Nghiên cứu đánh giá chất lượng video cảm nhận bởi người xem truyền hình iptv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ HỒNG LAM LÊ HỒNG LAM KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VIDEO CẢM NHẬN BỞI NGƯỜI XEM TRONG TRUYỀN HÌNH IPTV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG 2012B Hà Nội – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỒNG LAM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VIDEO CẢM NHẬN BỞI NGƯỜI XEM TRONG TRUYỀN HÌNH IPTV Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM NGỌC NAM Hà Nội – Năm 2014 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN -VII DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIII DANH MỤC CÁC BẢNG - XIII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ -XIV PHẦN MỞ ĐẦU XVI Lý chọn đề tài - xvi Lịch sử nghiên cứu xvii Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu -xviii Tóm tắt đọng luận điểm đóng góp tác giả -xviii Phương pháp nghiên cứu - xix PHẦN NỘI DUNG - ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG I: TRUYỀN HÌNH SỐ - CHUẨN NÉN VÀ CÁC TIÊU CHUẨN PHÁT SÓNG 1.1 Giới thiệu hệ thống truyền hình số 1.1.1 Hệ thống truyền hình số 1.1.2 Đặc điểm truyền hình số 1.1.2.1 Yêu cầu băng tần -4 1.1.2.2 Tỉ lệ tín hiệu/tạp âm -4 1.1.2.4 Méo phi tuyến 1.1.2.4 Chồng phổ 1.1.2.5 Giá thành độ phức tạp -5 1.1.3.1 Xử lý tín hiệu -6 1.1.2.7 Khoảng cách trạm truyền hình đồng kênh -6 1.1.2.8 Hiệu ứng Ghosts -6 1.2 Kỹ thuật nén tín hiệu video số 1.2.1 Chuẩn JPEG 1.2.2 Chuẩn nén MPEG - 10 1.2.2.1 Giới thiệu chung - 10 1.2.2.2 Cấu trúc khung - 10 1.2.2.3 Các định dạng nén MPEG 11 Trang -iii- a Định dạng nén MPEG–2 11 b Định dạng nén MPEG–4 11 c Định dạng nén MPEG-4 Part 10 (H.264/AVC) 13 2.4.2.4 Nén liệu hình ảnh - 15 1.3 Các tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số - 18 1.3.1 Tiêu chuẩn DVB-S/DVB-S2 (phát sóng truyền hình số qua vệ tinh) 18 1.3.1.1 Hiện trạng sử dụng truyền hình số tiêu chuẩn DVB-S DVB-S2 - 18 1.3.1.2 Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn DVB-S DVB-S2 - 19 1.3.3 Tiêu chuẩn DVB-C (truyền tín hiệu số cáp) 20 1.3.4 Tiêu chuẩn DVB-T/DVB-T2 (truyền hình số mặt đất) 21 a Tiêu chuẩn DVB-T - 21 b Tiêu chuẩn DVB-T - 22 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ IPTV - 24 2.1 TỔNG QUAN VỀ IPTV - 24 2.1.1 Khái niệm IPTV - 24 2.1.2 Ưu, nhược điểm IPTV 25 2.1.2.1 Ưu điểm IPTV - 25 2.1.2.2 Nhược điểm - 27 2.2 KIẾN TRÚC VÀ CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG IPTV - 27 2.2.1 Mơ hình kiến trúc tổng qt mạng IPTV 27 2.2.2 Mơ hình hệ thống dịch vụ IPTV 29 2.2.2.1 Mạng truy nhập băng rộng - 29 2.2.2.2 Hệ thống Head-end - 29 2.2.2.3 Hệ thống Middleware - 30 2.2.2.4 Hệ thống phân phối nội dung 31 2.2.2.5 Hệ thống quản lý quyền (DRM) - 31 2.2.3.1 Set-top Box - 32 2.3 CÁC GIAO THỨC MẠNG TRONG IPTV - 32 2.3.1 User Datagram Protocol (UDP) - 32 2.3.3 Một số giao thức dùng dịch vụ IPTV 36 2.3.3.1 RTP (Real-time Transport Protocol) - 36 Trang -iv- 2.3.3.3 RTCP (RTP Control Protocol) 38 2.3.3.4 TCP UD 38 2.3.3.4 Giao thức DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol) 39 2.4 MỘT SỐ KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG DỊCH VỤ IPTV - 40 2.4.1 Kỹ thuật Streaming - 40 2.4.1.1 Giới