Tài liệu NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH CÓ ĐỘ PHÂN GIẢI CAO (HDTV)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- NGUYỄN THẾ BÙI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH CÓ ĐỘ PHÂN GIẢI CAO (HDTV) CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - NĂM 2014 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS: LÊ HỮU LẬP Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban Phản biện 2: TS. Đinh Chí Hiếu Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ............... Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của truyền hình số thì truyền hình phân giải cao (HDTV) cũng có bước phát triển nhanh chóng và trở thành xu hướng phát triển của ngành công nghệ truyền hình thế giới. Tại Việt Nam đã có nhiều nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp dịch vụ truyền hình HDTV. Tuy nhiên, thực tế xuất hiện các công nghệ HD có chất lượng khác nhau (HD Ready, Full HD, HD chuyển đổi, ...), vì vậy đã ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ cung cấp cho người sử dụng, thậm chí còn làm cho người sử dụng không thể phân biệt được chất lượng thực sự của HDTV và đã đánh đồng với các chất lượng truyền hình số. Điều này làm cho dịch vụ truyền hình HDTV ít được phổ biến rộng rãi và ảnh hưởng đến sự phát triển của dịch vụ, cho dù các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình có tập trung quảng bá ưu thế của HDTV so với các dạng truyền hình khác. Được sự đồng ý và nhất trí của thày hướng dẫn, tôi đã mạnh dạn nghiên cứu và thực hiện luận văn với đề tài “Nghiên cứu phương pháp đo đánh giá chất lượng dịch vụ truyền hình có độ phân dải cao (HDTV)”. Luận văn được xây dựng với các nội dung chủ yếu sau: Chương 1: Tổng quan về truyền hình độ phân giải cao HDTV Chương 2: Phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh HDTV. Chương 3: Kỹ thuật đo kiểm tra chất lượng HDTV. Trong quá trình thực hiện đề tài đã sử dụng nhiều tài liệu, dữ liệu khác nhau làm cơ sở, cho nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, khiếm khuyết. Tôi rất mong nhận được các ý kiến góp ý chỉnh sửa, bổ sung để đề tài được hoàn thiện hơn. 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO HDTV 1.1 Giới thiệu về truyền hình phân giải cao (HDTV) HDTV là hệ thống truyền hình có độ phân giải cao hơn so với các hệ thống truyền hình truyền thống, có một hoặc hai triệu pixel cho mỗi khung hình, gấp năm lần so với SD. Phát sóng HDTV thời kỳ đầu sử dụng kỹ thuật tương tự, nhưng phát sóng HDTV ngày nay đã sử dụng phát sóng số bằng cách sử dụng nén hình ảnh. 1.1.1. Định nghĩa: HD (High-definition) hay HDTV( High-definition Televison) hiểu nôm na "truyền hình với độ nét cao", là một thuật ngữ chỉ các chương trình TV kỹ thuật số, các tập tin đa phương tiện (hình ảnh, âm thanh, trò chơi...) được trình chiếu với độ phân giải cao hơn các chuẩn thông thường đã có trước đây (PAL, SECAM, NTSC). 1.1.2. Các thông số cơ bản: [2] Hệ truyền hình HDTV không sử dụng tín hiệu tổng hợp như các hệ truyền hình PAN, NTSC, SECAM. CCIR thành lập tiểu ban IWP 11/6 chuyên nghiên cứu vấn đề màu sắc học, gamma và các vấn đề khác về HDTV. 1.1.3. Lịch sử phát triển của HDTV: Theo Wiki bắt đầu từ một dự án trong quân đội Liên Xô năm 1958 đã tạo ra một hệ thống có khả năng trình chiếu khung hình 1125 dòng cho mục đích quân sự. Tuy nhiên chương trình phát sóng thương mại đầu tiên thuộc về người Nhật năm 1969 nhưng vì "lý do kỹ thuật" nên ko thể trở thành một xu hướng mới trong phát sóng. Thuật ngữ HDTV như hiện nay được giới thiệu 3 lần đầu ở Mỹ năm 1996 và chương trình phát sóng đầu tiên ở Mỹ vào năm 1998. 1.2. Các tham số đánh giá chất lượng HDTV [4], [5]. 