JPWO2007129423A1 - 映像品質推定装置、方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
この種の映像通信サービスでは、映像メディアの転送効率を改善するため、映像メディアが持つ画素間あるいは画像間の自己相関性や人間の視覚特性を利用して、映像メディアを複数のフレームに符号化して転送するという符号化通信方式が用いられる。
通常、パケット損失率が高くなると、符号化された映像メディアを正常に復号することができず、映像品質の劣化に繋がる。この際、符号化ビットレートが低い場合、パケット損失率による映像品質への影響は小さいものの、符号化ビットレートが高い場合には、同一パケット損失率であっても映像品質への影響は大きくなる。また、フレームレートに関しても上記同様の特徴がある。
また、前述の文献2および文献3は映像品質パラメータを入力とする映像品質推定法であるが、符号化ビットレートとフレームレートの組ごとにパケット損失が発生したときの映像品質への影響が異なる点が考慮されておらず、アプリケーションおよびネットワークの品質設計や品質管理において具体的で有用な品質設計・管理指針を得ることができないという問題点があった。
したがって、符号化ビットレートおよびフレームレートによって異なる、パケット損失率による映像品質への影響を考慮して、これら符号化ビットレートおよびフレームレートとパケット損失率がどの程度であれば、どの程度の映像品質が得られるか、という具体的で有用な品質設計・管理指針を得ることができ、サービス提供に先立ったアプリケーションおよびネットワークの品質設計やサービス開始後の品質管理に大いに役立てることができる。
[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映像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映像品質推定装置の構成を示すブロック図である。
この映像品質推定装置1は、入力された情報を演算処理するコンピュータなどの情報処理装置からなり、複数のフレームに符号化した映像メディアを任意の端末へ通信網を介して送信する映像通信について、その映像メディアと通信網に関する推定条件を入力として、端末で再生された当該映像メディアから視聴者が実感する主観映像品質の推定値を所定の推定モデルを用いて算出する。
次に、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる映像品質推定装置の構成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映像品質推定装置の劣化モデル特定部の構成を示すブロック図である。
符号化ビットレート劣化指標算出部12Bは、記憶部31Mの符号化ビットレート−劣化指標特性31Bを参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)で送信された映像メディアの主観映像品質の劣化に対する、パケット損失率の影響度合いを示す符号化ビットレート劣化指標τ2(br)(第2の劣化指標:32B)を算出する機能を有している。
これら、フレームレート−劣化指標特性31A、および符号化ビットレート−劣化指標特性31Bは、劣化指標導出特性31として予め用意され、記憶部31M(第2の記憶部)に記憶されている。
次に、図3および図4を参照して、映像通信サービスにおける映像通信メディアの主観映像品質の劣化に対する、パケット損失率の影響について説明する。図3は、映像通信サービスにおける映像通信メディアのパケット損失率−主観映像品質特性(対フレームレート)を示すグラフであり、フレームレートfrごとの特性が示されている。図4は、映像通信サービスにおける映像通信メディアのパケット損失率−主観映像品質特性(対符号化ビットレート)を示すグラフであり、符号化ビットレートbrごとの特性が示されている。これら図3および図4において、横軸はパケット損失率pl(%)を示し、縦軸は主観映像品質値MOS(fr,br,pl)(MOS値)を示している。
この際、映像メディアの符号化ビットレートが低い場合、パケット損失率による映像品質への影響は小さいものの、映像メディアの符号化ビットレートが高い場合には、同一のパケット損失率であっても映像品質への影響は大きくなる。また、フレームレートに関しても上記同様の特徴がある。
次に、劣化モデル特定部12で用いる劣化モデルとその特定方法について詳細に説明する。
主パラメータ21の入力フレームレートfrおよび入力符号化ビットレートbrで符号化された映像メディアの、パケット損失がない場合(pl=0)の主観映像品質を基準映像品質G(fr,br)とし、入力フレームレートfrおよび入力符号化ビットレートbrの際のパケット損失率plによる基準映像品質G(fr,br)に対する劣化度合いを映像品質劣化率P(fr,br,pl)とした場合、任意の入力パケット損失率plにおける主観映像品質MOS(fr,br,pl)は、次の式(1)で求めることができる。
この際、フレームレートfrおよび符号化ビットレートbrによる劣化モデル22に対するパケット損失率の影響度合いを劣化指標τ(fr,br)とした場合、映像品質劣化率P(fr,br,pl)は、次の式(2)モデル化できる。
