tiểu luận về truyền thông đa phương tiện

EvalVid- Cơ cҩu cho truyӅn video và đánh giá chҩt lưӧng Vӟi EvalVid, chúng ta giӟi thiӋu mӝt cơ cҩu hoàn thiӋn và mӝt công cө đӇ đánh giá chҩt lưӧng video đưӧc truyӅn trên mҥng truyӅn th

1.3.1 Xác đ͓nh t͝n th̭t gói tin và t͝n th̭t khung 6Ê

1.3.2 Đánh giá ch̭t lưͫng video 9Ê1.4 Các công cө - 11Ê

1.4.1 C̭u trúc dͷ li͏u và files 11Ê

II ignment 23Ê2.1 Mã hóa - 23Ê2.2 Giҧi mã - 25Ê2.3 ThiӃt lұp mҥng và truyӅn file - 26Ê

p I LIӊU p M KҦO 27Ê

x
 MӨC 
 VӀ

Hình 1: Sơ đӗ cơ cҫu đánh giá chҩt lưӧng Video 4Ê

Hình 2: Video CBR MPEG-4 vӟi tӕc đӝ bit đích 200 kbps 7Ê

Hình 4: Ví dө PSNR 19Ê

Hình 5: Ví dө vӅ video đưӧc phân loҥi theo MOS 20Ê

Hình 6: Ví dө vӅ đánh giá chҩt lưӧng video (mӭc đӝ MOS) vӟi EvalVid 21Ê

Hình 7: Ví dө vӅ viӋc đánh giá chҩt lưӧng video vӟi EvalVid 22Ê

Bҧng 1: Chҩt lưӧng ITU-R và mӭc đӝ suy yӃu 10Ê

Bҧng 2: Possible PSNR to MOS conversion 11Ê

Bҧng 3: Dӳ liӋu liên quan chӭa trong video trace file 12Ê

Bҧng 4: Dӳ liӋu liên quan chӭa trong sender trace file 12Ê

Bҧng 5: Thӭ tӵ giҧi mã và hiӇn thӏ khung MPEG 17Ê

I EvalVid- Cơ cҩu cho truyӅn video và đánh giá chҩt lưӧng

Vӟi EvalVid, chúng ta giӟi thiӋu mӝt cơ cҩu hoàn thiӋn và mӝt công cө đӇ đánh giá chҩt lưӧng video đưӧc truyӅn trên mҥng truyӅn thông thӵc hoһc mô phӓng Ngoài viӋc đo lưӡng các tham sӕ chҩt lưӧng dӏch vө cӫa mҥng ví dө như tӕc đӝ tәn thҩt, trӉ,

và biӃn đӝ trӉ (jitter), nó còn đưa ra viӋc đánh giá chҩt lưӧng video mӝt cách chӫ quan cho video thu đưӧc dӵa vào viӋc tính toán PSNR tӯng khung mӝt Công cө có bӝ chӃ tҥo theo kiӇu modun giúp nó có thӇ trao đәi vӟi cҧ mҥng và bӝ mã hóa-giҧi mã Báo cáo này giӟi thiӋu ӭng dөng cӫa nó cho MPEG-4 EvalVid tҥo mөc đích cho các nhà nghiên cӭu muӕn đánh giá viӋc thiӃt kӃ mҥng cӫa hӑ hoһc đánh giá sӵ cài đһt xét vӅ sӵ cҧm nhұn cӫa ngưӡi sӱ dөng

1.1 iӟi thiӋu

Ngày nay có rҩt nhiӅu các hӋ thӕng viӉn thông cung cҩp viӋc truyӅn dүn thӡi gian thӵc theo kiӇu khác nhau, truyӅn video đưӧc cho là mӝt trong nhӳng ӭng dөng quan trӑng nhҩt cӫa hӋ thӕng viӉn thông Sӵ phát triӇn ngày càng tăng này làm cho chҩt lưӧng video đưӧc hӛ trӧ trӣ thành mӝt vҩn đӅ đang đưӧc quan tâm Mһc dù nhiӅu bài báo nghiên cӭu vӅ các cơ chӃ hӛ trӧ chҩt lưӧng dӏch vө QoS cho các mҥng khác nhau thì vүn có rҩt ít bài báo hӛ trӧ viӋc đánh giá có tính thӕng nhҩt và tính so sánh chҩt lưӧng thӵc sӵ thu đưӧc bҵng sӵ cҧm nhұn cá nhân Trong thӵc tӃ, nhiӅu nhà nghiên cӭu hҥn chӃ mình đӇ chӭng minh rҵng cơ chӃ trong nghiên cӭu có thӇ giҧm đưӧc tӹ lӋ mҩt gói, trӉ gói hoһc biӃn đӝ trӉ và hӑ đã cho rҵng nhӳng phép