1.2.1 Tiền xử lý. - Danh mục các khung dựng hình có thể sử dụng để phù hợp với các khung hình ở bất kỳ độ phân giải nào. 1.2.2 Đồng chỉnh thời gian - Đồng chỉnh thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý ở độ phân giải thấp 1.2.3 Đồng chỉnh khung không gian - Bước đầu tiên này của đồng chỉnh dịch chuyển không gian tự động được giới hạn trong một khoảng điểm ảnh. 1.2.4 Các đặc tính giống nhau và khác nhau cục bộ. - Tiêu chuẩn đánh giá sự giống và khác nhau cục bộ được tính toán bằng cách lặp lại giới hạn trên. 1.2.5. Sự phân bố của các đặc tính cục bộ Được thể hiện qua các ký hiệu 1.2.6. Đặc tính khối Đặc tính khối được tính toán bằng cách sử dụng các khung hình ở độ phân giải. Đặc tính này đo khả năng nhìn thấy được của các viền khối khi xảy ra các lỗi mã hóa, truyền dẫn. 1.2.7. Đặc tính giật hình (chất lượng thời gian). - Đặc tính giật được tính bằng trung bình tích số số lần hiển thị tương đối (biến đổi phi tuyến của số lần hiển thị) và cường độ chuyển động. 1.2.8. Hình ảnh bị mất đồng chỉnh không gian Tránh dự đoán sai trong trường hợp mất đồng chỉnh không gian tương đối lớn giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý, các bước trên được 4 tính toán cho ba bước đồng chỉnh không gian theo phương ngang và dọc khác nhau của cảnh hình ảnh và điểm dự đoán tối đa trong số tất cả các vị trí không gian là điểm chất lượng được ước lượng cuối cùng. 1.2.9. PSNR biên - Mô hình chủ yếu đo đánh giá suy giảm chất lượng trên đường biên. Trong mô hình, thuật toán tách đường biên được áp dụng đầu tiên với cảnh hình ảnh nguồn để xác định các điểm ảnh biên. Sau đó, suy giảm chất lượng của các điểm ảnh biên đó được đo đánh giá bằng cách tính toán sai số trung bình bình phương. Từ sai số này sẽ tính được EPSNR. 1.3. Các các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng HDTV [4] - Hình ảnh tiền xử lý, các khung và các khung lấy mẫu đại diện. - Khung thời gian giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã qua xử lý. - Khung hình ảnh đã qua xử lý và khung hình ảnh tham chiếu tương ứng. - Chất lượng không gian cục bộ, sai khác cục bộ, cảm thụ bởi cảm nhận thị giác. - Sự phân bố các đặc tính giống nhau và sai khác cục bộ. - Sự suy giảm chất lượng không gian toàn cục. - Sự thay đổi chất lượng thời gian toàn cục, số lần hiển thị khung. - Chất lượng ước tính, sự tập hợp phi tuyến của các đặc tính. - Sự sai lệch không gian đồng chỉnh giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã qua xử lý. 1.4. Tình hình phát triển HDTV và chất lượng hình ảnh HDTV tại Việt Nam. 1.4.1 Tình hình phát triển HDTV tại Việt Nam [1], [2]. Ở Việt Nam, khách hàng có thể thưởng thức truyền hình HDTV bằng nhiều cách: truyền hình vệ tinh, truyền hình số mặt đất, truyền hình cáp số 5 hay IPTV. Đến thời điểm hiện nay, dịch vụ truyền hình HDTV tại Việt Nam gồm 4 loại hình: truyền hình cáp, truyền hình mặt đất, truyền hình vệ tinh và truyền hình giao thức Internet (IPTV). - Hiện tại có AVG cung cấp dịch vụ truyền hình số mặt đất. - 5 đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình cáp (gồm VCTV, SCTV, HTVC, HCTV và CEC-VTC). - 3 đơn vị cung cấp truyền hình vệ tinh gồm K+, VTC và AVG. - 4 doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền hinh IPTV: VNPT, VTC, FPT, Viettel. 