thiệu kỹ thuật Streaming 40 2.4.1.2 Kiến trúc streaming 41 2.4.2 Kỹ thuật Multicasting 43 2.4.2.1 IGMP (Internet Group Management Protocol) - 44 2.4.2.2 Cây phân phối multicast 46 2.4.3 Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV - 47 2.4.3.1 IPTV phân phối mạng truy cập cáp quang - 48 2.4.3.3 IPTV phân phối mạng ADSL 48 2.4.3.4 IPTV phân phối mạng Internet - 50 2.5 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP - 51 2.5.1 Khái niệm chất lượng dịch vụ QoS 51 2.5.2 Các tham số chất lượng dịch vụ 52 2.5.2.1 Độ tin cậy 53 2.5.2.2 Băng thông - 53 2.5.2.3 Độ trễ - 53 2.5.2.4 Biến động trễ - 54 2.5.2.5 Tổn thất gói 54 2.5.3 Các vấn đề để đảm bảo chất lượng dịch vụ - 55 2.5.3.1 Cung cấp chất lượng dịch vụ 55 2.5.3.3 Điều khiển chất lượng dịch vụ 56 2.5.4 Kiến trúc chất lượng dịch vụ 57 2.5.4.1 Chất lượng dịch vụ phần tử mạng riêng lẻ 57 2.5.4.2 Mơ hình chất lượng QoS/QoE IPTV 59 2.5.5 Các tham số ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ IPTV - 64 2.5.5.1 Cơ chế mã hóa, tốc độ bit nội dung hình ảnh 64 2.5.5.2 Giới hạn băng thông - 65 Trang -v- 2.5.5.3 Mất gói 65 2.5.5.5 Nghẽn server 66 2.5.5.6 Jitter (biến động trễ) 66 2.5.5.7 Mạng lõi, mạng truy nhập mạng nhà thuê bao - 67 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ DỊCH VỤ IPTV - 68 3.1 Mơ hình đánh giá chất lượng chủ quan 69 3.1.1.Giới thiệu 69 3.1.2 Các phương pháp đánh giá chủ quan - 70 3.1.3 Phương pháp SAMVIQ 71 3.2 Giới thiệu JND - 72 3.3 Quy trình thử nghiệm chủ quan - 74 3.3.1 Tổng quan thử nghiệm 74 3.3.2 Thiết bị thí nghiệm 75 3.3.3 Các nội dung chuẩn bị cho trình thử nghiệm - 77 3.4 TIẾN HÀNH THỬ NGHIỆM 78 3.4.1 Nội dung chuẩn bị - 78 3.4.2 Điều kiện thực - 79 3.4.3 Phân tích kết 79 Trang -vi- LỜI CAM ĐOAN Trước hết, em gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy cô Viện Điện tử viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo môi trường tốt để em học tập nghiên cứu Em xin cảm ơn thầy cô Viện Đào tạo sau đại học quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho học viên có điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Ngọc Nam tận tình bảo, hướng dẫn sửa chữa chi tiết cho nội dung luận văn Em cam đoan nội dung luận văn hồn tồn em tìm hiểu, nghiên cứu viết Tất em thực cẩn thận theo định hướng, hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Em xin chịu trách nhiệm với nội dung luận văn Người thực để tài Lê Hồng Lam Trang -vii- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A AAC Avanced Audio Coding Mã hóa audio nâng cao ADSL Asymmetrical DSL Đường dây thuê bao số bất đối xứng B B Bi-predictive Picture Ảnh dự đốn hai chiều BTV Broadcast Tivi Truyền hình quảng bá C CAC Call Control Adminssion Điều khiển quản lý gọi CAR Committed Access Rate Cam kết tốc độ truy nhập CBT Core Based Trees Giao thức lõi CBWFQ Class Base Weighted Fair Queuing Hàng đợi cân trọng số CLI Command-line Interface Giao diện dòng lệnh CoS Class of Service Lớp dịch vụ CPE Customer Premise Equipment Thiết bị sở hữu người dùng CPU Central Proccesing Unit Khối xử lý trung tâm CQ Custom Queuing Hàng đợi tự chọn CRC Cyclic Redundancy Check Mã vòng CRM Customer Relationship Managerment Quản lý quan hệ người dùng D DCT Discrete Cosine Transform Biến