BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ THUẬT PHÁT THANH & TRUYỀN HÌNH Đề tài TRUYỀN HÌNH OTT VÀ QoD

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN MÔN: KỸ THUẬT PHÁT THANH & TRUYỀN HÌNH Đề tài: “ TRUYỀN HÌNH OTT VÀ QoD” Giảng viên hướng dẫn: Vũ Thúy Hà Nhóm thực hiện: Nhóm Danh sách sinh viên: Nguyễn Quang Huy – B18DCVT206 Nguyễn Huy Hoàng – B18DCVT174 Hoàng Tiến Mạnh – B18DCVT279 Vy Sơn Tùng – B18DCVT391 Nguyễn Quý Chiến – B18DCVT047 Hà Nội, tháng 5/2022 MỤC LỤC PHẦN 1: CẢI THIỆN IPTV QOE BẰNG BỘ ĐỊNH LƯỢNG MPEG-2 / MPEG-4 PHÙ HỢP DỰA TRÊN CÁC PHÉP ĐO JITTER, DELAY VÀ CÁC GÓI BỊ MẤT I Giới thiệu II Công việc liên quan .6 III Số lượng IV Kiến trúc hệ thống .9 V Phân tích QS .10 VI Video Quality khách quan đối tượng 13 VII Kiểm tra gói tin jitter, delay bị .16 VIII Thảo luận 26 IX Kết luận 28 PHẦN 2: KHẢ NĂNG CHẤP NHẬN VÀ TRẢI NGHIỆM CHẤT LƯỢNG TRONG VIDEO OTT 28 I Giới thiệu .28 II Các nghiên cứu liên quan 30 III Đánh giá QoE theo định hướng phiên 31 IV Thiết kế phương pháp thí nghiệm .32 A Thiết lập thử nghiệm .33 B Quy trình thí nghiệm 33 C Những gián đoạn lỗi thử nghiệm .34 V Kết phân tích 36 A Các thông số mục tiêu so với Tỷ lệ khả chấp nhận 36 B Đánh giá chất lượng kỹ thuật so với mức độ hài lịng tình nguyện viên 37 C Trải nghiệm tổng thể so với Khả chấp nhận 40 D Chất lượng nội dung so với Khả chấp nhận 41 E Tương quan Pearson 41 VI Kết luận 42 DANH MỤC HÌNH ẢNH PHẦN 1: CẢI THIỆN IPTV QOE BẰNG BỘ ĐỊNH LƯỢNG MPEG-2 / MPEG-4 PHÙ HỢP DỰA TRÊN CÁC PHÉP ĐO JITTER, DELAY VÀ CÁC GÓI BỊ MẤT Hình 2: Thơng báo truyền tải nội dung DVB dựa MPEG-2 Hình 3: Quy trình mã hóa vị trí thiết bị IPTV 10 Hình 4: Video Quality giá trị MOS sử dụng định lượng codec MPEG-2 11 Hình 5: Video Quality giá trị MOS sử dụng định lượng codec MPEG-4 12 Hình 6: Băng thông sử dụng video MPEG-2 với QS khác 12 Hình 7: Băng thơng sử dụng video MPEG-4 với QS khác 13 Hình 8: Video Quality khách quan cho MPEG-2 14 Hình 9: Video Quality khách quan cho MPEG-4 14 Hình 10: So sánh trực quan video có gói bị (ở cùng), video QS31 (ở giữa) video tham chiếu (ở cùng) .16 Hình 11: Độ trễ tỷ lệ 0,1% Q khác video MPEG2 17 Hình 12: Độ trễ tỷ lệ 1% Q khác video MPEG-2 18 Hình 13: Độ trễ tỷ lệ 3% Q khác video MPEG2 19 Hình 14: Độ trễ tỷ lệ gói 0,1% Q khác video MPEG4 20 Hình 15: Độ trễ tỷ lệ gói 1% Q khác video MPEG4 20 Hình 16: Độ trễ tỷ lệ gói 3% Q khác video MPEG4 21 Hình 17: Jiiter tỷ lệ gói 0,1% Q khác video MPEG-2 .22 Hình 18: Jiiter tỷ lệ gói 1% Q khác video MPEG-2 23 Hình 19: Jiiter tỷ lệ gói 3% Q khác video MPEG-2 24 Hình 20: Jitter tỷ lệ gói 0,1% Q khác video MPEG4 25 Hình 21: Jitter tỷ lệ gói 1% Q khác video MPEG4 25 Hình 22: Jitter tỷ lệ mát 3% Q khác video MPEG- 26 Hình 23: Chất lượng video, QS4 (bên trên) QS6 (bên dưới) 27 PHẦN 2: KHẢ NĂNG CHẤP NHẬN VÀ TRẢI NGHIỆM CHẤT LƯỢNG TRONG VIDEO OTT Hình 1: Các thành phần quan trọng phiên video điển hình 32 Hình 2: Những gián đoạn lỗi thử nghiệm 35 Hình 3: Acceptability rate under Impairment/Failures (nguy hại, suy giảm / lỗi) (tỷ lệ chấp nhận ) .36 Hình 4: Acceptability rate versus TQ .37 Hình 5: Tỷ lệ chấp nhận so với TQ theo CQ khác nhau) 38 Hình 6: Xác suất chấp nhận mức TQ quan sát khác Đối với cấp độ TQ, phân bố cấp độ CQ thể 39 Hình 7: Acceptability rate versus OX .40 Hình 8: Acceptability rate versus CQ .41 PHẦN 1: CẢI THIỆN IPTV QOE BẰNG BỘ ĐỊNH LƯỢNG MPEG-2 / MPEG-4 PHÙ HỢP DỰA TRÊN CÁC PHÉP ĐO JITTER, DELAY VÀ CÁC GÓI BỊ MẤT I Giới thiệu Mã hóa MPEG-2 MPEG-4 tiêu chuẩn sử dụng rộng rãi ngành truyền hình kỹ thuật số Mặc dù nay, MPEG-2 sử dụng nhiều nhất, MPEG-4 chiếm vị cung cấp hình ảnh chất lượng tốt với mức tiêu thụ băng thông thấp Các lĩnh vực ứng dụng mà MPEG-4 áp dụng Truyền hình kỹ thuật số, ứng dụng đồ họa tương tác đa phương tiện tương tác, đồng thời cung cấp khả nén liệu nghe nhìn cao để lưu trữ phát trực tuyến video, đồng thời, chất lượng âm video MPEG-4 giảm nửa tốc độ liệu, với chất lượng hình ảnh tương tự so với MPEG-2 Điều làm tăng ưu đãi số lượng kênh, đồng thời, khả mở rộng dịch vụ mạng Nén MPEG-4 dựa mã hóa đối tượng trực quan sử dụng cơng cụ mã hóa nữa, Mơ hình