ITU-R INFORME BT 2020-1 SPANISH-2000 Objective quality assessment technology in a digital environment《数码环境中的客观质量评定技术》.pdf

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1、 I. UIT-R BT.2020-1 1 INFORME UIT-R BT.2020-1 TECNOLOGA DE EVALUACIN OBJETIVA DE LA CALIDAD EN UN ENTORNO DIGITAL (1999-2000) Resumen Este Informe es una revisin del Informe UIT-R BT.2020 sobre el estado de la tecnologa para la evaluacin objetiva de la calidad de audio y de vdeo. El Grupo Mixto de T

2、rabajo (GMT) 10-11Q de Radiocomunicaciones recibi de los Grupos de Trabajo (GT) 11E y 10C y del Grupo de Tareas Especiales (GTE) 10-4 de Radiocomunicaciones la tarea de redactar Recomendaciones sobre evaluacin de calidad. Este Informe trata en particular de la Cuestin UIT-R 64/11 Parmetros de calida

3、d objetiva de la imagen y mtodos de medicin y de supervisin asociados para imgenes de televisin digitales. Esta Cuestin refleja el inters real de la comunidad de radiodifusores en relacin con las tcnicas de evaluacin y supervisin objetiva de la calidad de la radiodifusin de audio y de vdeo. La telev

4、isin y la radio digitales se encuentran actualmente en servicio en diversos pases, por lo que est aumentando la demanda de Recomendaciones sobre este asunto. Se han logrado progresos considerables al haberse completado la Recomendacin UIT-R BS.1387 Mtodo para mediciones objetivas de la calidad de au

5、dio percibida, sobre evaluacin objetiva de la calidad de audio digital. Est previsto realizar estudios adicionales sobre mtodos de supervisin del audio digital. El Grupo de Expertos en Calidad de Vdeo (VQEG, Video Quality Experts Group) ha realizado una amplia serie de pruebas de validacin para disp

6、oner de una referencia completa de mtodos de medida objetivos de la calidad de imagen con terminacin doble. Pero todava queda mucho trabajo por realizar en relacin con todos los enfoques metodolgicos posibles relativos a la evaluacin objetiva de la calidad de imagen de la seal de vdeo. Este Informe

7、constituye un primer paso hacia la resolucin de los temas an pendientes. El Informe est estructurado de la manera siguiente: 1: Evolucin de las tcnicas de medicin, desde seales analgicas a seales comprimidas digitales. 2: Examen de las Recomendaciones. 3: Examen de las actividades y desarrollos en c

8、urso. 4: Planteamiento del GMT 10-11Q para la definicin de futuras Recomendaciones. 5: Conclusiones actuales sobre objetivos y prioridades para futuras Recomendaciones. El GMT 10-11Q tiene la intencin de colaborar con otras Comisiones de Estudio y otros GT para tener un mejor conocimiento de la situ

9、acin global de las mediciones digitales y evitar en lo posible la diseminacin de soluciones similares pero diferentes. Se considera que la identificacin de aplicaciones y requisitos es la forma ms razonable de lograr este objetivo. Este Informe se mantendr actualizado para tener en cuenta nuevos req

10、uisitos y para seguir de cerca la evolucin de la evaluacin objetiva de la calidad digital. 1 Evolucin de las tcnicas de medicin desde seales analgicas a seales comprimidas digitales En este punto se expone brevemente la evolucin de las mediciones que van desde la utilizacin de anlisis indirectos de

11、la seal hasta el anlisis directo del contenido. Las funciones logsticas bien conocidas (por ejemplo, las lneas de prueba del intervalo de supresin vertical (VBI, vertical blanking interval), que han permitido el diseo y la supervisin de la televisin analgica, ya no son vlidas por las razones siguien

12、tes: La estructura de la seal para transmisin de radiodifusin ha cambiado. Se basa actualmente en la utilizacin de trenes de transporte digitales para los que se han desarrollado analizadores de protocolo. 2 I. UIT-R BT.2020-1 La entrega digital necesita que la compresin sea eficaz utilizando tcnica

13、s de codificacin no lineales complejas. La utilizacin de este tipo de tcnicas no lineales impide la utilizacin del anlisis mediante las seales de prueba tradicionales. La calidad depende ahora en gran medida del contenido y, por tanto, vara en el tiempo, lo cual aade otro nivel de complejidad. Por e

14、stas razones hay poca correlacin entre las mediciones objetivas clsicas indirectas y la correspondiente calidad de vdeo y de audio. Las posibles soluciones son una combinacin del anlisis de trenes digitales y del contenido de la imagen. El primero se puede tratar con relativa facilidad puesto que el

15、 comportamiento y las caractersticas del sistema estn perfectamente definidas en especificaciones. Por tanto, se han desarrollado nuevos modelos de evaluacin objetiva de la calidad de la imagen. La evaluacin objetiva de la calidad digital se basa ahora en la extraccin de caractersticas y en el trata

16、miento del modelo perceptual o alguna combinacin de ambos (teniendo as en cuenta simultneamente los procesos de codificacin y las caractersticas de la percepcin humana). A continuacin se presenta una lista preliminar de las aplicaciones de medicin consideradas en este Informe: Desarrollo, evaluacin