đo này là đӫ đӇ đánh giá chҩt lưӧng video thu đưӧc Tuy nhiên, ngưӡi ta biӃt đưӧc rҵng các tham sӕ đưӧc mô tҧ ӣ trên không đưӧc chuyӇn đәi dӉ dàng và duy nhҩt vào mӝt chҩt lưӧng cho viӋc truyӅn tҧi Video Tӭc là viӋc chuyӇn đәi này có thӇ khác nhau phө thuӝc vào phương thӭc mã hóa, phương thӭc che giҩu tәn thҩt và xӱ lý trӉ/biӃn đӝ trӉ

Các công cө chung có sҹn cho viӋc đánh giá chҩt lưӧng video thưӡng giҧ thuyӃt rҵng các khung đưӧc đӗng bӝ tҥi phía phát và phía thu, có nghĩa là chúng không thӇ tính toán chҩt lưӧng video trong trưӡng hӧp khung bӏ mҩt hoһc các lӛi

giҧi mã khung Chҷng hҥn như phҫn mӅm JNDmetrix-IQ, và dӵ án AQUAVIT

Nhӳng công cө này không phù hӧp đӇ đánh giá cho khung video nhұn đưӧc không hoàn thiӋn Chúng chӍ có thӇ áp dөng cho các khung video tҥi nơi mà mӛi khung có thӇ đưӧc giҧi mã tҥi phía thu Nhӳng nhà nghiên cӭu khác đánh giá chҩt lưӧng video khi dҥng khung video bӏ biӃn dҥng trong lúc truyӅn, không cho phép phҫn

mӅm cӫa hӑ có thӇ dùng đưӧc mӝt cách công khai Theo sӵ hiӇu biӃt tӕt nhҩt cӫa các tác giҧ thì chưa có công cө miӉn phí đӇ thӓa mãn các yêu cҫu đưӧc mô tҧ ӣ trên Báo cáo này giӟi thiӋu vӅ EvalVid Nó là mӝt cơ cҩu và mӝt công cө đӇ đánh giá thӕng nhҩt vӅ chҩt lưӧng truyӅn tҧi video EvalVid có cҩu trúc khӕi, làm cho nó

có thӇ trao đәi theo ý muӕn cӫa ngưӡi sӱ dөng cho cҧ hӋ thӕng truyӅn tҧi lүn các codecs Vì vұy nó đưӧc áp dөng cho bҩt kǤ phương thӭc mã hóa nào và có thӇ đư ӧc dùng cҧ trong các cài đһt thӵc nghiӋm thұt và thí nghiӋm mô phӓng Các dөng cө đưӧc thӵc hiӋn ISO-C tinh khiӃt cho tính khҧ chuyӇn tӕi đa Tҩt cҧ các tương tác vӟi mҥng đưӧc thӵc hiӋn thông qua hai trace files Do đó nó dӉ dàng đưӧc tích hӧp EvalVid trong bҩt kǤ môi trưӡng nào

Cҩu trúc cӫa bài báo này như sau: Phҫn 2 giӟi thiӋu tәng quan vӅ toàn bӝ cơ cҩu Phҫn 3 giҧi thích phҥm vi cӫa các phҫn tӱ chӭc năng hӛ trӧ Sau đó các công

cө cá nhân đưӧc mô tҧ chi tiӃt hơn trong phҫn 4

1.2 Cơ cҩu và thiӃt kӃ

Hình 1 cho thҩy cҩu trúc cӫa cơ cҩu EvalVid Sӵ tương tác giӳa công cө thӵc

hiӋn và luӗng dӳ liӋu đưӧc ký hiӋu hóa Cái gì đưӧc tính toán sӁ đưӧc giҧi thích trong phҫn 3 và phҫn 4 cho thҩy nó thӵc hiӋn bҵng cách nào và tӯ đó thu đưӧ c các kӃt quҧ

Cũng tӯ hình 1, quá trình truyӅn video sӕ đҫy đӫ đưӧc bҳt đҫu tӯ viӋc mã

hóa thông tin tӯ nguӗn, đóng gói, truyӅn qua mҥng, giҧm jitter bҵng bӝ đӋm tái tҥo,

giҧi mã và hiӇn thӏ cho ngưӡi sӱ dөng Hơn nӳa các điӇm tҥi đó dӳ liӋu đưӧc rút ra

tӯ luӗng truyӅn dүn đưӧc đánh dҩu Thông tin này đưӧc lưu trӳ trong các file khác nhau Các file này đưӧc dùng đӇ thu thұp kӃt quҧ mong muӕn ví dө như, tӹ lӋ mҩt gói tin, jitter và chҩt lưӧng video Rҩt nhiӅu thông tin là cҫn thiӃt đӇ tính toán các giá trӏ này

Dӳ liӋu cҫn thiӃt là (tӯ bên gӱi):