đổi cosin rời rạt DF Delay Factor Yếu tố trễ DiffServ Difference Services Phân biệt dịch vụ DSCP Difference Services Code Point Mã điểm phân biệt dịch vụ DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số DVB-C Digital Video Broadcast over Cable Quảng bá video số qua cáp E ECN Explicit Congestion Notification Cảnh báo lỗi minh bạch EDTV Enchanted Definition Television Truyền hình định dạng nâng cao Trang -viii- EPG Electronic Program Guide Giao diện hướng dẫn người dùng điện tử ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu F FEC Forward Error Correction Mã sửa lỗi chuyển tiếp FG IPTV Forcus Group Internet Protocol Television Nhóm nghiên cứu truyền hình giao thức Internet FIFO Vào trước trước First In First Out G GoS Cấp độ dịch vụ Grade Of Service H HDTV High Definition Television Định dạng truyền hình chất lượng cao HEVC High Efficiency Video Coding Mã hóa video hiệu cao I I Intra-picture Ảnh dự đoán bên IEC International Electrotechnical Commission Ủy ban điện tử quốc tế IEEE Institute of Electrical and Electronic Viện kỹ sư điện điện tử Engineers IP Internet Protocol Giao thức Internet IPDV IP Packet Delay Variation Biến động trễ gói tin IP IPER IP Packet Error Ratio Tỉ lệ lỗi gói tin IP IPRR IP Packet Reordering Ratio Tỷ lệ xếp lại gói tin IPSLBR IP Packet Severely Loss Block Ratio Tỉ lệ tổn thất khối IPTD IP Packet Time Delay Trễ lan truyền gói tin IP IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet ISO International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ITU-T International Telecommunication tiêu chuẩn ngành viễn Union Telecommunication thông thuộc Tổ chức viễn thông Standardization Sector quốc tế Trang -ix- J JPEG Joint Photographic Experts Group Nhóm chuyên gia nhiếp ảnh JND Just Noticeable Difference Ngưỡng khác biệt L LL Low Loss Tổn thất thấp LLQ Low Loss Queue Hàng đợi tổn thất thấp M Chỉ số truyền thông MDI Media Delivery Index MJPEG Motion Joint Photographic Experts JPEG động Group MLR Media Loss Rate Tỉ lệ tổn thất truyền thông MMS Multimedia Messageing Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MOS Mean Opinion Score Điểm trung bình chất lượng MOSPF Multicast Open Shortest-Path First Giao thức tìm đường ngắn multicast MP3 MPEG1 Audio Layer Audio lớp MPEG1 MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chun gia hình ảnh động MPEGTS MPEG2-Transport Stream Luồng truyền vận MPEG2 MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPQM Moving Pictures Quality Metric Mơ hình chất lượng hình ảnh động N NP Network Performance Hiệu mạng NS Network Section Phân đoạn mạng NTSC National Television Standard Committee Ủy ban tiêu chuẩn truyền hình quốc gia O OSI Open Systems Interconnection Hệ thống liên kết mở P P Ảnh dự đoán Predicted-picture Trang -x- Bảng Khác phương pháp đánh giá chủ quan Tham số DSIS DSCQS SSCQE SDSCE SAMVIQ Có Khơng Khơng Có Có Khơng Có Khơng Khơng Có Mẫu chuẩn Tham chiếu ẩn Kém xuất Kém xuất Kém xuất Kém xuất Kém xuất sắc sắc sắc sắc sắc Thang điểm Độ dài 10 giây 10 giây phút 10 giây 10 giây Xem đồng thời đoạn video Không Khơng Khơng Có Khơng 2 1 Nhiều lần khơng khơng khơng khơng có Số người đánh giá tối thiểu 15 15 15 15 15 Loại thiết bị hiển thị TV TV TV TV Màn hình máy tính