KR101359722B1 - 비디오 품질 추정장치, 비디오 품질 추정방법 및 프로그램 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력 패킷에 포함된 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트와 각 인코딩 비디오 프레임 타입에 대한 인코딩 비디오 패킷의 비트량을 도출하는 패킷 분석부(10)와, 상기 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량의 특징을 도출하는 비디오 서브세트 프레임 특징 추정부(11)와, 비트레이트와 각 비디오 프레임 타입의 비트량을 기초로 인코딩 열화에 의해 영향받는 인코딩 비디오 데이터의 양을 정량적으로 나타내는 비디오 품질값을 도출하는 인코딩 품질 추정부(12)를 구비하는 비디오 품질 추정장치(1)를 제공한다.
Description
본 발명은 비디오 품질 추정장치, 비디오 품질 추정방법 및 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터넷과 같은 IP 네트워크를 통해 제공된 IPTV 서비스, 비디오 분배 서비스, 비디오폰 서비스 등에서 인코딩 비디오의 비디오 품질을 추정하기 위한 비디오 품질 추정장치, 비디오 품질 추정방법 및 프로그램에 관한 것이다.
인터넷 접속회선들이 속도 및 대역에 있어 증가함에 따라, 인터넷을 통해 단말기들 간에 또는 서버와 단말기 간에 비디오 및 음성을 포함한 영상매체를 전달하는 비디오 통신 서비스들이 더 인기있을 것으로 예상된다.
인터넷은 통신 품질을 반드시 보장할 필요가 없는 네트워크이다. 오디오 및 비디오 매체를 이용해 통신을 수행할 경우, 네트워크 회선 대역이 사용자 단말기 간에 협소해지면 비트 속도가 떨어지거나, 회선 혼잡이 발생하면 패킷 손실 또는 패킷 전달지연이 발생한다. 이로 인해 사용자에 의해 감지된 오디오 및 비디오 매체의 품질(체감품질(QoE, Quality of Experience)이 열악해진다.
보다 상세하게, 비디오가 인코딩될 경우, 프레임내 비디오 신호의 블록이 저하되거나 비디오 신호의 고주파 성분이 손실되어, 전체 비디오의 해상도에 손상을 준다. 공급자로부터 인코딩 비디오 컨텐츠들이 패킷화되어 전송되면, 네트워크 또는 단말기 장비내에 패킷 손실 또는 패킷 전달 지연이 발생하고, 비디오에 의도하지 않은 열화가 발생하게 된다.
그 결과, 사용자는 흐릿하고 얼룩진 모자이크형태의 왜곡 또는 비디오 프레임들의 프리즈(freeze)(비디오 프레임이 정지된 상태) 또는 스킵(skip)(비디오 프레임으로부터 여러 프레임들이 손실된 상태)를 인식한다.
상술한 바와 같은 비디오 통신 서비스들이 고품질로 제공되는 것을 뒷받침하기 위해, 서비스를 제공하면서 사용자에게 제공될 비디오의 QoE를 측정하고 비디오 품질을 관리하는 것이 중요하다.
따라서, 비디오의 QoE를 적절히 나타낼 수 있는 비디오 품질 평가기술이 요구된다.
비디오 및 오디오의 품질을 평가하기 위한 종래 방법들로서, 주관적 품질평가방법(비특허 참조문헌 1) 및 객관적 품질평가방법(비특허 참조문헌 2)이 있다.
주관적 품질평가방법에서, 여러 사용자들이 실제로 비디오를 보고 오디오를 들으며 5단계의 품질척도(최우수, 우수, 보통, 열등, 불량)(9개 또는 11 단계가 또한 이용가능함) 또는 방해척도(미세한, 불쾌하진 않으나 인식할 수 있는, 약간 불쾌한, 불쾌한, 및 매우 불쾌한)를 이용해 QoE를 평가한다. 각 조건(예컨대, 0%의 패킷 손실률과 20Mbps의 비트레이트)하에서 비디오 또는 오디오 품질 평가치들이 총 사용자 수에 의해 평균된다. 평균치는 MOS(Mean Opinion Score)치 또는 DMOS(Degradation Mean Opinion Score)치로 정의된다.
그러나, 주관적 품질평가방법은 특수 전용장비(가령, 모니터) 및 평가환경(가령, 실내 조도 또는 실내 소음)을 조절할 수 있는 평가시설을 필요로 한다. 또한, 많은 사용자들이 실제로 비디오 또는 오디오를 평가하는 것이 필요하다. 사용자들에 의한 실제 평가의 완료 때까지 시간이 걸리기 때문에, 주관적 품질평가방법은 실시간으로 품질을 평가하는데 적합하지 않다.
이는 비디오 품질에 영향을 주는 특징량(예컨대, 비트레이트, 프레임당 비트량, 패킷 손실정보)을 이용해 비디오 품질 평가치를 출력하는 객관적 품질평가방법의 개발을 위한 요구를 높인다.
종래의 객관적 품질평가방법은 비디오의 인코딩에 의해 야기된 품질 열화를 검출하고, 개개의 비디오 품질값 또는 비디오의 평균 비디오 품질값을 추정한다(비특허 참조문헌 2).
개개의 비디오 품질값은 평가되는 각 비디오 컨텐츠의 품질 평가치이며, 1에서 5의 값으로(몇몇 경우, 또 다른 범위, 가령, 1에서 9 또는 0에서 100으로) 정의된다. 평균 비디오 품질값은 평가되는 각각의 비디오 컨텐츠의 개별 품질값의 합을 평가되는 비디오 컨텐츠의 총 개수로 나누어 구한 값이며, 1에서 5의 값으로(몇몇 경우, 또 다른 범위, 가령, 1에서 9 또는 0에서 100으로) 정의된다.
예컨대, 임의의 비디오 컨텐츠(비디오 세트)에서 동일 조건(0%의 패킷 손실 및 20Mbps의 비트레이트)하에서 전송된 비디오들의 개수(전송된 복수의 비디오들을 "비디오 서브세트"라고 함)가 8이면, 비디오 서브세트에 포함된 8개 각각의 비디오들의 품질 평가치는 각각의 비디오 품질값이고, 비디오 서브세트의 각각의 비디오 품질값의 합을 비디오 서브세트에 포함된 비디오 개수인 8로 나누어 구한 값이 평균 비디오 품질값이다.
도 8은 비디오 세트와 비디오 서브세트 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 비디오 서브세트는 무한한 개수의 비디오들을 포함한 세트, 즉, 임의의 비디오 세트로서 역할하는 비디오 세트 중 비디오 품질 평가를 위해 사용된 특정 비디오 세트를 의미한다.
비디오 인코딩 또는 패킷 손실 열화에 의해 야기된 품질 열화를 검출하고 비디오의 비디오 품질 평가치를 평가하는 종래의 객관적 품질추정방법이 공지되어 있다(비특허 참조문헌 3 및 특허 참조문헌 1). 비디오 품질 평가치는 평가되는 각 비디오 컨텐츠의 품질 평가치를 나타내고 1에서 5의 값으로 정의된다(주관적 품질평가방법의 설명에 기술한 바와 같이, 9 또는 11 단계 평가가 채택될 수 있고, 품질 평가치는 또 다른 범위, 가령 1에서 9 또는 0에서 100으로 지정될 수 있다).
상술한 바와 같이, 대부분의 종래 주관적 품질평가방법들은 패킷 또는 비디오 신호들(픽셀값)을 이용해 비디오 품질 평가치를 추정한다. 비특허 참조문헌(2) 및 특허 참조문헌(1)은 단지 패킷의 헤드 정보로부터 비디오 품질 평가치를 추정하는 기술을 설명하고 있다. 비특허 참조문헌(3)은 비디오 신호로부터 비디오 품질 평가치를 추정하는 기술을 설명하고 있다.
압축 비디오 프레임을 전송할 때 인코딩 비디오의 비디오 프레임 타입 및 화상집합(GoP, Group of Picture) 구조 간의 관계 및 비디오 프레임 타입과 인코딩 비디오의 품질 평가치 간의 관계를 설명한다.
<비디오 프레임 타입>
압축 비디오 프레임들은 3개 타입, 즉, I-프레임(Intra-frame), P-프레임(Predictive-frame), B-프레임(Bi-directional frame)으로 분류된다.
I-프레임은 선행 및 후행 프레임들에 무관하게 프레임내에 개별적으로 인코딩되는 프레임이다. P-프레임은 연속 프레임들내에서 지난 프레임으로부터 예상되는 프레임, 즉, 순방향 예측에 의해 인코딩되는 프레임이다. B-프레임은 두 방향으로 지난 프레임과 미래 프레임으로부터 예상에 의해 인코딩되는 프레임이다.
<GoP 구조 및 비디오 프레임 타입 간의 관계>
인코딩 비디오의 GoP 구조는 각각의 비디오 프레임 타입의 비디오 프레임들이 배열되는 간격을 나타낸다.
예컨대, 도 24는 M=3, N=15로 표현된 GoP 구조를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다(M은 일방향 예상시 프레임의 개수에 해당하는 간격이고, N은 I-프레임간의 간격이다).
도 24에서 도시된 바와 같이 GoP 구조를 갖는 인코딩 비디오에서, I-프레임과 P-프레임 간에, P-프레임들 간에 2개 프레임들이 삽입되어 있고, I-프레임들 간의 간격은 15 프레임이다.
<각각의 비디오 프레임 타입의 비트량>
각각의 비디오 프레임 타입의 압축 비디오 프레임의 비트량을 설명한다.
각각의 비디오 프레임 타입 비디오 프레임의 비트량은 I-프레임 비트량(BitsI), P-프레임(BitsP), 및 B-프레임 비트량(BitsB)으로 정의된다. 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량은 가령 평가될 10초 비디오 컨텐츠의 인코딩시 각각의 비디오 프레임 타입(I, B, 및 P 프레임)을 위해 사용된 비트량을 나타내는 지표이다.
보다 상세하게, 10초 비디오 컨텐츠가 30fps(프레임/초)로 인코딩될 경우, 인코딩 비디오의 비디오 프레임의 총 개수는 300이고, 20 I-프레임들이 모든 300개 프레임들에 있다. 20 I-프레임을 인코딩하는데 필요한 비트량은 10,000 비트이고, I-프레임 비트량은 10,000 비트/20 I-프레임으로부터 500 비트/I-프레임이다.
마찬가지로, 80개 P-프레임이 모든 300개 프레임들에 있다. 80개 P-프레임을 인코딩하는데 필요한 비트량이 8,000 비트라 가정하면, P-프레임 비트량은 8,000 비트/80 P-프레임으로부터 100 비트/P-프레임이다. 또한, 200개 B-프레임이 모든 300개 프레임들에 있다. 200개 B-프레임을 인코딩하는데 필요한 비트량이 10,000 비트라 가정하면, B-프레임 비트량은 50 비트/B-프레임(10,000 비트/200 B-프레임)이다.
이때, 28,000 비트량이 10초 비디오 컨텐츠(총 300 프레임)을 인코딩하는데 필요하므로, 비트레이트는 28,000 비트/10초로부터 2,800 b/s(2.8kbps)이다.
<각각의 비디오 프레임 타입에 대한 비트량 특징>
각각의 비디오 프레임 타입에 대한 비트량 특징을 나태는 프레임 최대 비트량, 프레임 최소 비트량 및 프레임 평균 비트량을 정의하고 설명한다.
프레임 비트량의 최대치는 프레임 최대 비트량으로 정의되고, 최소치는 프레임 최소 비트량으로 정의되며, 평균치는 복수의 비디오 컨텐츠(예컨대, 8개 비디오 컨텐츠의 비디오 세트)에서 비트레이트(BR) 또는 손실 비디오(DF) 프레임 개수에 대한 프레임 평균 비트량으로 정의된다. 각각의 비디오 프레임 타입들에 따라, 이들 값들은 I-프레임 최대 비트량(BitsImax), I-프레임 최소 비트량(BitsImin), I-프레임 평균 비트량(BitsIave), P-프레임 최대 비트량(BitsPmax), P-프레임 최소 비트량(BitsPmin), P-프레임 평균 비트량(BitsPave), B-프레임 최대 비트량(BitsBmax), B-프레임 최소 비트량(BitsBmin), B-프레임 평균 비트량(BitsBave)으로 표현된다.
예컨대, 동일한 비트레이트로 인코딩된 8개 비디오 컨텐츠의 I-프레임 비트량은 각각 "450 비트", "460 비트", "470 비트", "480 비트", "490 비트", "500 비트", "510 비트", 및 "520 비트"이다. 이 경우, I-프레임 비트량의 최대치가 "520 비트"이기 때문에, I-프레임 최대 비트량은 "520"이다. I-프레임 비트량의 최소치가 "450 비트"이기 때문에, I-프레임 최소 비트량은 "450"이다. I-프레임 비트량의 평균치가 "485 비트"이기 때문에, I-프레임 평균 비트량은 "485"이다.
프레임 최대 비트량, 프레임 최소 비트량, B 및 P 프레임의 프레임 평균 비트량에 대해, 각각의 비디오 프레임 타입의 최대값, 최소값, 및 프레임 비트량의 평균치는 복수의 비디오 컨텐츠에서 비트레이트(BR) 또는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수에 대한 프레임 최대 비트량, 프레임 최소 비트량, 및 프레임 평균 비트량으로 정의된다.
<각각의 비디오 프레임 타입의 비트량 및 비디오 품질에 대한 영향>
첨부도면을 참조로 비디오 인코딩시 비디오 품질에 대한 각각의 비디오 프레임 타입에 할당된 비트량의 영향을 설명한다.
도 9a 내지 도 9c는 가로축을 따라 표시된 비디오 품질 추정을 받는 비디오의 각각의 비디오 프레임 타입들(I, P, 및 B 프레임)의 비트량 및 기설정된 초동안 비디오 컨텐츠가 동일한 비트레이트로 인코딩될 때 세로축을 따라 표시되는 각각의 비디오 컨텐츠(이 예에서, 300 비디오 프레임들내 10Mbps로 10초 비디오 컨텐츠)의 비디오 품질값을 도시한 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계는 동일한 비트레이트에서의 비교 결과로서, 작은 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 나타내고 큰 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 나타내는 것을 묘사한다. P 및 B-프레임 비트량에 대한 동일한 비트레이트에서의 비교 결과는 작은 P 및 B-프레임 비트량을 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질의 평가치를 나타내고 큰 P 및 B-프레임 비트량을 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질의 평가치를 나타내는 것을 드러낸다.
심지어 동일한 비트레이트를 갖는 비디오에서도, 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량이 비디오 품질에 영향을 준다.
<각각의 비디오 프레임 타입의 비트량 특징과 비디오 품질 간의 관계>
도 10a 및 도 10b는 비디오 서브세트에서 각 비디오의 비트레이트와 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 비트량 간의 관계를 개념적으로 나타낸 그래프이다. 도 10b에 도시된 비트레이트와 P-프레임 비트량 간의 관계는 비트레이트와 B-프레이 비트레이트 간의 관계와 유사하므로, 비트레이트와 B-프레임 비트레이트 간의 관계는 예시하지 않을 것이다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 비디오에 따라, 프레임 비트량은 동일한 비트레이트를 갖는 비디오에서도 심지어 다른 특징을 갖는다. 보다 상세하게, 비디오들이 동일한 비트레이트를 갖더라도, 프레임 최대 비트량, 프레임 최소 비트량, 및 프레임 평균 비트량 간의 관계는 각각의 비디오 프레임 타입들 간에 다르다.
비디오의 비트레이트와 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 비트량 간의 관계가 비디오 품질에 영향을 준다. 비디오 품질은 심지어 동일한 비트레이트를 갖는 비디오들 간에 다르다.
도 11은 비디오 품질에 대한 각각의 비디오 프레임 타입들의 비트량의 상술한 영향을 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 비트레이트와 비디오 품질값 간의 관계를 도시한 것이다. 도 11에서, 원, 삼각형, 사각형은 각각 비디오 서브세트에서 비디오들 중에 동일한 비트레이트를 갖는 비디오들의 비디오 품질값들 가운데 최대인 최대 비디오 값(Vqmax), 최소인 최소 비디오 품질값(Vqmin), 및 비디오 품질값의 합을 비디오 개수로 나누어 구한 값인 평균 비디오 품질값(Vqave)를 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이, 비디오 품질값은 심지어 동일한 비트레이트를 갖는 비디오에서도 최대 비디오 품질값과 최소 비디오 품질값 간에 차를 갖는다. 즉, 추정되는 비디오의 비디오 품질값은 추정되는 비디오의 비트레이트와 동일한 비트레이트를 갖는 비디오의 평균 비디오 품질값과 항상 일치하지 않는다. 비디오 품질값과 평균 비디오 품질값 간의 차는 추정되는 비디오의 각각의 비디오 프레임 타입들에 할당된 비트량에 따른다. 비디오 품질값과 평균 비디오 품질값 간의 이 차는 차분 비디오 품질값(dVq)으로 정의된다.
