Dispositivo, método y programa para la estimación de la calidad de imágen.

Un aparato de estimación de la calidad de video que comprende:

una unidad de análisis de paquetes que extrae una tasa de bits de codificación, una tasa de trama y un patrón de pérdidas de paquetes a partir de una secuencia de paquetes de IP de entrada como parámetros de calidad; una unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes que cuenta, a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, las pérdidas de paquetes generadas en un intervalo predeterminado que representa un intervalo de una pluralidad de paquetes continuos de IP como una única pérdida de paquetes, calculando por lo tanto el valor de la cuenta como una frecuencia de pérdidas de paquetes; una unidad de cálculo de la calidad de codificación que calcula un primer valor de la calidad del video en base a la tasa de bits de codificación extraída y la tasa de trama; y una unidad de estimación de la calidad de video que calcula un segundo valor de la calidad de video en base a la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada por dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes y el primer valor de la calidad de video calculado por dicha unidad de cálculo de la calidad de codificación.

Dispositivo, método y programa para la estimación de la calidad de imagen

Campo técnico

La presente invención se refiere a una técnica de estimación de la calidad de video para la estimación de la calidad de la comunicación de video en un servicio IPTV, un servicio de distribución de video, un servicio de comunicaciones de video o similares proporcionado a través de una red de IP (Protocolo de Internet) tal como la Internet.

Antecedentes técnicos

A medida que las líneas de acceso a Internet van creciendo en velocidad y banda, se espera que el servicio de comunicaciones de video sea más popular, el cual transfiere medios de video incluyendo videos y diálogos entre

terminales o entre terminales servidores a través de la Internet.

La Internet es una red cuya calidad de comunicación no está necesariamente garantizada. Por esta razón, cuando se realiza la comunicación usando medios de voz y video, si el ancho de banda de la red es estrecho o la red está congestionada entre los terminales de usuario, la calidad de los medios de voz y de video percibida por los usuarios [QoE: (Calidad de la Experiencia) ] se degrada.

Más específicamente, la degradación de la calidad en un video se percibe como un aspecto borroso, manchas o distorsión en forma de mosaico, y un efecto espasmódico en el video. Para proporcionar un servicio de comunicaciones de video de alta calidad, es importante el diseño de la aplicación o la calidad de la red antes de

proporcionar el servicio y la gestión de la calidad después del comienzo del servicio. Por lo tanto, es necesaria una técnica de valoración de la calidad del video simple y eficiente capaz de expresar apropiadamente la calidad de video percibida por un espectador.

El documento WO 2007/129423 A1 desvela un método y un sistema para la estimación subjetiva de la calidad de video. Una unidad de cálculo del índice de degradación de la tasa de trama calcula el índice de degradación de la tasa de tramas correspondiente a la tasa de tramas de entrada refiriéndonos a la tasa de trama respecto a la característica del índice de degradación. Una unidad que especifica el modelo de degradación causa que la unidad de cálculo del índice de degradación de la tasa de bits de codificación calcule el índice de degradación de la tasa de bits de codificación correspondiente a la tasa de bits de codificación de entrada por referencia a la tasa de bits de

codificación frente a la característica del índice de degradación.

El documento US 2007 -0053303 A1 desvela un monitor de funcionamiento de la red y un método asociado para la monitorización de la calidad de la transmisión percibida de una señal multimedia en paquetes codificada por un primer codec. El monitor incluye un procesador de paquetes para la realización del conteo directo en tiempo real de los paquetes recibidos y perdidos en los estados de ráfaga y hueco en el flujo de paquetes que transporta la señal multimedia. Se proporciona un procesador de datos para la determinación de los parámetros de distribución de las pérdidas de paquetes usando los contadores de paquetes de ráfagas y huecos por el procesador de paquetes. Los contadores incluyen un número acumulativo de todos los paquetes del flujo de RTP recibidos y/o perdidos durante los huecos, y un número acumulativo de todos los paquetes del flujo de RTP, recibidos y perdidos durante las

45 ráfagas.

Convencionalmente, la recomendación J.144 de la ITU-T (Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones) (Recomendación J.144 de la ITU-T) define un método objetivo de evaluación de la calidad del video. La Recomendación G.1070 de la ITU-T (Recomendación G.1070 de la ITU-T) define un método de estimación de la calidad a usar para el diseño de calidad de un videófono. Estas técnicas objetivas de evaluación pueden estimar la calidad subjetiva con el error de estimación que es equivalente a la incertidumbre estadística de la calidad subjetiva bajo condiciones predeterminadas.