Số lần trình diễn Có thể thay đổi kết 3.1.3 Phương pháp SAMVIQ Bất kỳ phương pháp đánh giá chủ quan yêu cầu người đánh giá đánh giá đoạn video theo thang điểm định nghĩa trước Trong SAMVIQ, thang điểm có giá trị từ đến 100 chia liên tục Để so sánh tốt hơn, thang điểm chia thành đoạn ánh xạ tương ứng với thang điểm MOS [6] Bảng 3 Thang điểm SAMVIQ ánh xạ với MOS Mức độ cảm nhận kênh IPTV Điểm SAMVIQ Điểm MOS Xuất sắc (Excellent) 80-100 Tốt (Good) 60-80 Trung bình (Fair) 40-60 Tạm chấp nhận (Poor) 20-40 Kém (Bad) 0-20 Đặc điểm chủ yếu SAMVIQ cách thức mà đoạn video trình bày cho người thực đánh giá Người đánh giá lựa chọn để xem đoạn video khác Mỗi đoạn video người đánh giá cho điểm, so sánh với đoạn video Trang -71- chuẩn (có điểm 100) Mỗi đoạn video, trừ đoạn video chuẩn, làm suy giảm để có chất lượng khác Thơng qua phương tiện xem, người đánh giá xem đoạn video khác cho điểm theo quan điểm riêng Hình 3.1 trình bày cách thức tổ chức đánh giá để người thực đánh giá bấm nút khác để xem đoạn video với điều kiện kiểm tra khác Người đánh giá điều kiện đoạn video thời điểm đánh giá nhằm việc đánh giá xác Các đoạn video KT Mẫu gốc Các nút bấm Ref Tham chiếu ẩn Điều kiện KT1 Điều kiện KT2 Điều kiện KTn Ref Ref Ref Ref Hình Tổ chức kiểm tra SAMVIQ SAMVIQ phương pháp phát triển nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn quan trọng dùng việc đánh giá chủ quan 3.2 Giới thiệu JND Khái niệm ngưỡng khác biệt (JND - Just Noticeable Difference) dùng để thay đổi nhận thức / khác biệt tối thiểu hai tác nhân kích thích phát người Giả sử xi xj cường độ vật lý kích thích i kích thích j Khi người cảm nhận kích thích i, "cường độ cảm nhận" (xi) cường độ thực tế đánh giá người Khi cường độ kích thích xi xj đủ lớn, người cảm nhận khác biệt kích thích i j, lúc đó: J = (xi) - (xj) (3.1) Gọi 𝑝 xác suất khác biệt cảm nhận hai kích thích phát Theo "luật phán xét so sánh" Thurstone [15], xác suất 𝑝 theo J xác định theo biểu thức 3.3: Trang -72- 𝒑 = 𝑪[ 𝑱 √𝟐 ] (3.3) Trong C [.] hàm mật độ xác suất bình thường tích lũy Với mối quan hệ này, rõ ràng J tăng lên 𝑝 tăng, giá trị lớn 𝑝 đạt Thơng thường, khác biệt cảm nhận xác định thí nghiệm chủ quan bắt buộc lựa chọn, quan sát nhiều lần hai hình ảnh hiển thị nội dung có chất lượng khác u cầu chọn khung hình có cất lượng cao (hoặc thấp hơn) Xây dựng cho thấy xác suất 𝑝 thu từ thử nghiệm chủ quan ánh xạ tới giá trị JND Theo định nghĩa [9] [10], J đơn vị JND tương ứng với xác suất 𝑝 75% (hoặc tỷ lệ 75% -25%) Trong thực tế, J tính từ 𝑝 phương trình sau [16]: 𝐉= 𝟏𝟐 𝛑 ∙ 𝐬𝐢𝐧−𝟏 (√𝐩) − 𝟑 (3.4) Mối quan hệ 𝑝 J sử dụng phương trình 3.4 thể Hình 3.5, giá trị J giới hạn khoảng [-3, 3] Mối quan hệ 𝑝 J đáng tin cậy xác nằm phạm vi [-1.5, 1.5] (đơn vị JND) theo phân bố hàm Gaussian [9] Càng dần xa phạm vi [-1.5, 1.5] mức độ tin cậy quan hệ giảm Hình Mối quan hệ cảm nhận khác biệt J xác suất p Trang -73- Trong chương này, phương trình 3.4 sử dụng để ước tính khác biệt hai phiên video Người thực đề tài tập trung vào giá trị khác biệt khoảng [0, 1,5] Tuy nhiên, để trì thử nghiệm đáng tin cậy hơn, người thực đề tài xem xét đơi kích thích với khác biệt cảm nhận J phạm vi hẹp hơn, xét khoảng [0.4, 1.5] (tức xác suất 𝑝 60% 85%) Thông thường, mẫu JND cho