-Ê video chưa nén bҧn gӕc

-Ê video đưӧc mã hóa

-Ê nhҩn thӡi gian và loҥi gói tin đưӧc gӱi

Và tӯ bên nhұn

-Ê nhҩn thӡi gian và loҥi gói nhұn đưӧc

-Ê tұp hӧp lҥi video đưӧc mã hóa

-Ê video giҧi nén gӕc đưӧc hiӇn thӏ

ViӋc đánh giá các dӳ liӋu này đưӧc thӵc hiӋn tҥi bên gӱi vì vұy các thông tin

tӯ bên nhұn cҫn phҧi gӱi lҥi cho bên gӱi Trên thӵc tӃ thì video gӕc chưa nén có dung lưӧng rҩt lӟn ví dө 680 MB đӕi vӟi cho 3 phút video trên mà n hình PDA Mһt khác, có thӇ tái tҥo video đӇ đưӧc hiӇn thӏ tӯ các thông tin sҹn có ӣ bên gӱi Thông tin duy nhҩt cҫn thiӃt tӯ bên nhұn là mӝt file chӭa các nhҩn thӡi gian cӫa mӛi gói tin đã thu đưӧc ĐiӅu này thuұn tiӋn hơn nhiӅu so vӟi viӋc truyӅn các file video hoàn thiӋn (sai sӕ và mã hóa) tӯ bên nhұn

Xӱ lý các dӳ liӋu thӵc hiӋn trong ba giai đoҥn Giai đoҥn đҫu tiӅn đòi hӓi các nhҩn thӡi gian tӯ cҧ hai bên và các loҥi gói tin Các kӃt quҧ cӫa bưӟc này là biӃt đưӧc loҥi khung dӵa vào tӹ lӋ mҩt gói và trӉ giӳa các gói Hơn nӳa, sai sӕ file video

tӯ bên nhұn đưӧc tái tҥo bҵng cách dùng file video gӕc đưӧc mã hóa và thông tin tәn thҩt gói Video ӣ đây có thӇ đưӧc giҧi mã thành các khung video gӕc đӇ đưӧc hiӇn thӏ cho ngưӡi sӱ dөng Tҥi điӇm này, vҩn đӅ chung cӫa viӋc đánh giá chҩt lưӧng video đưӧc thӵc hiӋn Các chuҭn đo chҩt lưӧng video luôn luôn đòi hӓi viӋc

so sánh khung đưӧc hiӇn thӏ (có thӇ bӏ biӃn đәi) vӟi các khung gӕc tương ӭng Trưӡng hӧp các khung hoàn toàn bӏ mҩt thì viӋc đӗng bӝ không thӇ đưӧc duy trì Giai đoҥn thӭ hai cӫa quá trình này đưa ra mӝt biӋn pháp đӇ giҧi vҩn đӅ này Dӵa vào thông tin tәn thҩt, đӗng bӝ khung đưӧc hӗi phөc bҵng cách xen khung đưӧc hiӇn thӏ sau cùng cho mӛi khung bӏ mҩt ĐiӅu này làm cho viӋc đánh giá chҩt

lưӧng tӕt hơn Do đó, file video gӕc cӕ đӏnh và file video gӕc đưӧc dùng tҥi giai đoҥn cuӕi đӇ thu đưӧc chҩt lưӧng video

Các hӝp trong hình 1 có tên là VS, ET, FV, PSNR và MOS là các chương trình mà cơ cҩu viӋc đánh giá chҩt lưӧng có Tương tác giӳa các công cө và mҥng (đưӧc xem như là hӝp đen) dӵa vào các trace files Các files này chӭa tҩt cҧ các dӳ liӋu cҫn thiӃt ChӍ có mӝt file cҫn phҧi đưӧc cung cҩp tӯ ngưӡi sӱ dөng EvalVid là

³receiver trace file´ NӃu mҥng là mӝt đưӡng liên kӃt thӵc tӃ thì file này đưӧc tҥo ra

tӯ TCP-dump NӃu mҥng đưӧc mô phӓng thì file này tҥo ra bӣi thành phҫn bên nhұn cӫa sӵ mô phӓng

Đӕi vӟi các công cө nҵm trong EvalVid ngưӡi ta chӍ cҫn các trace file này, file video gӕc và bӝ giҧ mã thui Do đó, trong trưӡng hӧp EvalVid thì mҥng chӍ là mӝt hӝp đen mà tҥo ra trӉ, tәn thҩt gói và viӋc sҳp xӃp lҥi gói tin Nó có thӇ là mӝt đưӡng liên kӃt thӵc, chҷng hҥn như mҥng Ethernet hoһc là WLAN, hoһc mô phӓng cӫa mҥng Do tương tác cӫa EvalVid vӟi mҥng chӍ đưӧc biӇu diӉn bӣi hai trace file (bên gӱi và bên nhұn), có thӇ dӉ dàng thay hӝp mҥng đӇ làm cho EvalVid càng tín cұy hơn Tương tӵ, bӝ codec video cũng có thӇ đưӧc thay mӝt cách dӉ dàng