1.4.2 Chất lượng hình ảnh HDTV tại Việt Nam. 1.4.2.1. Chất lượng các kênh HD của HTVC: Các kênh HD tự sản xuất, chất lượng ổn định và nội dung khá phong phú. Nhưng đôi khi vẫn còn có những kênh cập nhật lên HD. 1.4.2.2. Chất lượng các kênh HD của K+ Các kênh HD tự sản xuất: Nội dung phát sóng chủ yếu tập trung vào các giải bóng đá quốc tế như Seria A, là La Liga và đặc biệt Champion League và UEFA được K+ mua bản quyền phát sóng chất lượng HD. 1.4.2.3. Chất lượng các kênh HD của AVG An Viên HD: Đây là kênh HD duy nhất mà AVG tự sản xuất. Nội dung tập trung nhiều vào văn hóa và Phật giáo, hay chiếu phim truyền hình cũ của Việt Nam. Tin tức phóng sự chất lượng HD còn phim truyện vẫn là nâng cấp. 1.4.2.4. Chất lượng các kênh HD của VCTV Các kênh HD tự sản xuất: VCTV hiện tại không có kênh HD nào tự sản xuất, riêng 2 kênh thể thao là Bóng Đá TV và Thể thao TV phát sóng với tỉ lệ 16:9 có chất lượng không thực sự là HD. 6 1.4.2.5. Chất lượng kênh HD của VASC Theo đánh giá của người sử dụng dịch vụ MyTV, trong số 15 kênh HD của VASC thì có khoảng 6 kênh HD chất lượng rất tốt tương ứng với chuẩn Full HD. Còn các kênh HD khác chất lượng chưa được tốt thường là kênh nâng cấp. Kết luận chương 1: Nội dung của chương nhằm giới thiệu về truyền hình độ phân dải cao HDTV, lịch sử phát triển, các tham số đánh giá chất lượng, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của truyền hình HDTV. Khái quát về tình hình phát triển và chất lượng hình ảnh của HDTV tại Việt nam. Các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình HD sẽ phải quan tâm đến vấn đề chất lượng dịch vụ, đồng thời cũng phải có công cụ kiểm soát chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng. Chương 2 sẽ đưa ra các phương pháp để đánh giá chất lượng hình ảnh của HDTV. 7 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH TRONG TRUYỀN HÌNH HDTV Chất lượng hình ảnh có tác động trực tiếp tới chất lượng dịch vụ truyền hình HDTV, nó có thể được đánh giá theo hai phương pháp sau: - Phương pháp đánh giá chủ quan: Sử dụng thực nghiệm quan sát và những người tham gia để đánh giá chất lượng theo thang điểm lựa chọn trung bình (MOS). - Phương pháp đánh giá khách quan: Tại đầu cuối, sử dụng thiết bị đo các tham số khác nhau để đánh giá chất lượng tổng thể của tín hiệu hình ảnh. 2.1. Tiêu chuẩn hóa phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh [4], [5] Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) là tổ chức tiêu chuẩn quốc tế công bố các khuyến nghị liên quan đến đánh giá chất lượng hình ảnh để điều chỉnh môi trường quan sát và tiêu chí quan sát với mục đích đạt được kết quả đánh giá chất lượng chính xác nhất. Khuyến nghị ITU-T/R chủ yếu liên quan đến phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh được liệt kê trong Bảng 2.1. Loạt khuyến nghị BT được công bố bởi ITU-R (ngành tiêu chuẩn Thông tin Vô tuyến) liên quan đến phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh truyền hình và loạt khuyến nghị J/P của ITU-T (ngành tiêu chuẩn Viễn thông) cũng có thể áp dụng cho các ứng dụng viễn thông (truyền hình cáp và đa phương tiện). Bảng 2.1: Tiêu chuẩn ITU về phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh 8 Tiêu chuẩn Nội dung BT.500 Phương pháp luận đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh truyền hinh BT.710 HDTV Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh truyền hình số phân giải cao (HDTV) BT.802 Các yêu cầu sử dụng để truyền dẫn thông qua mạng phân phối sơ cấp và mạng thành phần của tín hiệu truyền hình số xác định phù hợp với tiêu chuẩn 4:2:2 của khuyến nghị ITU-R BT.601 (Part A) BT.1129 SDTV Phương pháp đánh giá chủ quan truyền hình số phân giải tiêu chuẩn (SDTV) BT.1201 Hình ảnh có độ phân giải siêu cao UHDTV BT.1210 Các vật tư sử dụng trong đánh giá chủ quan BT.1769 Các giá trị tham số phân cấp mở rộng khuôn dạng hình ảnh LSDI cho UHDTV sản xuất và trao đổi chương trình quốc tế BT.1907 Các kỹ thuật đo chất lượng hình ảnh theo cảm nhận khách quan đối với các ứng dụng sử dụng HDTV trong sự có mặt