ITU-T J 147 FRENCH-2002 Objective picture quality measurement method by use of in-service test signals《使用工作测试信号来测量目标图像质量的方法 9号研究组》.pdf

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1、 UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS UIT-T J.147SECTEUR DE LA NORMALISATION DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT (07/2002) SRIE J: RSEAUX CBLS ET TRANSMISSION DES SIGNAUX RADIOPHONIQUES, TLVISUELS ET AUTRES SIGNAUX MULTIMDIAS Mesure de la qualit de service Mthode de mesure objective de la qualit dimag

2、e par utilisation des signaux de test en service Recommandation UIT-T J.147 RECOMMANDATIONS UIT-T DE LA SRIE J RSEAUX CBLS ET TRANSMISSION DES SIGNAUX RADIOPHONIQUES, TLVISUELS ET AUTRES SIGNAUX MULTIMDIAS Recommandations gnrales J.1J.9 Spcifications gnrales des transmissions radiophoniques analogiq

3、ues J.10J.19 Caractristiques de fonctionnement des circuits radiophoniques analogiques J.20J.29 Equipements et lignes utiliss pour les circuits radiophoniques analogiques J.30J.39 Codeurs numriques pour les signaux radiophoniques analogiques J.40J.49 Transmission numrique de signaux radiophoniques J

4、.50J.59 Circuits de transmission tlvisuelle analogique J.60J.69 Transmission tlvisuelle analogique sur lignes mtalliques et interconnexion avec les faisceaux hertziens J.70J.79 Transmission numrique des signaux de tlvision J.80J.89 Services numriques auxiliaires propres aux transmissions tlvisuelles

5、 J.90J.99 Prescriptions et mthodes oprationnelles de transmission tlvisuelle J.100J.109 Services interactifs pour la distribution de tlvision numrique J.110J.129 Transport des signaux MPEG-2 sur les rseaux par paquets J.130J.139 Mesure de la qualit de service J.140J.149 Distribution de la tlvision n

6、umrique sur les rseaux locaux dabonns J.150J.159 IPCablecom J.160J.179 Divers J.180J.199 Application la tlvision numrique interactive J.200J.209 Pour plus de dtails, voir la Liste des Recommandations de lUIT-T. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) i Recommandation UIT-T J.147 Mthode de mesure objective de la

7、qualit dimage par utilisation des signaux de test en service Rsum La prsente Recommandation prsente une mthode de mesure objective de la qualit dimage qui fait appel des signaux de test en service dans un rseau de tlvision numrique. Cette mthode comporte trois tapes: a) la production dun signal de t

8、est du ct transmission en utilisant la mthode du marqueur invisible; b) la dtection du signal de test aux points de mesure; et c) la mesure de la qualit dimage en utilisant le rsultat de la dtection du signal de test. Une implmentation pratique de cette mthode est dcrite dans lAppendice I, tandis qu

9、e les paramtres de production des signaux de test en service et les rsultats obtenus par cette mthode sont respectivement dcrits dans les Appendices II et III. Source La Recommandation J.147 de lUIT-T, labore par la Commission dtudes 9 (2001-2004) de lUIT-T, a t approuve le 29 juillet 2002 selon la

10、procdure dfinie dans la Rsolution 1 de lAMNT. ii Rec. UIT-T J.147 (07/2002) AVANT-PROPOS LUIT (Union internationale des tlcommunications) est une institution spcialise des Nations Unies dans le domaine des tlcommunications. LUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe perm

11、anent de lUIT. Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunications lchelle mondiale. LAssemble mondiale de normalisation des tlcommunications (AMNT), qui se runit tous les quatre ans, dt

12、ermine les thmes dtude traiter par les Commissions dtudes de lUIT-T, lesquelles laborent en retour des Recommandations sur ces thmes. Lapprobation des Recommandations par les Membres de lUIT-T seffectue selon la procdure dfinie dans la Rsolution 1 de lAMNT. Dans certains secteurs des technologies de

13、 linformation qui correspondent la sphre de comptence de lUIT-T, les normes ncessaires se prparent en collaboration avec lISO et la CEI. NOTE Dans la prsente Recommandation, lexpression “Administration“ est utilise pour dsigner de faon abrge aussi bien une administration de tlcommunications quune ex

14、ploitation reconnue. DROITS DE PROPRIT INTELLECTUELLE LUIT attire lattention sur la possibilit que lapplication ou la mise en uvre de la prsente Recommandation puisse donner lieu lutilisation dun droit de proprit intellectuelle. LUIT ne prend pas position en ce qui concerne lexistence, la validit ou

15、 lapplicabilit des droits de proprit intellectuelle, quils soient revendiqus par un Membre de lUIT ou par une tierce partie trangre la procdure dlaboration des Recommandations. A la date dapprobation de la prsente Recommandation, lUIT navait pas t avise de lexistence dune proprit intellectuelle prot

16、ge par des brevets acqurir pour mettre en uvre la prsente Recommandation. Toutefois, comme il ne sagit peut-tre pas de renseignements les plus rcents, il est vivement recommand aux responsables de la mise en uvre de consulter la base de donnes des brevets du TSB. UIT 2002 Tous droits rservs. Aucune

