Розділ 1. Підходи до оцінки якості відеоданих

1.1 Якість відеоданих

Якість — сукупність властивостей , які визначають ступінь придатності для використання за призначенням. Ступінь досконалості, яким володіє товар, послуга чи інший вихідний продукт. Згідно з визначенням Загального управління якістю, якість — це відповідність вимогам споживача.

Якість відео (англ. video quality) — це характеристика обробленого відео, як правило, в порівнянні з оригіналом. З моменту запису першої відео послідовності, було розроблено велику кількість систем обробки відео. Різні системи можуть надавати різний вплив на відео послідовність, таким чином вимірювання якості відео — це дуже важлива задача.

За часів аналогових відеосистем було можливо вимірювати якість систем обробки відео шляхом вимірювання частотного відгуку системи на тестовий сигнал.

Зараз, коли цифрове відео витіснило аналогове, виникла необхідність у зміні методів оцінки якості. Продуктивність систем обробки цифрового відео може дуже сильно змінюватися і залежити від динамічних характеристик вхідного відео сигналу (таких, як рух). Тому якість цифрового відео має вимірюватися на відео послідовностях, які можуть отримувати користувачі.

1.2 Суб’єктивний підхід оцінки якості відеоданих

Головною метою безлічі об'єктивних метрик оцінки якості є автоматична оцінка передбачуваного сприйняття користувачами обробленого системою відео. Але кращим способом визначення думки користувачів це просто запитати їх. Проте іноді, суб'єктивне вимірювання якості відео є важким завданням, оскільки вимагає досвідчених експертів для його оцінки. Більшість «вимірювань суб'єктивного якості відео» описані в рекомендаціях ITU-T BT.500. В їх основі лежить Mean Opinion Score використовувана для аудіо: відео послідовності показуються групі глядачів і потім їх думку усереднюється для того, щоб отримати підсумкову оцінку якості кожної відеопослідовності.

Суб'єктивна якість відео виміряється за наступною методикою:

• Вибираються відеопослідовності для використання в тесті

• Вибираються параметри системи вимірювання

• Вибирається метод показу відео й підрахунку результатів виміру

• Запрошується необхідне число експертів (звичайно не менше 15)

• Проводиться сам тест

• Підраховується середня оцінка на основі оцінок експертів.

Кілька методів суб'єктивної оцінки описані в рекомендаціях ITU-T BT.500. Один із широко використовуваних методів оцінки — це DSIS (англ. Double Stimulus Impairment Scale), при якому експертам спочатку показують вихідний відеоматеріал, а потім оброблений. Потім експерти оцінюють якість обробки, варіюючи свої оцінки від «обробка непомітна» і «обробка поліпшує відеозображення» до «оброблений відеоматеріал сильно дратує».

Критерій візуального сприйняття

У випадках, коли перетворене зображення призначається для візуального сприйняття, експертам-спостерігачам пред'являється набір пар зображень (перетворені і вихідні), які висловлюють судження на рівні: «спотворення непомітні», «помітні, але не погіршують», «погіршують, але не заважають» , «трохи заважають», і т.п. Індивідуальні оцінки обробляються і усереднюються. Існують спеціальні прийоми, що виключають «звикання» експертів в процесі експериментів, їхні пристрасті до конкретних сюжетів, і т.п.

Проведення подібної експертизи - завжди складне завдання, і її результати досить приблизні. Крім того, для спеціальних зображень (які, наприклад, виходять при дистанційному зондуванні) експерти повинні бути фахівцями за рішенням відповідних прикладних задач аналізу відеоінформації.

Головний недолік даного суб'єктивного критерію - відсутність кількісних оцінок. Він не дозволяє вирішувати завдання оптимізації систем обробки зображень у просторі безупинно мінливих параметрів. Тому бажано, щоб критерій мав просту аналітичну форму і просто обчислювався за пропонованим зображенням.

Суб'єктивні метрики використовують особливості людського зору. Ці метрики описані в стандарті ITU-R BT.500-8-11. Стандарт містить такі методики вимірювань, як SSCQE, DSIS, DSCQS.

SSCQE (Single-Stimulus Continuous Quality Evaluation) - безперервна оцінка якості в ході єдиного перегляду. Спостерігачеві демонструється кілька відеороликів. Кількість спотворень в цих роликах може бути різним. Оцінки виставляються в межах від 0 (за гіршу якість) до 1 (за кращу якість). Оцінка виставляється тільки один раз і надалі не може бути змінена.

DSIS (Double Stimulus Impairment Scale) - попарно оцінка погіршення якості відео. Спостерігачеві пропонується порівняти дві відеопослідовності - спотворену і оригінальну. Тривалість тесту - 8 секунд. Спостерігач оцінює візуальні спотворення за п'ятибальною шкалою. Максимальний бал 5 - відповідає непомітним спотворень, середній бал 3 - спотворення заважають дивитися, мінімальний 1 - зображення переглядати неможливо.

DSCQS (Double Stimulus Continuous Quality Scale) - безперервна оцінка якості за результатами двох переглядів. Цей метод, заснований на двох раніше описаних метриках, отримав широке застосування і дозволяє оцінювати потокове відео з високим ступенем точності. Якість зображень оцінюється так само, як в методиці DSIS. Відмінною особливістю є те, що відеоролик відтворюється в псевдовипадковому порядку, а потім повторюється. Після закінчення перегляду спостерігачеві дається деякий час для виставлення оцінки. Методика оцінювання також п'ятибальна: 5 - чудову якість, 4 - гарна якість, 3 - задовільний якість, 2 - погане, 1 - дуже погана якість. Спостерігач записує виставлену оцінку в спеціальний бланк або заносить дані в спеціалізовану програму. Потім всі оцінки усереднюються і перетворюються в стандартну шкалу (від 0 до 100). Таким чином, завжди можна оцінити відмінності між оригінальним і спотвореним відеорядом. По закінченні збору інформації від всіх експертів дані обробляються з використанням статистичних алгоритмів.