ITU-T J 147 SPANISH-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、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T J.147SECTOR DE NORMALIZACIN DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (07/2002) SERIE J: REDES DE CABLE Y TRANSMISIN DE PROGRAMAS RADIOFNICOS Y TELEVISIVOS, Y DE OTRAS SEALES MULTIMEDIOS Mediciones de la calidad de servicio Mtodo de medicin objetiva de la ca

2、lidad de imagen mediante el uso de seales de prueba en servicio Recomendacin UIT-T J.147 RECOMENDACIONES UIT-T DE LA SERIE J REDES DE CABLE Y TRANSMISIN DE PROGRAMAS RADIOFNICOS Y TELEVISIVOS, Y DE OTRAS SEALES MULTIMEDIOS Recomendaciones generales J.1J.9 Especificaciones generales para transmisione

3、s radiofnicas analgicas J.10J.19 Caractersticas de funcionamiento de los circuitos radiofnicos J.20J.29 Equipos y lneas utilizados para circuitos radiofnicos analgicos J.30J.39 Codificadores digitales para seales radiofnicas analgicas J.40J.49 Transmisin digital de seales radiofnicas J.50J.59 Circui

4、tos para transmisiones de televisin analgica J.60J.69 Transmisiones de televisin analgica por lneas metlicas e interconexin con radioenlaces J.70J.79 Transmisin digital de seales de televisin J.80J.89 Servicios digitales auxiliares para transmisiones de televisin J.90J.99 Requisitos operacionales y

5、mtodos para transmisiones de televisin J.100J.109 Sistemas interactivos para distribucin de televisin digital J.110J.129 Transporte de seales MPEG-2 por redes de transmisin de paquetes J.130J.139 Mediciones de la calidad de servicio J.140J.149 Distribucin de televisin digital por redes locales de ab

6、onados J.150J.159 IPCablecom J.160J.179 Varios J.180J.199 Aplicacin para televisin digital interactiva J.200J.209 Para ms informacin, vase la Lista de Recomendaciones del UIT-T. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) i Recomendacin UIT-T J.147 Mtodo de medicin objetiva de la calidad de imagen mediante el uso de

7、 seales de prueba en servicio Resumen La presente Recomendacin describe un mtodo de medicin objetiva de la calidad de imagen mediante el uso de seales de prueba en servicio en una red de televisin digital. Este mtodo se divide en tres procedimientos: a) generacin de la seal de prueba en el lado tran

8、smisin utilizando el mtodo de marcador invisible; b) deteccin de la seal de prueba en los puntos de medicin; y c) medicin de la calidad de la imagen utilizando el resultado de la deteccin de la seal de prueba. En el apndice I se describe una implementacin prctica, mientras que los parmetros para gen

9、erar las seales de prueba en servicio y la ejecucin de este mtodo se describen en los apndices II y III, respectivamente. Orgenes La Recomendacin UIT-T J.147, preparada por la Comisin de Estudio 9 (2001-2004) del UIT-T, fue aprobada por el procedimiento de la Resolucin 1 de la AMNT el 29 de julio de

10、 2002. ii Rec. UIT-T J.147 (07/2002) PREFACIO La UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. El UIT-T (Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT) es un rgano permanente de la UIT. Este rga

11、no estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios y publica Recomendaciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomunica-ciones en el plano mundial. La Asamblea Mundial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (AMNT), que se celebra cada cuatro aos, establece los tema

12、s que han de estudiar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que a su vez producen Recomendaciones sobre dichos temas. La aprobacin de Recomendaciones por los Miembros del UIT-T es el objeto del procedimiento establecido en la Resolucin 1 de la AMNT. En ciertos sectores de la tecnologa de la informaci

13、n que corresponden a la esfera de competencia del UIT-T, se preparan las normas necesarias en colaboracin con la ISO y la CEI. NOTA En esta Recomendacin, la expresin “Administracin“ se utiliza para designar, en forma abreviada, tanto una administracin de telecomunicaciones como una empresa de explot

14、acin reconocida de telecomunicaciones. PROPIEDAD INTELECTUAL La UIT seala a la atencin la posibilidad de que la utilizacin o aplicacin de la presente Recomendacin suponga el empleo de un derecho de propiedad intelectual reivindicado. La UIT no adopta ninguna posicin en cuanto a la demostracin, valid

15、ez o aplicabilidad de los derechos de propiedad intelectual reivindicados, ya sea por los miembros de la UIT o por terceros ajenos al proceso de elaboracin de Recomendaciones. En la fecha de aprobacin de la presente Recomendacin, la UIT no ha recibido notificacin de propiedad intelectual, protegida

16、por patente, que puede ser necesaria para aplicar esta Recomendacin. Sin embargo, debe sealarse a los usuarios que puede que esta informacin no se encuentre totalmente actualizada al respecto, por lo que se les insta encarecidamente a consultar la base de datos sobre patentes de la TSB. UIT 2002 Res

17、ervados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) iii NDICE Pgina 1 Alcance . 1 2 Referencias . 1 2.1 Referencias normativas 1 2.2 Referencias informativas 1 3 Trminos