của tín hiệu tham chiếu đầy đủ BT.1908 Các kỹ thuật đo chất lượng hình ảnh khách quan đối với các ứng dụng truyền phát sử dụng HDTV trong sự có mặt của tín hiệu tham chiếu rút gọn BT.2020 Các giá trị tham số của các hệ thống truyền hình phân giải siêu cao về UHDTV sản xuất và trao đổi chương trình quốc tế P.910 Các phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh của các ứng dụng đa phương tiện J.140 Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh của hệ thống truyền hình cáp J.141 Chỉ thị hiệu năng các dịch vụ số liệu được phân phối trên hệ thống 9 truyền hình cáp số J.142 Các phương pháp đo đánh giá các tham số truyền dẫn của tín hiệu truyền hình cáp số J.143 Các yêu cầu sử dụng cho đo đánh giá chất lượng hình ảnh theo cảm nhận khách quan trong truyền hình cáp số J.144 Các kỹ thuật đo đánh giá chất lượng hình ảnh theo cảm nhận khách quan đối với truyền hình cáp số trong sự có mặt của tham chiếu đầy đủ J.145 Đo đánh giá và kiểm soát chất lượng dịch vụ đối với truyền dẫn âm thanh trên các mạng thành phần và mạng phân phối J.147 Phương pháp đo đánh giá chất lượng hình ảnh khách quan bằng cách sử dụng các tín hiệu đo thử trong dịch vụ J.148 Các yêu cầu đối với mô hình chất lượng đa phương tiện theo cảm nhận khách quan J.149 Phương pháp đặc tả độ chính xác và định cỡ chéo chỉ số đo chất lượng hình ảnh (VQM) J.244 Các phương pháp định cỡ tham chiếu rút đầy đủ và rút gọn đối với các hệ thống truyền dẫn hình ảnh với mất đồng chỉnh liên tục của miền không gian và thời gian có khuếch đại và bù liên tục J.246 Các kỹ thuật đô đánh giá chất lượng hình ảnh theo cảm quan đối với các dịch vụ đa phương tiện trên mạng truyền hình cáp số với sự có mặt của tham chiếu băng rộng rút gọn J.340 Thuật toán tham khảo cho tính toán tỷ lệ tín hiệu trên tạp nhiễu đỉnh của chuỗi hình ảnh đã được xử lý có bù dịch chuyển không gian cố định, dịch chuyển thời gian cố định, khuếch đại và bù độ chói cố định J.341 Đo đánh giá chất lượng hình ảnh đa phương tiện theo cảm nhận khách quan của HDTV đối với truyền hình cáp số trong sự có mặt của tham chiếu đầy đủ 10 J.342 Đo đánh giá chất lượng hình ảnh đa phương tiện theo cảm nhận khách quan của HDTV đối với truyền hình cáp số trong sự có mặt của tham chiếu rút gọn SMPTE 2036-1 Truyền hình phân giải siêu cao - Các giá trị tham số hình ảnh cho sản xuất chương trình SMPTE 2036-2 Truyền hình phân giải siêu cao - Các đặc tính âm thanh và sắp xếp kênh âm thanh cho sản xuất chương trình SMPTE 2036-3 Truyền hình phân giải siêu cao - Sắp xếp đơn tuyến kết nối và nhiều tuyến kết nối giao diện số liệu/tín hiệu nối tiếp 10 Gbps 2.2. Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh [5] Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh sử dụng một nhóm người tham gia xếp loại và đánh giá chất lượng hình ảnh. 2.2.1. Các điều kiện đánh giá chủ quan Các bước tiến hành để đánh giá chất lượng hình ảnh đối với dịch vụ truyền hình HDTV như sau: - Xác định một loạt các mẫu hình ảnh để tiến hành kiểm tra. - Lựa chọn một số tham số cấu hình. - Thiết lập môi trường kiểm tra tuân thủ với các tham số cấu hình mong muốn. - Tập hợp người tham gia vào kiểm tra. - Tiến hành kiểm tra và phân tích các kết quả. 2.2.2. Một số phương pháp đánh giá chất lượng chủ quan Các phương pháp sử dụng để đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh số bao gồm: - Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối (ACR). - Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối với tham chiếu ẩn (ACR- 11 HR). - Phương pháp đánh giá phân loại suy giảm (DCR). - Phương pháp so sánh theo cặp (PC). - Phương pháp thang đo chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích đôi (DSCQS). - Phương pháp đánh giá chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích đơn (SSCQE). - Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh (SAMVIQ). 