따라서, 차분 비디오 품질값(dVq)은 타겟 비디오의 비트레이트와 각각의 비디오 프레임 타입에 할당된 비트량의 특징 간의 관계에 따라 동일한 비트레이트를 갖는 비디오에서 발생된다.
종래기술의 참조문헌
특허 참조문헌
특허 참조문헌1: 일본특허공개공보 No. 2006-033722
비특허 참조문헌
비특허 참조문헌1: ITU-T Recommendation P.910
비특허 참조문헌2: K. Yamagishi and T. Hayashi, "Parametric Packet-Layer Model for Monitoring Video Quality of IPTV Services", IEEE ICC 2008, CQ04-3, 2008년 5월
비특허 참조문헌3: ITU-T Recommendation J.247
비특허 참조문헌4: DVD Document A001 Rev. 7 (Specification for the use of Video and Audio Coding in Broadcasting Applications based on the MPEG-2 Transport Stream)
비특허 참조문헌5: ANSI/SCTE 128 2008 (AVC Video System and Transport Constraints for Cable Television)
비특허 참조문헌6: Ushiki and Hayashi, "Computational Cost Reduction of Picture Type Estimation Method using TS Header Information", IEICE Technical Report, CQ2008-32, 2008년 9월
그러나, 특허 참조문헌1 및 비특허 참조문헌2에 개시된 기술들은 비디오의 비트레이트 또는 패킷 손실 열화 정보를 기초로 비디오 품질을 추정한다. 이들 기술들은 각각의 비디오 프레임 타입들에 할당된 비트량을 고려해서는 비디오 품질을 추정하지 못한다.
비디오 품질값은 각각의 비디오 프레임 타입(I-, P-, 및 B-프레임)의 비트량에 의해 영향받는다. 따라서, 첫번째 문제로서, 특허 참조문헌1과 비특허 참조문헌2에 기술된 바와 같은 종래 객관적 품질추정방법들은 비트레이트와 패킷 손실 열화정보를 기초로 평균 비디오 품질을 추정할 수 있으나, 각각의 비디오 프레임 타입에 할당된 다른 특징들의 비트량을 갖는 각각의 비디오 컨텐츠에 대해 비디오 품질값을 추정할 수 없다.
비특허 참조문헌3에 개시된 기술은 사용자에게 보이는 비디오 신호들(픽셀값들)로부터 비디오 품질 평가치를 추정한다. 이 기술은 각 비디오 컨텐츠에 대한 비디오 품질 평가치를 도출할 수 있으나, 임의의 인코딩 저하 또는 패킷 손실이 없는 소스 비디오 신호를 이용한다. 따라서, 두번째 문제로서, 이는 소스 비디오 신호를 얻는 것이 어려운 환경에서 특히 비디오 통신 서비스에 제공된 사용자 가정에서 이 기술을 이용하기가 어렵다.
비디오 신호를 이용한 비디오 품질 평가치를 추정할 경우, 비디오 프레임을 형성하는 모든 픽셀들에 대해 연산처리가 수행될 필요가 있다. 많은 픽셀들에 대한 연산처리 실행은 연산처리 코스트(cost)를 크게 높인다.
본 발명은 첫번째 및 두번째 문제를 해결하였고, 연산처리 코스트를 억제하면서 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량을 고려해 심지어 동일한 비트레이트를 갖는 각각의 비디오 컨텐츠의 비디오 품질값을 추정할 수 있는 비디오 품질 추정장치 및 비디오 품질 평가방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 입력 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트와, 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나의 비디오 프레임 타입에 대한 인코딩 비디오의 비트량을 도출하는 패킷 분석부와, 상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량의 특징을 나타내는 프레임 특징을 도출하는 프레임 특징 추정부와, 상기 패킷 분석부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량과 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트, 및 상기 프레임 특징 추정부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 기초로 비디오 품질값을 도출하는 인코딩 품질 추정부를 구비하는 비디오 품질 추정장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 비디오 통신 서비스에서 비디오 컨텐츠의 각 비디오의 비디오 품질값은 패킷으로부터 추출된 비트레이트와 패킷의 헤더 정보로부터 비디오 프레임 타입을 특정한 후 각각의 비디오 프레임 타입에 대해 도출된 비트량을 기초로 추정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 비디오 통신 서비스에서 각 비디오의 비디오 품질값은 입력 패킷으로부터 추출된 모든 비트레이트, 손실 비디오 프레임의 개수, 및 비디오 프레임 타입을 특정한 후 각각의 비디오 프레임 타입에 대해 도출된 비트량을 고려한 입력 패킷의 헤더 정보를 기초로 추정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 비디오 통신 서비스 제공자는 사용자에 실제로 보여지는 비디오 통신 서비스에서 각 비디오의 비디오 품질값을 쉽게 모니터할 수 있다. 따라서, 비디오 통신 서비스 제공자는 제공된 서비스가 사용자에 기설정되거나 더 높은 품질을 유지하는지 여부를 쉽게 판단할 수 있다.
비디오 통신 서비스 제공자는 종래 기술보다 더 상세히 제공된 서비스의 실제 품질을 파악하고 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 비디오의 품질값을 도출할 경우, 비디오의 비디오 프레임을 형성하는 모든 픽셀들에 대해 연산처리가 실행될 필요가 전혀 없다. 다시 말하면, 비디오 품질값은 상대적으로 소량의 정보인 패킷 헤더 정보에 대한 연산처리에 의해 도출될 수 있다. 이는 연산처리 코스트를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 배열을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 패킷 분석부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 프레임 특징 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 인코딩 품질 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에 저장된 품질 특징계수 데이터베이스를 예시한 표이다.
도 7은 비디오 프레임 시작위치의 추출을 개념적으로 설명하기 위한 표이다.
도 8은 비디오 세트와 비디오 서브세트 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 I-프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9b는 P-프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9c는 B-프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10a는 비트레이트와 I-프레임 평균 비트량, I-프레임 최대 비트량, 및 I-프레임 최소 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10b는 비트레이트와 P-프레임 평균 비트량, P-프레임 최대 비트량, 및 P-프레임 최소 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 비트레이트와 평균 비디오 품질값, 최대 비디오 품질값, 및 최소 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 배열을 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 패킷 분석부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 프레임 특징 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 인코딩 품질 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 패킷 손실 품질 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 1이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 2이다.
도 19는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에 저장된 품질 특징계수 데이터베이스를 예시한 표이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 배열을 도시한 블록도이다.
도 21은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 1이다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 2이다.
도 23은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에 저장된 품질 특징계수 데이터베이스를 예시한 표이다.
도 24는 비디오 프레임에서 패킷 손실이 발생할 경우 각각의 비디오 프레임타입들에 대한 열화 전파를 설명하기 위해 인코딩된 비디오의 GoP 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 25a는 비트레이트와 I-프레임(평균, 최대, 및 최소) 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 25b는 비트레이트와 P-프레임(평균, 최대, 및 최소) 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 25c는 비트레이트와 B-프레임(평균, 최대, 및 최소) 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 26은 비트레이트와 평균, 최대 및 최소 인코딩 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 27은 손실 비디오 프레임들의 개수와 평균, 최대 및 최소 비디오 품질 평가치들 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 28a는 패킷 손실 발생시 I-프레임 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 28b는 패킷 손실 발생시 P-프레임 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 28c는 패킷 손실 발생시 B-프레임 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
첨부도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 패킷 분석부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 프레임 특징 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 인코딩 품질 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에 저장된 품질 특징계수 데이터베이스를 예시한 표이다.
도 7은 비디오 프레임 시작위치의 추출을 개념적으로 설명하기 위한 표이다.
도 8은 비디오 세트와 비디오 서브세트 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 I-프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9b는 P-프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9c는 B-프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10a는 비트레이트와 I-프레임 평균 비트량, I-프레임 최대 비트량, 및 I-프레임 최소 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10b는 비트레이트와 P-프레임 평균 비트량, P-프레임 최대 비트량, 및 P-프레임 최소 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 비트레이트와 평균 비디오 품질값, 최대 비디오 품질값, 및 최소 비디오 품질값 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 배열을 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 패킷 분석부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 프레임 특징 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 인코딩 품질 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 패킷 손실 품질 추정부의 배열을 도시한 블록도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 1이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 2이다.
도 19는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에 저장된 품질 특징계수 데이터베이스를 예시한 표이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 배열을 도시한 블록도이다.
도 21은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 1이다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 도시한 흐름도 2이다.
도 23은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에 저장된 품질 특징계수 데이터베이스를 예시한 표이다.
도 24는 비디오 프레임에서 패킷 손실이 발생할 경우 각각의 비디오 프레임타입들에 대한 열화 전파를 설명하기 위해 인코딩된 비디오의 GoP 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 25a는 비트레이트와 I-프레임(평균, 최대, 및 최소) 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 25b는 비트레이트와 P-프레임(평균, 최대, 및 최소) 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 25c는 비트레이트와 B-프레임(평균, 최대, 및 최소) 비트량 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 26은 비트레이트와 평균, 최대 및 최소 인코딩 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 27은 손실 비디오 프레임들의 개수와 평균, 최대 및 최소 비디오 품질 평가치들 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 28a는 패킷 손실 발생시 I-프레임 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 28b는 패킷 손실 발생시 P-프레임 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 28c는 패킷 손실 발생시 B-프레임 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계를 개념적으로 설명하기 위한 그래프이다.
첨부도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명한다.
[제 1 실시예]
본 발명의 제 1 실시예에 따른 비디오 품질 평가장치는 비트레이트와 비디오 통신에 대해 비디오 품질에 영향을 주는 각각의 비디오 프레임 타입들의 비트량을 이용해 정량적으로 비디오 품질을 나타내는 비디오 품질값을 도출함으로써 객관적 비디오 품질평가를 수행한다.
예컨대, 상기 실시예에서, 인터넷과 같은 IP 네트워크를 통해 제공된 IPTV 서비스, 비디오 분배 서비스, 또는 비디오폰 서비스와 같은 비디오 통신에서 객관적 비디오 품질평가를 실행하기 위해, 비디오 품질 평가장치는 패킷내 포함된 인코딩 비디오 패킷을 분석하고 비디오 통신 서비스에 대한 비디오 품질에 영향을 주는 특징량을 정량적으로 나타내는 비디오 품질값을 도출한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(1)는 패킷분석부(10), 프레임 특징 추정부(11), 및 인코딩 품질 추정부(12)를 포함한다.
패킷분석부(10)는 입력 패킷에 포함된 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 도출하는 비트레이트 계산부(10-1)와 각각의 비디오 프레임 타입들의 비트량을 도출하는 비트량 계산부(10-2)를 포함한다. 패킷분석부(10)는 비트레이트 계산부(10-1)에 의해 도출된 비트레이트와 상기 비트량 계산부(10-2)에 의해 도출된 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량을 출력한다.
프레임 특징 추정부(11)는 패킷분석부(10)로부터 출력된 비트레이트를 수신하고, 각각의 프레임 타입들의 비트량 특징을 나타내는 프레임 특징을 도출하고 출력한다.
인코딩 품질 추정부(12)는 패킷분석부(10)로부터 출력된 각각의 비디오 타입들의 비트레이트와 비트량을 기초로 비디오 품질값과 프레임 특징 추정부(11)로부터 출력된 각각의 비디오 프레임 타입들의 프레임 특징들을 도출한다.
상기 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(1)의 구성 부품들은 도 2 내지 도 4를 참조로 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 패킷분석부(10)는 비디오 패킷 특정부(101), 인코딩량 계산부(102), 프레임 경계위치 추출부(103), 특정 프레임 시작위치 추출부(104), 비디오 프레임 비트량 계산부(105) 및 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(106)를 포함한다. 비트레이트 계산부(10-1)는 비디오 패킷 특정부(101)와 인코딩량 계산부(102)로 형성된다. 비트량 계산부(10-2)는 비디오 패킷 특정부(101), 프레임 경계위치 추출부(103), 특정 프페임 시작위치 추출부(104), 비디오 프레임 비트량 계산부(105) 및 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(106)로 형성된다.
비디오 패킷 특정부(101)는 인코딩된 비디오 패킷에 고유한 패킷 ID(PID)를 기초로 입력 패킷에 포함된 임의의 인코딩 비디오 패킷을 특정한다.
인코딩 비디오 패킷은 가령, RTP(실시간 전송 프로토콜) 패킷의 페이로드 타입, TS(전송 스트림) 패킷의 PID, 또는 PES(패킷화 기본 스트림) 헤더에서 스트림 ID를 이용해 특정될 수 있다. 비디오 패킷 특정부(101)는 또한 RTP 패킷에서 RTP 시퀀스 넘버 및 TS 패킷에서 CC(Continuity Counter: 4비트 카운터)를 추출하는 기능을 가질 수 있다.
인코딩량 계산부(102)는 비디오 패킷 특정부(101)에 의해 특정된 단위시간당 인코딩 비디오 패킷의 비트량으로 표현되는 비트레이트를 도출한다.
예컨대, 비디오 또는 오디오의 인코딩 데이터는 TS 패킷 헤더에 기술된 PID에 의해 식별된다. 인코딩량 계산부(102)는 비디오 데이터의 PID를 갖는 TS 패킷들을 카운트하고, 단위시간당 비트량을 계산하기 위해 TS 패킷의 데이터 길이(일반적으로 188 바이트)를 카운트에 곱하여, 비트레이트(BR)를 도출한다.
프레임 경계위치 추출부(103)는 비디오 패킷 특정부(101)에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 도출한다.
예컨대, 패킷은 IP 헤더, UDP(User Datagram Protocol) 헤더, RTP, TS 헤더, PES 헤더, 및 ES(기본 스트림)과 같은 정보를 포함한다. 이들 정보 종류 중에, TS 헤더에서 Payload_Unit_Start_Indicator("PUSI"라고 함)은 PES 헤더의 유무를 나타내는 플래그(flag)이다. 한 PES가 한 프레임을 포함하면(한 비디오 프레임은 종종 TV 방송에 사용되는 비디오 인코딩에서 한 PES에 저장됨), PUSI는 비디오 프레임의 시작을 나타내는 정보로 사용된다. 패킷에 포함된 이런 정보를 추출함으로써, 프레임 경계위치 추출부(103)는 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 도출한다.
비디오 프레임 시작위치의 추출을 개념적으로 설명하기 위한 표인 도 7을 참조로 비디오 프레임 시작위치 도출 동작을 상세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이(좌측 열은 RTP 시퀀스 번호를 나타내고, 좌로부터 2번째에서 8번째 열은 TS의 CC 번호를 나타냄), PUSI를 포함한 TS는 프레임의 시작위치를 나타낸다. 프레임의 경계위치를 나타내는 정보로서, 프레임의 시작위치의 RTP 시퀀스 번호, 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호, 또는 PUSI를 포함한 패킷의 프레임의 순서번호를 저장하기에 충분하다. 프레임 카운팅 방법으로서, 분석섹션에서 PUSI가 카운트된다.
PES 헤더가 이용가능할 경우, PTS(Presentation Time Stamp) 또는 DTS(Decoding Time Stamp)가 프레임의 경계위치를 나타내는 정보로서 이용되며, 이에 따라 PUSI에 대한 처리와 동일한 처리가 수행된다. 마찬가지로, ES가 이용가능할 경우, 프레임 정보를 저장하므로, PUSI에 대한 처리와 동일한 처리가 수행된다.
특정 프레임 시작위치 추출부(104)는 비디오 패킷 특정부(101)에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보를 도출한다.
제 1 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 특정 프레임 시작위치 추출부(104)는 ES 정보가 이용가능할 경우 "I-프레임", "P-프레임", 및 "B-프레임"의 시작위치를 나타내는 정보 피스들과, 암호로 인해 ES 정보가 이용불가할 경우 "I-프레임"의 시작위치를 나타내는 정보를 추출하는 것이 전제된다.
ES 정보가 이용가능할 경우, 프레임 정보를 나타내는 비트는 H.264 또는 MPEG2 비트스트링에 있다(가령, 이 비트는 H.264에 대한 Primary_pic_type 또는 Slice_type이다). "I-프레임", "P-프레임", 및 "B-프레임"의 프레임 경계는 정보를 포함한 패킷의 RTP 시퀀스 번호 또는 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호에 의해 식별될 수 있다.
