视频质量
从模拟信号到数字信号
自从世界上第一段视频被录制以来,各种各样的视频处理系统都被设计生产。在模拟视频系统时期,评估视频处理系统的质量可使其播放一些"传统测试信号",并计算其频率响应得到。(比如一系列的色条与圆圈)
如今,数字视频已经取代模拟视频,评价的方法也随之改变。数字视频处理系统的性能显著地取决于输入视频的动态特性(如动作或空间细节)。
客观视频质量
客观视频评估技术是一些与主观质量评估结果相近的数学模型,但是它们通常由计算机按照一定的标准与指标自动完成。评价的方法大致是将原视频(高品质、一般不被压缩)与处理后的视频进行分类对比。分类对比分为三种:全参考(FR)、部分参考(RR)、无参考(NR)。全参考比较处理前后的两段视频每个像素的差别,部分参考提取两段视频的一些特性,并依此给予它们评分。以上两种方法通常在原视频可用时使用,如在有限的带宽下。无参考则试图在没有任何原视频的参考下进行评估,通常在视频编码方法已知时使用。
当然,最传统的方法是计算两段视频信噪比(SNR)与峰值信噪比(PSNR)的差异。 PSNR是使用最广泛的客观视频质量的度量方法,但由于人类视觉系统的非线性,因此PSNR值与人眼感受到的视频质量仍有较大出入。近来一些更复杂、更精确的一些指标被指定,比如UQI、VQM、PEVQ、结构相似性(SSIM)、VQuad-HD与CZD。
一个客观的视频质量指标的表现由计算客观分数与主观(en:Subjective_video_quality)测试分数之间的相关性得出。后者被称为平均意见得分(en:Mean_Opinion_Score,MOS)。最常用的相关系数有:[相关|线性相关系数]、斯皮尔曼等级相关系数、峰度、Kappa系数与离群率。
当评估一个视频编解码器的质量时,所有上文提到的客观方法可能都要逐一反复进行测试,以满足所需的视觉质量水平。无疑,这十分费时、复杂,并且在商业化应用中不切实际。出于上述原因,许多研究都专注于开发新的客观评价方法,使其更为实用 。
主观视频质量
许多主观视频质量的主要目标是自动评估用户(即观众)对视频处理系统处理后的视频质量的意见。其主要思路与MOS相近,即记录观众意见的平均值来评估视频的质量。但是测试出的细节出入可能极大。
参见
- 视频编解码器
- 平均意见得分(en:Mean_Opinion_Score,MOS)
- 峰值信噪比(PSNR)
- 结构相似性(SSIM)
- 视频质量感知评价(en:PEVQ,ITU-T J.247)
- 媒体传输指标(en:MDI)
参考
- ITU-T Rec. J.341(01/11)Objective perceptual multimedia video quality measurement of HDTV for digital cable television in the presence of a full reference
- ITU-T Rec. J.247(08/08)Objective perceptual multimedia video quality measurement in the presence of a full reference
- ITU-T Rec. J.246(08/08)Perceptual audiovisual quality measurement techniques for multimedia services over digital cable television networks in the presence of a reduced bandwidth reference
- Digital Video Quality, Stefan Winkler, Wiley, March 2005, ISBN 0-470-02404-6
- "Quality Control", Duvall, Richard, Broadcast Engineering, February 2010