2.2.3. Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối (ACR) Phương pháp ACR được quy định trong khuyến nghị ITU-T P.910 (còn gọi là phương pháp tác nhân kích thích đơn) là một trong các phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá chất lượng dịch vụ viễn thông. 2.2.4. Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối với tham chiếu ẩn (ACR-HR) Trong phương pháp ACR-HR đưa ra trong khuyến nghị ITU-T P.910, để ngăn ngừa các giá trị đánh giá bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt trong nội dung hình ảnh được sử dụng để đánh giá, các kết quả đánh giá thu được bằng phương pháp ACR được xử lý bằng cách sử dụng công thức sau để tính toán sự khác biệt điểm số giữa hình ảnh đánh giá và hình ảnh tham chiếu. Kết quả đánh giá được biểu diễn bởi điểm đánh giá trung bình sai khác (DMOS). 2.2.5. Phương pháp đánh giá phân loại suy giảm (DCR) Kết quả là, phương pháp này có thể ngăn ngừa ở một mức độ nào đó hiệu ứng chuyển cảnh trong phương pháp ACR. Các kết quả đánh giá được biểu diễn bằng điểm đánh giá trung bình như trong phương pháp ACR, 2.2.6. Phương pháp so sánh theo cặp (PC) Đối tượng so sánh chất lượng hình ảnh đầu với chất lượng hình ảnh thứ 12 hai và trong khoảng 10 giây tiếp theo sẽ đánh giá hình ảnh nào đạt chất lượng tốt hơn. 2.2.7. Phương pháp thang đo chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích kép (DSCQS) Phương pháp này được dùng rộng rãi để đánh giá chất lượng của hệ thống và các tuyến truyền dẫn sử dụng trong phát sóng truyền hình. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong trong trường hợp không trình chiếu đây đủ các điều kiện chất lượng và nó có khả năng đồng thời đánh giá sự khác biệt về chất lượng giữa một đoạn hình ảnh tham chiếu đầy đủ và hình ảnh đánh giá, chất lượng tuyệt đối của đoạn hình ảnh đánh giá. 2.2.8. Phương pháp đánh giá chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích đơn (SSCQE) Suy giảm chất lượng hình ảnh số thay đổi theo thời gian tùy thuộc vào đặc điểm của nội dung hình ảnh. Vì lý do này, các cảnh hình ảnh khác nhau nên được sử dụng khi thực hiện các đánh giá chất lượng. Tuy nhiên, các phương pháp giống DSCQS cần một thời gian dài để tiến hành các đánh giá chất lượng bởi một lượng lớn cảnh hình ảnh. 2.2.9. Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh (SAMVIQ) Hầu hết các đánh giá chất lượng hình ảnh đã cho đến nay vẫn được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu hình ảnh có nguồn gốc từ các chương trình phát sóng truyền hình, nhưng với sự tăng trưởng gần đây trong phổ biến của dịch vụ chuyển phát hình ảnh cho máy tính và các thiết bị đầu cuối di động, đã phát sinh một nhu cầu cho sự phát triển của các phương pháp đánh giá chất lượng tương thích với nhiều định dạng hình ảnh khác nhau và môi trường xem. 13 2.3. Phương pháp đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh [5] Do tâm lý đánh giá của người tham gia rất quan trọng trong việc đánh giá chất lượng chủ quan của hình ảnh, mặt khác phương pháp cũng tốn nhiều thời gian, nỗ lực và thiết bị đặc thù để đánh giá. Điều này làm cho rất khó khăn để nâng cao hiệu quả đánh giá chất lượng và thiết kế của dịch vụ và thông qua giám sát chất lượng cũng như kiểm soát các dịch vụ. Vì vậy đã hình thành nhu cầu mạnh mẽ cho các phương pháp đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh dựa trên các tính năng vật lý của tín hiệu, môi trường truyền thông, dịch vụ, mã hóa và truyền tải tốc độ, … được sử dụng để