の式を用いることとしてもよい。

映像品質算出部１６は、符号化ビットレートＢＲを入力値とし、映像品質値の最大値ＭＡＸと、変曲点ＩＰとが適用されているシグモイド関数で表現される推定映像品質値ＶＱを算出する。以下の式３として、このようなシグモイド関数の例を示す。

ここで、（ＢＲ／ＩＰ）の指数として示されているｃ_７は係数である。このように、推定映像品質値ＶＱは、符号化ビットレートＢＲを入力としたシグモイド関数で表現される。係数ｃ_７は、符号化ビットレートＢＲの高い方の収束値が映像品質値の最大値ＭＡＸになり、符号化ビットレートＢＲの低い方の収束値が推定映像品質値の最小値ＶＱ_ｍｉｎになるように決定される。また、変曲点ＩＰは、シグモイド関数の変曲点のＸ軸座標に相当する。

なお、ｃ_１，ｃ_２，ｃ_３，ｃ_４，ｃ_５，ｃ_６，ｃ_７は最小二乗法などにより、主観評価実験で得られる映像品質値と推定映像品質値ＶＱの差が最小になるように最適化することにより決定するようにしても良い。

なお、映像品質算出部１６は式３に相当する処理ロジックを備えることで推定映像品質値ＶＱの算出を行ってもよいし、式３を示す関数データを映像品質推定装置１０が備える記憶装置から読み出すことにより式３の計算を行うこととしてもよい。また、式３に示す関係に従って、最大値ＭＡＸ、変曲点ＩＰ、符号化ビットレートＢＲ、及び推定映像品質値ＶＱを対応付けたテーブルを上記記憶装置に格納しておき、入力値（最大値ＭＡＸ、変曲点ＩＰ、符号化ビットレートＢＲ）に対応する推定映像品質値ＶＱを読み出すことで算出を行うこととしてもよい。

また、映像品質値の最大値ＭＡＸと、変曲点ＩＰと、符号化ビットレートＢＲとから推定映像品質値ＶＱを算出する式は式３に限られず、変曲点ＩＰを変曲点とするＳ字カーブを描く他の式（シグモイド関数に限られない）を用いてもよい。

最大値ＭＡＸと変曲点ＩＰはそれぞれ解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲから得られるから、式３は、解像度ＲＳ、フレームレートＦＲ、および符号化ビットレートＢＲから推定映像品質値ＶＱを算出する式の例である。

図４は、ある解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲを与えたときに、式３により符号化ビットレートＢＲ毎に得られる映像品質値を模式的に表したグラフである。図４において、「ＩＰ」として、当該解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲにおける変曲点ＩＰの値が示されている。また、図４の場合、当該解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲにおける最大値ＭＡＸは５である。

本実施形態において、解像度ＲＳ、フレームレートＦＲ、および符号化ビットレートＢＲから推定映像品質値ＶＱを算出する式は、式３及び図４に示したように変曲点を有するものに限られず、例えば、以下の式４を用いてもよい。

ＶＱ＝ＭＡＸ‐ＭＡＸ・ｅｘｐ（‐ＢＲ／ａ） ・・・ 式４
式４において、ａは固定の係数であり、例えば実験等により適切な値が決定される。ＭＡＸは既に説明した最大値ＭＡＸであり、本実施形態では式１により算出される。ＢＲは符号化ビットレートである。

図５は、ある解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲを与えたときに、式４により符号化ビットレートＢＲ毎に得られる映像品質値を模式的に表したグラフである。図５に示すように、変曲点を持たず、最大値ＭＡＸ（図５の場合には５）から、符号化ビットレートの低下とともに映像品質値が低下する。

この場合、映像品質算出部１６は式４に相当する処理ロジックを備えることで推定映像品質値ＶＱの算出を行ってもよいし、式４を示す関数データを映像品質推定装置１０が備える記憶装置から読み出すことにより式４の計算を行うこととしてもよい。また、式４に示す関係に従って、最大値ＭＡＸ、符号化ビットレートＢＲ、及び推定映像品質値ＶＱを対応付けたテーブルを上記記憶装置に格納しておき、入力値（最大値ＭＡＸ、符号化ビットレートＢＲ）に対応する推定映像品質値ＶＱを読み出すことで算出を行うこととしてもよい。