18、, definiciones y acrnimos. 1 4 Requisitos de usuario 2 5 Esquema recomendado . 2 Apndice I Descripcin del mtodo de implementacin 3 I.1 Insercin del marcador . 3 I.2 Deteccin de marcador. 5 I.3 Medicin de la calidad de imagen a partir del resultado de la deteccin de marcador. 6 Apndice II Parmetros p

19、ara generar seales de prueba en servicio 6 II.1 Intensidad de marcador. 6 II.2 Bit insertado 7 II.3 Nmero de bits insertados en un bloque. 7 II.4 Tamao de bloque 7 II.5 Secuencias PN 7 II.6 Transformacin ortogonal y manipulacin de sus coeficientes . 7 II.7 Cmo estimar la calidad de la imagen con FDR

20、 7 Apndice III Evaluacin de la calidad de funcionamiento . 8 III.1 Condiciones del experimento . 8 III.2 Resultado del experimento . 9 III.2.1 Exactitud de la estimacin 9 III.2.2 Degradacin de la imagen original causada por la insercin de marcadores 10 iv Rec. UIT-T J.147 (07/2002) Introduccin Los m

21、todos de referencia reducida (RR) y ninguna referencia (NR, no reference), que actualmente estn siendo estudiados por un rgano independiente, sern tratados en una futura Recomendacin relativa a un mtodo de medicin objetiva de la calidad de imagen percibida que no requiere imgenes de referencia. La p

22、resente Recomendacin recomienda un esquema diferente de RR o NR para medir la calidad de la imagen sin imgenes de referencia mediante el uso de seales de prueba en servicio. Estas seales son insertadas en la zona de imagen activa de seales de televisin utilizando el mtodo de marcador invisible. Las

23、seales de televisin con las seales de prueba son transmitidas al lado receptor y las seales de prueba son detectadas en las imgenes recibidas. Se mide la degradacin de las seales de prueba para estimar la degradacin de la calidad de la imagen. Este mtodo no requiere un circuito adicional para inform

24、acin de referencia porque esta informacin est ya insertada en las imgenes transmitidas. Es posible tambin aplicar este mtodo a seales de audio para comprobar la concordancia correcta del audio y del vdeo dentro de un entorno multicanal, con el fin de asegurar que el audio y el vdeo estn debidamente

25、sincronizados, y medir cualquier asincrona, pero esto rebasa el mbito de la presente Recomendacin. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 1 Recomendacin UIT-T J.147 Mtodo de medicin objetiva de la calidad de imagen mediante el uso de seales de prueba en servicio 1 Alcance La presente Recomendacin describe un mt

26、odo de medicin objetiva de la calidad de la imagen que funciona como un sistema automtico de supervisin de la calidad en una red de televisin digital mediante el uso de seales de prueba en servicio. Estas seales se utilizan para aplicaciones tales como transmisin de vdeo entre dos ubicaciones difere

27、ntes. Este mtodo es aplicable para transmisiones con compresin o sin compresin, pero es prctico especialmente cuando se aplica compresin con prdida en la cadena de transmisin, porque la degradacin de la compresin enmascara la degradacin causada por las propias seales de prueba. Cuando hay que estima

28、r la relacin seal/ruido de cresta con este mtodo, es adecuado adaptar la intensidad de las seales de prueba a la velocidad binaria de compresin (vase el apndice III). Por ejemplo, este mtodo es aplicable a la transmisin entre estudios y a la radiodifusin a receptores finales. 2 Referencias Las sigui

29、entes Recomendaciones del UIT-T y otras referencias contienen disposiciones que, mediante su referencia en este texto, constituyen disposiciones de la presente Recomendacin. Al efectuar esta publicacin, estaban en vigor las ediciones indicadas. Todas las Recomendaciones y otras referencias son objet

30、o de revisiones por lo que se preconiza que los usuarios de esta Recomendacin investiguen la posibilidad de aplicar las ediciones ms recientes de las Recomendaciones y otras referencias citadas a continuacin. Se publica peridicamente una lista de las Recomendaciones UIT-T actualmente vigentes. 2.1 R

31、eferencias normativas Recomendacin UIT-T J.143 (2000), Requisitos de usuario para mediciones objetivas de la percepcin de la calidad vdeo en televisin digital por cable. 2.2 Referencias informativas Recomendacin UIT-T J.144 (2001), Tcnicas de medicin objetiva de la percepcin de la calidad vdeo en te

32、levisin por cable en presencia de una referencia completa. Recomendacin UIT-R BT.656-4 (1998), Interfaces para las seales de vdeo con componentes digitales en sistemas de televisin de 525 lneas y 625 lneas que funcionan en el nivel 4:2:2 de la Recomendacin UIT-R BT.601 (Parte A). 3 Trminos, definici

33、ones y acrnimos En esta Recomendacin se utilizan las siguientes siglas. DEC Decodificador ENC Codificador (encoder) FDR Tasa de deteccin falsa (false detection rate) PSNR Relacin seal/ruido de cresta (peak signal-to-noise ratio) WHT Transformada de Walsh-Hadamard (Walsh-Hadamard transform) XOR O exc