図7は、劣化指標を示す三次元グラフであり、第1横軸はフレームレートfrを示し、第2横軸は符号化ビットレートbrを示し、縦軸は劣化指標τ(fr,br)を示している。図8は、パケット損失率−映像品質劣化率特性(対フレームレート)を示すグラフであり、横軸がパケット損失率pl(%)を示し、縦軸が映像品質劣化率P(fr,br,pl)を示している。ここでは、符号化ビットレートbr=2Mbpsを固定とし、フレームレートfrが2,10,30fpsの場合の特性がそれぞれ示されている。
次に、図9を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図9は、本発明の第1の実施の形態にかかる映像品質推定装置の映像品質推定処理を示すフローチャートである。
また、劣化モデル特定部12は、符号化ビットレート劣化指標算出部12Bにより、記憶部31Mから図6に示すような符号化ビットレート−劣化指標特性31Bを参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)に対応する符号化ビットレート劣化指標τ2(br)(32B)を算出する(ステップS102)。
したがって、符号化ビットレートおよびフレームレートによって異なる、パケット損失率による映像品質への影響を考慮して、これら符号化ビットレート、フレームレート、およびパケット損失率をそれぞれどの程度に設定すると、どの程度の映像品質が得られるか、という具体的で有用な品質設計・管理指針を得ることができ、サービス提供に先立ったアプリケーションおよびネットワークの品質設計やサービス開始後の品質管理に大いに役立てることができる。
劣化モデル特定部12では、このような劣化指標情報を参照して、入力フレームレート21Aおよび入力符号化ビットレート21Bに対応する劣化指標τ(fr,br)を導出してもよい。
例えば、入力フレームレートfrおよび入力符号化ビットレートbrで決定される係数と劣化指標τ(fr,br)を用いた指数関数とを複数の組ごとに積和計算して得られる、次式(4)のような超指数関数で映像品質劣化率P(fr,br,pl)をモデル化してもよく、パケット損失率plの増加に応じて映像品質劣化率P(fr,br,pl)が急峻に低減するような場合に好適である。
次に、図11および図12を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる映像品質推定装置について説明する。図11は、本発明の第2の実施の形態にかかる映像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12は、本発明の第2の実施の形態にかかる映像品質推定装置の推定モデル特定部の構成を示すブロック図であり、前述した図2と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
劣化指標係数取得部14は、記憶部26M(第3の記憶部)の劣化指標係数DB26を参照して、パラメータ取得部11により推定条件10から取得された副パラメータ25に対応する劣化指標係数27を取得する機能を有している。
再生性能パラメータ25Bの具体例としては、映像メディアの符号化に関する「符号化方式」、「映像フォーマット」、「キーフレーム」のほか、端末でのメディア再生機能に関する「モニタサイズ」、「モニタ解像度」などがある。
再生環境パラメータ25Cの具体例としては、端末でのメディア再生の際の「室内照度」などがある。
劣化モデル特定部12は、劣化指標係数取得部14で取得された劣化指標係数27により特定された劣化指標導出特性31、すなわちフレームレート−劣化指標特性31Aおよび符号化ビットレート−劣化指標特性31Bを特定する。
次に、劣化モデル特定部12で用いる劣化指標導出特性31について詳細に説明する。
劣化指標導出特性31は、劣化指標係数取得部14により劣化指標係数DB26から取得される劣化指標係数27を用いてそれぞれ次のようにモデル化することができる。
次に、図14を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図14は、本発明の第2の実施の形態にかかる映像品質推定装置の映像品質推定処理を示すフローチャートであり、前述した図9と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
次に、劣化指標係数取得部14は、記憶部26Mの劣化指標係数DB26を参照して、副パラメータ25の値に対応する劣化指標係数a,b,…,i(27)を取得して出力する(ステップS201)。
また、劣化モデル特定部12は、符号化ビットレート劣化指標算出部12Bにより、劣化指標係数27のうち係数g,h,iにより特定される符号化ビットレート−劣化指標特性31Bを参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)に対応する符号化ビットレート劣化指標τ2(br)(32B)を算出する(ステップS102)。
この後、映像品質補正部13は、前述と同様にして、この映像品質劣化率P(fr,br,pl)と基準主観映像品質23とから映像品質MOS(fr,br,pl)を算出して、評価対象となる映像通信サービスを利用して端末で再生された映像メディアから視聴者が実感する主観映像品質推定値24として出力し(ステップS105)、一連の映像品質推定処理を終了する。