giải mã hệ thống, Lớp đồng bộ, Đa kênh linh hoạt, v.v., để đạt hệ số nén cao MPEG-2, cần băng thơng để truyền tải, MPEG -2 codec sử dụng nhiều Truyền hình Kỹ thuật số Mặt đất mạng IPTV, có độ phức tạp yêu cầu phần cứng thấp người dùng cuối Định dạng nén MPEG-2 sử dụng để lưu trữ video thiết bị phần cứng (DVD, SVCD, v.v.) để truyền video thời gian thực theo số tiêu chuẩn Truyền phát Video Kỹ thuật số (DVB):  DVB-T: Hệ thống truyền âm kỹ thuật số nén, video liệu khác luồng truyền tải MPEG-2, sử dụng điều chế COFDM  DVB-S: Hệ thống tăng khả truyền liệu truyền hình kỹ thuật số qua vệ tinh UH11 sử dụng định dạng MPEG-2 điều chế QPSK  DVB-C: Hệ thống truyền luồng âm / video kỹ thuật số gia đình MPEG-2 MPEG 4, sử dụng số điều chế QAM với mã hóa kênh Hệ thống DVB sử dụng làm sở để tiêu chuẩn hóa Truyền hình Giao thức Internet (IPTV) Nó bao gồm dịch vụ MPEG-2 DVB mã hóa cơng nghệ MPEG-2 gói gọn Luồng truyền tải MPEG-2 (MPEG2 TS) Tuy nhiên, MPEG-4 thêm vào luồng truyền tải Hơn nữa, bao gồm dịch vụ Phát sóng Phương tiện Trực tiếp (tức kiểu truyền hình đài), Truyền thông Phương tiện với Chế độ Thủ thuật dịch vụ Nội dung theo Yêu cầu (CoD) Mục tiêu DVB-IP định công nghệ giao diện mạng dựa IP Set-top-Box DVB-IP, sử dụng ngăn xếp giao thức cho dịch vụ DVB IP Sơ đồ ngăn xếp giao thức đưa Hình Khi dịch vụ DVB mã hóa, nội dung video đóng gói đóng gói Điều liên quan đến việc chèn tổ chức liệu video thành gói riêng lẻ Việc đóng gói nội dung video thực MPEG-2 TS, tất MPEG-2 TS đóng gói Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP) theo RFC 1889 kết hợp với RFC 2250 RFC 768 giao thức lớp truyền tải Các trường thông báo sử dụng luồng truyền tải nội dung DVB dựa MPEG-2 qua IP trường sau: tiêu đề IP tiêu chuẩn, tiêu đề UDP, tiêu đề RTP số nguyên 188 byte gói MPEG-2 TS, xem Hình Kích thước tối đa IP datagram (65535 octet cho IPv4) bị giới hạn Trong trường hợp mạng dựa Ethernet, với Đơn vị truyền tối đa (MTU) 1492 1500 byte, số gói MPEG-2 TS Hình Thơng báo truyền tải nội dung DVB dựa MPEG-2 Thách thức hệ thống IPTV cung cấp Chất lượng trải nghiệm cao (QoE) cho người dùng, sử dụng phương pháp không xâm lấn mạng giám sát Trong báo có tài liệu tham khảo, chúng tơi phân tích lượng tử hóa MPEG2 / MPEG-4 gói MPEG-2 TS, phương pháp khơng xâm lấn để đánh giá chức chất lượng video Nó hữu ích cho phép chúng tơi đo lường QoE mà khách hàng IPTV cảm nhận Một số thang đo lượng tử sử dụng để đánh giá, thang đo tốt theo băng thông, chất lượng video khách quan, v.v Trong báo này, mở rộng cách thêm nhiều thử nghiệm khác thêm nhiều biến số để so sánh Hơn nữa, có kết luận khác: QS = tốt tính đến Băng thơng, Jitter, Độ trễ, Mất gói, VQM, MOS phân tích chủ quan, kết tốt QS = Phần lại viết tổ chức sau Phần II giải thích số cơng việc liên quan đến mã hóa video MPEG-2 MPEG-4 nhận thức chất lượng video người dùng Phần III giải thích khái niệm chung lượng tử hóa Kiến trúc hệ thống sử dụng để thực thử nghiệm chúng tơi trình bày Phần IV Phần V cho thấy phép đo thu sử dụng thang lượng tử hóa khác để tìm hệ số lượng tử hóa tối ưu Chất lượng video khách quan chủ quan IPTV trình bày Phần VI Phần VII trình bày thử nghiệm chập chờn, trễ gói tin Phần VIII cung cấp số thảo luận phép đo thu thập phép đo lấy từ tác giả khác Cuối cùng, Phần IX rút kết luận nghiên cứu sâu II Cơng việc liên quan Có số cơng trình xuất tác giả cải thiện hiệu thuật toán MPEG-2 MPEG-4 cách sửa đổi số tham số chúng Zhenzhong Chen King Ngi Ngan xem xét tiến gần kỹ thuật kiểm sốt tốc độ để mã hóa video Lượng tử hóa video sử dụng để giảm tốc độ bit tín hiệu video nén Nó cho phép đáp ứng giới hạn kích thước băng thơng cách Các thuật toán kiểm soát tốc độ khuyến nghị cho tiêu chuẩn mã hóa video mơ tả phân tích ngắn gọn Hơn nữa, tiến gần đây, chẳng hạn khái niệm mơ hình biến dạng tốc độ kiểm soát hạn chế chất lượng, trình bày Với kỹ thuật này, hiệu suất kiểm sốt tốc độ cải thiện Một ví dụ đưa Verscheure et al phân tích chất lượng cảm nhận người dùng có liên quan đến tốc độ bit mã hóa trung bình cho video MPEG-2 có tốc độ bit thay đổi (VBR) Chúng lý số đo lường biến dạng đơn giản dẫn đến diễn giải khơng quán Hơn nữa, thiết lập mã hóa định, họ phân tích ảnh hưởng việc gói chất lượng cấp người dùng Cuối cùng, họ chứng minh rằng, nghiên cứu tác động tốc độ bit mã hóa gói, chất lượng đạt hướng cao thể tốc độ mã hóa tối ưu cho tỷ lệ gói định Các tác giả tài liệu "Two-pass MPEG-2 variable-bit-rate encoding" mô tả hệ thống mã hóa MPEG-2 hai đường truyền thực tế hồn chỉnh điều chỉnh để tạo luồng tốc độ bit thay đổi (VBR) lần truyền thứ hai Trong lần chuyển đầu tiên, chuỗi video mã hóa với tốc độ bit khơng đổi (CBR), số liệu thống kê liên quan đến độ phức tạp mã hóa thu thập Tiếp theo, liệu truyền xử lý để chuẩn bị tham số điều khiển cho truyền thứ hai, thực nén VBR thực tế Họ kết luận báo nói trình tự VBR vượt qua thứ hai mặt trực quan có chất lượng tổng thể cao so với trình tự mã hóa CBR Để VBR vượt trội mặt hình ảnh so với CBR, ln cần có kết hợp cảnh “dễ” cảnh “khó” Sung-Hoon Hong cộng đề xuất sơ đồ kiểm soát tốc độ sử dụng mơ hình ước tính tỷ lệ biến dạng (R-D), mơ hình tạo chất lượng hình ảnh quán khung hình liên tiếp Sơ đồ kiểm soát tốc độ họ đảm bảo đệm video không bị tràn tràn cách đáp ứng ràng buộc đệm Kết mô họ cho thấy sơ đồ điều khiển họ đạt tín hiệu nhiễu đỉnh 0,52-1,84 dB độ lợi tỷ lệ (PSNR) qua kiểm soát tỷ lệ MPEG-2 Test Model (TM5) trì chất lượng quán khung khung hình Một báo khác mà tác giả cố gắng cải thiện hiệu mã hóa trình bày tài liệu “Requantization for Transcoding of MPEG-2 Intraframes” Các tác giả tối ưu hóa việc kiểm sốt hoạt động mã hóa MPEG-2, H.263, MPEG-4 H.264 / AVC hiệu biến dạng tốc độ chúng cách sử dụng kỹ thuật tối ưu hóa Lagrangian Hiệu suất mã hóa tuân thủ H.264 / AVC tất thử nghiệm thể rõ ràng tầm quan trọng tiềm tàng tiêu chuẩn ứng dụng tương lai phát trực tuyến video mã hóa video tương tác Trong tài liệu “A Linear Source Model and a Unified Rate Control Algorithm for DCT Video Coding” Zhihai He Sanjit K Mitra trình bày sơ đồ ước lượng thích ứng để ước tính mối quan hệ tuyến tính tốc độ bit mã hóa phần trăm số không số hệ số biến đổi lượng tử hóa Dựa mơ hình nguồn tuyến tính sơ đồ ước tính thích ứng, thuật tốn điều khiển tốc độ thống đề xuất cho hệ thống mã hóa video tiêu chuẩn khác (MPEG-2, H.263 MPEG-4) Thuật toán vượt trội so với thuật toán khác cung cấp khả kiểm sốt tốc độ xác mạnh mẽ với độ phức tạp tính tốn chi phí thực thấp Nếu hệ thống thực thay đổi định lượng, điều hiệu trình chuyển mã Trong “A rate control algorithm for MPEG-2 to H.264 real-time transcoding”, tác giả trình bày sơ đồ kiểm sốt tốc độ cho chuyển mã MPEG-2 sang H.264 Họ xây dựng mơ hình phân tích để thiết lập tham số lượng tử hóa ban đầu hợp lý (QP) cho khung bắt đầu chuyển mã QP cho khung macroblock điều chỉnh QP trích xuất từ ảnh MPEG-2 đến để tránh tiêu tốn bit mà không tăng chất lượng video Họ chứng minh kết thử nghiệm thuật toán họ cải thiện chất lượng tổng thể cho video chuyển mã giữ chất lượng mượt mà Cuối cùng, lược đồ chuyển đổi hiệu để áp dụng lược đồ chuyển mã miền DCT tồn sang chuyển mã MPEG-2 / H.264 đề xuất “Quantization/ DCT Conversion Scheme for DCT-domain MPEG-2 to H.264/AVC Transcoding” Lược đồ họ bao gồm hai bước chuyển đổi: chuyển đổi lượng tử hóa chuyển đổi DCT Việc chuyển đổi lượng tử hóa thay đổi kích thước bước lượng tử hóa MPEG-2 (Qstep) thành H.264 / AVC Qstep Ngồi ra, cải thiện hiệu suất PSNR cách giảm lỗi xây dựng lại gây chuyển mã miền pixel Kết thử nghiệm họ cho thấy phương án đề xuất làm giảm độ phức tạp tính tốn từ 5-11% cải thiện chất lượng video 0,1- 0,5 dB so với giải pháp khác Trong cơng việc này, chúng tơi phân tích hệ số thang đo lượng tử (QS) dựa phép đo thực gói tin chập chờn, độ trễ bị Nghiên cứu cho phép cải thiện chất lượng trải nghiệm (QoE) mạng IPTV III Số lượng Lượng tử hóa q trình để giảm độ xác hệ số Biến đổi Cosin rời rạc (DCT) mã hóa Điều quan trọng, độ xác thấp có nghĩa tốc độ bit thấp luồng liệu nén Quá trình lượng tử hóa liên quan đến việc chia hệ số DCT nguyên cho giá trị lượng tử hóa nguyên Kết số nguyên phân số, phần phân số phải làm tròn theo quy tắc định nghĩa MPEG Kết giá trị lượng tử hóa truyền đến giải mã Để tái tạo, giải mã trước tiên phải xác định giá trị hệ số DCT lượng tử hóa để tái tạo hệ số DCT mã hóa tính tốn Về bản, Phép lượng tử hóa nghịch đảo (IQ) cân yếu tố trọng lượng lượng tử hóa Vì số độ xác bị lượng tử hóa, hệ số DCT tái tạo thiết phải giá trị gần với giá trị trước lượng tử hóa Sau giải mã entropy, mảng hai chiều hệ số, QF [v] [u], lượng tử hóa nghịch đảo để tạo hệ số DCT tái tạo, F [v] [u] Trong MPEG, IQ bao gồm ba giai đoạn: Số học lượng tử hóa nghịch đảo, Độ bão hịa Kiểm sốt khơng khớp Số học lượng tử hóa nghịch đảo tạo hệ số F’’ [v] [u] Đối với hệ số DCT, biểu thức ma trận sử dụng: 7 [ ] F ( v ,u )=∑ ∑ ( ×Q F ( v , u ) ) ×k × a+¿ ¿ [(2 ×Q F ( v ,u )+ '' v=0 u=0 n ×W ( w , v ,u ) ×Q s /32] ×(1−a) ( d |Q F ( v ,u )| d (u , v ) ) ×(1−k )) (1) Trong đó, 2n đại diện cho hệ số nhân DC, hệ số intra_dc_mult, với n ∈ {0, 1, 2, 3} Nó lấy từ phần tử liệu intra_dc_ precision (trong trường hợp MPEG-2, ước tính theo Bảng 7-4 Khuyến nghị ITU-T H.262, trường hợp MPEG-4, ước tính theo đến [3]) Một biến phụ thuộc vào intrablocks (xem biểu thức 2), ba điều kiện tn thủ, khơng nhận giá trị null, ngược lại, hoạt động với điều kiện thứ hai Phần thứ hai biểu thức phụ thuộc vào giá trị k (xem biểu thức 3), độ chói độ chói Hệ số thang đo lượng tử (QS) số nguyên mã hóa mã có độ dài cố định bit Do đó, có giá trị khoảng {1, , 31} Giá trị không phép Mỗi hệ số trọng số, W [w] [v] [u]; w = 3; v = 7; u = 7, biểu diễn số nguyên bit Toán tử / ’đại diện cho phép chia số nguyên với việc cắt ngắn kết phía Một ứng dụng QS thích ứng tốc độ bit Giá trị QS cao, tốc độ bit thấp, tốc độ bit thấp có nghĩa chất lượng hình ảnh hơn, giá trị QS phải chọn để giảm thiểu biến dạng cảm nhận hình ảnh tái tạo Trong mã hóa, QS thay đổi bắt đầu mã hóa macroblock Mỗi lần thay đổi, giá trị phải mã hóa dịng bit có chi phí mã hóa để thực việc Trong trường hợp IPTV, điều thực cách sử dụng gói MPEG-2 TS Do đó, QS truy xuất đơn giản khối IQ giải mã MPEG mà không cần thêm thiết bị phụ, thu IPTV (Set-Top-Box) IV Kiến trúc hệ thống Hệ thống chia thành hai phần chính: cấp máy chủ cấp người dùng Cả hai liên kết mạng truyền thông dựa TCP / IP Ở cấp độ người dùng, hệ thống dựa vào tiền xử lý truyền tải hình ảnh không nén định dạng PNG với độ phân giải 1920x1080 Các video tạo từ 14315 hình ảnh PNG khơng nén mã hóa lượng hóa phần mềm ffmpeg Chúng thực chuỗi video với đặc điểm sau: • Mã hóa MPEG-2 MPEG-4 • Độ phân giải 720x576 • 25 khung hình / giây • Kéo dài 120 giây • QS {1, 2, 4, 6, 8, 10, 16, 31} Hình cho thấy bước từ tiền xử lý mã hóa hình ảnh PNG khơng nén chúng chuyển đến người dùng cuối Trong giai đoạn tiền xử lý, sau hình ảnh PNG mã hóa, chúng tơi thu video MPEG1 truyền hình độ nét tiêu chuẩn (SDTV) với độ phân giải 720x576 dpi Video video tham khảo sử dụng cho kiểm tra khác Video sau nén định dạng MPEG-2 MPEG-4 Sau đó, chúng lượng tử hóa thành QS khác cho định dạng Trong giai đoạn truyền tải, video đóng video có CQ trung lập, tức không thú vị không nhàm chán Các thí nghiệm với nhiều dạng suy giảm thất bại khác tiến hành Mục tiêu để trả lời câu hỏi: TQ OX tác động đến xác suất PAcc mà video đánh giá chấp nhận được? Phần lại báo xếp sau: Trong Phần II, công việc liên quan xem xét QoE hướng theo phiên với khiếm khuyết lỗi khác mô tả ngắn gọn III Phần IV mơ tả thí nghiệm sau thảo luận kết Phần V Kết luận chúng tơi có Phần VI II Các nghiên cứu liên quan Các nghiên cứu gần tích cực việc đánh giá QoE, đặc biệt việc phát triển mơ hình QoE cho ứng dụng video OTT Dấu hiệu ban đầu cần thiết phải đánh giá QoE cho toàn phiên Các yếu tố người QoE, chẳng hạn bối cảnh, trí nhớ người hiệu ứng ý, nghiên cứu Phần lớn phương pháp đo lường chất lượng dựa Điểm ý kiến trung bình (MOS) Mặc dù định nghĩa QoE dựa khái niệm khả chấp nhận, thực tế khơng sử dụng làm thước đo QoE phân phối video Trong năm gần đây, số phương pháp mơ hình khả chấp nhận đề xuất Các tác giả xem xét phương pháp nghiên cứu để đánh giá chấp nhận chất lượng phương pháp đánh giá chất lượng phụ Dựa kết đánh giá, phương pháp nghiên cứu thử nghiệm đề xuất, kết hợp chấp nhận hài lịng thí nghiệm hướng tới người tiêu dùng Một số mơ hình QoE đề xuất cho video có loại nội dung khác (thể thao, tin tức, âm nhạc, hoạt hình, hài kịch phim) với việc sử dụng thiết bị xem khác (điện thoại di động, máy tính xách tay PDA) Các mơ hình giả định loại nội dung video biết đến không xem xét yếu tố khác suy giảm tính tồn vẹn Họ điều tra khái niệm khả chấp nhận dịch vụ liệu tương tác Các thí nghiệm họ chứng minh có ánh xạ quán chấp nhận nhị phân đối tượng xếp hạng mức độ hài lịng theo thứ tự Một số mơ hình QoE dựa khả chấp nhận đề xuất Các mơ hình dựa kết nghiên cứu người dùng tồn diện cố gắng dự đốn khả chấp nhận người dùng Họ so sánh kết với ba số Đánh giá chất lượng video khách quan tiếng khác: PSNR, SSIM VQM Các tham số chất lượng video, loại mạng, người dùng xem giao thức truyền tải sử dụng để xây dựng định việc chấp nhận chất lượng nghe nhìn Ảnh hưởng gián đoạn trình phát lại video kiểm tra 30 Trong công việc này, xem xét tác động ba yếu tố - TQ, CQ OX - đến khả chấp nhận Tuy nhiên, yếu tố thảo luận, suy giảm tính tồn vẹn xem xét Chúng tơi mở rộng khái niệm MOS cho khái niệm MOS phiên để không bao gồm khiếm khuyết mà thất bại III Đánh giá QoE theo định hướng phiên Trong phần này, khái niệm QoE hướng theo phiên đề xuất mô tả ngắn gọn, sau đánh giá QoE Trải nghiệm khách hàng dịch vụ xác định toàn tương tác phiên khách hàng với dịch vụ Hầu hết mô hình QoE sử dụng yếu tố liên quan đến mạng mã hóa tốc độ khung hình làm yếu tố dự đốn để ước tính MOS đối tượng chất lượng video nhận Tuy nhiên, MOS truyền thống quan tâm đến “tính tồn vẹn” mức độ suy giảm chất lượng tín hiệu Chúng tơi đề xuất mở rộng khái niệm MOS thành khái niệm MOS phiên (sMOS) bao gồm khiếm khuyết Tính toàn vẹn lỗi Khả truy cập Khả khôi phục Chúng chứng minh cần phải mở rộng thang đo MOS cổ điển (thường từ đến 5) để tính đến thành kiến tiêu cực Tính Khơng tiếp cận tạo Do đó, thang đo sMOS mở rộng bao gồm phạm vi từ đến Do đó, việc đo lường trải nghiệm khách hàng bao gồm tồn phiên Trong báo này, chúng tơi thực theo cách tiếp cận Một phiên thường bao gồm khách hàng cố gắng bắt đầu dịch vụ Một số khiếm khuyết / thất bại xảy thời điểm trình - vào đầu, cuối phiên Một phiên thông thường liên quan đến điều sau: • Khả tiếp cận Khả tiếp cận đề cập đến việc bắt đầu phiên thành công Đây chủ thể cố gắng bắt đầu phiên làm việc Phiên bắt đầu thành cơng Tuy nhiên, phiên khơng thể bắt đầu, chúng tơi nói lỗi "Hỗ trợ tiếp cận" xảy Khả tiếp cận dịch vụ liên quan đến tính khả dụng, bảo mật (xác thực), quyền truy cập, phạm vi phủ sóng, v.v • Khả khơi phục Khả khôi phục khả tiếp tục phiên hoàn thành phiên bị gián đoạn hành động chủ thể Nếu phiên bị chấm dứt vĩnh viễn lỗi, lỗi "Khả khơi phục" Nói chung, Khả khôi phục đặc trưng cho tổn thất kết nối • Tính tồn vẹn Tính tồn vẹn cho biết mức độ mà phiên diễn mà không bị suy giảm mức Ngay phiên không gặp phải lỗi hai 31 lần gặp lỗi trước đó, có số khiếm khuyết theo dịch vụ cụ thể ảnh hưởng đến QoE dịch vụ Ví dụ: thơng lượng, độ trễ, độ trễ thay đổi (hoặc jitter) ảnh hưởng đến chất lượng nhận thức dịch vụ Hình cho thấy loại suy giảm/ thất bại khác với ví dụ liên quan loại xảy phiên Hình 1: Các thành phần quan trọng phiên video điển hình IV Thiết kế phương pháp thí nghiệm Trong phần này, cách tiếp cận thiết lập thử nghiệm mơ tả, quy trình tuân theo thiết kế điểm yếu lỗi giới thiệu thử nghiệm Bảng 1: Video câu hỏi câu trả lời xảy Câu hỏi Câu trả lời xảy Chất lượng kỹ thuật Có/khơng video có chấp nhận khơng Đánh giá bạn Tuyệt vời/Tốt/Khá/Kém/Xấu/Tồi tệ chất lượng kỹ thuật Điểm đến 32 video là: Nội dung video là: Trải nghiệm xem tổng thể bạn (Chất lượng kỹ thuật nội dung) trình phát lại video là: Rất thú vị/Thú vị/Trung lập/ Nhàm chán/ Rất nhàm chán Xuất sắc/ Tốt/ Khá/ Kém/ Xấu/ Tồi tệ đến đến A Thiết lập thử nghiệm Thí nghiệm diễn mơi trường kiểm soát Đại học Toronto 30 đối tượng tham gia vào thí nghiệm Tất đối tượng hồn thành thí nghiệm Điều kiện tham gia có thị lực bình thường điều chỉnh mức bình thường chưa tham gia thử nghiệm đánh giá chất lượng video sáu tháng trước ngày thử nghiệm Tất đối tượng 18 tuổi Tất đối tượng sử dụng máy tính với cấu hình Mỗi đối tượng đánh giá tổng cộng 30 phiên video, kéo dài khoảng 90 phút Các video hiển thị theo thứ tự ngẫu nhiên để kiểm soát hiệu ứng xảy Mỗi video sử dụng thử nghiệm có độ phân giải 512 × 288 pixel tốc độ khung hình 30 khung hình / giây (fps) Các video hồn chỉnh có độ dài từ 73 đến 123 giây với thời lượng trung bình 94,1 giây Các phiên video bao gồm 22 đoạn giới thiệu phim ngắn (teaser-trailer) đoạn phim ngắn Để đánh giá video, sử dụng phương pháp Danh mục tuyệt đối (ACR) Sau video, đối tượng trả lời câu hỏi dựa trải nghiệm xem họ Chúng sử dụng thang điểm mở rộng cho câu hỏi liên quan đến chất lượng kỹ thuật, giữ thang điểm cho câu hỏi đánh giá nội dung Các câu hỏi thang điểm tương ứng nêu Bảng I Câu hỏi đề cập đến việc đối tượng có chấp nhận chất lượng kỹ thuật hay khơng Ba câu hỏi cịn lại liên quan đến TQ, CQ OX Các video chọn mức trung tính, khơng q thú vị khơng q nhàm chán B Quy trình thí nghiệm Thử nghiệm bao gồm bốn phần sau: 1) Đầu tiên, đối tượng trả lời bảng câu hỏi trước để thu thập thơng tin nhân học, thói quen xem video sở thích chất lượng video họ 2) Tiếp theo, buổi đào tạo sử dụng để giúp họ làm quen với việc đánh giá video Họ xem video trả lời bảng câu hỏi dùng để đánh giá video video bao gồm Suy giảm tính tồn vẹn Lỗi khả khơi phục Lỗi khả tiếp cận theo thứ tự xác định trước Tuy nhiên, câu trả lời cho bảng câu hỏi không sử dụng phân tích 33 3) Trong phần đánh giá video, tất 30 video chia thành ba phiên 10 video đánh giá phiên Mỗi video có hai lỗi Hỗ trợ tiếp cận hai loại suy giảm Tính tồn vẹn / Khơng thể khôi phục định ngẫu nhiên, mơ tả phần sau Có 10 phút giải lao sau phiên Sau video, đối tượng trả lời bốn câu hỏi Bảng I Câu hỏi đề cập đến khả chấp nhận video Câu hỏi thứ hai liên quan đến nhận thức đối tượng TQ, câu hỏi thứ ba đánh giá CQ câu hỏi cuối hỏi trải nghiệm nhìn tổng thể đối tượng Đối tượng trả lời câu hỏi đánh giá cách sử dụng nhãn từ Các giá trị số tương ứng với nhãn từ hiển thị cột thứ ba Bảng I Giá trị Điểm sử dụng để tính điểm sMOS Các đối tượng xem video với dạng khiếm khuyết thất bại khác 4) Trong phần cuối cùng, đối tượng trả lời bảng câu hỏi sau cho sở thích xem C Những gián đoạn lỗi thử nghiệm Bộ video tạo dựa 30 video chưa ghép nối ba loại khiếm khuyết / lỗi giới thiệu Biểu diễn đồ họa dạng suy giảm / thất bại khác sử dụng thí nghiệm thể Hình 34 Hình 2: Những gián đoạn lỗi thử nghiệm Video bị lỗi Hỗ trợ tiếp cận (tức Không tiếp cận được) có tiền tố “A” Video tương ứng với lỗi Accessibility Khi xảy lỗi Hỗ trợ tiếp cận , video bắt đầu chủ đề chuyển sang video Video có gián đoạn tính Tồn vẹn có tiền tố “I”, sau số lần gián đoạn tạm thời Các video có đến lần bị gián đoạn tạm thời q trình phát lại Trong thí nghiệm chúng tơi, chúng tơi có I0, I1, I2 I3 Video có gián đoạn vĩnh viễn (sau gián đoạn không chiếu tiếp) bắt đầu chữ “R”, theo sau số lần gián đoạn tạm thời thời gian video bị gián đoạn vĩnh viễn Các video có từ đến điểm bị gián đoạn tạm thời lỗi 35 gián đoạn vĩnh viễn Trong thử nghiệm chúng tơi, chúng tơi có R0_40, R0_60, R1_20, R1_60, R2_40, R2_60 R3_60 Như đề cập phần trước, video khơng có, có hai điểm bị gián đoạn V Kết phân tích Tính tốn mối tương quan Pearson đối tượng giá trị sMOS cho TQ CQ Tương quan Pearson cho thấy mối quan hệ tuyến tính hai tập hợp, tức mối quan hệ tuyến tính TQ khả chấp nhận mối quan hệ tuyến tính CQ khả chấp nhận A Các thông số mục tiêu so với Tỷ lệ khả chấp nhận Hình 3: Acceptability rate under Impairment/Failures (nguy hại, suy giảm / lỗi) (tỷ lệ chấp nhận ) Hình cho thấy tỷ lệ chấp nhận giá trị sMOS TQ suy giảm thất bại (impairments and failures) khác nhận thấy I0- I2 cho thấy khả chấp nhận cao (> 0,9) khả chấp nhận I3 0,7 Tuy nhiên, khả chấp nhận trung bình tất lỗi Khả khôi phục (Retainability failures) nhỏ 0,3 Rõ ràng, thất bại khả khơi phục có tác động bất lợi đến khả chấp nhận suy giảm tính toàn vẹn (Integrity impairments) 36 Lưu ý khả chấp nhận cho thấy sụt giảm lớn từ 0,7414 I3 xuống 0,2759 R0_60, TQ giảm từ 2,72 xuống 2,0862 Chúng kết luận TQ ngưỡng, khả chấp nhận giảm nhanh chóng thay đổi giá trị TQ nhỏ Là thang đo nhị phân (binary scale), khả chấp nhận cung cấp hướng dẫn rõ ràng để phân bổ quản lý nguồn lực Các thí nghiệm suy giảm hỏng hóc (các thơng số khách quan) có tác động lớn đến tỷ lệ chấp nhận B Đánh giá chất lượng kỹ thuật so với mức độ hài lịng tình nguyện viên Hình 4: Acceptability rate versus TQ Hình cho thấy mức độ hài lịng so với TQ Tỷ lệ hài lòng (Acceptability) 70% TQ≥ Điều thú vị gia tăng tỷ lệ chấp nhận không đáng kể từ TQ = lên TQ = Cũng cần lưu ý sai số tiêu chuẩn 37 khả chấp nhận thấp TQ nhỏ TQ lớn, có phần lớn Hình 5: Acceptability rate versus TQ under different CQ (Tỷ lệ chấp nhận so với TQ theo CQ khác nhau) Hình đưa tỷ lệ chấp nhận tất câu trả lời N = 638, theo điểm số cụ thể CQ Chúng lưu ý mức CQ liệt kê (với số lượng mẫu đủ), khả chấp nhận so với đồ thị TQ tuân theo đường cong S-curves tương tự 38 Hình 6: Acceptability probability for different observed TQ levels For each TQ level, the distribution of the CQ levels is shown.(Xác suất chấp nhận mức TQ quan sát khác Đối với cấp độ TQ, phân bố cấp độ CQ thể hiện) Chúng xem xét kỹ cấp độ CQ TQ khác nhau, Hình Khi TQ tăng lên, đối tượng có xu hướng chấp nhận video cấp độ CQ Chúng lưu ý đồ thị CQ = có sai số chuẩn lớn kích thước mẫu nhỏ khơng đáng tin cậy Kết CQ tương đối không đổi, đối tượng định khả chấp nhận video chủ yếu dựa TQ Người dùng định xem video chủ yếu nội dung tương đối thú vị, không, họ tự nguyện chấm dứt video Thiết kế thử nghiệm cố gắng tiếp cận kịch đời thực để có phát thực tế Điều hữu ích cho việc lập mơ hình QoE Chúng tơi tạo mơ hình hồi quy (the regression) khả chấp nhận (với trọng số hồi quy thô) để phù hợp với tỷ lệ chấp nhận so với đường cong TQ Mơ hình hồi quy là: P Acc = −0.1443 + 0.2559 TQ, (1) Với R2 = 0.612 , Giá trị cao R2 có nhiều impairments/ failures( khiếm khuyết / thất bại), TQ thể mức độ chấp nhận mức độ Chúng tơi áp dụng thêm, mơ hình hồi quy bậc hai mảnh sử dụng phương pháp bình phương nhỏ TQ biến độc lập PAcc biến phụ thuộc ta có: { a11 T Q2 +a12 TQ P Acc = a21 T Q + a22 TQ+ a23 TQ= ,1 ,2 TQ= 3,4,5 (2) 39 Trong : a 11=0.085 , a 12=−0.0693, a 21=−0.1038 , a 22=0.9546 , a 23 =−1.1776 Mức độ phù hợp mơ hình R2 = 0,6824 So với mơ hình tuyến tính, cải thiện mức độ phù hợp Chúng sử dụng giá trị tham số cho impairments/ failures làm yếu tố dự báo cho khả chấp nhận được, ta có: P Acc = −0.4179 − 0.0788 · B + 1.3460 · V R, (3) B (Buffering tổng thời gian đóng băng video tính giây) số lần suy giảm tạm thời (lưu vào đệm) xảy video VR (Viewing Ratio) tỷ lệ xem cho video có / khơng có lỗi Khả khôi phục Độ tốt phù hợp R2 = 0,476 Mặc dù B VR tham số khách quan đo lường được, chúng phản ánh khả chấp nhận dịch vụ xác TQ C Trải nghiệm tổng thể so với Khả chấp nhận Hình 7: Acceptability rate versus OX Hình cung cấp tỷ lệ chấp nhận cho mức OX khác Rõ ràng gia tăng OX thể khả chấp nhận Hơn nữa, OX tương tự TQ tác động khả chấp nhận Để kiểm tra phù hợp mơ hình tuyến tính tỷ lệ chấp nhận so với đường cong OX, chúng tơi tạo mơ hình hồi quy: P Acc = −0.1608 + 0.256 OX (4) 40 Với R2 = 0.539 Khi nhập OX làm cơng cụ dự đốn, mơ hình hồi quy bậc hai phần hiển thị bên dưới: P Acc = { b 11 T Q2 +b12 TQ b21 T Q +b 22 TQ+ b23 TQ = 0,1,2 TQ = 3, 4, (5) có R2 = 0,5945, b 11 = 0,0340, b 12= 0,0236 , b 21 = −0,117, b 22 = 1, 0455 b 23 = −1,4345 Nó mơ hình phi tuyến cải thiện mức độ phù hợp tốt Tuy nhiên, giá trị R2 sử dụng OX làm công cụ dự báo thấp giá trị R2 công cụ dự báo TQ D Chất lượng nội dung so với Khả chấp nhận Hình 8: Acceptability rate versus CQ Để chứng minh thêm CQ thí nghiệm chúng tơi có tác động nhỏ đến khả chấp nhận chất lượng kỹ thuật, thiết kế, tác động CQ khả chấp nhận Hình Rõ ràng mức CQ khác có khơng ảnh hưởng đến khả chấp nhận chất lượng kỹ thuật Dưới mức CQ khác nhau, khả chấp nhận thay đổi khoảng 0,3 đến 0,5 E Tương quan Pearson Chúng điều tra mối tương quan khả chấp nhận điểm số(acceptability and scores) TQ, CQ OX Cột Bảng II cho thấy 41 hệ số tương quan Pearson khả chấp nhận CQ Chúng xác nhận tác động CQ không đáng kể, thiết kế Nghiên cứu trước OX phản ánh trải nghiệm tổng thể dựa TQ CQ, TQ yếu tố định hầu hết trường hợp Đó lý giá trị p cột thứ hai cột thứ ba Bảng II gần Bảng 2: P-VALUE OF PEARSON CORRELATION COEFFICIENT FOR ACCEPTABILITY (P-GIÁ TRỊ CỦA PEARSON CORRELATION HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI KHẢ NĂNG CHẤP NHẬN) Do đó, chúng tơi kết luận TQ yếu tố để xác định mức độ chấp nhận, nội dung không nhàm chán không thú vị VI Kết luận Trong báo này, xem xét tác động chất lượng kỹ thuật trải nghiệm tổng thể khả chấp nhận, với nội dung video trung tính (neutral) Các thí nghiệm tiến hành mức độ suy giảm thất bại (impairments and failures) khác Theo kết thí nghiệm, chất lượng kỹ thuật có ảnh hưởng lớn đến khả chấp nhận Hơn nữa, đối tượng cho thấy tỷ lệ chấp nhận cao TQ mức trung bình Một kết quan trọng khác TQ tăng lên khả chấp nhận tăng theo Chúng kiểm tra thêm tác động OX khả chấp nhận Sự gia tăng OX phản ánh khả chấp nhận CQ có tác động đến nó, thiết kế Chúng xác minh mối tương quan ba yếu tố khả chấp nhận việc sử dụng hàm tương quan Pearson Chúng kết luận TQ OX có tác động đáng kể đến Khả chấp nhận ACKNOWLEDGMENT (NHÌN NHẬN) Nghiên cứu hỗ trợ khoản tài trợ từ TELUS khoản tài trợ phù hợp từ NSERC / CRD 42 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACR Absolute Category Rating AVC Advanced Video Coding CBR Constant Bitrate CoD Content on Demand services COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing CQ Content Quality DCT Discrete Cosine Transform DVB Digital Video Broadcasting DVD Digital Video Disc FR Full Refernce FSL IPTV ITU MOS MPEG Frame Statics Losses Internet Protocol Television International Telecommunication Union Mean Opinion Score Moving Picture Experts Group MTU OTT Maximum Transfer Unit Over The Top OX PDA Overall eXperience Personal Digital Assistant Packet Loss Rate Portable Network Graphics Peak Signal to Noise PLR PNG PSNR Xếp hạng danh mục tuyệt đối Mã hóa video nâng cao Mã hóa tốc độ bit không thay đổi Dịch vụ nội dung theo yêu cầu Ghép kênh theo tần số trực giao mã hóa Chất lượng nội dung Biến đổi coossin rời rạc Phát sóng video kỹ thuật số Băng đĩa video Phép đo chất lượng hình ảnh tham chiếu đầy đủ Khung hình Truyền hình giao thức internet Liên minh Viễn thơng quốc tế Điểm ý kiến trung bình " Nhóm chun gia hình ảnh động " chuẩn truyền tải video âm Đơn vị chuyển tối đa " Lên đầu " - dịch vụ truyền thông Internet Trải nghiệm điện tử tổng thể Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân Tỷ lệ gói " Đồ họa mạng di động " - Một định dạng ảnh Tỷ số tín hiệu cực đại nhiễu 43 QAM QoE QoS QPSK QS RFC RR RTP SDTV sMOS SSIM SVCD TAM TCP/IP TQ TS UDP VBR VQ VQM VR Ratio Quadature Ampltude Modulation Quality of Experience Quality of Service Quadature Phase Shift Keying Quantizer Scale Request for Comments Reduced Reference Real Time Protocol Standard Definition Television session Mean Opinion Score Structural similarity index measure Super Video Compact Disc Technology Acceptance Model Transmission Control Protocol/Internet Protocol Technical Quality Transport Stream User Datagram Protocol Variable Birate Video Quality Video Quality Metric Viewing Ratio Điều chế bên độ vng góc Chất lượng trải nghiệm Chất lượng dịch vụ Điều chế pha trực giao Thang đo định lượng Đề nghị duyệt thảo bình luận Phép đo chất lượng hình ảnh tham chiếu giảm Giao thức truyền tải thời gian thực TV độ nét tiêu chuẩn Điểm ý kiến trung bình phiên Phép đo số tương đồng cấu trúc Đĩa video compact Mơ hình chấp nhận công nghệ Bộ giao thức Internet điều khiển truyền nhận/giao thức liên mạng Chất lượng kỹ thuật Luồng vận chuyển Giao thức liệu người dùng Mã hóa tốc độ bit thay đổi Chất lượng video Chỉ số chất lượng video Tỷ lệ xem 44 ... tham chiếu thách thức kỹ thuật đo lường chất lượng hình ảnh dịch vụ đa phương tiện qua mạng truyền hình kỹ thuật số Cơng việc tương lai tập trung vào việc thêm kết vào thuật toán VQ để tạo QoE... (DVD, SVCD, v.v.) để truyền video thời gian thực theo số tiêu chuẩn Truyền phát Video Kỹ thuật số (DVB):  DVB-T: Hệ thống truyền âm kỹ thuật số nén, video liệu khác luồng truyền tải MPEG-2, sử...  DVB-S: Hệ thống tăng khả truyền liệu truyền hình kỹ thuật số qua vệ tinh UH11 sử dụng định dạng MPEG-2 điều chế QPSK  DVB-C: Hệ thống truyền luồng âm / video kỹ thuật số gia đình MPEG-2 MPEG