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Medidas de calidad en vídeo
Dr. José Ramón Cerquides BuenoDepartamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
Escuela Técnica de IngenieríaUniversidad de Sevilla
Organización• Introducción• Tipos de medida• Algunas métricas populares• UHD y la experiencia en el 4K Summit de Sevilla• Conclusiones• Referencias• Turno de preguntas
Infinidad de plataformas
Cientos de codecs
Decenas de contenedores
Múltiples sistemas de transmisión
Introducción• Preocupación creciente
por la QoE (Calidad de la Experiencia) de usuario.• Necesidad de herramientas para medir la calidad del material de vídeo.
Tipos de medidas• Subjetivas:
• Costosas• Lentas• Fiables
• Técnicas• Estímulo sencillo (ACR, ACR-
HR, SSCQE…)• Doble estímulo (DSIM, DSCQS,
PC…)• Resultados:
• MOS• DMOS
• Objetivas:• Baratas• Rápidas• Fiabilidad relativa
• Técnicas• Full-Reference• Reduced-Reference• No-Reference
• Resultados:• Según el métodoCorrelación
Medidas objetivasFull-Reference
Reduced-Reference No-Reference
Evaluación de la
calidad
Q Q
Evaluación de la
calidad
Extracción de
parámetros
Q
Evaluación de la
calidad
Algunas métricas popularesFull and Reduced
Reference
Métricas tradicionales
MSE, PSNR
Características visuales naturales
Estadísticas
SSIM, MS-SSIM…
Características
VQM, NTT…
Características perceptuales
(HVS)
Dominio frecuencial
MOVIE, MPQM…
Dominio espacial
PEVQ, VSNR
Algunas métricas popularesMétrica PCC (Pearson
Correlation Coefficient)SROCC (Spearman Rank Order Correlation Coefficient)
PSNR 0,5489 0,5233SSIM 0,5423 0,5251VSNR 0,6884 0,6725MS-SSIM 0,7387 0,7321VQM 0,72361 0,7026MOVIE 0,8116 0,7980
Experiencia en el 4K Summit de Sevilla
• Colaboración:
• Hitos:• Establecimiento de un canal de pruebas DVB-T2 con señales 4K y HD• Puesta en marcha de un servicio de TV Interactiva (HbbTV) en formato
4K• Evaluación de la calidad de la codificación de video 4K
Experiencia en el 4K Summit de Sevilla• OBJETIVO: evaluar la calidad de video 4K codificados
a diferentes bitrates • HERRAMIENTAS:
Material de video analizado4K - Original
4K – 40 Mbps
4K-25 Mbps 4K-10 Mbps HD-6 Mbps
Duración 01:26:17 01:26:17 01:26:17 01:26:17 01:26:17
Tamaño 4K (3840 x 2160) 4K (3840 x 2160) 4K (3840 x 2160) 4K (3840 x 2160) HD1080i (1920x1080)
Profundidad de color 10 bits 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
Fps 50 50 50 50 25 (50 campos/s)
Bitrate 1453857 Kbps 40325 Kbps 25140 Kbps 10408 Kbps 6164 Kbps
Códec 4:2:2 4:2:0 YUV Full Scale 4:2:0 YUV Full Scale 4:2:0 YUV Full Scale 4:2:0 YUV
Chroma subsampling Apple ProRes 422 H265 H265 H265 H264
Tamaño 943 Gbytes 25’5 GBytes 16’5 GBytes 6’5 GBytes 3’9 GBytes
Experiencia en el 4K Summit de Sevilla• PROCEDIMIENTO:
FFMPEG• Extracción
de una secuencia de video sin comprimir a 1fps
Matlab•Alineación espacio-temporal de las dos secuencias a comparar
VQMT - BVQM•Evaluación de diferentes métricas de calidad (PSNR, SSIM, MS-SSIM, VIFP, VPSNR, VQM)
EXCEL - Matlab •Presentación de resultados
Experiencia en el 4K Summit de Sevilla• RESULTADOS:
• CONCLUSIONES:• Hay una diferencia apreciable de calidad entre 4K y HD• Incrementar el bitrate por encima de 15 Mbps en 4K no
parece introducir mejoras claramente apreciables
4K-40 Mbps 4K-25 Mbps 4K-10 Mbps HD – 6 MbpsPSNR 46,94 46,41 44,48 37,61SSIM 0,9889 0,9879 0,9835 0.9406MS-SSIM 0,9953 0,9946 0,991 0,9666VQM 0,1138 0,1297 0,2022 0,3924
Referencias• Chikkerur, S., Sundaram, V., Reisslein, M., & Karam, L. J. (2011).
Objective video quality assessment methods: A classification, review, and performance comparison. IEEE Transactions on Broadcasting, 57(2), 165-182.• Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology, 2015–2020• Qualinet White Paper on Definitions of Quality of Experience (2012).
European Network on Quality of Experience in Multimedia Systems and Services (COST Action IC 1003), Patrick Le Callet, Sebastian Möller and Andrew Perkis, eds., Lausanne, Switzerland, Version 1.2, March 2013.• Methodology for the Subjective Assessment of the Quality of Television
Pictures, ITU-R Recommendation BT.500-11.
Referencias• Objective perceptual multimedia video quality
measurement in the presence of a full reference, ITU-T Recommendation J.247, Aug 2008.• Image and Video QUality Evaluation SofTware
http://lab.engineering.asu.edu/ivulab/software/ivquest/• 4K SUMMIT, Sevilla, Nov. 2016,
http://www.4ksummit.com/• Cerquides, J.R.,“Análisis de calidad de vídeo 4K y HD a
diferentes bitrates para el 4K Summit 2016”, Noviembre 2016
Gracias por su atención