ES 정보가 이용불가할 경우, "I-프레임"의 시작위치를 나타내는 정보는 I-프레임 또는 IDR(Instantaneous Decoder Refresh) 프레임의 시작위치를 나타내는 플래그로서 역할하는 TS 헤더에서의 RAI(Random_Access_Indicator) 또는 ESPI(Elementary_Stream_Priority_Indicator)이다(비특허 참조문헌 4 및 5 참조).
RAI 또는 ESPI는 I-프레임 또는 IDR 프레임의의 시작위치를 나타내는 정보로서 이용되기 때문에, I-프레임의 경계가 다른 프레임들의 경계로부터 식별될 수 있다.
RAI 또는 ESPI가 I-프레임 또는 IDR 프레임의 시작위치를 나타내더라도, 특정 프레임 시작위치 추출부(104)는 프레임 경계위치 추출부(103)에 의해 추출된 프레임 시작위치를 나타내는 PUSI를 이용해 각 프레임의 데이터량을 계산함으로써 I-프레임의 위치를 특정한다.
보다 상세하게, I-프레임의 정보량은 다른 비디오 프레리의 정보량보다 더 크다. 이런 기본 특징을 기초로, 패킷내 비디오 프레임들 중에 많은 데이터량을 갖는 비디오 프레임이 GoP 길이(I-프레임들 간의 프레임 개수)로부터 변환시 I-프레임으로 특정된다.
예컨대, 패킷내 비디오 프레임의 개수가 300개이고 GoP 길이가 15이면, I-프레임의 개수는 20이다. 따라서, 패킷내 비디오 프레임들 중에 큰 데이터량을 갖는 20개의 비디오 프레임들 각각이 I-프레임으로 특정될 수 있다.
특정된 I-프레임의 위치를 나타내기 위해, 프레임의 시작위치에서 RTP 시퀀스 번호 또는 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호가 저장된다.
ES 정보가 이용불가능하고, 비디오 프레임 타입이 동적으로 변경되지 않는다면, RAI 또는 ESPI를 기초로 I-프레임의 시작위치를 획득할 수 있고, 디폴트 GoP 구조(가령, M=3, 및 N=15)에서 원점으로서 I-프레임의 시작위치를 이용해 순서대로 "P-프레임" 및 "B-프레임"으로서 프레임들을 결정한다.
"I-프레임", "P-프레임", 및 "B-프레임"의 비트량은 일반적으로 (BitsI) > (BitsP) > (BitsB)의 관계를 갖는다. 따라서, 비디오 프레임 타입은 큰 비트량을 갖는 프레임으로부터 순서대로 결정될 수 있다.
비디오 프레임 비트량 계산부(105)는 프레임 경계위치 추출부(103)에 의해 추출된 프레임 경계위치들 사이의 비디오 데이터의 PID를 갖는 TS 패킷을 카운트한다. 비디오 프레임 비트량 계산부(105)는 TS 패킷의 데이터 길이(일반적으로 188 바이트)를 카운트에 곱해, 각 비디오 프레임의 비트량을 도출한다. 또한, 비디오 프레임 비트량 계산부(105)는 각 비디오 프레임의 비트량에 따라 프레임 경계위치 추출부(103)에 의해 추출된 프레임 경계위치(프레임의 시작위치에서 RTP 시퀀스 번호 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호, 또는 PUSI를 포함한 패킷의 프레임의 순서번호)를 저장한다.
비디오 프레임 타입 비트량 계산부(106)는 프레임 경계위치 정보로부터 I-프레임 비트량(BitsI), P-프레임 비트량(BitsP), 및 B-프레임 비트량(BitsB), 비디오 프레임 비트량 계산부(105)에 의해 계산된 각각의 비디오 프레임들의 비트량, 및 특정 프레임 시작위치 추출부(104)에 의해 특정된 각각의 비디오 프레임들의 위치를 도출한다.
GoP 구조에서 인코딩 비디오의 비디오 프레임 타입의 배열은 인코딩 상황에 따라 변한다. 예컨대, 인코딩 비디오는 I-프레임에만 또는 I-프레임 및 P-프레임으로부터 형성될 수 있다. 이런 이유로, 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(106)는 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 각 비디오 프레임의 비트량을 도출한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(1)의 프레임 특징 추정부(11)는 패킷 분석부(10)로부터 출력된 비트레이트를 수신하고 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량에 대한 특징(프레임 특징)으로서 이용하는 평균 비트량(Bits(I,P,B)ave)을 도출하는 평균 비트량 추정부(11-1), 각각의 비디오 프레임 타입의 최대 비트량(Bits(I,P,B)max)을 도출하는 최대 비트량 추정부(11-2), 및 각각의 비디오 프레임 타입의 최소 비트량(Bits(I,P,B)min)을 도출하는 최소 비트량 추정부(11-3)를 포함한다.
추정되는 비디오에 포함된 비디오 프레임 타입의 배열은 인코딩 상황에 따르는 것에 유의하라. 비디오는 단지 I-프레임, I-프레임 및 P-프레임, 또는 모든 타입의 I-, P-, 및 B-프레임으로부터 형성될 수 있다. 배열은 비디오 인코딩 상황에 따라 변한다. 그러므로, 프레임 특징 추정부(11)는 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 프레임 특징, 즉, 비디오 프레임 타입의 일부 또는 전부의 프레임 특징을 도출한다.
예컨대, I-프레임의 프레임 특징, 즉, I-프레임 평균 비트량(BitsIave), I-프레임 최대 비트량(BitsImax), 및 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 도출할 경우, 평균 비트량 추정부(11-1), 최대 비트량 추정부(11-2), 및 최소 비트량 추정부(11-3)는 인코딩량 계산부(102)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, 도 10a에 도시된 바와 같이, 비트레이트와 I-프레임 비트량 간의 관계를 기초로 한 특징으로부터 추정에 의해 프레임 특징을 도출한다.
또한, P- 및 B-프레임의 프레임 특징을 도출할 경우, 평균 비트량 추정부(11-1), 최대 비트량 추정부(11-2), 및 최소 비트량 추정부(11-3)가 인코딩량 계산부(102)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, 도 10b에 도시된 바와 같이, (비트레이트와 B-프레임 비트량 간의 관계와 유사하게) 비트레이트와 P-프레임 비트량 간의 관계를 기초로 한 특징으로부터 추정에 의해 프레임 특징을 도출한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면 비디오 품질 추정장치(1)의 인코딩 품질 추정부(12)는 평균 비디오 품질 추정부(121), 최대 비디오 품질 추정부(122), 최소 비디오 품질 추정부(123), 차분 비디오 품질 추정부(124), 및 비디오 품질 추정부(125)를 포함한다.
평균 비디오 품질 추정부(121), 최대 비디오 품질 추정부(122), 및 최소 비디오 품질 추정부(123)가 패킷 분석부(10)로부터 출력된 비트레이트를 수신하고, 도 11에 도시된 바와 같이 비트레이트와 비디오 품질값(Vq) 간의 관계를 기초로 한 특징을 이용해 평균 비디오 품질값(Vqave), 최대 비디오 품질값(Vqmax), 및 최소 비디오 품질값(Vqmin)을 도출한다.
차분 비디오 품질 추정부(124)는 평균 비디오 품질 추정부(121), 최대 비디오 품질 추정부(122), 및 최소 비디오 품질 추정부(123)에 의해 도출된 평균 비디오 품질값(Vqave), 최대 비디오 품질값(Vqmax), 및 최소 비디오 품질값(Vqmin), 비트량 계산부(10-2)에 의해 도출된 각각의 프레임 타입의 비트량(BitsI, BitsP, 및 BitsB), 및 프레임 특징 추정부(11)에 의해 도출된 프레임 특징들(BitsIave, BitsImax, BitsImin, BitsPave, BitsPmax, BitsPmin, BitsBave, BitsBmax, 및 BitsBmin)을 수신한다. 차분 비디오 품질 추정부(124)는 그런 후 비디오 품질 추정을 받도록 비디오의 비디오 품질값과 평균 비디오 품질값 간의 차로서 이용하는 차분 비디오 품질값(dVq)을 도출한다.
차분 비디오 품질값(dVq)을 도출하는 방법을 설명한다.
예컨대, 도 11에 도시된 검은별로 표시된 값이 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)인 경우, 피추정 I, P, 및 B 프레임의 프레임 비트량이 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 동일한 비트레이트로 프레임 비트량과 비디오 품질값 간의 관계를 기초로 한 특징으로부터 도출될 수 있다. 도 10a 및 도 10b에 (도 10a 및 도 10b에서 검은별로) 도시된 바와 같이 비트레이트와 프레임 비트량 간의 관계에 있어 특징으로부터 각각의 프레임들의 평균 비트량으로부터의 차가 도출될 수 있다. 이들 특징들을 이용해 차분 비디오 품질값이 계산된다.
보다 상세하게, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)과 같고, P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)과 같으며, B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)과 같다면, 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)은 평균 비디오 품질값(Vqave)와 같아지므로, 전혀 차분 비디오 품질값이 발생하지 않는다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 크면, 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)은 도 9a에 도시된 특징에 따라 평균 비디오 품질값(Vqave)보다 더 크게 된다. 반대로, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 작으면, 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)은 평균 비디오 품질값(Vqave)보다 더 작게 된다.
따라서, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 크면, 차분 비디오 품질값(dVq)은 (Vqmax - Vqave)×(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례하게 된다. I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 작으면, 차분 비디오 품질값(dVq)은 (Vqmin - Vqave)×(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례하게 된다.
P 또는 B-프레임의 프레임 비트량(BitsP 또는 BitsB)이 P 또는 B-프레임 평균 비트량(BitsPave 또는 BitsBave)보다 더 크면, 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)은 도 9b 및 도 9c에 도시된 특징에 따라 평균 비디오 품질값(Vqave)보다 더 작게 된다. P 또는 B-프레임 비트량(BitsP 또는 BitsB)이 P 또는 B-프레임 평균 비트량(BitsPave 또는 BitsBave)보다 더 작으면, 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)은 평균 비디오 품질값(Vqave)보다 더 커지게 된다.
P-프레임이 예인 경우, P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 더 크면, 차분 비디오 품질값(dVq)은 (Vqmin - Vqave)×(BitsP - BitsPave)/(BitsPmin - BitsPave)에 비례하게 된다. P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 더 작으면, 차분 비디오 품질값(dVq)은 (Vqmax - Vqave)×(BitsP - BitsPave)/(BitsPmax - BitsPave)에 비례하게 된다.
B-프레임의 차분 비디오 품질값(dVq)의 특징이 P-프레임의 상술한 특징과 같고, 따라서 그 설명을 반복하지 않는 것에 유의하라.
차분 비디오 품질값(dVq)에 대한 각각의 비디오 프레임 타입의 특징을 이용함으로써, 차분 비디오 품질 추정부(124)는 비트레이트, 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량, 및 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 수신하고 차분 비디오 품질값(dVq)을 도출한다.
비디오 품질 추정부(125)는 평균 비디오 품질 추정부(121)에 의해 도출된 평균 비디오 품질값(Vqave)과 차분 비디오 품질 추정부(124)에 의해 도출된 차분 비디오 품질값(dVq)을 더함으로써 피추정 비디오의 비디오 품질값(Vq)을 도출한다.
본 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(1)는 CPU(중앙처리장치), 메모리, 인터페이스를 포함한 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램을 설치함으로써 실행된다. 컴퓨터의 다양한 하드웨어 자원 및 컴퓨터 프로그램(소프트웨어) 간의 협동에 의해 비디오 품질 추정장치(1)의 다양한 기능들이 실행된다.
도 5를 참조로 본 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(1)의 동작을 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 비디오 품질 추정장치(1)의 패킷 분석부(10)가 입력 패킷을 캡쳐한다(S101).
패킷 분석부(10)는 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트(BR)와 캡쳐된 패킷으로부터 각각의 비디오 프레임 타입들의 비트량(BitsI, BitsP, and BitsB)을 도출한다(S102).
프레임 특징 추정부(11)의 평균 비트량 추정부(11-1)는 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, I-프레임 평균 비트량을 도출하며(S103), 이를 차분 비디오 품질 추정부(124)에 출력한다.
평균 비트량 추정부(11-1)는 비트레이트가 증가함에 따라 I-프레임 평균 비트량이 증가하는 특징을 나타내는 수학식 1을 이용해 I-프레임 평균 비트량을 도출할 수 있다:
여기서 (BitsIave)는 I-프레임 평균 비트량이고, BR은 비트레이트이며, v1, v2, 및 v3는 특징 계수이다.
평균 비트량 추정부(11-1)가 I-프레임 평균 비트량을 도출한 후, 최대 비트량 추정부(11-2)가 상기 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, I-프레임 최대 비트량을 도출하며(S104), 이를 차분 비디오 품질 추정부(124)에 출력한다.
최대 비트량 추정부(11-2)는 비트레이트가 증가함에 따라 I-프레임 최대 비트량이 증가하는 특징을 나타내는 수학식 2를 이용해 I-프레임 최대 비트량을 도출할 수 있다:
여기서, (BitsImax)는 I-프레임 최대 비트량이고, BR은 비트레이트이며, v4, v5, 및 v6은 특징 계수이다.
최대 비트량 추정부(11-2)가 I-프레임 최대 비트량을 도출한 후, 최소 비트량 추정부(11-3)가 상기 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, I-프레임 최소 비트량을 도출하며(S105), 이를 차분 비디오 품질 추정부(124)에 출력한다.
최소 비트량 추정부(11-3)는 비트레이트가 증가함에 따라 I-프레임 최소 비트량이 증가하는 특징을 나타내는 수식을 이용해 I-프레임 최소 비트량을 도출할 수 있다:
(BitsImin)는 I-프레임 최소 비트량이고, BR은 비트레이트이며, v7, v8, 및 v9는 특징 계수이다.
I-프레임의 프레임 특징들을 도출한 후, 평균 비트량 추정부(11-1), 최대 비트량 추정부(11-2), 및 최소 비트량 추정부(11-3)는 P 및 B 프레임의 프레임 특징들을 도출하고(S106 및 S111), 이들을 차분 비디오 품질 추정부(124)에 출력한다.
평균 비트량 추정부(11-1), 최대 비트량 추정부(11-2), 및 최소 비트량 추정부(11-3)는 비트레이트가 증가함에 따라 각 프레임 특징의 비트량이 증가하는 관계를 각각 나타내는 수학식 4 에서 9를 이용해 P 및 B 프레임의 프레임 특징들을 도출할 수 있다:
여기서, (BitsPave)는 P-프레임 평균 비트량이고, (BitsPmax)는 P-프레임 최대 비트량이며, (BitsPmin)는 P-프레임 최소 비트량이고, (BitsBave)는 B-프레임 평균 비트량이고, (BitsBmax)는 is the B-프레임 최소 비트량이며, (BitsBmin)는 B-프레임 최소 비트량이고, (BR)은 비트레이트이며, v10 내지 v21은 특징 계수이다.
프레임 특징 추정부(11)가 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 도출한 후, 인코딩 품질 추정부(12)의 평균 비디오 품질 추정부(121)는 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, 평균 비디오 품질값을 도출하며(S112), 이를 차분 비디오 품질 추정부(124)와 비디오 품질 추정부(125) 모두에 출력한다.
평균 비디오 품질 추정부(121)는 비트레이트가 증가함에 따라 평균 비디오 품질값이 증가하는 특징을 나타내는 수학식 10을 이용해 평균 비디오 품질값을 도출할 수 있다:
여기서, (Vqave)는 평균 비디오 품질값이고, BR은 비트레이트이며, v22, v23, 및 v24는 특징 계수이다.
평균 비디오 품질 추정부(121)가 평균 비디오 품질값을 도출한 후, 최대 비디오 품질 추정부(122)는 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, 최대 비디오 품질값을 도출하며(S113), 이를 차분 비디오 품질 추정부(124)에 출력한다.
최대 비디오 품질 추정부(122)는 비트레이트가 증가함에 따라 최대 비디오 품질값이 증가하는 특징을 나타내는 수학식 11을 이용해 최대 비디오 품질값을 도출할 수 있다:
여기서, (Vqmax)는 최대 비디오 품질값이고, BR은 비트레이트이며, v25, v26, 및 v27은 특징 계수이다.
최대 비디오 품질 추정부(122)가 최대 비디오 품질값을 도출한 후, 최소 비디오 품질 추정부(123)는 패킷 분석부(10)에 의해 도출된 비트레이트를 수신하고, 최소 비디오 품질값(S114)을 도출하며, 이를 차분 비디오 품질 추정부(124)에 출력한다.
최소 비디오 품질 추정부(123)는 비트레이트가 증가함에 따라 최소 비디오 품질값이 증가하는 특징을 나타내는 수학식 12를 이용해 최소 비디오 품질값을 도출할 수 있다:
여기서, (Vqmin)은 최소 비디오 품질값이고, BR은 비트레이트이며, v28, v29, 및 v30은 특징 계수이다.