Revelación de la invención

55 Problemas a resolver por la invención

Sin embargo, la Recomendación J-144 de la ITU-T descrita anteriormente es un método de estimación de la calidad que usa una señal de medios de video (señal de píxel) , y requiere una cantidad enorme de cálculos concernientes a la estimación de calidad. Por esta razón, el método no es adecuado para la estimación de la calidad extrayendo la información de calidad entre redes y, más particularmente, la estimación de calidad en una red de gran escala.

El método de estimación de la calidad en base a los parámetros de calidad que influyen en la calidad de video (la Recomendación G.1070 de la ITU-T descrita anteriormente) es un modelo capaz de estimar solo una pérdida de

65 paquetes aleatoria (esto es, una pérdida de paquetes cuya longitud de pérdida de ráfaga es "1") pero no una pérdida de paquetes de ráfaga (pérdidas de paquetes generada continuamente) .

Más específicamente, cuando se genera una pérdida de paquetes de ráfagas, se pierden una pluralidad de paquetes de IP continuamente a la vez. Por lo tanto, la frecuencia de pérdidas en un video es menor que las pérdidas aleatorias de paquetes. Por ejemplo, asumamos que la tasa de pérdida de paquetes es del 3%, y la frecuencia de

pérdidas de paquetes es 3 cuando la longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga es "1". En este caso, cuando la longitud de pérdida de paquetes de ráfaga es "3", la frecuencia de pérdida de paquetes es 1.

Esto es, en el primer caso (pérdida de paquetes cuando la longitud de pérdida de paquetes es "1", es decir pérdidas de paquetes aleatorias) , un usuario percibe que las pérdidas de paquetes se han producido tres veces en el video. En el último caso (pérdidas de paquetes generadas continuamente, es decir, pérdidas de paquetes de ráfagas) , el usuario percibe que se ha producido una pérdida de paquetes una vez

Como se ha descrito anteriormente, si la tasa de pérdidas de paquetes es la misma, la calidad de video cuando se generan las pérdidas de paquetes de ráfaga es mayor que cuando se generan pérdidas de paquetes aleatorias,

como se muestra en la Fig. 11A. Obsérvese que en la Fig. 11A, ABL representa la longitud promedio de pérdida de paquetes de ráfaga. ABL se obtiene dividiendo el número de paquetes perdidos entre la frecuencia de pérdidas de paquetes. Como el método convencional no puede tomar en consideración las características descritas anteriormente, la calidad de video cuando se generan pérdidas de paquetes de ráfagas se evalúa de modo que la calidad es más baja que la real, dando como resultado una precisión de la estimación muy baja.

En las comunicaciones móviles, una trama se forma a partir de uno o varios paquetes. Cuando se genera una larga pérdida de paquetes de ráfaga, se pierden varias tramas (en un video de HD normalizado, una trama incluye varias decenas de paquetes o más, y por lo tanto, si la longitud de pérdida de paquetes de ráfaga es hasta 10, solo se degrada una trama) . Por otra parte, las pérdidas de paquetes aleatorias (esto es, cuando la longitud de la pérdida de

paquetes de ráfaga es 1) raramente ocurre a través de varias tramas, (sin embargo, si un paquete contiene información de una pluralidad de tramas, se pierde la pluralidad de tramas con la pérdida de un paquete) . Por lo tanto, si la longitud de la pérdida de paquetes de ráfaga es larga, se degradan una pluralidad de tramas. La calidad percibida por una persona se empobrece en comparación con las pérdidas de paquetes aleatorias. Más específicamente, por ejemplo, cuando la tasa de trama es de 30 tps, el tiempo perdido de una trama es de 33 ms. Por ejemplo, si se pierden 10 tramas, la pérdida continúa durante 330 ms. Para la misma frecuencia de pérdidas de paquetes, la calidad es más pobre para las pérdidas de paquetes de ráfagas que para las pérdidas de paquetes aleatorias.

La presente invención se ha realizado considerando los problemas descritos anteriormente, y tiene como objeto 35 permitir una estimación fiable de la calidad de un video en el que se generan las pérdidas de paquetes de ráfagas.

Medios para resolver los problemas

Para resolver los problemas descritos anteriormente,... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de estimación de la calidad de video que comprende:

una unidad de análisis de paquetes que extrae una tasa de bits de codificación, una tasa de trama y un patrón de pérdidas de paquetes a partir de una secuencia de paquetes de IP de entrada como parámetros de calidad; una unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes que cuenta, a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, las pérdidas de paquetes generadas en un intervalo predeterminado que representa un intervalo de una pluralidad de paquetes continuos de IP como una única pérdida de paquetes, calculando por lo tanto el valor de la cuenta como una frecuencia de pérdidas de paquetes; una unidad de cálculo de la calidad de codificación que calcula un primer valor de la calidad del video en base a la tasa de bits de codificación extraída y la tasa de trama; y una unidad de estimación de la calidad de video que calcula un segundo valor de la calidad de video en base

a la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada por dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes y el primer valor de la calidad de video calculado por dicha unidad de cálculo de la calidad de codificación.

2. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes usa un paquete perdido como un punto de comienzo del intervalo predeterminado.

3. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una primera tabla en la cual se fija un valor de la calidad de video en correspondencia con la tasa de bits de codificación

y la tasa de trama, en el que dicha unidad de cálculo de la calidad de codificación accede a dicha primera tabla para seleccionar el valor de la calidad de video correspondiente a la tasa de bits de codificación extraída y la tasa de trama, y calcula el valor de la calidad de video seleccionado como el primer valor de la calidad de video.

4. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una segunda tabla en la cual se fija un valor de la calidad de video en correspondencia con el primer valor de la calidad de video y la frecuencia de pérdidas de paquetes, en el que dicha unidad de estimación de la calidad de video accede a dicha segunda tabla para seleccionar el valor de la calidad de video correspondiente al primer valor de la calidad de video calculado por dicha unidad de cálculo

de la calidad de codificación y la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada por dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, y calcula el valor de la calidad del video seleccionado como el segundo valor de la calidad de video.

5. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes calcula una longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga que representa el número de paquetes perdidos de forma continua a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, y dicha unidad de estimación de la calidad de video calcula el segundo valor de la calidad de video en base a la longitud de las pérdidas de paquetes de ráfaga y la frecuencia de las pérdidas de paquetes calculada por dicha

45 unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes y el primer valor de la calidad de video calculado por dicha unidad de cálculo de la calidad de codificación.

6. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además:

una unidad de cálculo de las pérdidas de paquetes de ráfaga, que calcula, a partir de la longitud de pérdidas de paquetes de ráfagas, la información estadística concerniente a la longitud de las pérdidas de paquetes de ráfagas dentro de un intervalo de estimación de la calidad; y una unidad de cálculo del índice de variación de las pérdidas de paquetes que calcula un índice de variación de las pérdidas de paquetes correspondiente a la información estadística concerniente a la longitud de

55 pérdidas de paquetes de ráfagas, en el que dicha unidad de estimación de la calidad de video calcula el segundo valor de la calidad de video en base al índice de variación de las pérdidas de paquetes calculado por dicha unidad de cálculo del índice de variación de las pérdidas de paquetes, la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada por dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, y el primer valor de la calidad de video calculado por dicha unidad de cálculo de la calidad de codificación.

7. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes calcula una longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga que representa el número de paquetes perdidos de forma continua a partir del patrón de pérdidas de

65 paquetes extraído.

8. Un aparato de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha unidad de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes calcula una longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga que representa el número de paquetes perdidos de forma continua a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, y dicha unidad de estimación de la calidad de video calcula el segundo valor de la calidad de

video de modo que la pendiente de bajada de la curva que representa una disminución monótona del segundo valor de la calidad de video se hace mayor a medida que aumenta la longitud de las pérdidas de paquetes de ráfaga.