なお、図１、図２において、映像品質の性質として変曲点を持つことを説明したが、これは映像品質の性質の例である。映像によっては、図５に示すように、符号化ビットレートの増加につれて映像品質値が増加し、変曲点を持たずに、最大値ＭＡＸに収束する場合がある。このような映像に対して、式４のように変曲点を有しない式を用いることで、精度良く映像品質を推定できる。また、式４を用いる場合には、映像品質推定装置１０において、変曲点算出部１４を備えないこととしてもよい。

本実施形態の映像品質推定装置１０への入力値として用いる解像度、フレームレート、および符号化ビットレートを取得あるいは決定する方法については、特定の方法に限定されないが、例として以下のような方法がある。

例えば、映像配信サービスの提供者が映像品質推定装置１０を用いて映像品質を推定する場合、提供者が映像配信サービスに使用している解像度、フレームレート、および符号化ビットレートを入力値として用いることができる。

また、例えば、映像配信サービスで使用されている解像度、フレームレート、および符号化ビットレートを知らないネットワーク事業者もしくは映像配信サービスのユーザが、映像品質推定装置１０を用いて当該映像配信サービスの映像品質を推定する場合においては、サーバから配信されるメタ情報（例：ＭＰＥＧ−ＤＡＳＨでのＭＰＤ（Media Presentation Description））を取得することで、メタ情報に記述されている解像度、フレームレート、および符号化ビットレートを取得し、映像品質推定装置１０への入力値として使用することができる。

なお、メタ情報に記述されている符号化ビットレートは、ターゲットビットレート（符号化時の目標とする設定値）である。実際の符号化ビットレートがターゲットビットレートに対して大きく変動するケースでは、実際の符号化ビットレートを測定して入力値とすることが望ましい。測定した符号化ビットレートの方がターゲットビットレートよりも映像品質と良く対応するためである。従って、符号化ビットレートに関しては、映像配信サービスにより送信される映像のＩＰパケットのペイロードを測定し、測定で得られたビットレートを入力値として使用することが望ましい。

ここで、映像及び音響のメディアが暗号化されているために、メディアを識別できず、トータルのビットレートしか測定できない場合には、メタ情報から音響ビットレートを取得し、ＩＰパケットから測定したトータルビットレートから音響ビットレートを減算し、それを映像の符号化ビットレートとすることができる。なお、音響ビットレートについてはターゲットビットレートから変動することがほぼないため、上記のようにメタ情報から取得した値を使用できる。

また、ＩＰパケットのビットストリーム（Ｈ．２６４やＨ．２６５で符号化されたデータそのもの）にアクセスできる場合には、当該データのビットレートを測定することで、映像品質推定装置１０への入力値として使用することができる。

上述したようにして解像度、フレームレート、および符号化ビットレートを取得する機能は、映像品質推定装置１０が備えてもよいし、別の装置が当該機能を備え、当該装置で得られた値を映像品質推定装置１０に入力することとしてもよい。

（動作手順）
次に、以上のように構成された本実施形態に係る映像品質推定方法が適用された映像品質推定装置１０の動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。以下では、一例として、映像品質推定のために変曲点ＩＰを有する式（例：式３）を用いる場合について説明する。なお、式４のように、変曲点ＩＰを有しない式を用いる場合には、下記のＳ２における変曲点ＩＰの算出を行わなくてよい。

まず、最大値算出部１２によって、映像の１フレームの画素数である解像度ＲＳ、及び、映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートＦＲに基づいて、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲ毎に定まる映像品質値の最大値ＭＡＸが算出される（Ｓ１）。映像品質値の最大値ＭＡＸは前述したように、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される。Ｓ１では、最大値算出部１２が、当該２変数増加関数に、ある解像度ＲＳとフレームレートＦＲを入力することで最大値ＭＡＸを算出する。