次に、図15および図16を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかる映像品質推定装置について説明する。図15は、本発明の第3の実施の形態にかかる映像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16は、本発明の第3の実施の形態にかかる映像品質推定装置の推定モデル特定部の構成を示すブロック図であり、前述した図2と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
なお、映像品質補正部13により、劣化モデル22に基づき基準主観映像品質23を補正して主観映像品質推定値24を求める構成については、前述した第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。ただし、第1の実施の形態に代えて第2の実施の形態を用いてもよい。
第1の実施の形態(図1参照)と比較して、本実施の形態にかかる映像品質推定装置1には、映像品質推定部15が追加されている。
映像品質推定部15は、図16に示すように、さらにいくつかの機能部から構成されている。主な機能部としては、推定モデル特定部15Aおよび映像品質算出部15Bがある。
映像品質算出部15Bは、推定モデル特定部15Aで特定された推定モデル36を参照して、主パラメータ21の入力フレームレート21Aに対応する主観映像品質を推定し、所望の基準主観映像品質23として出力する機能を有している。
推定モデル特定パラメータ35は、推定モデル36として用いる関数の形状を特定する値からなる。本実施の形態では、少なくとも以下の最適フレームレートと最良映像品質を推定モデル特定パラメータ35として用いているが、映像品質劣化指標に代表される他のパラメータを推定モデル特定パラメータ35に加えてもよい。
最良映像品質算出部16Bは、記憶部34Mの符号化ビットレート−最良映像品質特性34Bを参照して、入力符号化ビットレート21Bで送信された映像メディアの主観映像品質の最良値を示す最良映像品質α(br)(35B)を、推定モデル特定パラメータ35の1つとして算出する機能を有している。
これら、符号化ビットレート−最適フレームレート特性34A、符号化ビットレート−最良映像品質特性34B、および符号化ビットレート−映像品質劣化指標特性34Cは、推定モデル特定パラメータ導出特性34として予め用意され、記憶部34Mに記憶されている。
次に、図17を参照して、映像通信サービスにおける映像通信メディアの主観映像品質特性について説明する。図17は、映像通信サービスにおける映像通信メディアのフレームレート−主観映像品質特性を示すグラフである。図17において、横軸はフレームレートfr(fps)、縦軸は主観映像品質値MOS(fr,br)(MOS値)を示し、符号化ビットレートbrごとの特性が示されている。
具体的には、ある符号化ビットレートで映像を符号化して提供する際、高いフレームレートで映像を符号化すると映像が滑らかになって時間的な映像品質を向上できるが、単位フレーム当たりの符号量が低減して空間的な映像劣化が顕著となり、結果として映像品質が低下する場合がある。また、単位フレーム当たりの符号量を高くして符号化すると空間的な映像劣化が改善されて映像品質は向上するが、単位時間当たりのフレーム数が低減して時間的にぎくしゃくしコマ飛び状態となり、結果として映像品質が劣化する場合がある。
本実施の形態は、このような主観映像品質特性の性質に着目して、推定モデル特定部15Aにより、入力符号化ビットレート21Bに基づいて映像メディアのフレームレートと主観映像品質との関係を示す推定モデル36を特定し、映像品質算出部15Bにより、推定モデル特定部15Aで特定された推定モデル36を用いて入力フレームレート21Aに対応する基準主観映像品質23を推定している。
次に、映像品質推定部15の推定モデル特定部15Aにおける推定モデル特定パラメータの導出について詳細に説明する。
推定モデル特定部15Aにより、入力符号化ビットレート21Bに基づいて映像メディアのフレームレートと主観映像品質との関係を示す推定モデル36を特定する場合、入力符号化ビットレート21Bに対応する推定モデル特定パラメータとして、最適フレームレート35Aと最良映像品質35Bを導出する必要がある。
本実施の形態では、次のような符号化ビットレート−最適フレームレート特性34Aや符号化ビットレート−最良映像品質特性34Bを推定モデル特定パラメータ導出特性34として予め用意しておき、これら特性を参照して、入力符号化ビットレート21Bに対応する推定モデル特定パラメータ35を導出している。
図18は、このような符号化ビットレート−最適フレームレート特性を示すグラフである。図18において、横軸は符号化ビットレートbr(kbps)、縦軸は最適フレームレートofr(br)(fps)を示している。
図19は、このような符号化ビットレート−最良映像品質特性を示すグラフである。図19において、横軸は符号化ビットレートbr(kbps)、縦軸は最良映像品質α(br)を示している。なお、映像品質は、「1」を基準値として最大「5」までの値をとるMOS値で表されるのに対し、推定モデル36の最良映像品質α(br)として用いる場合には「0」を基準値として最大「4」までの値をとるが、両者は基準値が違うだけでその尺度は実質的に同じものであり、以下では特に区別しない。