1.3 Các chӭc năng hӛ trӧ

Phҫn này mô tҧ vӅ các tham sӕ đưӧc tính toán bӣi công cө cӫa EvalVid, các khái niӋm hình thӭc và các tài liӋu tham khҧo cho viӋc nghiên cӭu sâu hơn đӕi vӟi vҩn đӅ này đһc biӋt là viӋc đánh giá chҩt lưӧng video đã đuӑc cho biӃt

1.3.1 Xác đӏnh tәn thҩt gói tin và tәn thҩt khung

a Ê pәn thҩt gói

ViӋc mҩt gói tin thưӡng đưӧc xác đӏnh dӵa trên cơ sӣ ký hiӋu nhұn dҥng gói

Do đó, hӝp đen mҥng phҧi cung cҩp ID gói duy nhҩt ĐiӅu này không phҧi là vҩn đӅ đӕi vӟi viӋc mô phӓng bӣi vì các ID duy nhҩt có thӇ dӉ dàng đưӧc phát Trong các phép đo, các ID gói tin thưӡng đưӧc lҩy tӯ IP (cung cҩp mӝt ID duy nhҩt) ID gói duy nhҩt cũng đưӧc sӱ dөng dӇ hӫy bӓ viӋc sҳp xӃp lҥi gói Trong trưӡng hӧp truyӅn dүn video, nó không chӍ đӅ cҩp đӃn viӋc là bao nhiêu gói bӏ mҩt mà còn cho biӃt vӅ loҥi dӳ liӋu nҵm nҵm trong các gói.Ví dө, bӝ codec MPEG-4 đӏnh nghĩa 4 loҥi khác nhau cӫa khung (I, P, B, S) và cũng đӏnh dҥng mӝt sӕ phҫn mào đҫu chung Do nó rҩt cҫn thiӃt cho truyӅn dүn video và rҵng loҥi dӳ liӋu nào bӏ mҩt thì

nó cũng cҫn thiӃt đӇ phân biӋt các loҥi gói tin ViӋc đánh giá tәn thҩt gói tin đưӧc tính phө thuӝc vào loҥi gói Tәn thҩt gói đưӧc đӏnh nghĩa trong phương trình (1) tính theo %

T: loҥi cӫa dӳ liӋu trong gói (mӝt trong tҩt cҧ, mào đҫu, I, P, B, S)

nT recv : Tәng sӕ gói tin loҥi T đưӧc gӱi

nT sent : Tәng sӕ gói tin loҥi T nhұn đưӧc

 Ê pәn thҩt khung

Mӝt khung video (thӵc ra là mӝt ҧnh tĩnh đơn đưӧc mã hóa) có thӇ tương đӕi lӟn, không chӍ trong trưӡng hӧp tӕc đӝ bit video biӃn đәi mà còn trong tӕc đӝ bit cӕ đӏnh la do thuұt ngӳ không đәi đưӧc áp dөng cho sӕ trung bình cho khoҧng thӡi gian ngҳn Các khung I thưӡng lӟn đáng kӇ so vӟi tӕc đӝ bít đích không đәi (sӕ

trung bình thӡi gian ngҳn) thұm chí trong ³CBR´ videos (hình 2)

Rҩt có thӇ và có khҧ năng rҵng mӝt sӕ hoһc có thӇ là tҩt cҧ các khung lӟn hơn đơn vӏ truyӅn tӕi đa (MTU) cӫa mҥng MTU là kích thưӟc gói tӕi đa đưӧc hӛ trӧ bӣi mҥng (ví dө Ethernet = 1500 bytes và 802.11b WLAN = 2312 bytes) Các khung này cҫn phҧi đưӧc phân đoҥn thành các gói nhӓ hơn đӇ phù hӧp cho MTU cӫa mҥng ViӋc có thӇ phân đoҥn các khung này đưa ra mӝt vҩn đӅ cho viӋc tính toán vӅ tәn thҩt gói

VӅ nguyên tҳc thì tәn thҩt gói có thӇ thu đưӧc tӯ tӕc đӝ tәn thҩt gói (ӣ đây, gói luôn mang nghĩa là gói IP) Nhưng quá trình này phө thuӝc ít vào khҧ năng sӱ dөng

bӝ giҧi mã video thӵc bӣi vì mӝt sӕ bӝ giҧi mã có thӇ xӱ lý mӝt khung tuy mӝt sӕ thành phҫn cӫa khung bӏ mҩt và mӝt sӕ bӝ giҧi mã thì không thӇ Hơn nӳa, mӝt

khung có thӇ đưӧc giҧi mã dӵa vào gói nào cӫa nó bӏ mҩt NӃu gói thӭ nhҩt bӏ mҩt thì khung gҫn như không bao giӡ đưӧc giҧi mã Do đó, các tính năng cӫa các bӝ giҧi mã nào đó cҫn phҧi quan tâm đӃn đӇ tính toán tӕc đӝ tәn thҩt khung Nó đưӧc tính riêng cho tӯng loҥi khung