また、変曲点算出部１４によって、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲが用いられることにより、映像品質算出部１６において用いられるシグモイド関数が描く曲線上の曲がる方向が変わる点である変曲点ＩＰが算出される（Ｓ２）。シグモイド関数は、入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有する。変曲点ＩＰは前述したように、解像度ＲＳ及びフレームレートＦＲの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される。つまり、Ｓ２では、変曲点算出部１４が、当該２変数増加関数に、Ｓ１で入力に用いた解像度ＲＳとフレームレートＦＲを入力することで変曲点ＩＰを算出する。

次に、映像品質算出部１６によって、符号化ビットレートＢＲが入力値とされ、ステップＳ１で算出された映像品質値の最大値ＭＡＸと、ステップＳ２で算出された変曲点ＩＰとが適用されてなるシグモイド関数で表現される推定映像品質値ＶＱが算出される（Ｓ３）。つまり、映像品質算出部１６は、符号化ビットレートＢＲと、最大値ＭＡＸと、変曲点ＩＰとを変数として有するシグモイド関数（例：式３）に、ある符号化ビットレートＢＲと、Ｓ１で算出した最大値ＭＡＸと、Ｓ２で算出した変曲点ＩＰとを入力することで、推定映像品質値ＶＱを算出する。

シグモイド関数の係数ｃ_７は、符号化ビットレートＢＲの高い方の収束値が映像品質値の最大値ＭＡＸになり、符号化ビットレートＢＲの低い方の収束値が推定映像品質値の最小値ＶＱｍｉｎになるように決定される。また、変曲点ＩＰは、シグモイド関数の変曲点のＸ軸座標に相当する。

なお、ｃ_１，ｃ_２，ｃ_３，ｃ_４，ｃ_５，ｃ_６，ｃ_７は最小二乗法などにより、主観評価実験で得られる映像品質値と推定映像品質値ＶＱの差が最小になるように最適化することにより決定するようにしても良い。

なお、ステップＳ１及びステップＳ２は直列処理でも並列処理でも構わない。また、直列処理の場合、ステップＳ１とステップＳ２の順番はどちらでもよい。

（実施形態のまとめ）
以上、説明したように、本実施形態の映像品質推定装置１０は、符号化された映像の視聴において、映像をユーザが視聴した際に体感する映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する。

このために、映像品質推定装置１０は、映像の１フレームの画素数である解像度、及び、映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレート毎に定まる映像品質値の最大値を算出する。また、映像品質推定装置１０は、入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、解像度及び前記フレームレートに基づいて算出する。そして、映像品質推定装置１０は、映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートを入力値とし、算出された映像品質値の最大値と、算出された変曲点とが適用されてなるシグモイド関数で表現される推定映像品質値を算出する。

なお、シグモイド関数の高い方の収束値が、映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が、推定映像品質値の最小値になるように、シグモイド関数の係数が決定される。また、映像品質値の最大値は、解像度及びフレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現され、変曲点は、解像度及びフレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される。

また、映像品質推定装置１０を、前記映像の解像度、及び、前記映像のフレームレートから、前記映像品質値の最大値を算出する最大値算出手段と、前記映像の符号化ビットレートと映像品質値との間の予め定めた関係に基づいて、入力された符号化ビットレートに対応する推定映像品質値を算出する映像品質算出手段と、を備え、前記予め定めた関係は、符号化ビットレートの増加に伴い、映像品質値が増加して、当該映像品質値が、前記最大値算出手段によって算出された前記最大値に収束するという関係であることを特徴とする映像品質推定装置として構成してもよい。

上述したように、本実施形態に係る映像品質推定方法が適用された映像品質推定装置１０においては、映像品質値を推定するためのモデルを、シグモイド関数を用いて構築している。

シグモイド関数は、入力値が増加もしくは減少するとある値に収束していくＳ字曲線で表わされるため、前述した性質１を考慮することができる。また、シグモイド関数は、収束値を係数で決定することができるため、高い方の収束値が映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が推定映像品質値の最小値になるように係数を決定することによって、前述した性質２と性質３をも考慮することができる。