次に、映像品質推定部15の推定モデル特定部15Aで用いる推定モデルとその特定方法について詳細に説明する。
推定モデル特定パラメータ35である最適フレームレート35Aと最良映像品質35Bを頂点とする凸型の特性を関数で表す場合、図20に示すようなガウス関数を利用できる。図20は、ガウス関数を示す説明図である。
ガウス関数は、頂点Pを最大値として左右に減衰する凸型を示す関数であり、その頂点Pのx座標と最大振幅を用いて関数式を表現できる。頂点Pのx座標をxcとし、最大振幅をAとし、y軸の基準値(最低値)をy0とし、凸型特性の開き幅を示す関数をωとした場合、任意の変数xに対する関数yの値は、次のような式(11)で求められる。
映像品質劣化指標ω(br)は、入力符号化ビットレート21Bで送信された映像メディアに関する、その主観映像品質の最良値を示す最良映像品質35Bからの劣化度合いを示す指標であり、ガウス関数の関数ωに相当する。
次に、図23を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図23は、本発明の第3の実施の形態にかかる映像品質推定装置の基準主観映像品質推定処理を示すフローチャートである。
具体的には、まず、最適フレームレート算出部16Aにより、記憶部34Mの符号化ビットレート−最適フレームレート特性34Aを参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)に対応する最適フレームレートofr(br)(35A)を算出する(ステップS301)。
同様にして、推定モデル特定部15Aは、映像品質劣化指標算出部16Cにより、記憶部34Mの符号化ビットレート−映像品質劣化指標特性34Cを参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)に対応する映像品質劣化指標ω(br)(35C)を算出する(ステップS303)。
したがって、入力フレームレート21Aおよび入力符号化ビットレート21Bで符号化した映像メディアに対する基準主観映像品質23を、映像品質推定装置1内で推定することができ、基準主観映像品質23を推定条件10として外部から指定する必要がなくなる。これにより、前述した第1または第2の実施の形態で説明した映像品質補正部13において、基準主観映像品質23を用意することなく、任意の推定条件10に応じた主観映像品質推定値24を推定できる。
このような推定モデル特定パラメータ情報を参照して、入力符号化ビットレート21Bに対応する推定モデル特定パラメータ35を導出してもよい。
次に、図25および図26を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかる映像品質推定装置について説明する。図25は、本発明の第4の実施の形態にかかる映像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15と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。図26は、本発明の第4の実施の形態にかかる映像品質推定装置の映像品質推定部の構成を示すブロック図であり、前述した図16と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
特性係数取得部17は、記憶部28M(第4の記憶部)の特性係数DB28を参照して、パラメータ取得部11により推定条件10から取得された副パラメータ25に対応する特性係数29を取得する機能を有している。本実施の形態で用いる副パラメータ25は、前述の第2の実施の形態で説明したものと同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
副パラメータ25は、これらパラメータ例に限定されるものではなく、評価対象となる映像通信サービスや映像メディアの内容に応じて任意に取捨選択すればよく、少なくともこれら通信種別パラメータ25A、再生性能パラメータ25B、および再生環境パラメータ25Cのうちの1つ以上から構成されていればよい。
推定モデル特定部15Aは、特性係数取得部17で取得された特性係数29により特定された推定モデル特定パラメータ導出特性34、すなわち符号化ビットレート−最適フレームレート特性34A、符号化ビットレート−最良映像品質特性34B、および符号化ビットレート−映像品質劣化指標特性34Cを特定する。
次に、推定モデル特定部15Aで用いる推定モデル特定パラメータ導出特性34について詳細に説明する。
推定モデル特定パラメータ導出特性34は、特性係数取得部17により特性係数DB28から取得される特性係数29を用いてそれぞれ次のようにモデル化することができる。
次に、図30を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図30は、本発明の第4の実施の形態にかかる映像品質推定装置の基準主観映像品質推定処理を示すフローチャートであり、前述した図23と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
また、特性係数取得部17は、パラメータ取得部11により推定条件10から抽出された副パラメータ25の通信種別パラメータ25A、再生性能パラメータ25B、および再生環境パラメータ25Cを記憶部(図示せず)から取得する(ステップS400)。
これに応じて推定モデル特定部15Aは、最適フレームレート算出部16Aにより、特性係数29のうち係数j,kにより特定される符号化ビットレート−最適フレームレート特性34Aを記憶部34Mから参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)に対応する最適フレームレートofr(br)(35A)を算出する(ステップS301)。
同様にして、推定モデル特定部15Aは、映像品質劣化指標算出部16Cにより、特性係数29のうち係数o,pにより特定される符号化ビットレート−映像品質劣化指標特性34Cを記憶部34Mから参照して、入力符号化ビットレートbr(21B)に対応する映像品質劣化指標ω(br)(35C)を算出する(ステップS303)。
まず、図33を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかる映像品質推定装置について説明する。図33は、本発明の第5の実施の形態にかかる映像品質推定装置の映像品質推定部の構成を示すブロック図であり、前述した図16と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
なお、映像品質補正部13により、劣化モデル22に基づき基準主観映像品質23を補正して主観映像品質推定値24を求める構成については、前述した第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。ただし、第1の実施の形態に代えて第2の実施の形態を用いてもよい。
本実施の形態にかかる映像品質推定装置1では、第3の実施の形態(図16)と比較して、推定モデル特定部15Aに、最適フレームレート算出部16A、最良映像品質算出部16B、および映像品質劣化指標算出部16Cに代えて、最良映像品質算出部16E、映像品質第1変化指標算出部16F、および映像品質第2変化指標算出部16Gが設けられている。また記憶部34Mに、符号化ビットレート−最適フレームレート特性34A、符号化ビットレート−最良映像品質特性34B、および符号化ビットレート−映像品質劣化指標特性34Cに代えて、フレームレート−最良映像品質特性34E、フレームレート−映像品質第1変化指標特性34F、およびフレームレート−映像品質第2変化指標特性34Gが記憶されている。
映像品質第1変化指標算出部16Fは、記憶部34Mのフレームレート−映像品質第1変化指標特性34Fを参照して、入力フレームレート21Aで送信された映像メディアに関する、その主観映像品質の最良値を示す最良映像品質35Eからの変化(劣化)度合いを示す映像品質第1変化指標δ(fr)(35F)を、推定モデル特定パラメータ35の1つとして算出する機能を有している。
これら、フレームレート−最良映像品質特性34E、フレームレート−映像品質第1変化指標特性34F、およびフレームレート−映像品質第2変化指標特性34Gは、推定モデル特定パラメータ導出特性34として予め用意され、記憶部34Mに記憶されている。
次に、図34を参照して、映像通信サービスにおける映像メディアの主観映像品質特性について説明する。図34は、映像通信サービスにおける映像メディアの符号化ビットレート−主観映像品質特性を示すグラフである。図34において、横軸は符号化ビットレートbr(kbps)、縦軸は主観映像品質値MOS(fr,br)(MOS値)を示し、フレームレートfrごとの特性が示されている。
具体的には、ある符号化ビットレートで映像を符号化して提供する際、高いフレームレートで映像を符号化すると映像が滑らかになって時間的な映像品質を向上できるが、単位フレーム当たりの符号量が低減して空間的な映像劣化が顕著となり、結果として映像品質が低下する場合がある。また、単位フレーム当たりの符号量を高くして符号化すると空間的な映像劣化が改善されて映像品質は向上するが、単位時間当たりのフレーム数が低減して時間的にぎくしゃくしコマ飛び状態となり、結果として映像品質が劣化する場合がある。
本実施の形態は、このような主観映像品質特性の性質に着目して、推定モデル特定部15Aにより、入力フレームレート21Aに基づいて映像メディアの符号化ビットレートと主観映像品質との関係を示す推定モデル36を特定し、映像品質推定部15により、推定モデル特定部15Aで特定された推定モデル36を用いて入力符号化ビットレート21Bに対応する基準主観映像品質23を推定している。
次に、推定モデル特定部15Aで用いる推定モデルと推定モデル特定パラメータの導出について詳細に説明する。
図34に示した、符号化ビットレート−主観映像品質特性は、符号化ビットレートの増加に応じて単調増加し、当該フレームレートで送信された映像メディアの最良映像品質へ収束する特性を持つ傾向があり、例えば図28に示したような一般的なロジスティック(Logistic)関数でモデル化することができる。
図36は、このようなフレームレート−最良映像品質特性を示すグラフである。図36において、横軸はフレームレートfr(fps)、縦軸は最良映像品質β(fr)(MOS値)を示している。
図37は、このようなフレームレート−映像品質第1変化指標特性を示すグラフである。図37において、横軸はフレームレートfr(fps)、縦軸は映像品質第1変化指標δ(fr)を示している。
図38は、このようなフレームレート−映像品質第2変化指標特性を示すグラフである。図38において、横軸はフレームレートfr(fps)、縦軸は映像品質第2変化指標ε(fr)を示している。
次に、図39を参照して、本発明の第5の実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図39は、本発明の第5の実施の形態にかかる映像品質推定装置の基準主観映像品質推定処理を示すフローチャートである。
具体的には、まず、最良映像品質算出部16Eにより、記憶部34Mのフレームレート−最良映像品質特性34Eを参照して、入力フレームレートfr(21A)に対応する最良映像品質β(fr)(35E)を算出する(ステップS311)。
同様にして、推定モデル特定部15Aは、映像品質第2変化指標算出部16Gにより、記憶部34Mのフレームレート−映像品質第2変化指標特性34Gを参照して、入力フレームレートfr(21A)に対応する映像品質第2変化指標ε(fr)(35G)を算出する(ステップS313)。
したがって、単位フレーム当たりの符号量とフレームレートの、映像品質に対するトレードオフを考慮して、これら符号化ビットレートとフレームレートをそれぞれどの程度に設定すると、どの程度の映像品質が得られるか、という具体的で有用な品質設計・管理指針を得ることができ、サービス提供に先立ったアプリケーションおよびネットワークの品質設計やサービス開始後の品質管理に大いに役立てることができる。
このような推定モデル特定パラメータ情報を参照して、入力フレームレート21Aに対応する推定モデル特定パラメータ35を導出してもよい。
次に、図41を参照して、本発明の第6の実施の形態にかかる映像品質推定装置について説明する。図41は、本発明の第6の実施の形態にかかる映像品質推定装置の推定モデル特定部の構成を示すブロック図であり、前述した図33と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
なお、副パラメータ25に基づいて推定条件10に応じた推定モデル特定パラメータ導出特性34を逐次特定する映像品質推定装置の構成については、前述した第4の実施の形態(図25参照)と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
再生性能パラメータ25Bの具体例としては、映像メディアの符号化に関する「符号化方式」、「映像フォーマット」、「キーフレーム」のほか、端末でのメディア再生機能に関する「モニタサイズ」、「モニタ解像度」などがある。
再生環境パラメータ25Cの具体例としては、端末でのメディア再生の際の「室内照度」などがある。
推定モデル特定部15Aは、特性係数取得部17で取得された特性係数29により特定された推定モデル特定パラメータ導出特性34、すなわちフレームレート−最良映像品質特性34E、フレームレート−映像品質第1変化指標特性34F、およびフレームレート−映像品質第2変化指標特性34Gを特定する。
次に、推定モデル特定部15Aで用いる推定モデル特定パラメータ導出特性34について詳細に説明する。
推定モデル特定パラメータ導出特性34は、特性係数取得部17により特性係数DB28から取得される特性係数29を用いてそれぞれ次のようにモデル化することができる。
次に、図43を参照して、本発明の第6の実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図43は、本発明の第6の実施の形態にかかる映像品質推定装置の映像品質推定処理を示すフローチャートであり、前述した図39と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
これに応じて推定モデル特定部15Aは、最良映像品質算出部16Eにより、特性係数29のうち係数j’,k’,l’により特定されるフレームレート−最良映像品質特性34Eを参照して、入力フレームレートfr(21A)に対応する最良映像品質β(fr)(35E)を算出する(ステップS311)。
同様にして、推定モデル特定部15Aは、映像品質第2変化指標算出部16Gにより、特性係数29のうち係数g',q’により特定されるフレームレート−映像品質第2変化指標特性34Gを参照して、入力フレームレートfr(21A)に対応する映像品質第2変化指標ε(fr)(35G)を算出する(ステップS313)。
以上の各実施の形態では、指数関数を用いて劣化モデル22をモデル化し、ガウス関数もしくはロジスティック関数を用いて推定モデル36をモデル化した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く、線形関数、二次関数、あるいは高次関数などの他の関数を用いてもよい。また、劣化モデル22や推定モデル36が関数でモデル化されている場合を例として説明したが、関数以外の他のモデル、例えばニューラルネットワークや事例ベースなど、入出力特性のみが特定されるようなブラックボックスモデルであってもよい。
Claims (13)
- 複数のフレームに符号化した映像メディアに関する、単位時間当たりの符号化ビット数を示す入力符号化ビットレート、単位時間当たりのフレーム数を示す入力フレームレート、およびパケット損失の発生確率を示す入力パケット損失率を、主パラメータとして取得するパラメータ取得部と、
前記入力符号化ビットレートおよび前記入力フレームレートで符号化された前記映像メディアに関するパケット損失がない場合の主観映像品質を示す基準主観映像品質を記憶する第1の記憶部と、
前記基準主観映像品質の劣化と前記入力パケット損失率との関係を示す劣化モデルを前記入力符号化ビットレートと前記入力フレームレートに基づき特定する劣化モデル特定部と、
特定された前記劣化モデルを用いて算出した前記入力パケット損失率に対応する映像品質劣化率に基づいて前記基準主観映像品質を補正することにより、通信網を介して任意の端末で受信し再生した前記映像メディアから視聴者が実感する主観映像品質の推定値を算出する映像品質補正部と
を備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記映像メディアのフレームレートと当該フレームレートの前記主観映像品質の劣化に対するパケット損失率の影響度合いを示す第1の劣化指標との関係を示す第1の劣化指標特性と、前記映像メディアの符号化ビットレートと当該符号化ビットレートの前記主観映像品質の劣化に対するパケット損失率の影響度合いを示す第2の劣化指標との関係を示す第2の劣化指標特性とを記憶する第2の記憶部をさらに備え、
前記劣化モデル特定部は、前記第1の劣化指標特性を参照して前記入力フレームレートに対応する第1の劣化指標を算出する第1の劣化指標算出部と、前記第2の劣化指標特性を参照して前記入力符号化ビットレートに対応する第2の劣化指標を算出する第2の劣化指標算出部と、前記第1および第2の劣化指標を合成して前記入力フレームレートおよび前記入力符号化ビットレートに対応した前記劣化モデルを特定する劣化指標を算出する劣化指標算出部とを有する
ことを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記映像通信の種別を示す通信種別パラメータ、前記端末における前記映像メディアの再生性能を示す再生性能パラメータ、および前記端末で前記映像メディアを再生する際の周囲環境を示す再生環境パラメータのうちの1つ以上からなる副パラメータについて、前記各劣化指標特性を特定する劣化指標係数との対応関係とを記憶する第3の記憶部と、
前記対応関係を参照して前記パラメータ取得部で取得された副パラメータに対応する劣化指標係数を取得する劣化指標係数取得部と
をさらに備え、
前記劣化モデル特定部は、前記劣化指標係数により特定される前記各劣化指標特性を参照して前記第1および第2の劣化指標を算出する
ことを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記入力符号化ビットレートに基づいて前記映像メディアのフレームレートと主観映像品質との関係を示す推定モデルを特定する推定モデル特定部と、
特定された前記推定モデルを用いて前記入力フレームレートに対応する主観映像品質を推定し前記基準主観映像品質として出力する映像品質推定部と
をさらに備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項4に記載の映像品質推定装置において、
前記推定モデル特定部は、前記入力符号化ビットレートで送信された前記映像メディアの主観映像品質が最良となるフレームレートを示す最適フレームレートとそのときの映像品質を示す最良映像品質を含む推定モデル特定パラメータに基づいて前記推定モデルを特定することを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項4に記載の映像品質推定装置において、
前記映像通信の種別を示す通信種別パラメータ、前記端末における前記映像メディアの再生性能を示す再生性能パラメータ、および前記端末で前記映像メディアを再生する際の周囲環境を示す再生環境パラメータのうちの1つ以上からなる副パラメータについて、前記推定モデルを特定する特性係数との対応関係とを記憶する第4の記憶部と、
前記対応関係を参照して前記パラメータ取得部で取得した副パラメータに対応する特性係数を取得する特性係数取得部と
をさらに備え、
前記推定モデル特定部は、前記特性係数と前記入力符号化ビットレートにより特定される前記推定モデルを特定する
ことを特徴とする映像品質推定装置。 - パラメータ取得部により、複数のフレームに符号化した映像メディアに関する単位時間当たりの符号化ビット数を示す入力符号化ビットレート、単位時間当たりのフレーム数を示す入力フレームレート、およびパケット損失の発生確率を示す入力パケット損失率を、主パラメータとして取得するパラメータ取得ステップと、
第1の記憶部により、前記入力符号化ビットレートおよび前記入力フレームレートで符号化された前記映像メディアに関するパケット損失がない場合の主観映像品質を示す基準主観映像品質を記憶する記憶ステップと、
劣化モデル特定部により、前記基準主観映像品質の劣化と前記入力パケット損失率との関係を示す劣化モデルを前記入力符号化ビットレートと前記入力フレームレートに基づき特定する劣化モデル特定ステップと、
映像品質補正部により、特定された前記劣化モデルを用いて算出した前記入力パケット損失率に対応する映像品質劣化率に基づいて前記基準主観映像品質を補正することにより、通信網を介して任意の端末で受信し再生した前記映像メディアから視聴者が実感する主観映像品質の推定値を算出する映像品質補正ステップと
を備えることを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項7に記載の映像品質推定方法において、
第2の記憶部により、前記映像メディアのフレームレートと当該フレームレートの前記主観映像品質の劣化に対するパケット損失率の影響度合いを示す第1の劣化指標との関係を示す第1の劣化指標特性と、前記映像メディアの符号化ビットレートと当該符号化ビットレートの前記主観映像品質の劣化に対するパケット損失率の影響度合いを示す第2の劣化指標との関係を示す第2の劣化指標特性とを記憶する記憶ステップをさらに備え、
前記劣化モデル特定ステップは、前記第1の劣化指標特性を参照して前記入力フレームレートに対応する第1の劣化指標を算出する第1の劣化指標算出ステップと、前記第2の劣化指標特性を参照して前記入力符号化ビットレートに対応する第2の劣化指標を算出する第2の劣化指標算出ステップと、前記第1および第2の劣化指標を合成して前記入力フレームレートおよび前記入力符号化ビットレートに対応した前記劣化モデルを特定する劣化指標を算出する劣化指標算出ステップとを有する
ことを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項7に記載の映像品質推定方法において、
第3の記憶部により、前記映像通信の種別を示す通信種別パラメータ、前記端末における前記映像メディアの再生性能を示す再生性能パラメータ、および前記端末で前記映像メディアを再生する際の周囲環境を示す再生環境パラメータのうちの1つ以上からなる副パラメータについて、前記各劣化指標特性を特定する劣化指標係数との対応関係とを記憶する記憶ステップと、
劣化指標係数取得部により、前記対応関係を参照して前記パラメータ取得部で取得された副パラメータに対応する劣化指標係数を取得する劣化指標係数取得ステップと
をさらに備え、
前記劣化モデル特定ステップは、前記劣化指標係数により特定される前記各劣化指標特性を参照して前記第1および第2の劣化指標を算出する
ことを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項7に記載の映像品質推定方法において、
推定モデル特定部により、前記入力符号化ビットレートに基づいて前記映像メディアのフレームレートと主観映像品質との関係を示す推定モデルを特定する推定モデル特定ステップと、
映像品質推定部により、特定された前記推定モデルを用いて前記入力フレームレートに対応する主観映像品質を推定し前記基準主観映像品質として出力する映像品質推定ステップと
をさらに備えることを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項10に記載の映像品質推定方法において、
前記推定モデル特定ステップは、前記入力符号化ビットレートで送信された前記映像メディアの主観映像品質が最良となるフレームレートを示す最適フレームレートとそのときの映像品質を示す最良映像品質を含む推定モデル特定パラメータに基づいて前記推定モデルを特定することを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項10に記載の映像品質推定方法において、
第4の記憶部により、前記映像通信の種別を示す通信種別パラメータ、前記端末における前記映像メディアの再生性能を示す再生性能パラメータ、および前記端末で前記映像メディアを再生する際の周囲環境を示す再生環境パラメータのうちの1つ以上からなる副パラメータについて、前記推定モデルを特定する特性係数との対応関係とを記憶する記憶ステップと、
特性係数取得部により、前記対応関係を参照して前記パラメータ取得部で取得された副パラメータに対応する特性係数を取得する特性係数取得ステップと
をさらに備え、
前記推定モデル特定ステップは、前記特性係数と前記入力符号化ビットレートにより特定される前記推定モデルを特定する
ことを特徴とする映像品質推定方法。 - 複数のフレームに符号化した映像メディアを任意の端末へ通信網を介して送信する映像通信について、前記端末で再生された当該映像メディアから視聴者が実感する主観映像品質の推定値を所定の推定モデルを用いて算出する映像品質推定装置のコンピュータに、
パラメータ取得部により、前記映像メディアに関する単位時間当たりの符号化ビット数を示す入力符号化ビットレート、単位時間当たりのフレーム数を示す入力フレームレート、およびパケット損失の発生確率を示す入力パケット損失率を、主パラメータとして取得するパラメータ取得ステップと、
記憶部により、前記入力符号化ビットレートおよび前記入力フレームレートで符号化された前記映像メディアに関するパケット損失がない場合の主観映像品質を示す基準主観映像品質を記憶する記憶ステップと、
劣化モデル特定部により、前記基準主観映像品質の劣化と前記入力パケット損失率との関係を示す劣化モデルを前記入力符号化ビットレートと前記入力フレームレートに基づき特定する劣化モデル特定ステップと、
映像品質補正部により、特定された前記劣化モデルを用いて算出した前記入力パケット損失率に対応する映像品質劣化率に基づいて前記基準主観映像品質を補正することにより、通信網を介して任意の端末で受信し再生した前記映像メディアから視聴者が実感する主観映像品質の推定値を算出する映像品質補正ステップと
を実行させるプログラム。
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