17、e instalacin de cdecs y multiplexores estadsticos. Supervisin de red en servicio y fuera de servicio. Evaluacin de la calidad de material de produccin comprimido. Supervisin de material de entrada genrico. Supervisin continua en tiempo real. Se est por lo tanto considerando la posibilidad de recomen

18、dar modelos especficos en los que se desarrollaran equipos de medicin para la evaluacin y la supervisin de la calidad. Actualmente, se admite que se podran adoptar diferentes modelos para diferentes dominios especficos de aplicacin. 2 Examen de las Recomendaciones 2.1 Recomendaciones e Informes exis

19、tentes Audio: Recomendacin UIT-R BS.1387 Mtodo para mediciones objetivas de la calidad de audio percibida. Vdeo: ANSI 1996. Recomendacin UIT-T J.143 Requisitos de usuario para mediciones objetivas de la calidad de vdeo perceptual en la televisin digital por cable. Informe UIT-R BT.2020 Tecnologa de

20、evaluacin objetiva de la calidad en un entorno digital. 2.2 Recomendaciones planificadas Vdeo GMT 10-11Q de Radiocomunicaciones Evaluacin objetiva de la calidad de vdeo; en cooperacin con el Grupo de Expertos en Calidad de Vdeo (VQEG). Proyecto preliminar de nueva Recomendacin UIT-T J.OVQ de la Comi

21、sin de Estudio 9 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Referencia completa, tcnicas de medicin de la calidad perceptual de vdeo en presencia de una referencia completa. Proyecto preliminar de nueva Recomendacin UIT-T J.OVQ de la Comisin de Estudio 9 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Refe

22、rencia reducida, tcnicas de medicin de la calidad perceptual de vdeo en presencia de una referencia reducida. Proyecto preliminar de nueva Recomendacin UIT-T J.OVQ de la Comisin de Estudio 9 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Sin referencia, tcnicas de medicin de la calidad perceptual de vdeo

23、 en ausencia de una referencia. Proyecto de nueva Recomendacin P.OVQ de la Comisin de Estudio 12 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Evaluacin objetiva de la calidad de vdeo (referencia completa); en cooperacin con el Grupo de Expertos en Calidad de Vdeo (VQEG), este tema de estudio est relaci

24、onado con la evaluacin de la calidad de vdeo a velocidades binarias de 768 kbit/s y superiores. I. UIT-R BT.2020-1 3 Proyecto de nueva Recomendacin P.RSQ de la Comisin de Estudio 12 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Evaluacin objetiva de la calidad de vdeo con terminacin doble y anchura de b

25、anda de fuente reducida; este tipo de medicin se necesita cuando los vdeos fuente y comprimido no estn disponibles en la misma ubicacin. Proyecto de nueva Recomendacin P.LBQ de la Comisin de Estudio 12 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Evaluacin objetiva de la calidad de vdeo a velocidades b

26、inarias bajas (16 kbit/s a 1,5 Mbit/s); este tema de estudio tratar aplicaciones de videoconferencia y multimedios de baja velocidad. Proyecto de nueva Recomendacin P.TRQ de la Comisin de Estudio 12 de Normalizacin de las Telecomunicaciones Evaluacin objetiva de la calidad de vdeo con degradaciones

27、de transmisin en redes de paquetes, mviles y otras redes. 3 Examen de las actividades y desarrollos en curso En este Informe se incluye una revisin de las ltimas tendencias relativas a la evaluacin de la calidad en un entorno digital y se identifican los principales enfoques metodolgicos digitales.

28、Los distintos enfoques se definen en base a las definiciones desarrolladas por la Comisin de Estudio 9 de Normalizacin de las Telecomunicaciones en la Recomen-dacin UIT-T J.143. 3.1 Identificacin de los principales planteamientos metodolgicos digitales 3.1.1 Sistemas con terminacin doble Un sistema

29、genrico con terminacin doble se disea para operar con dos entradas, una para el material de referencia y otra para el material bajo prueba. Normalmente, no se requiere que estos sistemas funcionen necesariamente en tiempo real y nicamente pueden trabajar con una biblioteca limitada. El objeto de est

30、os sistemas es fundamentalmente la evaluacin (o una categorizacin) de las prestaciones de cdecs digitales, pero se pueden utilizar para evaluar la calidad proporcionada por una cadena de transmisin digital completa que incluya codificacin, transmisin y decodificacin. Normalmente se estima que la ind

31、icacin de la calidad de este tipo de sistemas es ms precisa. 3.1.2 Sistemas con terminacin doble que utilizan referencia reducida Estos sistemas estn diseados para proporcionar la supervisin de las prestaciones de una red de transmisin digital. La caracterstica principal de estos sistemas es su capa

32、cidad de evaluar la calidad en tiempo real y en servicio, sin la utilizacin de una determinada seal de referencia. La informacin de la calidad se toma a la entrada de la red y se entrega a cualquier punto nodal junto con la seal. En el punto nodal en el que se evala la calidad, la informacin de la c