34、lusiva (exclusive OR) 2 Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 4 Requisitos de usuario Los requisitos de usuario para los mtodos de medicin de la percepcin de la calidad de la imagen se indican en la Rec. UIT-T J.143. 5 Esquema recomendado La configuracin de la cadena de transmisin supuesta se muestra en la fig

35、ura 1, con las conexiones en cascada de los equipos de transmisin (ENC y DEC). Se puede aplicar transmisin con compresin o sin compresin para cada conexin, as como tambin una combinacin de conexiones de transmisin con compresin y sin compresin. J.147F01ENC DEC ENC DEC ENC DEC Salida EntradaInsercin

36、demarcador invisibleDetector demarcadorDetector demarcadorDetector demarcador nCalidad de la imagenSala de supervisin central Gestin de QoS de toda la red Deteccin de la degradacin en cadapunto de enlace etc.Calidad de la imagen Calidad de la imagen Figura 1/J.147 Configuracin de la cadena de transm

37、isin Las seales de prueba en servicio son insertadas en imgenes de entrada y son detectadas en cada punto de enlace de la conexin en cascada. La nota de la evaluacin objetiva de la calidad de imagen en cada punto de medicin es transmitida a la sala de supervisin central por un circuito especializado

38、 para telesupervisin, que est construido separadamente de la transmisin vdeo. Como la calidad de la imagen en cada punto de enlace puede ser supervisada en esta sala de supervisin central, los operadores de red pueden reconocer en qu punto se ha producido la degradacin de la calidad de la imagen (es

39、 decir, un problema de transmisin). Para supervisar la calidad de la imagen con esta configuracin, se requiere lo siguiente: insertar la seal de prueba en servicio en imgenes fuente; detectar las seales de prueba de las seales recibidas; evaluar la calidad de la imagen a partir del resultado de dete

40、ccin del marcador. En el apndice I se describe una realizacin prctica. Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 3 Apndice I Descripcin del mtodo de implementacin1I.1 Insercin del marcador Se insertan marcadores invisibles en la zona de imagen activa de la seal vdeo. Los datos auxiliares de la seal vdeo (vase, por

41、 ejemplo, la Rec. UIT-R BT.656-4) deben ser transmitidos transparentemente. La insercin del marcador se efecta en cada bloque de pxels. La seleccin del bloque y del nmero de bloques en los cuales se inserta el marcador es arbitraria. Sin embargo, se recomienda insertar los marcadores en todos los bl

42、oques en una trama/campo cuando hay que medir la degradacin de una trama/campo entera. El procedimiento para insertar el marcador se muestra en la figura I.1. xB(n) indica la seal de entrada separada en bloques de pxels. Primero, el espectro de la seal xB(n) es ensanchado multiplicando una secuencia

43、 PN y los coeficientes de transformacin XSSs se derivan por transformacin ortogonal. Los marcadores invisibles se insertan eligiendo la componente de frecuencia arbitraria siy manipulando las componentes de amplitud Aide acuerdo con el bit insertadoiy la intensidad de marcador Mi. La relacin entre A

44、i, bit insertadoiy Mi se muestra en los cuadros I.1 y I.2. J.147F02EspectroensanchadoTransformacinortogonalTransformacinortogonal inversaEspectroensanchadoCuantificacinBit insertadoiMS = SiS SiAi= XssSixB(n)Ai= XssSixB(n)Figura I.1/J.147 Insercin de marcador _ 1sta es una implementacin prctica. Son

45、posibles otras implementaciones. 4 Rec. UIT-T J.147 (07/2002) Cuadro I.1/J.147 Relacin entre Ai, bit insertadoiy Mi Bit insertadoi= 0 Bit insertadoi= 1 MmiAMm+ 0. Por otra parte, si Aipuede ser negativa, se recomienda aplicar el cuadro I.2. J.147F031int(A / M )5M543213M MM3M 5M2345AFigura I.2/J.147

46、Definicin de int(x) Rec. UIT-T J.147 (07/2002) 5 J.147F041round(A / M )543212345AM29 M25 M21M21M25M29Figura I.3/J.147 Definicin de round(x) Cuando se inserta ms de un marcador, es decir Nm 1, se puede aplicar un valor diferente del bit insertadoiy Mipara cada componente i. Despus de manipular el coe

47、ficiente de transformacin mediante los procedimientos anteriores, se aplica la transformacin ortogonal inversa y el espectro ensanchado inverso y finalmente se obtiene la seal en el dominio espacial xB(n). I.2 Deteccin de marcador Los marcadores invisibles son detectados en el lado receptor y en cad

48、a punto de enlace de la cadena de transmisin (vase la figura I.4). En el lado deteccin, se aplican las siguientes frmulas a iA para detectar un bit insertado: 1)/int(0)/int(=iiiidetectadoitbimparMAdetectadoitbparMAsi se aplica el cuadro I.1 para la insercin 1)/(round0)/(round=iiiidetectadoitbimparMAdetectadoitbparMAsi se aplica el cuadro I.2 para la insercin donde iA indica las componentes de amplitud de la seal de la imagen recibid