điểm, vùng điểm ảnh, chuyển đổi tên miền, đưa dựa vào nhạy cảm thị giác hiệu ứng mặt nạ Bên cạnh đó, phương pháp mã dự đoán chất lượng sử dụng cho mơ hình JND để có mẫu JND phiên có chất lượng giảm xuống phiên tham chiếu (có chất lượng cao hơn), sau sử dụng để ước tính thay đổi cảm nhận [18] Sự biến dạng phiên video điều khiển tham số lượng tử hóa (QP) rời rạc mã hóa video Số lượng QP sử dụng thực tế không nhiều, phương pháp lấy mẫu mô tả [15] thông qua thử nghiệm chủ quan luận văn 3.3 Quy trình thử nghiệm chủ quan 3.3.1 Tổng quan thử nghiệm Một thử nghiệm chủ quan thường thực cách lặp lặp lại Trong lần lặp thử nghiệm, người thực đề tài sử dụng hai phiên video hiển thị đồng thời để tìm video tối ưu thông qua cảm nhận người xem Hai phiên video lần đánh giá có giá trị khác biệt thông qua cảm nhận (trong đơn vị JND) Giữa hai phiên bản, gọi phiên video tham chiếu gọi phiên video mục tiêu Phiên mục tiêu có chất lượng thấp so sánh với phiên tham chiếu để đo lường chất lượng thông qua cảm nhận người xem Trong trường hợp người xem không phân biệt khác chất lượng hai phiên video người thực đề tài tiến hành tạo thêm phiên video có chất lượng thấp phiên mục tiêu lần Trang -74- đánh giá trước, sử dụng phiên mục tiêu lần đánh giá trước làm phiên video tham chiếu cho lần đánh giá Trong thử nghiệm, người thực đề tài phiên video có chất lượng cao cho phiên video có chất lượng thấp Người đánh giá lựa chọn để đánh giá chất lượng video khơng có kiến thức chun mơn, khơng biết hai phiên video đâu phiên tham chiếu đâu phiên mục tiêu, hai phiên video phân bố ngẫu nhiên Video dùng để đánh giá làm giảm chất lượng cách mã hóa theo giá trị QP khác Vì số lượng giá trị QP không nhiều thực tế, phương pháp lấy mẫu không dẫn đến phiên dài cho đối tượng thử nghiệm Hơn nữa, [8], người cần phải liên tục đánh giá cặp kích thích nhiều lần để có kết đáng tin cậy cho khác biệt cảm nhận họ Với cách kết lần thử nghiệm tốn thời gian, dẫn đến người cung cấp cho câu trả lời không đáng tin cậy Để tránh tượng này, thử nghiệm, để có kết đáng tin cậy cảm nhận khác biệt hai tác nhân kích thích, người thực đề tài yêu cầu nhóm người tiến hành đánh giá cặp kích thích lúc, xác suất thu số lượng câu trả lời tổng số câu trả lời Nếu khác biệt nhỏ 0.4, phiên mục tiêu thay phiên thử nghiệm với QP cao Nếu khác biệt nằm khoảng [0.4, 1.5], phương pháp xem đáng tin cậy, sau phiên mục tiêu thay đổi thành phiên tham chiếu phiên mục tiêu phiên thử nghiệm với QP cao Bất phiên tham chiếu thay phiên mục tiêu, người thực đề tài gọi chìa khóa lấy mẫu điểm 3.3.2 Thiết bị thí nghiệm Để tự động hóa q trình này, người thực đề tài phát triển hệ thống clientserver sử dụng công nghệ Web Máy chủ lưu trữ phiên video khác hai trang web, gọi trang web điều khiển (thực cách sử dụng PHP) trang web dành cho người đánh giá (thực cách sử dụng Trang -75- HTML5) Trang web điều khiển có giao diện dành riêng cho người quản lý thử nghiệm để kiểm sốt tồn thí nghiệm Mỗi người xem sử dụng thiết bị đầu cuối (client) để truy cập vào trang web thử nghiệm máy chủ Trên trang web này, phiên tham chiếu phiên mục tiêu hiển thị bên cạnh Phía dười video câu hỏi "Video có chất lượng tốt hơn? O video1 O video2 " Có hai nút lựa chọn (video1 video2) người xem