9. Un método de estimación de la calidad de video que comprende:

la etapa de extracción para extraer una tasa de bits de codificación, una tasa de trama y un patrón de pérdidas de paquetes, a partir de una secuencia de paquetes IP de entrada como parámetros de calidad; una etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes para contabilizar, a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, las pérdidas de paquetes generadas en un intervalo predeterminado que

representa un intervalo de una pluralidad de paquetes continuos de IP como una pérdida de paquetes única, calculando por lo tanto el valor de la cuenta como una frecuencia de pérdidas de paquetes; la etapa de cálculo de la calidad de codificación para calcular un primer valor de la calidad de video en base a la tasa de bits decodificación extraída y la tasa de trama; y la etapa de estimación de la calidad de video para el cálculo de un segundo valor de la calidad de video en base a la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada y el primer valor de la calidad de video calculado.

10. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes comprende además la etapa de usar un paquete perdido como un punto de comienzo del intervalo predeterminado.

11. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la etapa de cálculo de la calidad de codificación comprende además la etapa de acceder a una primera tabla en la que el valor de la calidad de video se fija en correspondencia con la tasa de bits de codificación y la tasa de trama para seleccionar el valor de la calidad de video correspondiente a la tasa de bits de codificación extraída y la tasa de trama y calcular el valor de la calidad de video seleccionado como el primer valor de la calidad de video.

12. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la etapa de estimación de la calidad de video comprende además la etapa de acceso a una segunda tabla en la cual se fija un valor de la calidad de video en correspondencia con el primer valor de la calidad de video y la frecuencia de pérdidas

de paquetes para seleccionar el valor de la calidad de video correspondiente al primer valor de la calidad de video calculado en la etapa de cálculo de la calidad de codificación y la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada en la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, y calcular el valor de la calidad de video seleccionado como el segundo valor de la calidad de video.

13. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 9, en el que en la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, se calcula una longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga que representa el número de paquetes perdidos de forma continua, a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, y la etapa de estimación de la calidad de video comprende además la etapa de cálculo del segundo valor de la calidad

45 de video en base a la longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga y la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada en la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes y el primer valor de la calidad de video calculado en la etapa de cálculo de la calidad de codificación.

14. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además:

la etapa de cálculo de las pérdidas de paquetes de ráfaga para calcular, a partir de la longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga, información estadística concerniente a la longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga dentro de un intervalo de estimación de la calidad; y la etapa de cálculo del índice de variación de las pérdidas de paquetes para calcular un índice de variación de

55 las pérdidas de paquetes correspondiente a la información estadística concerniente a la longitud de pérdidas de paquetes de ráfaga, en el que la etapa de estimación de la calidad de video comprende la etapa de cálculo del segundo valor de la calidad de video en base al índice de variación de las pérdidas de paquetes calculado en la etapa de cálculo del índice de variación de las pérdidas de paquetes, la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada en la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, y el primer valor de la calidad de video calculado en la etapa de cálculo de la calidad de codificación.

15. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 9, en el que en la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, se calcula una longitud de pérdidas de paquetes de

65 ráfaga que representa el número de paquetes perdidos de forma continua a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído.

16. Un método de estimación de la calidad de video de acuerdo con la reivindicación 9, en el que

en la etapa de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes, se calcula una longitud de pérdidas de paquetes de

ráfaga que representa el número de paquetes perdidos de forma continua a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído y en la etapa de estimación de la calidad de video se calcula el segundo valor de la calidad de video de modo que la pendiente de bajada de la curva que representa una disminución monótona del segundo valor de la calidad de video se hace mayor a medida que aumenta la longitud de las perdidas de paquetes de ráfaga.

17. Un programa que causa que un ordenador ejecute:

un procesamiento de extracción para extraer una tasa de bits de codificación, una tasa de trama y un patrón de pérdidas de paquetes a partir de una secuencia de paquetes de IP de entrada como parámetros de

calidad; un procesamiento de cálculo de la frecuencia de pérdidas de paquetes para la contabilización, a partir del patrón de pérdidas de paquetes extraído, las perdidas de paquetes generadas en un intervalo predeterminado que representa un intervalo de una pluralidad de paquetes continuos de IP como una única pérdida de paquetes, calculando por lo tanto el valor de la cuenta como una frecuencia de pérdidas de paquetes;

un procesamiento de cálculo de la calidad de codificación para calcular un primer valor de la calidad de video en base a la tasa de bits de codificación extraída y la tasa de trama; y el procesamiento de estimación de la calidad de video para calcular un segundo valor de la calidad de video en base a la frecuencia de pérdidas de paquetes calculada y el primer valor de la calidad de video.