17、partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralable de lUIT. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) iii TABLE DES MATIRES Page 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences. 1 2.1 Rfrences normatives 1 2.2 Rfrences informatives . 1 3 Termes, dfinitions et acronyme

18、s. 1 4 Prescriptions dutilisateur 2 5 Mthode recommande. 2 Appendice I Description de la mthode 3 I.1 Insertion des marqueurs 3 I.2 Dtection des marqueurs 5 I.3 Mesure de la qualit dimage partir des rsultats de la dtection des marqueurs . 6 Appendice II Paramtres utiliser pour la gnration des signau

19、x de test en service . 6 II.1 Intensit du marqueur. 6 II.2 Bit insr. 7 II.3 Nombre de bits insrs dans un bloc 7 II.4 Taille des blocs. 7 II.5 Squences de pseudo-bruit . 7 II.6 Transforme orthogonale et manipulation de ces coefficients. 7 II.7 Evaluation de la qualit dimage partir du taux de fausse d

20、tection (FDR, false detection rate). 8 Appendice III Evaluation de la qualit de fonctionnement 8 III.1 Conditions exprimentales . 8 III.2 Rsultats exprimentaux. 9 III.2.1 Prcision de lestimation. 10 III.2.2 Dgradation de limage originale cause par linsertion des marqueurs. 10 iv Rec. UIT-T J.147 (07

21、/2002) Introduction Les mthodes rfrences rduites (RR) et sans rfrence (NR, no reference), qui sont actuellement ltude au sein dun organisme indpendant, devraient faire lobjet dune future Recommandation portant sur une mthode de mesure objective de la qualit dimage perue qui ne ncessite pas des image

22、s de rfrence. Dans la prsente Recommandation, on prconise lutilisation dune mthode diffrente des mthodes RR ou NR pour mesurer la qualit dimage qui ne fait pas appel des images de rfrence, mais qui utilise les signaux de test en service. Ces signaux sont insrs dans la zone dimage active des signaux

23、de tlvision en utilisant la technique du marqueur invisible. Les signaux de tlvision avec les signaux de test sont transmis vers le ct rception et les signaux de test sont extraits des images reues. La dgradation des signaux de test est mesure afin dvaluer la dgradation de la qualit dimage. Cette mt

24、hode ne ncessite pas de circuits additionnels pour les informations de rfrence car cette information est dj intgre dans les images transmises. On pourra galement utiliser cette mthode pour les signaux audio afin de vrifier que le son et la vido sont correctement associs dans un environnement multica

25、nal, que le son et la vido sont correctement synchroniss, et dtecter toute asynchronie, ce qui est en dehors du domaine dapplication de la prsente Recommandation. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 1 Recommandation UIT-T J.147 Mthode de mesure objective de la qualit dimage par utilisation des signaux de tes

26、t en service 1 Domaine dapplication La prsente Recommandation dcrit une mthode de mesure objective de la qualit dimage qui fonctionne automatiquement comme un systme de surveillance de la qualit dans un rseau de tlvision numrique et qui fait appel des signaux de test en service. Ces signaux de test

27、en service sont utiliss pour des applications telles que la transmission vido entre deux points diffrents. Cette mthode est applicable la transmission avec ou sans compression et peut en particulier tre utilise lorsquune compression avec perte est applique la chane de transmission, car la dgradation

28、 cause par la compression occulte la dgradation cause par les signaux de test eux-mmes. Lorsque le rapport PSNR (signal de crte/bruit) doit tre valu au moyen de cette mthode, il est intressant dadapter lintensit des signaux de test au dbit binaire de compression (voir lAppendice III). Cette mthode e

29、st applicable par exemple, la transmission entre studios et la diffusion vers des tlviseurs. 2 Rfrences La prsente Recommandation se rfre certaines dispositions des Recommandations UIT-T et texte suivant qui, de ce fait, en sont partie intgrante. Les versions indiques taient en vigueur au moment de

30、la publication de la prsente Recommandation. Toute Recommandation ou tout texte tant sujet rvision, les utilisateurs de la prsente Recommandation sont invits se reporter, si possible, aux versions les plus rcentes des rfrences normatives suivantes. La liste des Recommandations UIT-T en vigueur est r

31、gulirement publie. La rfrence un document figurant dans la prsente Recommandation ne donne pas ce document en tant que tel le statut dune Recommandation. 2.1 Rfrences normatives Recommandation UIT-T J.143 (2000), Prescriptions dutilisateur relatives aux mesures objectives de la qualit vido perue en

32、tlvision numrique par cble. 2.2 Rfrences informatives Recommandation UIT-T J.144 (2001), Techniques de mesure de la qualit vido perue pour la tlvision numrique par cble en prsence dun signal de rfrence complet. Recommandation UIT-R BT.656-4 (1998), Interfaces pour les signaux vido numriques en compo