gửi câu trả lời Sau lần lặp, người xem gửi thông tin phản hồi đến máy chủ, nơi kết xử lý hiển thị trang web điều khiển Tùy thuộc vào kết quả, trang web điều khiển thay đổi phiên thử nghiệm, hiển thị yêu cầu người quản lý thử nghiệm để làm trang web thử nghiệm Hình 3 Giao diện trang web điều khiển Hình Giao diện trang web dành cho người đánh giá Trang -76- Các trang web điều khiển cấu hình hồn tồn tự động q trình đánh giá Nhưng, người thực đề tài cấu hình cho trang web kiểm sốt người Bởi vì, có người tham gia đánh giá “có vấn đề”, người bị loại bỏ tạm thời dừng lại trình đánh giá Ngoài ra, điều cho phép người quản lý thử nghiệm điều chỉnh tốc độ kiểm tra theo phản ứng thái độ người tham gia Ví dụ, số người mệt mỏi, khoảng thời gian nghỉ lần đánh giá tăng lên 3.3.3 Các nội dung chuẩn bị cho trình thử nghiệm Căn váo thảo luận trên, nội dung chuẩn bị cho trình thử nghiệm chủ quan thực sau: Mỗi người xem yêu cầu ngồi xuống thiết bị đầu cuối Phát đồ uống cho đối tượng để cung cấp bầu khơng khí thoải mái Người xem cung cấp tài liệu hướng dẫn ngắn gọn, giải thích mục đích thử nghiệm Hướng dẫn người xem thực đánh giá Trong lần đánh giá đầu tiên, hai phiên video có giá trị QP thấp đưa để dánh giá Những người tham gia yêu lựa chọn đáp án cho câu hỏi "Video nào, bên trái hay bên phải, có chất lượng thấp hơn?" Sau tất người tham gia trả lời, tỷ lệ tương ứng giá trị khác biệt hiển thị trang web điều khiển Nếu khác biệt nhỏ 0.4, phiên mục tiêu thay phiên có QP cao Ngược lại, phiên mục tiêu thay đổi thành phiên tham chiếu lựa chọn phiên mục tiêu có QP cao để thực lần đánh giá Lặp lại từ bước phiên thử nghiệm cuối Trang -77- 3.4 TIẾN HÀNH THỬ NGHIỆM 3.4.1 Nội dung chuẩn bị Trong thí nghiệm này, cảnh quay video lựa chọn có đặc điểm khác nhau, thể Bảng 3.5 Bảng Danh sách chuỗi video thử nghiệm TT Chủ đề Akiyo Football Mô tả Clip tin tức thời với độ phức tạp không gian thấp hoạt động chuyển động thấp Clip thể thao với hoạt động chuyển động cao Clip hoạt hình với độ phức tạp không gian cao hoạt Mobile động chuyển động thấp Clip giám sát với độ phức tạp không gian vừa hoạt Harbour động chuyển động thấp Video clip thông ngẫu nhiên với độ phức tạp không Ice gian vừa hoạt động chuyển động vừa Tất đoạn video mã hóa nội dung định dạng AVC cơng cụ FFMPEG [19] Mỗi video có độ phân giải CIF, tốc độ khung Hình 30fps, chiều dài 10s Với AVC, giá trị QP nằm phạm vi [1, 51] Tuy nhiên, kinh nghiệm cho thấy, video mã hóa QP = 20 cho chất lượng cao Vì vậy, phiên chất lượng cao mã hóa với QP = 20; phiên khác mã hóa với giá trị QP cao hơn, chẳng hạn 21, 22, 23, vậy, chất lượng trở nên chấp nhận Trước kiểm tra thực tế, số xét nghiệm sơ với đối tượng thực để loại bỏ số phiên có chất lượng hình ảnh (chủ yếu QP = 20 đến QP = 30) Trang -78- 3.4.2 Điều kiện thực Thí nghiệm thực phịng máy tính kết nối với thông qua mạng LAN Mỗi thiết bị đầu cuối có hình 18,5 -inch với độ phân giải 1366x768 Các trang web kiểm tra truy cập cách sử dụng trình duyệt Chrome Nền trang web thiết lập để màu đen Mười tám đối tượng người xem phổ thông tuyển chọn để tham gia vào thí nghiệm Tất đối tượng có cảm nhận màu sắc bình thường, thị lực bình thường sức khỏe tốt 3.4.3 Phân tích kết Kết thu từ thử nghiệm chủ quan thể bảng 3.3 