T: kiӇu cӫa khung (mӝt trong tҩt cҧ mào đҫu, I, P,B, S)

nTrecv : Tәng sӕ gói loҥi T đưӧc gӱi

nT sent : Tәng sӕ gói loҥi T nhұn đưӧc

c Ê Xác đӏnh trӉ và iӃn đӝ trӉ- Jitter

Trong các hӋ thӕng truyӅn video không chӍ sӵ tәn thҩt là quan trӑng cho đӝ cҧm nhұn chҩt lưӧng video mà phҧi quan tâm đӃn mӝt sӕ tham sӕ khác như trӉ các khung và biӃn đӝ trӉ-Jitter Video sӕ luôn chӭa các khung đӇ đưӧc hiӋn thӏ vӟi tӕc

đӝ không đәi ViӋc hiӋn thӏ mӝt khung trưӟc hoһc sau khi thӡi gian nhҩt đӏnh dүn

đӃn ³giұt hình´ Vҩn đӅ này đưӧc giҧi quyӃt bҵng bӝ đӃm tái tҥo Các bӝ đӋm này

nhҵm mөc đích hҩp thө jitter đưӧc tҥo ra bӣi các trӉ mҥng Rõ ràng mӝt bӝ đӋm tái tҥo đӫ lӟn có thӇ bù lҥi bҩt kǤ sӕ lưӧng jitter Trong trưӡng hӧp đһc biӋt bӝ đӋm lӟn đӃn mӭc đӇ chӭa toàn bӝ video và viӋc hiӇn thӏ bҳt đҫu mà không cҫn chӡ đӃn khi nhұn đưӧckhung cuӕi cùng ĐiӅu này sӁ loҥi bӓ bҩt kǤ jitter có thӇ có nhưng phҧi có thêm trӉ cho toàn bӝ thӡi gian truyӅn Mӝt trưӡng hӧp đһc biӋt khác sӁ là mӝt bӝ đӋm có thӇ chӭa đúng mӝt khung Trong trưӡng hӧp này không thӇ loҥi bӓ bҩt kǤ jitter nào nhưng lҥi không có trӉ thêm nào đưӧc tҥo ra

Đã có các kӻ thuұt tinh vi đưӧc phát triӇn cho các bӝ đӋm tái tҥo tӕi ưu đӇ giҧi

quyӃt sӵ cân bҵng đһc biӋt này Các kӻ thuұt này không nҵm trong phҥm vi cơ cҩu

đưӧc mô tҧ Dung lưӧng bӝ đӋm tái tҥo là tham sӕ cho quá trình đánh giá chҩt

lưӧng ĐiӅu này đang hҥn chӃ cơ cҩu này vӅ các bӝ đӋm tái tҥo tĩnh Tuy nhiên, do

viӋc tích hӧp bӝ đӋm tái tҥo liên quan đӃn quá trình đánh giá, thì sӁ xҧy ra tәn thҩt mӟi do tràn bӝ đӋm tái tҥo hoһc thiӃu bӝ đӋm

Đӏnh nghĩa hình thӭc cӫa Jitter đưӧc sӱ dөng trong bài báo này đưӧc cho trong phương trình 3, 4, và 5 Đ ó là sӵ thay đәi vӅ trӉ giӳa các khung liên tiӃp hoһc

trӉ giӳa các gói liên tiӃp ³Frame time´ đưӧc tính bҵng thӡi gian tҥi đó đoҥn gói cuӕi cùng cӫa khung phân đoҥn đưӧc nhұn

TrӉ giӳa các gói liên tiӃp 0

Trong đó tP n nhҩn thӡi gian cӫa sӕ gói n

TrӉ giӳa các khung liên tiӃp 0

itN : là trӉ trung bình giӳa các gói liên tiӃp

itM : trӉ trung bình giӳa các khung liên tiӃp

Các biӇu đӗ thӕng kê cho trӉ giӳa các gói liên tiӃp và khung liên tiӃp cũng đưӧc tính toán bҵng các công cө cӫa cơ cҩu này (xem phҫn 4.3)