최소 비디오 품질 추정부(123)가 최소 비디오 품질값을 도출한 후, 차분 비디오 품질 추정부(124)는 평균 비디오 품질 추정부(121)에 의해 도출된 평균 비디오 품질값(Vqave), 최대 비디오 품질 추정부(122)에 의해 도출된 최대 비디오 품질값(Vqmax), 최소 비디오 품질 추정부(123)에 의해 도출된 최소 비디오 품질값(Vqmin), 프레임 특징 추정유닛(11)에 의해 도출된 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 특징들(BitsIave, BitsImax, BitsImin, BitsPave, BitsPmax, BitsPmin, BitsBave, BitsBmax, and BitsBmin), 및 패킷분석부(10)의 비트량 계산부의 비트량(BitsI, BitsP, and BitsB)을 수신한다. 그런 후, 차분 비디오 품질 추정부(124)는 차분 비디오 품질값을 도출하고(S115), 이를 비디오 품질 추정부(125)에 출력한다.
차분 비디오 품질 추정부(124)는 프레임 비트량 및 각각의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량 간에 관계를 기초로 차분 비디오 품질값(dVq)의 특징을 나타내는 수학식(13)을 이용해 차분 비디오 품질값(dVq)을 도출할 수 있다.
각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 비트량 및 평균 비트량이 서로 같을 경우 차분 비디오 품질값(dVq)이 보장되지 않는 것에 유의하라.
여기서, (dVq)는 차분 비디오 품질값이고, X는 차분 비디오 품질값에 대한 I-프레임 비트량의 영향도이며, Y는 차분 비디오 품질값에 대한 P-프레임 비트량의 영향도이고, Z는 차분 비디오 품질값에 대한 B-프레임 비트량의 영향도이며, v31, v32, v33, 및 v34는 특정 계수이다.
수학식 13에서 X, Y 및 Z는 프레임 비트량과 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량 간의 관계를 각각 나타내는 수학식 14 내지 19를 이용해 도출될 수 있다.
[BitsI > BitsIave에 대해]
[BitsI < BitsIave에 대해]
[BitsP < BitsPave에 대해]
[BitsP > BitsPave에 대해]
[BitsB < BitsBave에 대해]
[BitsB > BitsBave에 대해]
수학식 1 내지 13에 사용된 특징 계수 v1 내지 v34처럼, 관련된 특징 계수들이 비디오 품질 추정장치(1)에 배열된 저장부(미도시)내 품질 특징 계수 데이터베이스로부터 선택된다. 도 6은 품질 특징 계수 데이터베이스를 예시하고 있다. 품질 특징 데이터베이스는 전제조건에 따른 특징 계수를 기술한다.
비디오 품질은 비디오 CODEC의 실행에 따른다. 가령, H.264에 의해 인코딩된 비디오와 심지어 동일한 비트레이트로 MPEG2에 의해 인코딩된 비디오 간에 차이가 있다. 또한, 비디오 품질도 비디오 포맷과 프레임 레이트를 포함한 전제조건에 따른다. 도 6에 도시된 품질 특징계수 데이터베이스의 예에서, 특징 계수가 각 전제조건에 대해 기술된다.
차분 비디오 품질 추정부(124)가 차분 비디오 품질값(dVq)을 도출한 후, 비디오 품질 추정부(125)는 평균 비디오 품질 추정부(121)에 의해 도출된 평균 비디오 품질값(Vqave)과 차분 비디오 품질 추정유닛(124)에 의해 도출된 차분 비디오 품질값(dVq)을 수신하고, 이들을 더하여(수학식(20)), 비디오 품질 추정을 받도록 비디오 컨텐츠의 비디오 품질값(Vq)을 도출한다(S116):
이런 식으로, 제 1 실시예에 따르면, 인코딩 열화를 고려한 비디오 품질값이 패킷으로부터 인코딩된 비디오 패킷의 비트레이트와 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량을 이용해 계산될 수 있다. 비디오 품질은 종래 방법보다 더 정확한 객관적 품질 추정방법에 의해 추정될 수 있다.
비디오 통신 서비스 제공자는 제공된 서비스가 사용자를 위해 기설정되거나 더 큰 품질을 유지하는지 여부를 쉽게 판단할 수 있고, 제공된 서비스의 실제 품질을 실시간으로 파악하고 관리할 수 있다.
[제 2 실시예]
본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치는 비트레이트를 이용해 정량적으로 비디오 품질을 나타내는 비디오 품질 평가치, 비디오 통신에 대한 비디오 품질 추정치에 영향을 주는 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량을 도출함으로써 객관적 비디오 품질평가를 실행한다.
예컨대, 제 2 실시예에서, 비디오 품질 추정장치는 인터넷과 같은 IP 네트워크를 통해 제공된 IPTV 서비스, 비디오 분배 서비스, 또는 비디오폰 서비스와 같은 비디오 통신에서 패킷에 포함된 인코딩 비디오 패킷을 분석하고, 이들 비디오 통신 서비스에 대한 비디오 품질에 영향을 주는 특징량을 정량적으로 나타내는 비디오 품질 평가치를 도출한다.
제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치는 입력 패킷으로부터 인코딩 비디오의 비트레이트, 인코딩 비디오의 비디오 프레임에서 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량, 및 손실 비디오 프레임의 개수를 고려해 비디오 품질 평가치를 도출함으로써 인코딩 비디오의 비디오 품질을 추정한다.
인코딩 비디오의 각각의 비디오 프레임 타입에 할당된 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계 및 비디오의 비디오 품질 평가치에 대해 네트워크에서 발생된 패킷 손실의 영향을 설명한다.
<각각의 비디오 프레임 타입의 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계>
상술한 바와 같이, 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량과 도 9a 내지 도 9c에 도시된 비디오 품질 평가치 간의 관계는 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량이 심지어 동일한 비트레이트를 갖는 비디오에 영향을 주는 것을 나타낸다.
<각각의 비디오 프레임 타입의 비트량 특징과 비디오 품질 평가치 간의 관계>
도 25a 내지 도 25c는 각각의 비디오 프레임 타입들에 대해 인코딩 비디오 컨텐츠 세트("비디오 세트"라 함)에 대해 비트레이트와 프레임 비트량 간의 관계를 도시한 그래프이다. 도 26은 비트레이트와 비디오 품질 평가치 간의 관계를 도시한 것이다.
도 25a 내지 도 25c에 도시된 바와 같이, I-프레임 비트량, P-프레임 비트량, 및 B-프레임 비트량은 동일한 비트레이트에 무관하게 비디오 컨텐츠에 따른 다른 비트량 특징들을 갖는다.
이는 동일한 비트량으로 인코딩된 다른 비디오 컨텐츠들이 각각의 비디오 컨텐츠에 따라 각각의 비디오 프레임 타입의 다른 비트량을 갖는 것을 의미한다.
도 26에 도시된 바와 같이, 인코딩 비디오 품질 평가치는 심지어 동일한 비트레이트를 갖는 비디오에서도 최대 및 최소 인코딩 비디오 평가치를 갖는다. 즉, 인코딩 비디오 품질 평가치는 심지어 동일한 비트레이트로 인코딩된 비디오 컨텐츠에서도 최대 인코딩 비디오 품질 평가치와 최소 인코딩 비디오 품질 평가치 간에 차가 있다.
예컨대, 도 26에서 검은별로 표시된 값이 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치인 경우, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치는 피추정 비디오 컨텐츠의 비트레이트와 동일한 비트레이트를 갖는 비디오의 평균 인코딩 비디오 품질 평가치와 항상 일치하지 않는다. 인코딩 비디오 품질 평가치와 평균 인코딩 비디오 품질 평가치간의 차는 피추정 비디오 컨텐츠의 각각의 비디오 프레임 타입에 할당된 비트량에 따른다.
즉, 비디오 컨텐츠의 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 비트량 특징들은 비디오 컨텐츠에 대한 인코딩 비디오 품질 평가치의 의존성을 갖는다. 이는 도 26에 도시된 바와 같이 비디오들이 동일한 비트레이트로 인코딩되지만 인코딩 비디오 품질 평가치의 차로서 나타난다.
비디오 세트에서 비디오 컨텐츠 중 동일한 비트레이트로 인코딩된 비디오의 품질 평가치(인코딩 비디오 품질 평가치: Vqc)를 설명한다.
비디오 세트에서 임의의 비디오 컨텐츠들이 동일한 비트레이트로 인코딩된 경우, 인코딩 비디오의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc) 중 최대치는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vcmax)로 정의되고, 최소치는 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vcmin)로 정의되며, 평균치는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vcave)로 정의된다.
예컨대, 10Mbps 비트레이트(BR)로 인코딩된 8개 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 "3.5", "3.6", "3.7", "3.8", "3.9", "4.0", "4.1", 및 "4.2"인 경우, 인코딩 비디오 품질 평가치의 최대치는 "4.2"이므로, 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vcmax)는 "4.2"가 된다. 최소치는 "3.5"이므로, 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vcmin)는 "3.5"가 된다. 평균치는 "3.85"이므로, 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vcave)는 "3.85"가 된다.
<패킷 손실과 비디오 품질 평가치 간의 관계>
압축 비디오 프레임 전송시 비디오 품질 평가치에 대해 네트워크에서 발생된 패킷 손실의 영향을 설명한다.
도 27은 가로좌표를 따라 표시된 패킷 손실에 대한 손실 비디오 프레임(DF) 개수 및 비디오 컨텐츠가 10Mbps 비트레이트로 인코딩될 때 세로좌표를 따라 표시된 비디오 품질 평가치(Vq)를 도시한 그래프이다.
도 28a 내지 도 28c는 비트레이트(BR)가 10Mbps이고 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 1인 경우 비디오 품질 평가치와 각각의 비디오 프레임 타입(I-, P-, 및 B-프레임)의 프레임 비트량(BitsI, BitsP, and BitsB) 간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 비디오 품질 평가치가 동일한 개수의 손실 비디오 프레임(DF)으로 압축될 경우, 이들은 최대 및 최소 비디오 품질 평가치를 포함한다. 이는 비디오 품질 평가치가 동일한 개수의 손실 비디오 프레임들에서도 비디오 컨텐츠에 따라 변하는 것을 말한다.
도 28a 내지 도 28c에 도시된 바와 같이, 동일한 개수의 손실 비디오 프레임들(DF)에서, 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 관계는 작은 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 갖고, 큰 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 갖는 것을 나타낸다. P 및 B-프레임 비트량에 대해 동일한 개수의 손실 비디오 프레임들(DF)에서 비교 결과 작은 P 및 B-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 갖고, 큰 P 및 B-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 갖는 것을 나타낸다.
심지어 동일한 개수의 손실 비디오 프레임들(DF)에서도, 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량이 비디오 품질에 영향을 준다.
예컨대, 도 27에서 검은별로 표시된 값이 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치인 경우, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치는 피추정 비디오 컨텐츠와 동일한 손실 비디오 프레임을 갖는 비디오의 평균 비디오 품질 평가치와 항상 일치하지 않는다. 비디오 품질 평가치와 평균 비디오 품질 평가치간의 차는 피추정 비디오 컨텐츠의 각각의 비디오 프레임 타입에 할당된 비트량에 따른다.
즉, 비디오 컨텐츠의 각각의 비디오 프레임 타입들의 프레임 비트량 특징들은 비디오 컨텐츠에 대한 비디오 품질 평가치의 의존성을 갖는다. 이는 도 27에 도시된 바와 같이 비디오들이 동일한 개수의 손실 비디오 프레임들을 갖지만 비디오 품질 평가치에서 차로 나타난다.
압축 비디오의 비디오 품질 평가치(Vq)를 설명한다.
동일한 개수의 손실 비디오 프레임들과 동일한 비트레이트로 인코딩된 임의의 비디오들에서, 비디오 품질 평가치(Vq) 중 최대치는 최대 비디오 품질 평가치(Vqmax)로 정의되고, 최소치는 최소 비디오 품질 평가치(Vqmin)로 정의되며, 평균치는 평균 비디오 품질 평가치(Vqave)로 정의된다.
예컨대, 10Mbps 비트레이트로 인코딩된 8개 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 "3.5", "3.6", "3.7", "3.8", "3.9", "4.0", "4.1", 및 "4.2"인 경우, 비디오 품질 평가치(Vq)의 최대치는 "4.2"이므로, 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqmax)는 "4.2"가 된다. 최소치는 "3.5"이므로, 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqmin)는 "3.5"가 된다. 8개 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치의 평균치는 "3.85"이므로, 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqave)는 "3.85"가 된다.
제 2 실시예에 따른 비디오 품질 평가치(2)의 배열과 기능을 설명한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 평가치(2)는 패킷 분석부(20), 프레임 특징 추정부(21), 인코딩 품질 추정부(22), 및 패킷 손실 품질 추정부(23)를 포함한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 패킷 분석부(20)는 비디오 패킷 특정부(201), 비트 계산부(202), 프레임 경계위치 추출부(203), 특정 프레임 시작위치 추출부(204), 비디오 프레임 비트량 계산부(205), 비디오 프레임 비트량 계산부(206), 패킷 손실 프레임 특정부(207) 및 손실 비디오 프레임 개수 계산부(208)를 포함한다.
비디오 패킷 특정부(201)는 인코딩 비디오 패킷에 고유한 패킷 ID(PID)를 기초로 입력 패킷에 포함된 임의의 인코딩 비디오 패킷을 특정한다(가령, RTP(실시간 전송 프로토콜) 패킷의 페이로드 타입, TS(전송 스트림) 패킷의 PID, 또는 PES(패킷화 기본 스트림) 헤더에서 스트림 ID를 이용해 특정한다). 비디오 패킷 특정부(201)는 또한 RTP 패킷에서 RTP 시퀀스 넘버 및 TS 패킷에서 CC(Continuity Counter: 4비트 카운터)를 추출하는 기능을 가질 수 있다.
비트레이트 계산부(202)는 비디오 패킷 특정부(201)에 의해 특정된 단위시간당 인코딩 비디오 패킷의 비트량에 의해 표현된 비트레이트를 계산한다.
예컨대, 비디오 또는 오디오의 인코딩 데이터는 TS 패킷 해더에 기술된 PID 에 의해 식별된다. 비트레이트 계산부(202)는 비디오 데이터의 PID를 갖는 TS 패킷을 카운트하고, 카운트에 상기 TS 패킷의 데이터 길이(일반적으로 188 바이트)를 곱하여 단위시간당 비트량을 계산함으로써, 비트레이트(BR)를 도출한다.
프레임 경계위치 추출부(203)는 비디오 패킷 특정부(201)에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 추출한다.
예컨대, IP 헤더, UDP(User Datagram Protocol) 헤더, RTP, TS 헤더, PES 헤더, 및 ES(기본 스트림)과 같은 정보를 포함한다. 이들 정보 종류 중에, TS 헤더에서 Payload_Unit_Start_Indicator("PUSI"라고 함)은 PES 헤더의 유무를 나타내는 플래그(flag)이다. 한 PES가 한 프레임을 포함하면(한 비디오 프레임은 종종 TV 방송에 사용되는 비디오 인코딩에서 한 PES에 저장됨), PUSI는 비디오 프레임의 시작을 나타내는 정보로 사용된다.
마찬가지로, IP 헤더, UDP(User Datagram Protocol) 헤더, RTP, 및 ES(기본 스트림)과 같은 정보를 포함한다. 이들 정보 종류 중에, RTP 헤더에 Marker_bit("MB"라 함)가 때로 비디오 프레임의 끝 위치를 나타내는 정보로서 사용된다. 이 경우, 프레임의 끝 위치는 MB의 유무에 따라 추출된다.
비디오 프레임 시작위치의 추출을 개념적으로 설명하기 위한 표인 도 7을 참조로 프레임의 경계위치를 나타내는 정보를 상세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이(좌측 열은 RTP 시퀀스 번호를 나타내고, 좌로부터 2번째에서 8번째 열은 TS의 CC 번호를 나타냄), PUSI를 포함한 TS는 프레임의 시작위치를 나타낸다. 프레임의 경계위치를 나타내는 정보로서, 프레임의 시작위치의 RTP 시퀀스 번호, 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호, 또는 PUSI를 포함한 패킷의 프레임의 순서번호를 저장하기에 충분하다. 프레임 카운팅 방법으로서, 분석섹션에서 PUSI가 카운트된다.