Đối với trình tự kiểm tra, số lượng điểm lấy mẫu khoảng (bao gồm gốc với QP = 20) Nhận thấy khác biệt hai phiên có giá trị QP liên tiếp thường không cao JND Bảng 3.6 cho thấy giá trị QP điểm lấy mẫu Các giá trị khác biệt tích lũy đơn vị JND chuỗi thử nghiệm cung cấp Hình 3.5 Bảng Giá trị QP điểm lấy mẫu (Pi) Chủ đề Các điểm lấy mẫu P0 P1 P2 P3 P4 P5 Akiyo 20 33 37 39 41 43 Football 20 37 40 43 46 N/A Mobile 20 38 41 43 45 47 Habour 20 37 41 43 45 N/A Ice 20 36 40 43 45 N/A Trang -79- Hình Giá trị khác biệt tích lũy điểm lấy mẫu chuỗi video thử nghiệm Từ Hình 3.5 thấy số lượng cấp JND phụ thuộc vào thứ tự Tuy nhiên, số thực tế cấp JND chủ yếu 4-6 Điều có nghĩa, phiên video phải đặt cách đơn vị JND, số lượng điển hình có 5-7 phiên trải phạm vi chất lượng Trong số trình tự kiểm tra Hình 3.5, Akiyo chuỗi nhanh chóng bị suy giảm QP tăng lên Điều giải thích thực tế video có nhiều vùng khơng gian với chi tiết nhỏ Vì vậy, blocking artifacts QP cao dễ dàng quan sát thấy video Các đường cong chuỗi mobile có hình dạng tương tự Akiyo Điều hai chuỗi tĩnh khoảng cách hai đường cong đơn giản phức tạp không gian cao mobile Khi QP tăng lên, thành phần lạ (artifacts) video mobile che đậy chi tiết không gian phức tạp, khác biệt cảm nhận tương đối không tăng nhanh Akiyo Trang -80- KẾT LUẬN Kết luận Luận văn hoàn thành nội dung nghiên cứu đạt số kết lý thuyết thực nghiệm sau: Luận văn khái quát chung chuẩn nén truyền hình số; tổng quan IPTV đặc điểm cấu trúc, công nghệ, dịch vụ, chất lượng dịch vụ Trên sở đặc điểm dịch vụ IPTV nói chung Tác giả sâu nghiên cứu kỹ thuật sử dụng dịch vụ IPTV; phân tích phân tích chất lượng dịch vụ mạng IP đề xuất giải pháp quản lý chất lượng dịch vụ hiệu Người thực đề tài khái niệm ngưỡng khác biệt (JND) sử dụng để mô tả khác biệt nhỏ (cảm nhận) hai tác nhân kích thích (ví dụ hai phiên video) Sau đó, chất lượng tương đối biến đổi kích thích so với kích thích tham chiếu đại diện JND, từ điều tra chất lượng phiên video sử dụng JND để làm sáng tỏ cho câu hỏi "Nên tạo phiên video cho phù hợp?" truyền hình IPTV Nghiên cứu phân tích chọn lựa phương pháp đánh giá chủ quan để đánh giá chất lượng trải nghiệm dịch vụ IPTV với luồng video mã hóa phương thức H264/MPEG-4 truyền từ server nhà cung cấp dịch vụ đến đầu cuối khách hàng Từ đề xuất cho nhà cung cấp dịch vụ tập hợp phiên video mục nội dung với mức chất lượng phù hợp Trong luận văn này, người thực đề tài điều tra số lượng JND (Chỉ cần ý khác biệt) mức phạm vi chất lượng thực tế nội dung video di động Thông qua kiểm tra chủ quan, người thực đề tài thấy rằng, số lượng điển hình cấp JND 46, hầu hết cấp nằm phạm vi bitrate thấp Trang -81- Kiến nghị Áp dụng đầy đủ phương pháp quản lý chất lượng dịch vụ đề cập chương quản lý chất lượng dịch vụ IPTV để đề quy trình quản lý chất lượng phù hợp với điều kiện thực tế triển khai dịch vụ IPTV Nghệ An Việc quản lý chất lượng dịch vụ hướng đến tiêu chí dự đoán trước viêc suy giảm chất lượng dịch vụ phía khách hàng để có biện pháp khắc phục kịp thời nhằm mang lại hài lòng chất lượng dịch vụ từ khách hàng Trong công việc tương lai, người thực đề tài tiếp tục nghiên cứu vấn đề tương tự cho IPTV, nơi mà độ phân giải cao đáng kể Trang -82- DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Hoàng