1.3.2 Đánh giá chҩt lưӧng video

ViӋc đánh giá chҩt lưӧng video sӕ cҫn phҧi dӵa vào chҩt lưӧng đӝ cҧm nhұn cӫa ngưӡi dùng bӣi cҧm giác cӫa ngưӡi dùng là cái cuӕi cùng Có hai phương pháp

cơ bҧn đӇ đánh giá chҩt lưӧng video đó là đánh giá chҩt lưӧng chӫ quan và phép đánh giá khách quan Các chuҭn đo chҩt lưӧng chӫ quan luôn nҵm đưӧc yӃu tӕ quan trӑng, cҧm giác cӫa ngưӡi dùng xem video khi chúng cӵc kǤ đһt tiӅn: rҩt tәn thӡi gian, yâu cҫu nhân lӵc cao và công cө đһc biӋt Các phép đánh giá khách quan đưӧc

mô tҧ chi tiӃt bӣi ITU, ANSI và MPEG Đӝ cҧm nhұn chҩt lưӧng cӫa con ngưӡi

thưӡng đưӧc cho theo mӭc đӝ tӯ 5(tӕt nhҩt) vӅ 1 (xҩu nhҩt) như trong bҧng 1 Mӭc

đӝ này đưӧc gӑi là điӇm trҧi nghiӋm trung bình (Mean Opinion Score_MOS)

NhiӅu công trình trong công nghiӋp và nghiên cӭu yêu cҫu phương pháp tӵ đӝng hóa đӇ đánh giá chҩt lưӧng video Các thӱ nghiӋm phӭc tҥp và đҳt tiӅn cӫa phương pháp chӫ quan thưӡng không đưӧc áp dөng Do đó, phương pháp khách quan đã đưӧc phát triӇn đӇ cҥnh tranh vӟi cҧm giác chҩt lưӧng cӫa hӋ thӕng thӏ giác cӫa con ngưӡi (HVS)

Tuy nhiên, phương pháp phә biӃn nhҩt là viӋc tính tӹ sӕ tín hiӋu đӍnh trên tҥp

âm (PSNR) cho mӛi ҧnh tĩnh Tӹ sӕ này là mӝt trưӡng hӧp đһc biӋt cӫa tӹ sӕ trên tín hiӋu trên tҥp âm (SNR) SNR so sánh năng lưӧng tín hiӋu vӟi năng lưӧng tҥp

âm Tӹ sӕ PSNR so sánh năng lưӧng tín hiӋu tӕi đa vӟi năng lưӧng nhiӉu Nó có kӃt

quҧ tương quan vӟi đӝ cҧm nhұn chҩt lưӧng chӫ quan cao hơn so vӟi tӹ sӕ SNR

Phương trình (6) là đӏnh nghĩa cӫa PSNR giӳa thành phҫn đӝ sáng Y cӫa ҧnh tĩnh nguӗn S và ҧnh tĩnh đích D

k : tәng sӕ bit trên mӝt pixel (thành phҫn đӝ sáng)

Tӱ sӕ đưӧc có thӇ gӑi là sai sӕ trung bình bình phương (MSE) Do đó, biӇu thӭc PSNR có thӇ viӃt tҳt thành:

20logVleak PSNR

M SE

Do PSNR đưӧc tính cho tӯng khung thì nó bҩt tiӋn khi áp dөng cho video gӗm hàng trăm hoһc hàng nghìn khung Hơn nӳa, ngưӡi ta thưӡng quan tâm đӃn sӵ m éo dҥng đưӧc tҥo ra bӣi mҥng Vì vұy hӑ muӕn so sánh video thu đưӧc (có thӇ bӏ méo) vӟi video không bӏ méo đã gӱi đi ĐiӅu này thӵc hiӋn bҵng cách so sánh PSNR cӫa video đưӧc mã hóa vӟi video thu đưӧc cho tӯng khung hoһc so sánh các trung bình cӫa nó vӟi đӝ lӋch chuҭn

Mӝt phương pháp nӳa là đҫu tiên phҧi tính MOS (bҧng 2) và tính sӕ tӹ lӋ khung vӟi MOS xҩu hơn tӹ sӕ khung cӫa video đã đưӧc gӱi (không bӏ méo dҥng) Phương pháp này có ưu điӇm là t hҩy rõ sӵ biӃn dҥng gây ra bӣi mҥng Trong phҫn

4, ta có thӇ thҩy ví dө đưӧc cho bӣi công cө MOS cӫa EvalVid Các kӃt quҧ rõ hơ n đưӧc cho bӣi EvalVid đưӧc tóm tҳt trong phҫn 5

1.4 Các công cө

Phҫn này giӟi thiӋu các công cө cӫa cơ cҩu EvalVid, mô tҧ vӅ mөc đích và cách sӱ dөng cӫa nó và cho thҩy các ví dө vӅ kӃt quҧ thu đưӧc Ngoài ra, phҫn này còn cho biӃt vӅ các nguӗn cӫa file video mүu và các bӝ codecs