PES 헤더가 이용가능한 경우, 가령, PES 헤더가 암호화되지 않은 경우, PTS(Presentation Time Stamp) 또는 DTS(Decoding Time Stamp)가 프레임의 경계위치를 나타내는 정보로서 이용되며, 이에 따라 PUSI에 대한 처리와 동일한 처리가 수행된다. 마찬가지로, ES가 이용가능할 경우, 프레임 정보를 저장하므로, PUSI에 대한 처리와 동일한 처리가 수행된다. 또한 프레임이 RTP에 의해 패킷화되는 경우, PUSI에 대한 처리와 동일한 처리가 MB를 인용함으로써 수행된다.
특정 프레임 시작위치 추출부(204)는 비디오 패킷 특정부(201)에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보를 추출한다.
제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치에서 특정 프레임 시작위치 추출부(204)는 ES 정보가 이용가능할 경우 "I-프레임", "P-프레임", 및 "B-프레임"의 시작위치를 나타내는 정보 피스들과, 암호로 인해 ES 정보가 이용불가할 경우 "I-프레임"의 시작위치를 나타내는 정보를 추출하는 것이 전제된다.
ES 정보가 이용가능할 경우, 프레임 정보를 나타내는 비트는 H.264 또는 MPEG2 비트 스트링에 있다(가령, 이 비트는 H.264에 대한 Primary_pic_type 또는 Slice_type이다). "I-프레임", "P-프레임", 및 "B-프레임"의 프레임 경계는 이 정보에 의해 식별될 수 있다. 또한, 이 비디오 프레임의 개수는 비디오 프레임 타입 식별정보를 포함한 패킷의 RTP 시퀀스 번호 또는 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호에 의해 식별될 수 있다.
ES 정보가 이용불가할 경우, "I-프레임"의 시작위치를 나타내는 정보는 I-프레임 또는 IDR(Instantaneous Decoder Refresh) 프레임의 시작위치를 나타내는 플래그로서 역할하는 TS 헤더에서의 RAI(Random_Access_Indicator) 또는 ESPI(Elementary_Stream_Priority_Indicator)이다(비특허 참조문헌 4 및 5 참조). RAI 또는 ESPI가 I-프레임 또는 IDR 프레임의 시작위치를 나타내는 정보로 이용되기 때문에, I-프레임의 경계는 다른 프레임들의 경계와 구별될 수 있다. 또한, 이 비디오 프레임의 번호는 RAI 또는 ESPI를 포함한 패킷의 RTP 시퀀스 번호 또는 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 비디오 프레임의 순서번호를 저장함으로써 결정될 수 있다.
RAI나 ESPI도 I-프레임 또는 IDR 프레임의 시작위치를 나타내지 않는 경우, 특정 프레임 시작위치 추출부(204)는 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)(나중에 설명함)에 포함되고 프레임 경계위치 추출부(203)에 의해 추출된 프레임 시작위치를 나타내는 PUSI를 이용해 각 프레임의 데이터량 및 비디오 프레임 비트량 계산부(205)에 의해 계산된 각각의 비디오 프레임들의 비트량을 계산함으로써 I-프레임의 위치를 특정한다.
I-프레임의 정보량은 다른 비디오 프레임들의 정보량보다 더 크다. 압축 비디오 프레임 타입의 이런 기본 특징을 기초로, 패킷내 비디오 프레임들 중 큰 데이터량을 갖는 비디오 프레임은 인코딩 비디오의 GoP 길이로부터 변환시 I-프레임으로 특정될 수 있다.
예컨대, 비디오 프레임의 개수가 300이고, GoP 길이가 15이면, I-프레임의 개수는 20이다. 따라서, 패킷내 비디오 프레임들 중 큰 데이터량을 각각 갖는 20개 비디오 프레임들은 I-프레임로 특정될 수 있다.
또 다른 방법은 클러스터링의 기초인 최소 거리를 갖는 프레임들을 그루핑(grouping)하는 방법(최근접 이웃방법(nearest neighbor method))이다.
예컨대, 12개 비디오 프레임들이 1초에 있고 (I, B, 및 P 비디오 프레임 타입을 나타내는) I, B, B, P, B, B, I, B, B, P, B, 및 B 순으로 정렬되는 경우를 설명한다. 1초 비디오 컨텐츠에서 각각의 비디오 프레임들의 비트량이 100, 50, 51, 70, 48, 45, 95, 49, 52, 71, 47, 및 46 비트라고 가정하면, 100 및 95 비트들은 비디오 프레임들이 최대 비트량 그룹으로, 즉, 최근접 이웃방법을 이용해 I-프레임으로 식별된다. 50, 51, 48, 45, 49, 52, 47, 및 46 비트의 비디오 프레임들은 최소 비트량 그룹으로, 즉, B-프레임으로 식별된다. 나머지 70 및 71 비트의 비디오 프레임들은 중간 그룹으로, 즉, P-프레임으로서 식별된다.
특정된 I-프레임의 위치를 나타내기 위해, 분석섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호 또는 프레임의 시작위치에서 RTP 시퀀스 번호가 저장된다.
ES 정보가 이용불가하고 비디오 프레임 타입이 동적으로 변하지 않을 경우, 상술한 방법에 의해 I-프레임의 시작위치를 또한 획득하고, 디폴트 GoP 패턴(예컨대, M=3 및 N=15)에서 원점으로서 I-프레임의 시작위치를 이용해 "P-프레임" 및 "B-프레임" 순서대로 프레임들을 결정한다.
I-, P-, 및 B-프레임의 비트량은 일반적으로 BitsI > BitsP > BitsB 관계를 갖는다. 따라서, 비디오 프레임 타입은 큰 비트량을 갖는 프레임으로부터 순서대로 결정될 수 있다.
비디오 프레임 비트량 계산부(205)는 프레임 경계위치 추출부(203)에 의해 추출된 프레임 경계위치들 간에 비디오 데이터의 PID를 갖는 TS 패킷을 카운트한다. 비디오 프레임 비트량 계산부(205)는 카운트에 TS 패킷의 데이터 길이(일반적으로 188 바이트)를 곱하여, 각 비디오 프레임의 비트량을 도출한다. 또한, 비디오 프레임 비트량 계산부(205)는 각 비디오 프레임의 비트량에 따라 경계위치 추출부(203)에 의해 추출된 프레임 경계위치(프레임의 시작위치에서 RTP 시퀀스 번호, 분석 섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서 번호, 또는 PUSI를 포함한 패킷의 프레임의 순서 번호)를 저장한다.
비디오 프레임 비트량 계산부(206)는 비디오 프레임 비트량 계산부(205)에 의해 계산된 각각의 비디오 프레임들의 비트량, 프레임 경계위치 정보, 및 특정 프레임 시작위치 추출부(204)에 의해 특정된 I, P, B-프레임의 위치로부터 I-프레임 비트량(BitsI), P-프레임 비트량(BitPI), 및 B-프레임 비트량(BitsB)을 계산한다.
피추정 비디오에 포함된 비디오 프레임 타입들의 배열은 인코딩 상황에 따라 변하는 것에 유의하라. 예컨대, 비디오는 단지 I-프레임만, I 및 P-프레임, 또는 I, P, B-프레임의 모든 비디오 프레임 타입들로 형성될 수 있다. 따라서, 비디오 프레임 비트량 계산부(206)는 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 프레임 비트량, 즉, 일부 또는 모든 비디오 프레임 타입들의 프레임 비트량을 도출한다.
비디오 프레임 비트량 계산부(206)에 의한 각 비디오 프레임 타입을 특정하는 방법은 다음과 같이 결정된다.
ES 정보가 이용가능한 경우, 프레임 정보를 나타내는 비트가 H.264 또는 MPEG2 비트 스트링에 있다(예컨대, 이 비트는 H.264에 대해 Primary_pic_type or Slice_type이다). "I-프레임", "P-프레임", 및 "B-프레임"의 프레임 경계들은 이 정보에 의해 식별될 수 있다. 프레임 경계위치는 패킷의 RTP 시퀀스 번호 또는 분석 섹션의 시작으로부터 카운트된 패킷의 순서번호에 따라 저장된다.
ES 정보가 이용불가능한 경우, 프레임은 디폴트 GoP 구조(예컨대, M=3 및 N=15)에서 원점으로서 특정 I-프레임 시작위치를 이용해 "P-프레임" 및 "B-프레임" 순서대로 결정될 수 있다.
I, P, B-프레임의 비트량은 일반적으로 BitsI > BitsP > BitsB의 관계를 갖는다. 따라서, 비디오 프레임 타입은 큰 비트량을 갖는 프레임으로부터 순서대로 결정될 수 있다.
대안으로, 비디오 프레임 타입은 비특허 참조문헌 6에 기술된 방법에 따라 I, P, B-프레임의 비트량들 간의 크기 관계를 이용해 특정될 수 있다.
패킷 손실 프레임 특정부(207)는 프레임 경계위치 추출부(203)에 의해 추출된 프레임 경계위치를 나타내는 PUSI 또는 MB를 포함한 IP 패킷내 RTP 시퀀스 번호 또는 CC와 같은 정보를 이용해 패킷 손실 프레임을 특정한다.
예컨대, 제 1 프레임이 도 7에 도시된 바와 같이 10000 내지 10002의 RTP 시퀀스 번호들을 갖는 패킷들로 형성되고 10001의 RTP 시퀀스 번호를 갖는 패킷이 손실되면, 제 1 프레임이 손실된 것으로 특정될 수 있다. 이때, 패킷 손실을 갖고 분석 섹션의 시작으로부터 카운트된 프레임의 순서번호가 저장될 수 있다.
손실 비디오 프레임 개수 계산부(208)는 비디오 프레임 비트량 계산부(206)로부터 출력된 분석 섹션에서 프레임 개수 및 비디오 프레임 타입으로부터 손실 비디오 프레임의 개수, 및 패킷 손실 프레임 특정부(207)로부터 출력된 분석 섹션에서 손실 프레임 개수를 계산한다.
예컨대, 제 1 프레임이 도 7에 도시된 바와 같이 10000 내지 10002의 RTP 시퀀스 번호들을 갖는 패킷들로 형성되고 10001의 RTP 시퀀스 번호를 갖는 패킷이 손실되면, 패킷 손실 프레임 특정부(207)는 패킷 손실이 발생한 비디오 프레임 위치가 제 1 프레임인 것을 나타내는 정보를 출력하고, 비디오 프레임 비트량 계산부(206)는 제 1 프레임의 비디오 프레임 타입이 I-프레임인 것을 나타내는 정보를 출력한다. 이들 정보 피스들로부터, 손실 비디오 프레임 개수 계산부(208)는 손실 비디오 프레임의 비디오 프레임 타입과 순서번호를 특정할 수 있다.
도 24를 참조로 인코딩 비디오의 비디오 프레임 타입과 패킷 손실에 의해 야기된 인코딩 비디오의 열화 전파 간의 간계를 설명한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 열화 전파는 각각의 비디오 프레임 타입의 특징들로 인해 패킷 손실이 발생한 비디오 프레임의 비디오 프레임 타입에 따라 변한다.
보다 상세하게, 패킷 손실이 I-프레임에서 발생하면, 상기 I-프레임에 연이은 P-프레임 및 B-프레임들은 I-프레임을 참조하고, 연이은 B 및 P-프레임들은 I-프레임을 인용하는 B 및 P-프레임들을 더 참조한다. 따라서, 열화 전파는 비디오 프레임 참조 구조의 중단까지 전파한다. 도 24에 도시된 예에서, 열화 프레임의 개수는 17이고, 손실 비디오 프레임 개수 계산부(208)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임들은 17개이다.
패킷 손실이 P-프레임에서 발생하면, 도 24에 도시된 바와 같이, I-프레임에서 패킷 손실이 발생한 경우와 마찬가지로 비디오 프레임 참조 구조의 중단까지 열화가 전파한다. 도 24에 도시된 예에서, 열화 프레임의 개수는 11이고, 손실 비디오 프레임 개수 계산부(208)에 의해 도출된 열화 개수는 11이다.
패킷 손실이 B-프레임에서 발생하면, 열화가 전파되지 않고 패킷 손실이 I 및 P-프레임에서 발생한 상술한 경우와는 달리 비디오 프레임은 전혀 B-프레임을 참조하지 않기 때문에 패킷 손실이 발생한 B-프레임만이 열화된다. 따라서, 손실 비디오 프레임 개수 계산부(208)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임들의 개수는 1이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 프레임 특징 추정부(21)는 I-프레임 평균 비트량을 추정하는 I-프레임 평균 비트량 추정부(211), I-프레임 최대 비트량을 추정하는 I-프레임 최대 비트량 추정부(212), I-프레임 최소 비트량을 추정하는 I-프레임 최소 비트량 추정부(213), P-프레임 평균 비트량을 추정하는 P-프레임 평균 비트량 추정부(214), P-프레임 최대 비트량을 추정하는 P-프레임 최대 비트량 추정부(215), P-프레임 최소 비트량을 추정하는 P-프레임 최소 비트량 추정부(216), B-프레임 평균 비트량을 추정하는 B-프레임 평균 비트량 추정부(217), B-프레임 최대 비트량을 추정하는 PB프레임 최대 비트량 추정부(218), B-프레임 최소 비트량을 추정하는 B-프레임 최소 비트량 추정부(219)를 포함한다.
피추정 비디오에 포함된 비디오 프레임 타입의 배열은 인코딩 상황에 따라 변하는 것에 유의하라. 비디오는 단지 I-프레임만, I 및 P-프레임, 또는 I, P, B-프레임의 모든 비디오 프레임 타입들로 형성될 수 있다. 비디오 인코딩 상황에 따라 배열이 변한다. 따라서, 프레임 특징 추정부(21)는 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 프레임 특징, 즉, 일부 또는 모든 비디오 프레임 타입들의 프레임 특징을 도출한다.
I-프레임 평균 비트량 추정부(211)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)을 도출한다.
I-프레임 평균 비트량 추정부(211)는 도 25a에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 I-프레임 평균 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
I-프레임 최대 비트량 추정부(212)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 I-프레임 최대 비트량(BitsImax)을 도출한다.
I-프레임 최대 비트량 추정부(212)는 도 25a에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 I-프레임 최대 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
I-프레임 최소 비트량 추정부(213)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 도출한다.
I-프레임 최소 비트량 추정부(213)는 도 25a에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 I-프레임 최소 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
P-프레임 평균 비트량 추정부(214)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)을 도출한다.
P-프레임 평균 비트량 추정부(214)는 도 25b에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 P-프레임 평균 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
P-프레임 최대 비트량 추정부(215)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 P-프레임 최대 비트량(BitsPmax)을 도출한다.
P-프레임 최대 비트량 추정부(215)는 도 25b에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 P-프레임 최대 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
P-프레임 최소 비트량 추정부(216)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 P-프레임 최소 비트량(BitsPmin)을 도출한다.
P-프레임 최소 비트량 추정부(216)는 도 25b에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 P-프레임 최소 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
B-프레임 평균 비트량 추정부(217)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)을 도출한다.
B-프레임 평균 비트량 추정부(217)는 도 25c에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 B-프레임 평균 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
B-프레임 최대 비트량 추정부(218)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 B-프레임 최대 비트량(BitsBmax)을 도출한다.
B-프레임 최대 비트량 추정부(218)는 도 25c에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 B-프레임 최대 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
B-프레임 최소 비트량 추정부(219)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 B-프레임 최소 비트량(BitsBmin)을 도출한다.
B-프레임 최소 비트량 추정부(219)는 도 25c에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 B-프레임 최소 비트량을 추정하는 것에 유의하라.
도 15에 도시된 바와 같이, 인코딩 품질 추정부(22)는 평균 인코딩 품질 평가치를 도출하는 평균 인코딩 품질 평가부(221), 최대 인코딩 품질 평가치를 도출하는 최대 인코딩 품질 평가부(222), 최소 인코딩 품질 평가치를 도출하는 최소 인코딩 품질 평가부(223), 컨텐츠에 대한 비디오 품질의 의존성을 나타내는 차분 인코딩 품질 평가부(224), 및 인코딩 열화에 대한 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 인코딩 품질 평가부(225)를 포함한다.
평균 인코딩 품질 평가부(221)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 평균 인코딩 품질 평가치(Vqcave)를 도출한다.
평균 인코딩 품질 평가부(221)는 도 26에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 평균 인코딩 비디오 품질 평가치를 추정하는 것에 유의하라.
최대 인코딩 품질 평가부(222)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 평균 인코딩 품질 평가치(Vqcmax)를 도출한다.
최대 인코딩 품질 평가부(222)는 도 26에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 최대 인코딩 비디오 품질 평가치를 추정하는 것에 유의하라.
최소 인코딩 품질 평가부(223)는 비트레이트 계산부(202)에 의해 계산된 비트레이트를 기초로 평균 인코딩 품질 평가치(Vqcmin)를 도출한다.