さらに、シグモイド関数ではＳ字曲線の変曲点のＸ軸座標を係数で決定することができるため、変曲点ＩＰのＸ軸座標を決定する係数を、解像度ＲＳとフレームレートＦＲの増加によって増加するようにモデル化することで、前述した性質４をも考慮することができる。

したがって、本実施形態に係る映像品質推定方法が適用された映像品質推定装置１０のように、映像品質値を推定するためのモデルを、シグモイド関数を用いて構築することによって、符号化ビットレートＢＲに加えて、解像度ＲＳとフレームレートＦＲとも考慮して推定映像品質値ＶＱを算出することが可能となる。

さらに、このような装置、方法、およびプログラムを用いて推定映像品質値ＶＱを推定することによって、自社及び他社の映像配信サービスの品質を定量的に把握できるようになるのみならず、さらに、この結果を、マーケティングやサービス改善にも活用できるようになる。

また、推定映像品質値ＶＱの結果を活用して、映像品質値を最大化するように配信パラメータを設計、制御することにより、映像品質を向上させることも可能となる。さらにその結果として、映像配信サービスの顧客満足度の向上や、収益の向上に寄与することも期待される。

以上、説明したように、本実施形態では、前述した性質１，２，３，４を考慮したモデルを、シグモイド関数を用いて構築している。シグモイド関数は、入力値が増加もしくは減少するとある値に収束していくＳ字曲線で表わされるため、性質１をモデル化することできる。また、シグモイド関数は、収束値を係数で決定することができるため、高い方の収束値が映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が推定映像品質値の最小値になるように係数を決定することによって、性質２と性質３を考慮することができる。

さらに、シグモイド関数ではＳ字曲線の変曲点のＸ軸座標を係数で決定することができるため、変曲点のＸ軸座標を決定する係数を解像度とフレームレートの増加によって増加するようにモデル化することで性質４を考慮することができる。

したがって、シグモイド関数を用いたモデルを用いることにより、符号化ビットレートに加えて、解像度とフレームレートとも考慮して映像品質値を精度良く推定することが可能な装置、方法、およびプログラムを実現することができる。

なお、入力値が増加もしくは減少すると出力値がある値に収束していくＳ字曲線を表す関数はシグモイド関数に限られない。このようなＳ字曲線を表す関数として、シグモイド関数以外の関数を用いてもよい。また、式４のように、変曲点を持たない関数を用いてもよい。このように、変曲点を持たない関数を用いることによっても、符号化ビットレートに加えて、解像度とフレームレートとも考慮して映像品質値を精度良く推定することが可能な装置、方法、およびプログラムを実現することができる。