ước lượng chủ quan chất lượng. Bằng cách áp dụng những phương pháp đánh giá khách quan chất lượng tại mỗi giai đoạn trong xây dựng, thiết kế và hoạt động của các dịch vụ, để dịch vụ có thể được cung cấp và đáp ứng nhu cầu của khách hàng. 2.3.1. Các phương pháp đánh giá khách quan Các kỹ thuật đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh thường cố gắng phỏng tạo các đặc trưng của hệ thống thị giác con người để đạt được các thang điểm chất lượng hình ảnh có tương quan tốt với những mức đánh giá mà người xem thực tế sẽ đưa ra. 2.3.2. Đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh theo mô hình tham chiếu đầy đủ Mô hình tham chiếu đầy đủ là một phương pháp khách quan đánh giá chất lượng hình ảnh bị suy thoái bằng cách so sánh thông tin của hình ảnh nguồn tại đầu vào của hệ thống với tín hiệu hình ảnh bị suy giảm tại đầu ra gây nên bởi mã hóa và tổn hao truyền tải. 2.3.3. Đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh theo mô hình tham chiếu rút gọn 14 Mô hình tham chiếu rút gọn thực hiện đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh bằng cách so sánh hình ảnh đã xử lý bị bóp méo do mã hóa và tổn thất truyền tải với một lượng nhỏ thông tin trích xuất từ các hình ảnh nguồn. 2.3.4. Đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh theo mô hình không tham chiếu Mô hình không tham chiếu thực hiện đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh trên cơ sở các khung đã qua xử lý bị biến dạng do mã hóa và tổn thất truyền tải. 2.4. Mô hình đánh giá khách quan HDTV của một số hãng [3]. 2.4.1. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV theo NTT Mô hình NTT đánh giá chính xác chất lượng hình ảnh bằng cách sử dụng quá trình đồng chỉnh chính xác và thuật toán chất lượng hình ảnh phản ánh đặc điểm của thị giác con người dựa trên ảnh hưởng của mã hóa 2.4.2. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV theo OPTICOM. Mô hình PEVQ được thiết kế để dự đoán ảnh hưởng của suy hao đường truyền đến chất lượng hình ảnh theo cảm nhận của con người. 2.4.3. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV theo SwissQual Mô hình Vquad-HD có đầu vào là cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã xử lý. Điểm số dự đoán dựa trên các bước sau: - Đầu tiên, các cảnh hình ảnh được tiền xử lý. Đặc biệt, các khung được lấy mẫu đại diện. - Thực hiện đồng chỉnh không gian thời giữa cảnh hình ảnh tham chiếu 15 và cảnh hình ảnh đã xử lý. - Đặc tính giống nhau và khác nhau cục bộ được lấy theo cảm nhận trực quan, đặc tính khối và đặc tính giật hình được tính toán. - Điểm số chất lượng được ước tính dựa trên một tập hợp không tuyến tính của các tính năng trên. 2.4.4. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV theo Tektronix Mô hình này có độ chính xác và khả năng thích nghi cao. Cấu hình bao gồm đồng chỉnh không gian, mô phỏng màn hình hiển thị, quan sát, nhận thức và tóm tắt. Đồng chỉnh thời gian có khả năng xử lý nhiều khung hình bị đóng băng và khung hình bỏ qua đang được phát triển. 2.4.5. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV theo Yonsei Các đặc tính được trích xuất từ các khu vực biên này và truyền cùng với các đặc tính khác. Sau đó sự suy giảm của các khu vực biên được đo bằng cách tính toán sai số trung bình bình phương. Kết luận chương 2 Dựa trên các khuyến nghị của liên minh viễn thông quốc tế ITU về phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh trong truyền hình HD, luận văn đã trình bày 7 phương pháp cơ bản đánh giá chủ quan và 4 phương pháp đánh giá khách quan, đồng thời nêu một số mô hình đánh giá khách quan HDTV của các hãng cung cấp dịch vụ và thiết bị trên thế giới với các nhận xét và đánh giá về các mô hình trên. Chương 3 chúng ta sẽ nghiên cứu về kỹ thuật đo kiểm tra chất lượng hình ảnh trong truyền hình HD dựa trên mô hình Vquat_HD đối với mô hình tham chiếu đầy đủ và mô hình YonseiRR với mô hình tham chiếu rút gọn. 16 CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH TRONG TRUYỀN HÌNH HDTV 3.1. Đo dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ Vquad-HD [5] 3.1.1. Giới thiệu mô hình Mô hình này dự đoán chất lượng hình ảnh được cảm nhận bởi các chủ thể có kinh nghiệm. Mô hình dự đoán sử dụng mô hình tâm lý thị giác và khả năng cảm thụ để mô phỏng cảm nhận chủ quan. Hình 3.1: Biểu đồ quy trình các bước của mô hình tham chiếu đầy đủ 17 Ước lượng điểm dựa trên cơ sở các bước sau: 1) Các cảnh hình ảnh được tiền xử lý. Đặc biệt, nhiễu được loại bỏ bằng cách lọc các khung và các khung lấy mẫu đại diện. 2) Thực hiện đồng chỉnh khung thời gian giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã qua xử lý. 3) Thực hiện đồng chỉnh khung không gian giữa khung hình ảnh đã qua xử lý và khung hình ảnh tham chiếu tương ứng. 4) Đặc tính chất lượng không gian cục bộ được tính toán: Đo đánh giá giống nhau cục bộ và sai khác cục bộ, cảm thụ bởi cảm nhận thị giác. 5) Thực hiện phân tích phân bố các đặc tính giống nhau và sai khác cục bộ. 6) Đo suy giảm chất lượng không gian toàn cục bằng cách sử dụng đặc tính khóa chặn. 7) Đo suy giảm chất lượng thời gian toàn cục bằng cách sử dụng đặc tính độ giật (jenkiness). Đo độ giật bằng cách đánh giá cường độ chuyển động cục bộ, toàn cục và số lần hiển thị khung. 8) Điểm chất lượng được ước tính dựa trên cơ sở tập hợp phi tuyến của các đặc tính trên. 9) Để tránh dự báo sai trong trường hợp sai lệch đồng chỉnh không gian tương đối lớn giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã qua xử lý, các bước trên được tính toán cho 3 đồng chỉnh không gian theo chiều ngang và dọc khác nhau của cảnh hình ảnh và điểm được dự đoán lớn nhất trong số tất cả vị tri không gian là điểm chất lượng được ước lượng cuối cùng. 3.1.2. Tiền xử lý Mỗi khung của cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý được lọc thông thấp không gian và lấy mẫu đại diện cho 3 độ phân giải khác nhau. 3.1.3. Đồng chỉnh thời gian 18 Đồng chỉnh thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý ở độ phân giải thấp 3.1.4. Đồng chỉnh khung không gian Lặp lại tất cả các khung trên của cảnh Hình ảnh đã xử lý 3.1.5. Tính toán các đặc tính giống nhau và khác nhau cục bộ Với mỗi cặp khung đã đồng chỉnh, một tập hợp các đặc tính chất lượng không gian tính toán 3.1.6. Phân tích sự phân bố của các đặc tính cục bộ 3.1.7. Tính toán đặc tính khối Đặc tính khối được tính toán bằng cách sử dụng các khung hình ở độ phân giải. Đặc tính này đo khả năng nhìn thấy được của các viền khối khi xảy ra các lỗi mã hóa, truyền dẫn. 3.1.8. Tính toán đặc tính giật hình (chất lượng thời gian) Đặc tính giật được tính bằng trung bình tích số số lần hiển thị tương đối (biến đổi phi tuyến của số lần hiển thị) và cường độ chuyển động. Cường độ chuyển động chủ yếu bắt nguồn từ sự sai khác giữa các khung trên các vùng riêng biệt của khung. 3.1.9. Kết hợp với MOS Sử dụng hàm S-shaped với các tham số không đổi, giá trị đặc tính có thể được ánh xạ đến thang đo cảm nhận. Khi dùng tham số dữ liệu phụ thuộc, các hàm S-shaped có thể được sử dụng, chẳng hạn để nén tất cả các giá trị bên dưới theo nghĩa một giá trị nhỏ và dãn tất cả các giá trị trên. 3.1.10. Xử lý cảnh hình ảnh bị mất đồng chỉnh không gian Để tránh dự đoán sai trong trường hợp mất đồng chỉnh không gian tương đối lớn giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý, các bước trên được