33、santes dans les systmes de tlvision 525 lignes et 625 lignes fonctionnant au niveau 4:2:2 de la Recommandation UIT-R BT.601 (Partie A). 3 Termes, dfinitions et acronymes La prsente Recommandation utilise les abrviations suivantes: DEC dcodeur ENC codeur (encoder) FDR taux de fausse dtection (false d

34、etection rate) PSNR rapport signal de crte/bruit (peak signal-to-noise ratio) 2 Rec. UIT-T J.147 (07/2002) WHT transforme de Walsh-Hadamard (Walsh-Hadamard transform) XOR OU exclusif (exclusive OR) 4 Prescriptions dutilisateur Les prescriptions dutilisateur pour les mthodes de mesure de la qualit vi

35、do perue sont donnes dans la Rec. UIT-T J.143. 5 Mthode recommande La configuration de la chane de transmission prise pour hypothse est reprsente la Figure 1. Dans cette figure on montre les connexions en srie des quipements de transmission (codeurs et dcodeurs). Chaque connexion simple peut recevoi

36、r des signaux compresss ou non compresss. Il peut aussi y avoir une combinaison de connexions avec transmission compresse et transmission non compresse. J.147F01ENC DEC ENC DEC ENC DEC SortieEntreInsertion desmarqueurs invisiblesDtecteur desmarqueurs nQualit dimageSalle de contrle centrale Gestion d

37、e la qualit de service de tout le rseau Dtection des dgradations au niveau dechaque point de la liaison etc.Qualit dimage Qualit dimageDtecteur desmarqueursDtecteur desmarqueursFigure 1/J.147 Configuration de la chane de transmission Les signaux de test en service sont intgrs aux images et sont dtec

38、ts chaque point de la liaison de la connexion en srie. Le rsultat de lvaluation de la qualit objective de limage au niveau de chaque point de mesure est transmis vers la salle de contrle central via un circuit spcialis de tlsurveillance distinct de celui utilis pour la transmission vido. Etant donn

39、que la qualit de limage en chaque point de la liaison peut tre observe au niveau de la salle de contrle, les oprateurs du rseau peuvent localiser le point o il y a eu dgradation de la qualit dimage (cest-dire le problme de transmission). Pour pouvoir surveiller la qualit de limage dans cette configu

40、ration, il faut: un signal de test en service intgr aux images source; un systme de dtection des signaux de test extraits des images reues; un systme dvaluation de la qualit dimage partir des rsultats de la dtection des marqueurs. LAppendice I dcrit une implmentation pratique dun systme de ce type.

41、Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 3 Appendice I Description de la mthode1I.1 Insertion des marqueurs Des marqueurs invisibles sont insrs dans les zones dimage active du signal vido. Les donnes auxiliaires du signal vido (par exemple ceux dfinis dans la Rec. UIT-R BT.656-4) doivent tre transmises de manire

42、transparente. Linsertion des marqueurs est effectue au niveau de chaque bloc de pixels. Le choix du bit et du nombre de blocs dans lequel le marqueur est insr est arbitraire. Il est toutefois recommand dinsrer les marqueurs dans tous les blocs dune trame/image lorsque la mesure de la dgradation doit

43、 tre faite sur une trame/image entire. La procdure dinsertion des marqueurs est illustre la Figure I.1. On dsigne par xB(n) le signal dentre subdivis en blocs de pixels. Tout dabord, le spectre du signal xB(n) subit un talement par multiplication par une squence de pseudo-bruit (PN); on calcule ensu

44、ite les coefficients de la transforme XSSs par transforme orthogonale. Les marqueurs invisibles sont insrs en choisissant une composante de frquence arbitraire siet en manipulant les composantes en amplitude Aiconformment au bitiinsr et lintensit du marqueur Mi. La relation entre Ai, le bitiinsr et

45、Miest reprsente dans les Tableaux I.1 et I.2. J.147F02Etalementdu spectreTransformeorthogonaleTransforme orthogonaleinverseEtalementdu spectreQuantificationBiti insrMS = SiS SiAi= XssSiAi= XssSixB(n)xB(n)Figure I.1/J.147 Intgration des marqueurs Tableau I.1/J.147 Relation entre Ai, le bitiinsr et Mi

46、bitiinsr = 0 bitiinsr = 1 MmiAMm+ 0). Par ailleurs, si Aipeut tre ngatif, il est recommand dutiliser le Tableau I.2. J.147F031entier(A / M )5M543213M MM3M 5M2345AFigure I.2/J.147 Dfinition de entier(x) Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 5 J.147F04arrondi(A / M )54321AM29 M25 M21M25M29M2112345Figure I.3/J.14

47、7 Dfinition de arrondi(x) Lorsquon insre plusieurs marqueurs, cest-dire lorsque Nm 1, une valeur diffrente du bitiinsr et de Mipeut tre applique chaque composante i. Aprs avoir appliqu au coefficient de la transforme les procdures ci-dessus, on effectue une transforme orthogonale inverse et un talement inverse du spectre pour obtenir finalement le signal dans le domaine espace xB(n). I.2 Dtection des marqueurs Les marqueurs invisibles sont