（第１項）
符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置であって、
前記映像の解像度、及び、前記映像のフレームレートから、前記映像品質値の最大値を算出する最大値算出手段と、
前記映像の符号化ビットレートと映像品質値との間の予め定めた関係に基づいて、入力された符号化ビットレートに対応する推定映像品質値を算出する映像品質算出手段と、を備え、
前記予め定めた関係は、符号化ビットレートの増加に伴い、映像品質値が増加して、当該映像品質値が、前記最大値算出手段によって算出された前記最大値に収束するという関係である
ことを特徴とする映像品質推定装置。
（第２項）
符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置であって、
前記映像の１フレームの画素数である解像度、及び、前記映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートに基づいて、前記映像品質値の最大値を算出する最大値算出手段と、
入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、前記解像度及び前記フレームレートに基づいて算出する変曲点算出手段と、
前記映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートと、前記最大値算出手段によって算出された前記映像品質値の最大値と、前記変曲点算出手段によって算出された前記変曲点とを前記シグモイド関数に入力することにより、推定映像品質値を算出する映像品質算出手段と、
を備える映像品質推定装置。
（第３項）
前記シグモイド関数の高い方の収束値が、前記映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が、前記推定映像品質値の最小値になるように、前記シグモイド関数の係数が決定される、第２項に記載の映像品質推定装置。
（第４項）
前記映像品質値の最大値は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現され、前記変曲点は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される、第２項または第３項に記載の映像品質推定装置。
（第５項）
符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置が実行する映像品質推定方法であって、
前記映像の解像度、及び、前記映像のフレームレートから、前記映像品質値の最大値を算出する最大値算出ステップと、
前記映像の符号化ビットレートと映像品質値との間の予め定めた関係に基づいて、入力された符号化ビットレートに対応する推定映像品質値を算出する映像品質算出ステップと、を備え、
前記予め定めた関係は、符号化ビットレートの増加に伴い、映像品質値が増加して、当該映像品質値が、前記最大値算出ステップによって算出された前記最大値に収束するという関係である
ことを特徴とする映像品質推定方法。
（第６項）
符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置が実行する映像品質推定方法であって、
前記映像の１フレームの画素数である解像度、及び、前記映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートに基づいて、前記映像品質値の最大値を算出し、
入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、前記解像度及び前記フレームレートに基づいて算出し、
前記映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートと、前記最大値と、前記変曲点とを前記シグモイド関数に入力することにより、推定映像品質値を算出する、
映像品質推定方法。
（第７項）
前記シグモイド関数の高い方の収束値が、前記映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が、前記推定映像品質値の最小値になるように、前記シグモイド関数の係数が決定される、第６項に記載の映像品質推定方法。
（第８項）
前記映像品質値の最大値は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現され、前記変曲点は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される、第６項または第７項に記載の映像品質推定方法。
（第９項）
第１項乃至第４項の何れかに記載の映像品質推定装置が備える各手段による処理を、前記映像品質推定装置として用いられるコンピュータに実行させる映像品質推定プログラム。
この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開
示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本特許出願は２０１４年１１月１７日に出願した日本国特許出願第２０１４−２３２６９１号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１４−２３２６９１号の全内容を本願に援用する。

１０ 映像品質推定装置
１２ 最大値算出部
１４ 変曲点算出部
１６ 映像品質算出部

Claims (7)

1. 符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置であって、
   前記映像の１フレームの画素数である解像度、及び、前記映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートに基づいて、前記映像品質値の最大値を算出する最大値算出手段と、
   入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、前記解像度及び前記フレームレートに基づいて算出する変曲点算出手段と、
   前記映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートと、前記最大値算出手段によって算出された前記映像品質値の最大値と、前記変曲点算出手段によって算出された前記変曲点とを前記シグモイド関数に入力することにより、推定映像品質値を算出する映像品質算出手段と、
   を備える映像品質推定装置。
2. 前記シグモイド関数の高い方の収束値が、前記映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が、前記推定映像品質値の最小値になるように、前記シグモイド関数の係数が決定される、請求項１に記載の映像品質推定装置。
3. 前記映像品質値の最大値は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現され、前記変曲点は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される、請求項１または２に記載の映像品質推定装置。
4. 符号化された映像の視聴において、前記映像をユーザが視聴した際に体感する前記映像の品質である映像品質を定量化した値である映像品質値を推定する映像品質推定装置が実行する映像品質推定方法であって、
   前記映像の１フレームの画素数である解像度、及び、前記映像の単位時間あたりのフレーム数であるフレームレートに基づいて、前記映像品質値の最大値を算出し、
   入力値が増加もしくは減少するとある値に収束するＳ字曲線の性質を有するシグモイド関数が描く曲線上における曲がる方向が変わる点である変曲点を、前記解像度及び前記フレームレートに基づいて算出し、
   前記映像の単位時間あたりの平均データ量である符号化ビットレートと、前記最大値と、前記変曲点とを前記シグモイド関数に入力することにより、推定映像品質値を算出する、
   映像品質推定方法。
5. 前記シグモイド関数の高い方の収束値が、前記映像品質値の最大値になり、低い方の収束値が、前記推定映像品質値の最小値になるように、前記シグモイド関数の係数が決定される、請求項４に記載の映像品質推定方法。
6. 前記映像品質値の最大値は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現され、前記変曲点は、前記解像度及び前記フレームレートの増加に伴い、増加する２変数増加関数で表現される、請求項４または５に記載の映像品質推定方法。
7. 請求項１乃至３の何れかに記載の映像品質推定装置が備える各手段による処理を、前記映像品質推定装置として用いられるコンピュータに実行させる映像品質推定プログラム。

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