33、alidad se vuelve a calcular localmente y se compara con la informacin recibida para realizar la comprobacin de la calidad. Los indicadores de calidad suministrados por estos sistemas pueden no ser tan precisos como en el caso de sistemas con terminacin doble (con referencia completa). Estos sistemas

34、 proporcionan una indicacin de la disponibilidad del servicio garantizada por la transparencia del proceso de transmisin. 3.1.3 Sistemas con terminacin nica Esta familia de sistemas se basa en el anlisis de material existente tal y como es. No se conoce el origen de la degradacin y resulta difcil ir

35、 ms all de algunas limitaciones. Fundamentalmente, los sistemas con terminacin nica se centran en algunas degradaciones particulares a priori, originadas posiblemente por un codificador digital genrico o debidas a algunas discontinuidades en el enlace de transmisin digital. Asimismo, los indicadores

36、 de calidad propor-cionados por estos sistemas estn limitados en sus prestaciones y actualmente no incluyen todas las degradaciones posibles. Estos sistemas tambin se pueden utilizar para proporcionar una indicacin de la disponibilidad del servicio. 3.2 Estado de los sistemas disponibles actualmente

37、 o propuestos El VQEG est evaluando algunos de los mtodos de medicin objetiva de la calidad de la imagen con terminacin doble existentes. El VQEG es una organizacin informal fomentada por el GMT 10-11Q de la Comisin de Estudio 11 de Radiocomunicaciones y las Comisiones de Estudio 9 y 12 de Normaliza

38、cin de las Telecomunicaciones. El Cuadro 1 resume la situacin actual conocida. La clasificacin se ha hecho en funcin de la familia (D = terminacin doble; S = terminacin nica; RRD = terminacin doble con referencia reducida). Est previsto que en el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IE

39、EE) se realicen estudios para disponer de un conjunto de escenas de prueba degradadas de forma controlada. Cada escena tendr asociada una correspondiente escala perceptual, es decir, se calibrarn en pasos sucesivos de diferencias de degradacin perceptibles. Se espera que estas escenas sea una buena

40、fuente de referencia para la prueba de los sistemas futuros. 4 I. UIT-R BT.2020-1 CUADRO 1 3.3 Calidad objetiva de vdeo: estado actual en el VQEG El Informe preliminar del VQEG (Documento 10-11Q/56, de 21 de enero de 2000) describe los resultados del proceso de evaluacin de los modelos objetivos de

41、calidad de vdeo tal como han sido remitidos. Cada uno de los diez proponentes enviaron un modelo para el clculo de puntuaciones objetivas a fin de que fueran comparadas con las evaluaciones subjetivas realizadas para una amplia gama de sistemas de vdeo y de secuencias fuente. Se generaron ms de 26 0

42、00 puntuaciones de opinin subjetivas basadas en 20 secuencias de fuentes distintas procesadas por 16 sistemas de vdeo distintos y evaluadas en seis laboratorios independientes a nivel mundial. Las pruebas subjetivas se organizaron en Compaa o Laboratorio Socio Pas Audio Vdeo Metodologa Tiempo real E

43、n servicio Producto comercial Prueba VQEG CCETT Francia X S X CCETT Francia X D/S X CRC Canad X D X CRC(1)Canad X D X FHG(1)Opticom Alemania X D X X KDD Japn X D X X KPN(1)Opticom Pases Bajos Alemania X D X Mitsubishi NHK Japn X D X X Opticom Alemania X D X Rohde metodologa utilizando informacin de

44、referencia reducida (doble terminacin); metodologa que no utiliza seal de referencia (terminacin nica). El GMT 10-11Q opina que el diseo y el desarrollo de un sistema de supervisin de la calidad de vdeo debe considerar una estructura general del procedimiento de medida para las metodologas de refere

45、ncia reducida y de terminacin nica (Documento 10-11Q/57, 26 de enero de 2000). El modelo de referencia se compone de las cuatro capas siguientes: Metodologa de medicin, define la clase o la estrategia relativa a los requisitos de la aplicacin. Mtodo de medicin, compuesto por un conjunto de mdulos, a

46、lgoritmos y elementos asociados, implementados para procesar entradas, tales como seales originales, o datos de referencia procesados, y para proporcionar resultados tales como datos de referencia procesados, el nivel de degradacin o la puntuacin de la calidad final. Mdulo(s) algortmico(s), constitu

47、ye el bloque bsico de las funciones de procesamiento de seal que componen el mtodo. Constituye el ncleo del mtodo a partir del cual se obtiene la calificacin objetiva final. Mdulo(s) asociado(s), es una funcin adicional que ayuda al mdulo o mdulos algortmicos en su funcionamiento mediante el tratami

48、ento de asuntos tales como el fechado, la sincronizacin, la presentacin de datos, etc. En el Anexo 1 se describe en detalle este enfoque. El GMT 10/11Q recomienda que las Comisiones de Estudio 9 y 12 de Normalizacin de las Telecomunicaciones, as como el VQEG, utilicen este modelo de referencia. Puede ser adecuada la adaptacin futura de este modelo genrico para que se acomoden otras aplicaciones. Est en estudio la utilizacin de este modelo para aplicaciones de audio. 4 Plant