Trọng Minh(2007), Chất lượng dịch vụ IP, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Hà Nội [2] Đỗ Hồng Tiến, Vũ Đức Lý (2001), Truyền Hình số, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] Viện khoa học kỹ thuật Bưu điện (2009), Tổng kết tiêu chuẩn cho IPTV, Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh [4] Gerard O’Driscoll (2008), Next generation IPTV services networks, John Wiley & Son Ltd, New Jersey, USA [5] ITU-T FG IPTV-DOC-0082 (2007), IPTV vocabulary of term [6] ITU-R Recommendation BT.500-11(2002), Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures, International Telecomcomunication Union, Geneva, Switzerland [7] S.-F Chang, A Vetro (2005), Video adaptation: concepts, technologies, and open issues, Proceedings of the IEEE, vol 93, pp.148 - 158 [8] T C Thang, J.-G Kim, J W Kang, J.-J Yoo (2009), “SVC Adaptation: Standard Tools and Supporting Methods”, Signal Processing: Image Communication, Vol 24, Issue 3, pp.214-228 [9] Truong Cong Thang, Hoc X Nguyen, Anh T Pham, Nam Pham Ngoc (2012), Perceptual Difference Evaluation of Video Alternatives in Adaptive Streaming Trang -83- [10] T C Thang, Q-D Ho, J W Kang, A T Pham (2012), Adaptive Streaming of Audiovisual Content using MPEG DASH, IEEE Trans on Consumer Electronics [11] ISO 20462-2:2005 (2005), Photography - Psychophysical experimental methods for estimating image quality, Part 2: Triplet comparison method [12] ISO 20462-3:2005 (2005), Photography - Psychophysical experimental methods for estimating image quality - Part 3: Quality ruler method [13] A B Watson and L Kreslake (2001), Measurement of visual impairment scales for digital video, Proc SPIE vol 4299, pp 79-89 [14] B Keelan and H Urabe (2004), SO 20462, A psychophysical image quality measurement standard, Proc SPIE vol 5294, pp 181-189, 2004 [15] J Janssen, T Coppens, D De Vleeschauwer (2002), Quality Assessment of Video Streaming in the Broadband Era, in Proc Workshop on Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems (ACIVS2002), pp 3845 [16] S Suthaharan, S.-W Kim, and K R Rao (2005), A new quality metric based on just-noticeable difference, perceptual regions, edge extraction and human vision, Electrical and Computer Engineering, vol 30, pp 8188 [17] ITU-R WP 6Q (2004), SAMVIQ - Subjective assessment methodology for video quality Tài liệu từ website [18] http://ictpress.vn [19] FFmpeg tool, http://ffmpeg.org/download.html Trang -84- [20] www.videolan.org/vlc/ [21] www.elecard.com [22] http://info.iet.unipi.it/~luigi/dummynet [23] www.envivio.com Trang -85- ... IPTV, số kỹ thuật sử dụng dịch vụ IPTV  Tìm hiểu phương pháp đánh giá chất lượng video  Nghiên cứu đánh giá chất lượng video cảm nhận bới người xem truyền hình IP Tóm tắt đọng luận điểm đóng... mạng IPTV, số kỹ thuật sử dụng dịch vụ IPTV, phương pháp đánh giá chất lượng video Nghiên cứu đánh giá chất lượng video cảm nhận bới người xem cho truyền hình IP cách sử dụng hệ thống client-server...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỒNG LAM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VIDEO CẢM NHẬN BỞI NGƯỜI XEM TRONG TRUYỀN HÌNH IPTV Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRUYỀN