2. Bố cục luận văn:
3.3.2. Phương pháp đo chất lượng video định lượng:
Để đánh giá chất lượng video trong môi trường IPTV, điều quan trọng là cần thực hiện các phép đo chất lượng video một cách hiệu quả theo thời gian. Các kỹ thuật đo chất lượng video định lượng dù không chính xác như phép đo chất lượng video định tính, nhưng tạo ra được sự hài hòa khi thực hiện các phép đo đánh giá chất lượng video. Các phép đo chất lượng video định lượng có ưu điểm là thực hiện nhanh chóng để hỗ trợ cho việc điều chỉnh tối ưu các tham số mạng.
Trong những năm gần đây, đã có nhiều tiến bộ trong các kỹ thuật giám sát chất lượng video định tính. Các phép đo định lượng có tương quan tốt với đánh giá định tính được mong đợi để đạt được QoE tối ưu trong các hệ thống mạng băng rộng. Tuy nhiên, cần phải nhận thấy rằng các phép đo định lượng không phải là sự thay thế trực tiếp đánh giá định tính. Các phép đo định lượng và các đánh giá định tính bù cho nhau hơn là thay thế nhau.
Có thể phân loại các kỹ thuật đo chất lượng video định lượng thành bốn nhóm chính:
a) Các kỹ thuật dựa trên các mô hình cảm nhận video của con người b) Các kỹ thuật dựa trên các tham số tín hiệu video
c) Các kỹ thuật dựa trên các tham số suy giảm chất lượng mạng
d) Các kỹ thuật dựa trên khoảng thời gian suy giảm chất lượng tín hiệu video Các kỹ thuật đo chất lượng video sử dụng mô hình cảm nhận video của con người thường cố gắng phỏng tạo các đặc trưng của hệ thống thị giác con người để đạt được các thang điểm chất lượng video mà có tương quan tốt với những mức đánh giá mà người xem thực tế sẽ đưa ra. Các phương pháp mô hình hệ thống thị giác của con người có thể sử dụng một trong các giải pháp:
•Mô hình tham chiếu đầy đủ (Full-reference - FF): Mô hình FF cung cấp giải thuật cho phép so sánh trực tiếp video nguồn và video thu được tại đích.
•Mô hình không tham chiếu (Non-reference/Zero-reference - ZF): Giải thuật mô hình này chỉ phân tích chất lượng video thu được tại đích.
RR/PR): Giải thuật mô hình này cho phép trích một vài tham số từ đầu vào đem so sánh với các tham số tương đương tại đầu ra.
3.3.2.1. Các hệ thống đo chất lượng video dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ:
Những giải thuật trong mô hình tham chiếu đầy đủ thực hiện so sánh chi tiết giữa hình ảnh đầu vào và đầu ra của hệ thống. Việc so sánh này là một quá trình tính toán phức tạp không chỉ bao gồm quá trình xử lý theo điểm ảnh mà còn theo thời gian và không gian giữa dòng dữ liệu video đầu vào và đầu ra. Kết quả của các giải thuật tham chiếu đầy đủ khá phù hợp với các kết quả đánh giá chủ quan (MOS), tuy nhiên các giải thuật này chỉ được sử dụng trong một số ứng dụng nhất định, ví dụ như: các ứng dụng trong phòng thí nghiệm hay các thử nghiệm trước khi triển khai.
Một trong những giải thuật ra đời sớm nhất của mô hình tham chiếu đầy đủ là PSNR (Peak Signal to Noise Ratio), theo đúng nghĩa của thuật ngữ sử dụng, giải thuật này đánh giá tỷ số giữa giá trị lớn nhất của tín hiệu trên tạp âm, giá trị này tính theo dB. Thông thường giá trị PSNR được coi là “tốt” ở vào khoảng 35dB và nhỏ hơn 20 dB là không chấp nhận được. Hiện nay PSNR được dùng rộng rãi trong kỹ thuật đánh giá chất lượng hình ảnh và video.
Bên cạnh giải thuật PSNR hiện tại có khá nhiều các giải thuật cho mô hình tham chiếu đầy đủ đã được phát triển ví dụ như: MPQM (Moving Pictures Quality Metric -1996) của EPFL Thụy Sỹ, VQM (Video Quality Metric -1999) của Viện nghiên cứu Viễn thông Mỹ (NTIA ITS) và CVQE (Continuous Video Quality Evaluation -2004). Các giải thuật này phù hợp cho các ứng dụng video có tốc độ bit thấp. Trong ba giải thuật trên chỉ có giải thuật VQM được tiêu chuẩn và được tích hợp trong tiêu chuẩn ITU-T J.144.
Cùng với ITU tổ chức VQEG (Video quality Experts Group -1997) cũng tham gia nghiên cứu, đánh giá chất lượng video. VQEG thiết lập hai giai đoạn thử nghiệm, giai đoạn I kiểm tra mười giải thuật tham chiếu đầy đủ (bao gồm cả PSNR), kết quả cho thấy các giải thuật là tương đương. Giai đoạn II của thử nghiệm sẽ tiến hành thử nghiệm với số lượng giải thuật ít hơn, nhằm đánh giá và đưa ra khuyến nghị sử dụng giải thuật nào sẽ cho kết quả tốt hơn.
Trên thực tế, hệ thống đo dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ tạo ra bản copy tại IPTVCD và so sánh nó với tín hiệu chuẩn có tại nguồn nội dung video. Điều cần chú ý là kích thước file thay đổi tùy theo máy đo nhưng thường là không nén và rất lớn. Hệ thống đo sẽ xác định mức độ méo và sự suy giảm chất lượng xuất hiện trong quá trình mã hóa và truyền tải nội dung video gốc qua mạng. Hình
3.3 minh họa cấu trúc topo cơ bản được sử dụng để so sánh tín hiệu gốc với bản sao sau khi đã truyền tải qua mạng.
Hệ thống đo sau đó sử dụng thuật toán để so sánh các cả hai tín hiệu video theo nhiều tham số méo:
•Các khác nhau về trễ khung
•Mờ hình do suy giảm chất lượng quá trình mã hóa •Mức màu và độ sáng
•Giật hình
•Hình bị che (image blocking)
Hình 3.3: Hệ thống đo chất lượng video dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ.
Giải pháp dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ tạo ra đánh giá rất chính xác chất lượng tín hiệu video thu được ở IPTVCD vì nó so sánh cả hai tín hiệu ở mức rất chi tiết tới từng điểm ảnh riêng biệt.