최소 인코딩 품질 평가부(223)는 도 26에 도시된 바와 같이 비트레이트가 증가함에 따라 증가하는 특징을 이용해 최소 인코딩 비디오 품질 평가치를 추정하는 것에 유의하라.
차분 인코딩 품질 평가부(224)는 평균 인코딩 품질 평가부(221)에 의해 계산된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave), 최대 인코딩 품질 평가부(222)에 의해 계산된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax), 최소 인코딩 품질 평가부(223)에 의해 계산된 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin), 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)에 의해 계산된 I-프레임 비트량(BitsI), P-프레임 비트량(BitsP), 및 B-프레임 비트량(BitsB), 프레임 특정 추정부(211)에 의해 도출된 각각의 비디오 프레임 타입들의 평균 비트량(Bits(I,P,B)ave), 최대 비트량(Bits(I,P,B)max), 및 최소 비트량(Bits(I,P,B)min)으로부터 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 도출한다.
차분 인코딩 품질 평가부(224)에 의한 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)의 도출을 상세히 설명한다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 동일한 비트레이트로(도 9a 내지 도 9c의 예에서 10Mbps)의 비교 결과 큰 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 나타내고, 작은 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 나타내는 것이 드러난다. 동일한 비트레이트로 비교 결과는 또한 큰 P 및 B-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 나타내고, 작은 P 및 B-프레임을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 나타내는 것으로 표현된다.
도 26에서 검은별로 표시된 값이 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)인 경우, 피추정 비디오 컨텐츠의 I, P, B-프레임 비트량은 도 25a 내지 도 25c에서 검은별로 표시된 값들이다. 비디오 품질 평가치를 추정하기 위해, I, P, B-프레임 비트량(BitsI, BitsP 및 BitsB)으로부터 평균 인코딩 비디오 품질 평가치로부터 변이를 나타내는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 계산하기에 충분하다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)과 같고, P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)과 같으며, B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)과 같으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)와 같다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 크면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)보다 더 커진다. 반대로, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 작으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)보다 더 낮아진다.
즉, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례하게 된다. I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례하게 된다.
P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 크면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)보다 더 낮아진다. P-프레임 비트량(BitsP)이 I-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 작으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)보다 더 높아진다.
즉, P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 더 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmin - BitsPave)에 비례하게 된다. P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 더 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmax - BitsPave)에 비례하게 된다.
B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 크면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)보다 더 낮아진다. B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 작으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)보다 더 높아진다.
즉, B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 더 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmin - BitsBave)에 비례하게 된다. B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 더 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmax - BitsBave)에 비례하게 된다.
각각의 비디오 프레임 타입의 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 이들 특징을 기초로, 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 추정한다.
인코딩 비디오 품질 추정부(225)는 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)에 의해 계산된 평균 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave) 및 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)에 의해 계산된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 더함으로써 피추정 비디오 컨텐츠의 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 추정한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 패킷 손실 품질 추정부(23)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231), 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232), 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233), 컨텐츠에 대한 비디오 품질의 의존성을 나타내는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234), 및 타겟 인코딩 열화 및 패킷 손실 열화에 대해 비디오 품질 평가치를 도출하는 비디오 품질 추정부(235)를 포함한다.
평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)는 인코딩 품질 추정부(22)에 의해 계산된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc) 및 패킷 분석부(20)에 의해 계산된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수로부터 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)를 도출한다.
평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)는 도 27에 도시된 바와 같이 손실 비디오 프레임의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 이용해 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 추정하는 것에 유의하라.
최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)는 인코딩 품질 추정부(22)에 의해 계산된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc) 및 패킷 분석부(20)에 의해 계산된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수로부터 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)를 도출한다.
최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)는 도 27에 도시된 바와 같이 손실 비디오 프레임의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 이용해 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 추정하는 것에 유의하라.
최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)는 인코딩 품질 추정부(22)에 의해 계산된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc) 및 패킷 분석부(20)에 의해 계산된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수로부터 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)를 도출한다.
최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)는 도 27에 도시된 바와 같이 손실 비디오 프레임의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 이용해 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 추정하는 것에 유의하라.
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave), 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)에 의해 계산된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax), 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)에 의해 계산된 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin), 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)에 의해 계산된 각각의 비디오 프레임 타입의 프레임 비트량(Bits(I,P,B)), 및 프레임 특징 추정부(21)에 의해 도출된 각각의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량(Bits(I,P,B)ave), 최대 비트량(Bits(I,P,B)max), 및 최소 비트량(Bits(I,P,B)min)으로부터 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 계산한다.
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 의한 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)의 도출을 상세히 설명한다.
도 28a 내지 도 28c에 도시된 바와 같이, 동일한 개수의 손실 프레임들(손실 프레임의 개수는 도 28a 내지 도 28c의 예에서 1임)에서의 비교 결과 큰 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 나타내고, 작은 I-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 나타내는 것이 드러난다. 대조적으로, 큰 P 및 B-프레임 비트량을 갖는 비디오 컨텐츠는 낮은 비디오 품질 평가치를 나타내고, 작은 P 및 B-프레임을 갖는 비디오 컨텐츠는 높은 비디오 품질 평가치를 나타낸다.
도 27에서 검은별로 표시된 값이 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)인 경우, 피추정 비디오 컨텐츠의 I, P, B-프레임 비트량은 도 25a 내지 도 25c에서 검은별로 표시된 값들이다. 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치를 추정하기 위해, I, P, B-프레임 비트량(BitsI, BitsP 및 BitsB)으로부터 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)로부터 변이를 나타내는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 계산하기에 충분하다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)과 같고, P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)과 같으며, B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)과 같으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)와 같다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 크면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)보다 더 커진다. 반대로, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 작으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)보다 더 낮아진다.
즉, I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례하게 된다. I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 작으면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례하게 된다.
P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 크면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)보다 더 낮아진다. 반대로, P-프레임 비트량(BitsP)이 I-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 작으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)보다 더 높아진다.
즉, P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 더 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmin - BitsPave)에 비례하게 된다. P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 더 작으면, 차분 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmax - BitsPave)에 비례하게 된다.
B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 크면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)보다 더 낮아진다. 반대로, B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 작으면, 피추정 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)보다 더 높아진다.
즉, B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 더 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmin - BitsBave)에 비례하게 된다. B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 더 작으면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmax - BitsBave)에 비례하게 된다.
각각의 비디오 프레임 타입의 비트량과 비디오 품질 평가치 간의 이들 특징을 기초로, 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 추정한다.
비디오 품질 추정부(235)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 의해 계산된 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 더함으로써 피추정 비디오 컨텐츠의 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vq)를 추정한다.
제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(2)는 CPU(중앙처리장치), 메모리, 및 인터페이스를 포함한 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램을 설치함으로써 실행되는 것에 유의하라. 컴퓨터의 다양한 하드웨어 자원들과 컴퓨터 프로그램(소프트웨어) 간에 협력에 의해 비디오 품질 추정장치(2)의 다양한 기능들이 실행된다.
도 17 및 도 18을 참조로 제 2 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치의 동작을 설명한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 비디오 품질 추정장치(2)의 패킷 분석부(20)는 입력 패킷을 캡쳐한다(S201). 패킷 분석부(20)는 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트(BR), 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량(BitsI,BitsP,BitsB), 및 캡쳐된 패킷으로부터 손실 비디오 프레임들(DF)의 개수를 도출한다(S202).
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)는 I-프레임 평균 비트량 추정부(211), I-프레임 최대 비트량 추정부(212), I-프레임 최소 비트량 추정부(213), P-프레임 평균 비트량 추정부(214), P-프레임 최대 비트량 추정부(215), P-프레임 최소 비트량 추정부(216), B-프레임 평균 비트량 추정부(217), B-프레임 최대 비트량 추정부(218), B-프레임 최소 비트량 추정부(219), 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221), 최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222), 및 최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)에 입력된다. 각각의 비디오 프레임 타입의 비트량(BitsI, BitsP, and BitsB)이 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)와 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 입력된다. 손실 비디오 프레임들(DF)의 개수가 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231), 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232), 및 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)에 입력된다.
I-프레임 평균 비트량 추정부(211)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)을 도출한다(S203).
I-프레임 평균 비트량(BitsIave)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 21을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Bitsave는 I-프레임 평균 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u1,…, u3는 특징 계수이다.
I-프레임 평균 비트량 추정부(211)는 상기 도출된 I-프레임 평균 비트량(Bitsave)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
I-프레임 최대 비트량 추정부(212)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 I-프레임 최대 비트량(Bitsmax)을 도출한다(S204).
I-프레임 최대 비트량(Bitsmax)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 22를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Bitsmax는 I-프레임 최대 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u4,…, u6는 특징 계수이다.
I-프레임 최대 비트량 추정부(212)는 상기 도출된 I-프레임 최대 비트량(Bitsmax)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
I-프레임 최소 비트량 추정부(213)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 도출한다(S205).
I-프레임 최소 비트량(BitsImin)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 23을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsImin는 I-프레임 최소 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u7,…, u9는 특징 계수이다.
I-프레임 최소 비트량 추정부(213)는 상기 도출된 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
P-프레임 평균 비트량 추정부(214)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)을 도출한다(S206).
P-프레임 평균 비트량(BitsPave)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 24를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsPave는 P-프레임 평균 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u10 및 u11은 특징 계수이다.
P-프레임 평균 비트량 추정부(214)는 상기 도출된 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
P-프레임 최대 비트량 추정부(215)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 P-프레임 최대 비트량(BitsPmax)을 도출한다(S207).
P-프레임 최대 비트량(BitsPmax)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 25를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsPmax는 P-프레임 최대 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u12 및 u13은 특징 계수이다.
P-프레임 최대 비트량 추정부(215)는 상기 도출된 P-프레임 최대 비트량(BitsPmax)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
P-프레임 최소 비트량 추정부(216)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 P-프레임 최소 비트량(BitsPmin)을 도출한다(S208).
P-프레임 최소 비트량(BitsPmin)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 26을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsPmin은 P-프레임 최소 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u14 및 u15은 특징 계수이다.
P-프레임 최소 비트량 추정부(216)는 상기 도출된 P-프레임 최소 비트량(BitsPmin)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
B-프레임 평균 비트량 추정부(217)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)을 도출한다(S209).
B-프레임 평균 비트량(BitsBave)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 27을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsBave는 B-프레임 평균 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u16 및 u17은 특징 계수이다.
B-프레임 평균 비트량 추정부(217)는 상기 도출된 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
B-프레임 최대 비트량 추정부(218)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 B-프레임 최대 비트량(BitsBmax)을 도출한다(S210).
B-프레임 최대 비트량(BitsBmax)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 28을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsBmax는 B-프레임 최대 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u18 및 u19는 특징 계수이다.
B-프레임 최대 비트량 추정부(218)는 상기 도출된 B-프레임 최대 비트량(BitsBmax)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
B-프레임 최소 비트량 추정부(219)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 B-프레임 최소 비트량(BitsBmin)을 도출한다(S211).
B-프레임 최소 비트량(BitsBmin)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 29를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsBmin은 B-프레임 최소 비트량이고, BR은 비트레이트이며, u20 및 u21은 특징 계수이다.
B-프레임 최소 비트량 추정부(219)는 상기 도출된 B-프레임 최소 비트량(BitsBmin)을 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224) 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 출력한다.
평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)를 도출한다(S212).
평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)는 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 30 또는 31을 이용해 도출될 수 있다:
또는
여기서, Vqcave는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치이고, BR은 비트레이트이며, u22,…,u24는 특징 계수이다.
평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)는 도출된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax)를 도출한다(S213).
최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax)는 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 32 또는 33을 이용해 도출될 수 있다:
또는
여기서, Vqcmax는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치이고, BR은 비트레이트이며, u25,…,u27은 특징 계수이다.
최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222)는 도출된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)를 기초로 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin)를 도출한다(S214).
최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin)는 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 34 또는 35를 이용해 도출될 수 있다:
또는
여기서, Vqcmin은 최소 인코딩 비디오 품질 평가치이고, BR은 비트레이트이며, u28,…,u30은 특징 계수이다.
최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)는 도출된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)에 의해 계산된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave), 최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222)에 의해 계산된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax), 최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)에 의해 계산된 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin), 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)에 의해 계산된 I-프레임 비트량(BitsI), P-프레임 비트량(BitsP), B-프레임 비트량(BitsB), I-프레임 평균 비트량 추정부(211)에 의해 계산된 I-프레임 평균 비트량(BitsIave), I-프레임 최대 비트량 추정부(212)에 의해 계산된 I-프레임 최대 비트량(BitsImax), I-프레임 최소 비트량 추정부(213)에 의해 계산된 I-프레임 최소 비트량(Bitsmin), P-프레임 평균 비트량 추정부(214)에 의해 계산된 P-프레임 평균 비트량(BitsPave), P-프레임 최대 비트량 추정부(215)에 의해 계산된 P-프레임 최대 비트량(BitsPmax), P-프레임 최소 비트량 추정부(216)에 의해 계산된 P-프레임 최소 비트량(BitsPmin), B-프레임 평균 비트량 추정부(217)에 의해 계산된 B-프레임 평균 비트량(BitsBave), B-프레임 최대 비트량 추정부(218)에 의해 계산된 B-프레임 최대 비트량(BitsBmax), B-프레임 최소 비트량 추정부(219)에 의해 계산된 B-프레임 최소 비트량(BitsBmin)을 기초로 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 도출한다(S215).
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례한다. I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례한다.
P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmin - BitsPave)에 비례한다. P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmax - BitsPave)에 비례한다.
B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmin - BitsBave)비례한다. B비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmax - BitsBave)에 비례한다.
차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치의 이들 특징을 나타내는 수학식 36을 이용해 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 도출할 수 있다:
여기서, dVqc는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치이고, X는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치에 대한 I-프레임 비트량의 영향도이며, Y는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치에 대한 P-프레임 비트량의 영향도이고, Z는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치에 대한 B-프레임 비트량의 영향도이며, u31,…,u34는 특징 계수이다.
차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 도출된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
수학식 36에서 X, Y, 및 Z는 수학식 37을 이용해 도출될 수 있다:
인코딩 비디오 품질 추정부(225)는 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)에 의해 계산된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)와 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)에 의해 계산된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 기초로 수학식 38을 이용해 인코딩 비디오 품질 추정치(Vqc)를 도출한다(S216):
인코딩 비디오 품질 추정부(225)는 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231), 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232), 및 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)로 출력한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수와 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 기초로 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)를 도출한다(S217).
평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 39를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqc는 인코딩 비디오 품질 평가치이고, Vqave는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치이며, DF는 손실 비디오 프레임의 개수이고, u35,…,u37은 특징 계수이다.
평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)는 도출된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수와 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 기초로 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)를 도출한다(S218).
최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 40을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqc는 인코딩 비디오 품질 평가치이고, Vqmax는 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치이며, DF는 손실 비디오 프레임의 개수이고, u38,…,u40은 특징 계수이다.
최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)는 도출된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수와 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 기초로 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)를 도출한다(S219).
최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 41을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqc는 인코딩 비디오 품질 평가치이고, Vqmin은 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치이며, DF는 손실 비디오 프레임의 개수이고, u41,…,u43은 특징 계수이다.
최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)는 도출된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
차분 인코딩 비디오 품질 추정부(234)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave), 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)에 의해 계산된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax), 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)에 의해 계산된 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin), 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)에 의해 계산된 I-프레임 비트량(BitsI), P-프레임 비트량(BitsP), B-프레임 비트량(BitsB), I-프레임 평균 비트량 추정부(211)에 의해 계산된 I-프레임 평균 비트량(BitsIave), I-프레임 최대 비트량 추정부(212)에 의해 계산된 I-프레임 최대 비트량(BitsImax), I-프레임 최소 비트량 추정부(213)에 의해 계산된 I-프레임 최소 비트량(BitsImin), P-프레임 평균 비트량 추정부(214)에 의해 계산된 P-프레임 평균 비트량(BitsPave), P-프레임 최대 비트량 추정부(215)에 의해 계산된 P-프레임 최대 비트량(BitsPmax), P-프레임 최소 비트량 추정부(216)에 의해 계산된 P-프레임 최소 비트량(BitsPmin), B-프레임 평균 비트량 추정부(217)에 의해 계산된 B-프레임 평균 비트량(BitsBave), B-프레임 최대 비트량 추정부(218)에 의해 계산된 B-프레임 최대 비트량(BitsBmax), B-프레임 최소 비트량 추정부(219)에 의해 계산된 B-프레임 최소 비트량(BitsBmin)을 기초로 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 도출한다(S220).
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례한다. I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 작으면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례한다.
P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmin - BitsPave)에 비례한다. P-프레임 비트량(BitsP)이 P-프레임 평균 비트량(BitsPave)보다 작으면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsP - BitsPave)/(BitsPmax - BitsPave)에 비례한다.
B-프레임 비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmin - BitsBave)비례한다. B비트량(BitsB)이 B-프레임 평균 비트량(BitsBave)보다 작으면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsB - BitsBave)/(BitsBmax - BitsBave)에 비례한다.
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치의 이들 특징을 나타내는 수학식 42를 이용해 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 도출할 수 있다:
여기서, dVq는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치이고, S는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치에 대한 I-프레임 비트량의 영향도이고, T는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치에 대한 P-프레임 비트량의 영향도이며, U는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치에 대한 B-프레임 비트량의 영향도이고, u44,…,u47은 특징 계수이다.
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)는 도출된 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
수학식 42에서 S, T, 및 U는 수학식 43을 이용해 도출될 수 있다:
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)가 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 도출한 후, 비디오 품질 추정부(235)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)와 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 의해 계산된 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정치(dVq)를 기초로 수학식 44를 이용해 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)를 도출한다(S221):
각각의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량, 및 최소 비트량, 평균 인코딩 비디오 품질 평가치, 최대 인코딩 비디오 품질 평가치, 최소 인코딩 비디오 품질 평가치, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치, 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는데 사용된 특징 계수(u1,..., u47)로서, 관련된 특징 계수들은 비디오 품질 추정장치(2)에 배열된 저장부(미도시)에 있는 품질 특징 계수 데이터베이스로부터 선택된다.
도 19에 도시된 품질 특징 계수 데이터베이스의 예에서, 특징 계수는 비디오 CODEC 방법과 같은 전제조건에 따라 기술된다.
비디오 품질 평가치는 비디오 CODEC의 실행에 따른다. 예컨대, H.264에 의해 인코딩된 비디오 컨텐츠와 심지어 동일한 비트레이트로 MPEG2에 의해 인코딩된 비디오 컨텐츠 간에 비디오 품질 평가치가 다르다. 마찬가지로, 비디오 품질 평가치는 비디오 포맷과 프레임 레이트를 포함한 전제조건에 따른다. 도 19에 도시된 품질 특징 계수 데이터베이스에서, 특징 계수는 각 전제조건에 대하여 기술되어 있다.
이런 식으로, 입력 패킷으로부터 추출된 비트레이트를 이용해 입력 패킷의 헤더 정보, 비디오 프레임 타입을 특정한 후 각각의 비디오 프레임 타입에 대해 도출된 비트량, 및 손실 비디오 프레임의 개수를 기초로 비디오 통신 서비스에서 각 비디오의 비디오 품질 평가치가 추정될 수 있다. 비디오 품질값을 도출할 경우, 비디오 프레임을 형성하는 모든 픽셀들에 대해 연산처리가 수행될 필요가 없다. 다시 말하면, 비디오 품질값은 상대적으로 소량의 정보인 패킷 헤더 정보에 대한 연산처리를 수행함으로써 도출될 수 있다. 이는 연산처리 코스트를 억제할 수 있다.
비디오 통신 서비스 제공자는 제공되는 서비스가 사용자에 기설정되거나 더 높은 품질을 유지하는지 판단할 수 있고 제공되는 서비스의 실제 품질을 실시간으로 파악하고 관리할 수 있다.
[제 3 실시예]
본 발명의 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치는 제 2 실시예에 기술된 비디오 품질 추정장치의 배열과 동일한 배열을 갖는다. 또한, 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치는 특정 비디오 프레임 타입의 특징을 이용해 비디오 품질을 정량적으로 나타내는 비디오 품질 평가치를 도출함으로써 객관적 비디오 품질 평가를 실행한다.
하기의 설명에서, 비디오 품질 추정장치는 비디오 프레임 타입으로 이용되는 I, P, B-프레임들 중 I-프레임의 특징을 이용해 비디오 품질 평가치를 도출한다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(3)는 비트레이트, 손실 비디오 프레임, 및 입력 패킷내 I-프레임 비트량을 도출하는 패킷 분석부(20), I-프레임의 프레임 특징을 도출하는 프레임 특징 추정부(21), 비트레이트, I-프레임 비트량, 및 I-프레임의 프레임 특징으로부터 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 인코딩 품질 추정부(22), 및 손실 비디오 프레임, 인코딩 비디오 품질 평가치, 및 I-프레임의 프레임 특징으로부터 비디오 품질 평가치를 도출하는 패킷 손실 품질 추정부(23)를 포함한다.
제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(3)의 구성 성분들은 제 2 실시예에 기술된 비디오 품질 추정장치(2)의 배열 및 기능과 동일한 배열 및 기능을 갖는다. 따라서, 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타내며 그 상세한 설명은 반복하지 않을 것이다.
도 21 및 도 22를 참조로 제 3 실시예에 따른 비디오 품질 추정장치(3)에 의한 비디오 품질 평가치 도출 동작을 설명한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 비디오 품질 추정장치(3)의 패킷 분석부(20)는 입력 패킷을 캡쳐한다(S301). 패킷 분석부(20)는 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트(BR), I-프레임 비트량(BitsI), 및 캡쳐된 패킷으로부터 손실 비디오 프레임(DF) 개수를 도출한다(S302).
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)는 프레임 특징 추정부(21) 및 인코딩 품질 추정부(22)에 입력된다. I-프레임 비트량(BitsI)은 인코딩 품질 추정부(22) 및 패킷 손실 품질 추정부(23)에 입력된다. 손실 비디오 프레임(DF)은 패킷 손실 품질 추정부(23)에 입력된다.
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)가 프레임 특징 추정부(21)에 입력된 후, 프레임 특징 추정부(21)의 I-프레임 평균 비트량 추정부(211)가 입력 비트레이트(BR)를 기초로 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)을 도출한다(S303).
I-프레임 평균 비트량(BitsIave)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 50을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsIave는 I-프레임 평균 비트량이고, BR은 비트레이트이며, w1,..., w3는 특징 계수이다.
I-프레임 평균 비트량 추정부(211)는 도출된 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)을 인코딩 품질 추정부(22) 및 패킷 손실 품질 추정부(23)에 출력한다.
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)가 프레임 특징 추정부(21)에 입력된 후, 프레임 특징 추정부(21)의 I-프레임 최대 비트량 추정부(212)가 입력 비트레이트(BR)를 기초로 I-프레임 최대 비트량(BitsImax)을 도출한다(S304).
I-프레임 최대 비트량(BitsImax)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 51을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsImax는 I-프레임 최대 비트량이고, BR은 비트레이트이며, w4,..., w6은 특징 계수이다.
I-프레임 최대 비트량 추정부(212)는 도출된 I-프레임 최대 비트량(BitsImax)을 인코딩 품질 추정부(22) 및 패킷 손실 품질 추정부(23)에 출력한다.
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)가 프레임 특징 추정부(21)에 입력된 후, 프레임 특징 추정부(21)의 I-프레임 최소 비트량 추정부(213)가 입력 비트레이트(BR)를 기초로 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 도출한다(S305).
I-프레임 최대 비트량(BitsImin)은 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 52를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, BitsImin는 I-프레임 최소 비트량이고, BR은 비트레이트이며, w7,..., w9는 특징 계수이다.
I-프레임 최소 비트량 추정부(213)는 도출된 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 인코딩 품질 추정부(22) 및 패킷 손실 품질 추정부(23)에 출력한다.
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)가 인코딩 품질 추정부(22)에 입력된 후, 인코딩 품질 추정부(22)의 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)가 입력 비트레이트(BR)를 기초로 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)를 도출한다(S306).
평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)는 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 53 또는 수학식 54를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqcave는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치가고, BR은 비트레이트이며, w10,..., w12는 특징 계수이다.
평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)는 도출된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)가 인코딩 품질 추정부(22)에 입력된 후, 인코딩 품질 추정부(22)의 최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222)가 입력 비트레이트(BR)를 기초로 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax)를 도출한다(S307).
최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax)는 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 55 또는 수학식 56을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqcmax는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치가고, BR은 비트레이트이며, w13,..., w15는 특징 계수이다.
최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222)는 도출된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
패킷 분석부(20)에 의해 도출된 비트레이트(BR)가 인코딩 품질 추정부(22)에 입력된 후, 인코딩 품질 추정부(22)의 최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)가 입력 비트레이트(BR)를 기초로 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin)를 도출한다(S308).
최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin)는 비트레이트(BR)가 증가함에 따라 증가하는 특징을 갖고 이 특징을 나타내는 수학식 57 또는 수학식 58을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqcmin는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치가고, BR은 비트레이트이며, w16,..., w18는 특징 계수이다.
최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)는 도출된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin)를 인코딩 비디오 품질 추정부(225)에 출력한다.
인코딩 품질 추정부(22)의 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)에 의해 계산된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave), 최대 인코딩 비디오 품질 추정부(222)에 의해 계산된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmax), 최소 인코딩 비디오 품질 추정부(223)에 의해 계산된 최소 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcmin), 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)에 의해 계산된 I-프레임 비트량(BitsI), I-프레임 평균 비트량 추정부(211)에 의해 계산된 I-프레임 평균 비트량(BitsIave), I-프레임 최대 비트량 추정부(212)에 의해 계산된 I-프레임 최대 비트량(BitsImax), I-프레임 최소 비트량 추정부(213)에 의해 계산된 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 기초로 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 도출한다(S309).
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 크면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmax - Vqcave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례하게 된다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 작으면, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)는 (Vqcmin - Vqcave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례하게 된다.
수학식 59는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)의 특징을 나타내고, 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 수학식 59를 이용해 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 도출할 수 있다:
여기서, dVqc는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치이고, x는 차분 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 I-프레임 비트량의 영향도이며, w19 및 w20은 특징 계수이다.
차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)는 도출된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 인코딩 비디오 품질 평가부(225)에 출력한다.
수학식 59에서 x는 수학식 60을 이용해 도출될 수 있다:
인코딩 비디오 품질 평가부(225)는 평균 인코딩 비디오 품질 추정부(221)에 의해 계산된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqcave)와 차분 인코딩 비디오 품질 추정부(224)에 의해 계산된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치(dVqc)를 기초로 수학식 61을 이용해 인코딩 비디오 품질 추정치(Vqc)를 도출한다(S310):
인코딩 비디오 품질 평가부(225)는 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 패킷 손실 품질 추정부(23)에 출력한다.
도 22에 도시된 바와 같이, 인코딩 비디오 품질 평가부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)가 패킷 손실 품질 추정부(23)에 출력된 후, 패킷 손실 품질 추정부(23)의 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수와 인코딩 비디오 품질 평가부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 기초로 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)를 도출한다(S311).
평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 62를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqc는 인코딩 비디오 품질 평가치이고, Vqave는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치이며, DF는 손실 비디오 프레임의 개수이고, w21,..., w23은 특징 계수이다.
평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)는 도출된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수와 인코딩 비디오 품질 평가부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 기초로 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)를 도출한다(S312).
최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 63을 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqc는 인코딩 비디오 품질 평가치이고, Vqmax는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치이며, DF는 손실 비디오 프레임의 개수이고, w24,..., w26은 특징 계수이다.
최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)는 도출된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)는 패킷 분석부(20)에 의해 도출된 손실 비디오 프레임(DF)의 개수와 인코딩 비디오 품질 평가부(225)에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치(Vqc)를 기초로 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)를 도출한다(S313).
최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)는 손실 비디오 프레임(DF)의 개수가 증가함에 따라 감소하는 특징을 갖고, 이 특징을 나타내는 수학식 64를 이용해 도출될 수 있다:
여기서, Vqc는 인코딩 비디오 품질 평가치이고, Vqmin는 최소 인코딩 비디오 품질 평가치이며, DF는 손실 비디오 프레임의 개수이고, w27,..., w29는 특징 계수이다.
최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)는 도출된 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin)를 비디오 품질 추정부(235)에 출력한다.
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave), 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부(232)에 의해 계산된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmax), 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부(233)에 의해 계산된 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqmin), 비디오 프레임 타입 비트량 계산부(206)에 의해 계산된 I-프레임 비트량(BitsI), I-프레임 평균 비트량 추정부(211)에 의해 계산된 I-프레임 평균 비트량(BitsIave), I-프레임 최대 비트량 추정부(212)에 의해 계산된 I-프레임 최대 비트량(BitsImax), I-프레임 최소 비트량 추정부(213)에 의해 계산된 I-프레임 최소 비트량(BitsImin)을 기초로 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 도출한다(S314).
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 크면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmax - Vqave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImax - BitsIave)에 비례하게 된다.
I-프레임 비트량(BitsI)이 I-프레임 평균 비트량(BitsIave)보다 더 작으면, 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)는 (Vqmin - Vqave)·(BitsI - BitsIave)/(BitsImin - BitsIave)에 비례하게 된다.
비디오 품질 평가부(235)는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)와 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 의해 계산된 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정치(dVq)를 기초로 수학식 67을 이용해 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)를 도출한다(S315):
여기서, dVq는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치이고, s는 차분 패킷 손실딩 비디오 품질 평가치에 대한 I-프레임 비트량의 영향도이며, w30 및 w31은 특징 계수이다.
차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)는 도출된 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 비디오 품질 평가부(235)에 출력한다.
수학식 65에서 s는 수학식 66을 이용해 도출될 수 있다:
비디오 품질 평가부(235)는 수학식 67을 이용해 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부(231)에 의해 계산된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치(Vqave)와 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부(234)에 의해 계산된 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치(dVq)를 더함으로써 비디오 품질 추정을 받는 비디오 컨텐츠의 비디오 품질 평가치(Vq)를 도출한다(S315):
특징 계수들(w1,..., w31)이 I-프레임의 평균 비트량, 최대 비트량, 최소 비트량, 평균 인코딩 비디오 품질 평가치, 최대 인코딩 비디오 품질 평가치, 최소 인코딩 비디오 품질 평가치, 차분 인코딩 비디오 품질 평가치, 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 및 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는데 사용됨에 따라, 관련된 특징 계수들이 비디오 품질 추정장치(3)에 배열된 저장부(미도시)에 있는 품질 특징 계수 데이터베이스로부터 선택된다.
도 23에 도시된 품질 특징 계수 데이터베이스의 일예로, 특징 계수는 비디오 CODEC 방법와 같은 전제조건에 따라 설명된다.
비디오 품질 평가치는 비디오 CODEC의 실행에 따른다. 가령, H.264에 의해 인코딩된 비디오와 심지어 동일한 비트레이트로 MPEG2에 의해 인코딩된 비디오 간에 차이가 있다. 또한, 비디오 품질 평가치는 비디오 포맷과 프레임 레이트를 포함한 전제조건에 따른다. 도 23에 도시된 품질 특징계수 데이터베이스의 예에서, 특징 계수가 각 전제조건에 대해 기술된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명은 IP 네트워크를 통해 제공된 IPTV 서비스, 비디오 분배 서비스, 또는 비디오폰 서비스와 같은 비디오 통신에서 비디오 품질값을 추정하는 비디오 품질 추정장치에 적용될 수 있다.
참조번호 및 부호의 설명
1,2…: 비디오 품질 추정장치
10,20…: 패킷 분석부
11,21…: 프레임 특징 추정부
12,22…: 인코딩 품질 추정부
23…: 패킷 손실 품질 추정부
1,2…: 비디오 품질 추정장치
10,20…: 패킷 분석부
11,21…: 프레임 특징 추정부
12,22…: 인코딩 품질 추정부
23…: 패킷 손실 품질 추정부
Claims (25)
- 입력 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트와, 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나의 비디오 프레임 타입에 대한 인코딩 비디오의 비트량을 도출하는 패킷 분석부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량과 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 기초로 비디오 품질값을 도출하는 인코딩 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량 특징을 나타내는 프레임 특징을 도출하는 프레임 특징 추정부를 구비하며,
상기 인코딩 품질 추정부는 비트레이트와 비트량 이외에 상기 프레임 특징 추정부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 기초로 비디오 품질값을 도출하는 비디오 품질 추정장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 패킷 분석부는
인코딩 비디오 패킷에 고유한 패킷 ID를 기초로 입력 패킷에 포함된 임의의 인코딩 비디오 패킷을 특정하는 비디오 패킷 특정부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 도출하는 인코딩량 계산부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 도출하는 프레임 경계위치 추출부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보를 도출하는 특정 프레임 시작위치 추출부와,
상기 프레임 경계위치 추출부에 의해 도출된 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보 피스들 간의 비트량으로부터 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 비트량 계산부와,
상기 특정 프레임 시작위치 추출부에 의해 도출된 특정 비디오 프레임의 시작 위치를 나타내는 정보로부터 각 비디오 프레임의 비트량 및 상기 비디오 프레임 비트량 계산부에 의해 도출된 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 타입 비트량 계산부를 포함하는 비디오 품질 추정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프레임 특징 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량을 도출하는 평균 비트량 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최대 비트량을 도출하는 최대 비트량 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최소 비트량을 도출하는 최소 비트량 추정부를 포함하고,
상기 평균 비트량 추정부, 상기 최대 비트량 추정부, 및 상기 최소 비트량 추정부는 I-프레임, P-프레임, 및 B-프레임 중에 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량, 및 최소 비트량을 도출하는 비디오 품질 추정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 인코딩 품질 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 분산 및 대표값을 나타내는 비디오 품질 특징을 도출하는 비디오 품질 특징 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량, 상기 프레임 특징 추정부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량의 특징을 나타내는 프레임 특징, 및 상기 비디오 품질 특징 추정부에 의해 도출된 비디오 품질값의 분산 및 대표값을 나타내는 비디오 품질 특징으로부터 소정 비디오 품질값과 상기 비디오 품질값의 대표값 간의 차이 값을 나타내는 차분 비디오 품질값을 도출하는 차분 비디오 품질 추정부와,
상기 차분 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 차분 비디오 품질값과 상기 비디오 품질 특징 추정부에 의해 도출된 비디오 품질값의 대표값을 더함으로써 소정의 비디오 품질값을 도출하는 비디오 품질 추정부를 포함하는 비디오 품질 추정장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 비디오 품질 특징 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 평균치를 나타내는 평균 비디오 품질값을 도출하는 평균 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 최대치를 나타내는 최대 비디오 품질값을 도출하는 최대 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 최소치를 나타내는 최소 비디오 품질값을 도출하는 최소 비디오 품질 추정부를 포함하고,
비디오 품질값의 분산은 상기 최대 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최대 비디오 품질값 및 상기 최소 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최소 비디오 품질값으로부터 도출되고, 상기 평균 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 평균 비디오 품질값은 비디오 품질값의 대표값으로 도출되는 비디오 품질 추정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치, 각 비디오 프레임 타입의 비트량과 상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비디오 프레임 손실 개수를 나타내는 손실 비디오 프레임의 개수, 및 상기 프레임 특징 추정부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 기초로 패킷 손실 악화에 의해 영향받는 인코딩 비디오의 품질을 정량적으로 나타내는 비디오 품질 평가치를 도출하는 패킷 손실 품질 추정부를 더 구비하는 비디오 품질 추정장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 패킷 분석부는
인코딩 비디오 패킷에 고유한 패킷 ID를 기초로 입력 패킷에 포함된 임의의 인코딩 비디오 패킷을 특정하는 비디오 패킷 특정부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 도출하는 비트레이트 계산부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 패킷으로부터 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 도출하는 프레임 경계위치 추출부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보를 도출하는 특정 프레임 시작위치 추출부와,
상기 프레임 경계위치 추출부에 의해 도출된 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보 피스들 간에 비트량으로부터 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 비트량 계산부와,
상기 특정 프레임 시작위치 추출부에 의해 도출된 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량과, 상기 비디오 프레임 비트량 계산부에 의해 도출된 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 타입의 비트량 계산부와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 패킷 손실이 발생된 패킷과 상기 프레임 경계위치 추출부에 의해 도출된 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 특정하는 패킷 손실 프레임 특정부와,
상기 비디오 프레임 타입 비트량 계산부에 의해 도출된 각 비디오 프레임의 비트량에 의해 결정된 비디오 프레임 타입, 비디오 프레임 위치를 나타내는 정보, 상기 패킷 손실 프레임 특정부에 의해 특정된 패킷 손실이 발생한 패킷을 기초로 패킷 손실에 의한 비디오 프레임 손실 개수를 도출하는 손실 비디오 프레임 개수 계산부를 포함하는 비디오 품질 추정장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 프레임 특징 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량의 특징을 도출하는 평균 비트량 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최대 비트량의 특징을 도출하는 최대 비트량 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최소 비트량의 특징을 도출하는 최소 비트량 추정부를 포함하고,
상기 평균 비트량 추정부, 상기 최대 비트량 추정부, 상기 최소 비트량 추정부는 I-프레임, P-프레임, 및 B-프레임 중 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량 및 최소 비트량의 특징을 도출하는 비디오 품질 추정장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 인코딩 품질 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 분산 및 대표값을 나타내는 인코딩 비디오 품질 평가 특징을 도출하는 인코딩 비디오 품질 특징 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량, 상기 프레임 특징 추정부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량의 특징을 나타내는 프레임 특징, 및 상기 인코딩 비디오 품질 특징 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치의 분산 및 대표값을 나타내는 인코딩 비디오 품질 평가 특징으로부터 인코딩 비디오 품질 평가치와 상기 인코딩 비디오 품질 평가치의 대표값 간의 차이 값을 나타내는 차분 비디오 품질 평가치를 도출하는 차분 비디오 품질 추정부와,
상기 인코딩 비디오 품질 특징 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치의 대표값과 상기 차분 인코딩 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치를 더함으로써 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 인코딩 비디오 품질 추정부를 포함하는 비디오 품질 추정장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 인코딩 비디오 품질 특징 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 평균치를 나타내는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 평균 인코딩 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 최대치를 나타내는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 최대 인코딩 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 최소치를 나타내는 최소 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 최소 인코딩 비디오 품질 추정부를 포함하고,
인코딩 비디오 품질 평가치의 분산은 상기 최대 인코딩 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치 및 상기 최소 인코딩 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최소 인코딩 비디오 품질 평가치로부터 도출되고, 상기 평균 인코딩 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치는 인코딩 비디오 품질 평가치의 대표값으로 도출되는 비디오 품질 추정장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 패킷 손실 품질 추정부는
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 손실 비디오 프레임의 개수와 상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 비디오 품질 평가치의 평균치를 나타내는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 손실 비디오 프레임의 개수와 상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 비디오 품질 평가치의 최대치를 나타내는 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 손실 비디오 프레임의 개수와 상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 비디오 품질 평가치의 최소치를 나타내는 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량, 상기 프레임 특징 추정부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량, 최소 비트량, 상기 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 상기 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 상기 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치로부터 소정의 비디오 품질 평가치와 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치 간의 차이 값을 나타내는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부와,
상기 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치와 상기 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 더함으로써 소정의 비디오 품질 평가치를 도출하는 패킷 손실 비디오 품질 추정부를 포함하는 비디오 품질 추정장치. - 입력 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트와, 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나의 비디오 프레임 타입에 대한 인코딩 비디오의 비트량을 도출하는 패킷 분석단계와;
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량과 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 기초로 비디오 품질값을 도출하는 인코딩 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량 특징을 나타내는 프레임 특징을 도출하는 프레임 특징 추정단계를 더 포함하며,
상기 인코딩 품질 추정단계는 비트레이트와 비트량 이외에 상기 프레임 특징 추정단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 기초로 비디오 품질값을 도출하는 비디오 품질 추정방법. - 삭제
- 제 13 항에 있어서,
패킷 분석단계는
인코딩 비디오 패킷에 고유한 패킷 ID를 기초로 입력 패킷에 포함된 임의의 인코딩 비디오 패킷을 특정하는 비디오 패킷 특정단계와,
상기 비디오 패킷 특정단계에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 도출하는 인코딩량 계산단계와,
상기 비디오 패킷 특정단계에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 도출하는 프레임 경계위치 추출단계와,
상기 비디오 패킷 특정부에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보를 도출하는 특정 프레임 시작위치 추출단계와,
상기 프레임 경계위치 추출단계에 의해 도출된 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보 피스들 간의 비트량으로부터 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 비트량 계산단계와,
상기 특정 프레임 시작위치 추출단계에서 도출된 특정 비디오 프레임의 시작 위치를 나타내는 정보로부터 각 비디오 프레임의 비트량 및 상기 비디오 프레임 비트량 계산단계에서 도출된 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 타입 비트량 계산단계를 포함하는 비디오 품질 추정방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 프레임 특징 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량을 도출하는 평균 비트량 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최대 비트량을 도출하는 최대 비트량 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최소 비트량을 도출하는 최소 비트량 추정단계를 포함하고,
상기 평균 비트량 추정단계, 상기 최대 비트량 추정단계, 및 상기 최소 비트량 추정단계에서 I-프레임, P-프레임, 및 B-프레임 중에 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량, 및 최소 비트량이 도출되는 비디오 품질 추정방법. - 제 13 항에 있어서,
인코딩 품질 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 분산과 대표값을 나타내는 비디오 품질 특징을 도출하는 비디오 품질 특징 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량, 상기 프레임 특징 추정단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량의 특징을 나타내는 프레임 특징, 및 상기 비디오 품질 특징 추정단계에 의해 도출된 비디오 품질값의 분산 및 대표값을 나타내는 비디오 품질 특징으로부터 소정 비디오 품질값과 상기 비디오 품질값의 대표값 간의 차이 값을 나타내는 차분 비디오 품질값을 도출하는 차분 비디오 품질 추정단계와,
상기 차분 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 차분 비디오 품질값과 상기 비디오 품질 특징 추정단계에 의해 도출된 비디오 품질값의 대표값을 더함으로써 소정의 비디오 품질값을 도출하는 비디오 품질 추정단계를 포함하는 비디오 품질 추정방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 비디오 품질 특징 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 평균치를 나타내는 평균 비디오 품질값을 도출하는 평균 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 최대치를 나타내는 최대 비디오 품질값을 도출하는 최대 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 비디오 품질값의 최소치를 나타내는 최소 비디오 품질값을 도출하는 최소 비디오 품질 추정단계를 포함하고,
비디오 품질값의 분산은 상기 최대 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 최대 비디오 품질값 및 상기 최소 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 최소 비디오 품질값으로부터 도출되고, 상기 평균 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 평균 비디오 품질값은 비디오 품질값의 대표값으로 도출되는 비디오 품질 추정방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 인코딩 품질 추정단계에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치, 각 비디오 프레임 타입의 비트량과 상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비디오 프레임 손실 개수를 나타내는 손실 비디오 프레임의 개수, 및 상기 프레임 특징 추정단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 기초로 패킷 손실 악화에 의해 영향받는 인코딩 비디오의 품질을 정량적으로 나타내는 비디오 품질 평가치를 도출하는 패킷 손실 품질 추정단계를 더 포비하는 비디오 품질 추정방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 패킷 분석단계는
인코딩 비디오 패킷에 고유한 패킷 ID를 기초로 입력 패킷에 포함된 임의의 인코딩 비디오 패킷을 특정하는 비디오 패킷 특정단계와,
상기 비디오 패킷 특정단계에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 도출하는 비트레이트 계산단계와,
상기 비디오 패킷 특정단계에 의해 특정된 인코딩 패킷으로부터 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 도출하는 프레임 경계위치 추출단계와,
상기 비디오 패킷 특정단계에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보를 도출하는 특정 프레임 시작위치 추출단계와,
상기 프레임 경계위치 추출단계에 의해 도출된 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보 피스들 간에 비트량으로부터 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 비트량 계산단계와,
상기 특정 프레임 시작위치 추출단계에 의해 도출된 특정 비디오 프레임의 시작위치를 나타내는 정보로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량과, 상기 비디오 프레임 비트량 계산단계에 의해 도출된 비디오 프레임의 비트량을 도출하는 비디오 프레임 타입의 비트량 계산단계와,
상기 비디오 패킷 특정단계에 의해 특정된 인코딩 비디오 패킷으로부터 패킷 손실이 발생된 패킷과 상기 프레임 경계위치 추출단계에 의해 도출된 비디오 프레임의 경계를 나타내는 정보를 특정하는 패킷 손실 프레임 특정단계와,
상기 비디오 프레임 타입 비트량 계산단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임의 비트량에 의해 결정된 비디오 프레임 타입, 비디오 프레임 위치를 나타내는 정보, 상기 패킷 손실 프레임 특정부에 의해 특정된 패킷 손실이 발생한 패킷을 기초로 패킷 손실에 의한 비디오 프레임 손실 개수를 도출하는 손실 비디오 프레임 개수 계산단계를 포함하는 비디오 품질 추정방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 프레임 특징 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량의 특징을 도출하는 평균 비트량 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최대 비트량의 특징을 도출하는 최대 비트량 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 최소 비트량의 특징을 도출하는 최소 비트량 추정단계와,
상기 평균 비트량 추정단계, 상기 최대 비트량 추정단계, 상기 최소 비트량 추정단계에서 I-프레임, P-프레임, 및 B-프레임 중 적어도 하나의 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량 및 최소 비트량의 특징이 도출되는 비디오 품질 추정방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 인코딩 품질 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 분산 및 대표값을 나타내는 인코딩 비디오 품질 평가 특징을 도출하는 인코딩 비디오 품질 특징 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량, 상기 프레임 특징 추정단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량의 특징을 나타내는 프레임 특징, 및 상기 인코딩 비디오 품질 특징 추정단계에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치의 분산 및 대표값을 나타내는 인코딩 비디오 품질 평가 특징으로부터 인코딩 비디오 품질 평가치와 상기 인코딩 비디오 품질 평가치의 대표값 간의 차이 값을 나타내는 차분 비디오 품질 평가치를 도출하는 차분 인코딩 비디오 품질 추정단계와,
상기 인코딩 비디오 품질 특징 추정단계에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치의 대표값과 상기 차분 인코딩 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 차분 인코딩 비디오 품질 평가치를 더함으로써 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 인코딩 비디오 품질 추정단계를 포함하는 비디오 품질 추정방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 인코딩 비디오 품질 특징 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 평균치를 나타내는 평균 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 평균 인코딩 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 최대치를 나타내는 최대 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 최대 인코딩 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 인코딩 비디오 품질 평가치의 최소치를 나타내는 최소 인코딩 비디오 품질 평가치를 도출하는 최소 인코딩 비디오 품질 추정단계를 포함하고,
인코딩 비디오 품질 평가치의 분산은 상기 최대 인코딩 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 최대 인코딩 비디오 품질 평가치 및 상기 최소 인코딩 비디오 품질 추정부에 의해 도출된 최소 인코딩 비디오 품질 평가치로부터 도출되고, 상기 평균 인코딩 비디오 품질 추정단계에서 도출된 평균 인코딩 비디오 품질 평가치는 인코딩 비디오 품질 평가치의 대표값으로 도출되는 비디오 품질 추정방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 패킷 손실 품질 추정단계는
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 손실 비디오 프레임의 개수와 상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 비디오 품질 평가치의 평균치를 나타내는 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석부에 의해 도출된 손실 비디오 프레임의 개수와 상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 비디오 품질 평가치의 최대치를 나타내는 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 손실 비디오 프레임의 개수와 상기 인코딩 품질 추정부에 의해 도출된 인코딩 비디오 품질 평가치를 기초로 한 비디오 품질 평가치의 최소치를 나타내는 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량, 상기 프레임 특징 추정단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 평균 비트량, 최대 비트량, 최소 비트량, 상기 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 상기 최대 패킷 손실 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 최대 패킷 손실 비디오 품질 평가치, 상기 최소 패킷 손실 비디오 품질 추정단계에 의해 도출된 최소 패킷 손실 비디오 품질 평가치로부터 소정의 비디오 품질 평가치와 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치 간의 차이 값을 나타내는 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 도출하는 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정단계와,
상기 평균 패킷 손실 비디오 품질 추정단계에서 도출된 평균 패킷 손실 비디오 품질 평가치와 상기 차분 패킷 손실 비디오 품질 추정단계에서 도출된 차분 패킷 손실 비디오 품질 평가치를 더함으로써 소정의 비디오 품질 평가치를 도출하는 패킷 손실 비디오 품질 추정단계를 포함하는 비디오 품질 추정방법. - 컴퓨터가
입력 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트와, 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나의 비디오 프레임 타입에 대한 인코딩 비디오의 비트량을 도출하는 패킷 분석단계와,
상기 패킷 분석부에서 도출된 각 비디오 프레임 타입의 비트량과 인코딩 비디오 패킷의 비트레이트를 기초로 비디오 품질값을 도출하는 인코딩 품질 추정단계와,
상기 패킷 분석단계에 의해 도출된 비트레이트로부터 각 비디오 프레임 타입의 비트량 특징을 나타내는 프레임 특징을 도출하는 프레임 특징 추정단계를 수행하게 하며,
상기 인코딩 품질 추정단계는 비트레이트와 비트량 이외에 상기 프레임 특징 추정단계에 의해 도출된 각 비디오 프레임 타입의 프레임 특징을 기초로 비디오 품질값을 도출하게 하는 비디오 품질 추정 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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