1.4.1 Cҩu trúc dӳ liӋu và file

Đҫu tiên, cҫn mӝt nguӗn video Raw (chưa mã hóa) video files thưӡng lưu trӳ dưӟi dҥng YUV, bӣi vì dҥng này là dҥng đҫu vào đưӧc ưu tiên hơn đӕi vӟi các bӝ giҧi mã có sҹn Files kiӇu này có thӇ thu đưӧc tӯ nhiӅu nguӗn khác nhau, chҷng hҥn như các bӝ codec miӉn phí MPEG-4 Các khung video mүu cũng có thӇ thu đưӧc tӯ tác giҧ

Khi có đưӧc file video đưӧc mã hóa (các luӗng bit), trace files đưӧc tҥo ra tӯ

nó Các trace files này chӭa tҩt cҧ các thông tin liên quan cho các khӕi công cө cӫa EvalVid đӇ thu đưӧc các kӃt quҧ như trình bày trong phҫn 3 Các công cө đánh giá chҩt lưӧng video tҥo ra các đoҥn chương trình đӇ đӑc và viӃt các trace files này và

sӱ dөng cҩu trúc dӳ liӋu trung tâm chӭa tҩt cҧ các thông tin cҫn thiӃt đӇ đưa ra các kӃt quҧ mong muӕn Dҥng thӵc cӫa trace files, cách sӱ dөng các đoҥn chương trình

và đӏnh nghĩa cҩu trúc dӳ liӋu trung tâm đưӧc mô tҧ ngҳn gӑn trong phҫn sau và

đưӧc mô tҧ chi tiӃt trong tài liӋu tham khҧo

1.4.2 Bӝ gӱi video- VS

Đӕi vӟi các file video MPEG-4, bӝ phân tách đã đưӧc phát triӇn dӵa vào

chuҭn video MPEG-4; simple profile và advanced simple profile đưӧc thӵc hiӋn

ĐiӅu này làm cho nó có thӇ đӑc đưӧc bҩt kǤ file video MPEG-4 đưӧc tҥo ra bӣi bӝ giҧi mã thích hӧp Mөc đích cӫa bӝ VS là phҧi tҥo ra mӝt trace file tӯ file video đã đưӧc mã hóa Mӝt cách tùy ý, file video có thӇ đưӧc gӱi đi qua UDP (nӃu hӋ thӕng quan sát là mӝt thiӃt lұp mҥng) Các kӃt quҧ tӯ VS là hai trace files chӭa các thông tin vӅ mӛi khung trong file video và mӛi gói đưӧc tҥo ra đӇ truyӅn dүn (bҧng 3 và bҧng 4)

Dҥng cӫa video trace file:

Thӭ tӵ khung Loҥi khung ChiӅu dài khung Sӕ gói UDP Thӡi gӱi

Cҧ hai trace files này biӇu diӉn viӋc truyӅn tҧi video hoàn thiӋn (tҥi bên gӱi)

và chӭa tҩt cҧ các thông tin cҫn thiӃt cho viӋc đánh giá sâu hơn bҵng EvalVid Đӕi vӟi bӝ VS, chúng ta có thӇ tҥo ra mӝt cһp trace files này cho các files video khác

nhau và vӟi chiӅu dài gói tin khác nhau Sau đó các file này có thӇ đưӧc đưa vào hӝp đen mҥng (chҷng hҥn như sӵ mô phӓng) ĐiӅu này đưӧc thӵc hiӋn vӟi sӵ hӛ trӧ

tӯ các đoҥn chương trình đҫu vào và các cҩu trúc dӳ liӋu cung cҩp bӣi EvalVid Sau

đó mҥng sӁ tҥo ra trӉ và tәn thҩt và sӵ sҳp xӃp lҥi các gói tin Mӝt trace file khác tҥi bên nhұn đưӧc tҥo ra hoһc vӟi sӵ hӛ trӧ cӫa đoҥn chương trình đҫu ra cӫa EvalVid hoһc trong trưӡng hӧp truyӅn dүn thӵc chӍ bӣi TCP-dump (nó tҥo ra trace files tương thích vӟi EvalVid)

Cҫn lưu ý rҵng mһc dù lӟp IP sӁ phân đoҥn các gói UDP trên MTU cӫa lӟp phía dưӟi và lӟp IP sӁ cӕ gҳng tұp hӧp lҥi các đoҥn gói tҥi bên nhұn th ì tӕt hơn hãy cho nó tӵ phân đoҥn NӃu mӝt đoҥn gói (IP fragment) bӏ mҩt thì toàn bӝ gói (UDP) đưӧc coi là bӏ mҩt Do nó thích hӧp hơn đӇ có đưӧc phҫn còn lҥi cӫa các đoҥn gói tin thì báo cáo này muӕn khuyӃn nghӏ chúng ta nên sӱ dөng chӭc năng phân đoҥn gói MTU cӫa VS nӃu có thӇ

1.4.3 Ep ± Evaluate prace

ĐiӇm trung tâm cӫa cơ cҩu đánh giá chҩt lưӧng là mӝt chương trình đưӧc gӑi

là ET (Evaluate Traces) Ӣ đây thӵc hiӋn phép tính toán thӵc sӵ cho tәn thҩt gói tin

và tәn thҩt khung và cũng như trӉ và biӃn đӝ trӉ (jitter) Đӕi vӟi viӋc tính toán các

dӳ liӋu này chӍ yêu cҫu ba trace files bӣi vì đӃn đây đã có đҫy đӫ tҩt cҧ các thông tin cҫn thiӃt đӇ tính toán tәn thҩt và jitter, thұm chí kӇ cҧ loҥi khung, loҥi gói cũng đã biӃt ViӋc tính toán tәn thҩt rҩt dӉ dàng chӍ nhӡ vào tính có sҹn cӫa ID gói duy nhҩt Nhӡ vào video trace file, mӛi gói đưӧc phân loҥi Mӛi gói cӫa loҥi này không chӭa trong trace file bên nhұn thì đưӧc xem như là bӏ mҩt Tӹ lӋ tәn thҩt dӵa trên loҥi gói đưӧc tính toán nhӡ phương trình (1) Tәn thҩt khung đưӧc tính toán bҵng cách tìm bҩt kǤ khung nào, nӃu mӝt trong nhӳng đoҥn khung (các gói) bӏ mҩt NӃu đoҥn đҫu tiên cӫa mӝt khung nҵm trong các đoҥn bӏ mҩt thì khung đưӧc xem là bӏ mҩt ĐiӅu này là do bӝ giҧi mã video không thӇ giҧi mã mӝ t khung mà thành phҫn đҫu tiên bӏ mҩt Tәn thҩt khung dӵa trên loҥi đưӧc tính toán theo phương trình (2)

Dưӟi đây là mӝt ví dө cho đҫu ra cӫa ET đӕi vӟi các tәn thҩt (mӝt truyӅn dүn video cӫa 4498 khung trong 8301 gói)

Ê

TrӉ giӳa khung liên tiӃp đưӧc tính theo phương trình (3) và (4) Tuy nhiên, trong trưӡng hӧp tәn thҩt gói, các biӇu thӭc này không thӇ áp dөng dӉ dàng đưӧc ĐiӅu này do trong trưӡng hӧp này không có time -stamp có sҹn trong trace file bên nhұn cho các gói tin bӏ mҩt Do đó có mӝt câu hӓi đһt ra rҵng trӉ giӳa các gói liên tiӃp đưӧc tính bҵng cách nào, nӃu ít nhҩt mӝt trong hai gói liên tiӃp bӏ mҩt? Mӝt khҧ năng là phҧi đһt trӉ giӳa gói liên tiӃp trong trưӡng hӧp gói bӏ mҩt vӟi giá trӏ ³error´

ví dө giá trӏ 0 Sau đó nӃu mӝt gói thӵc sӵ nhұn đưӧc, thì có thӇ tìm kiӃm phҧn hӗi cho đӃn khi tìm thҩy mӝt giá trӏ đúng Trong trưӡng hӧp này trӉ giӳa các gói liên tiӃp sӁ là t n t last received packet_ _ ĐiӅu này có nhưӧc điӇm là không nhұn đưӧc mӝt giá trӏ cho mӛi gói và trӉ giӳa gói liên tiӃp có thӇ tăng quá lӟn Đó là lý do tҥi sao phương pháp đưӧc sӱ dөng bӣi ET là hơi khác nhau NӃu ít nhҩt mӝt (tro ng hai gói thӵc sӵ đưӧc dùng trong viӋc tính toán) gói bӏ mҩt thì sӁ không đưӧc gӱi vӟi giá trӏ đúng nhưng gӱi vӟi giá trӏ dӵ đoán ĐiӅu này đưӧc thӵc hiӋn bҵng cách tính thӡi gian đӃn có thӇ giҧ đӏnh đưӧc cho mӝt gói bӏ mҩt Dưӟi đây sӁ cho thҩy cách này thӵc hiӋn như thӃ nào và phương trình (7) ĐiӅu này thӵc tӃ có nghĩa là đӕi vӟi các gói tin bӏ mҩt thì giá trӏ cӫa trӉ giӳa các khung liên tiӃp tҥi bên gӱi đưӧc dùng NӃu gói tin tương đӕi ít bӏ mҩt thì phương pháp này không tác đӝng đáng kӇ cho thӕng

kê Jitter Mһt khác, nӃu có tӹ lӋ tәn thҩt rҩt cao thì mӝt phương pháp khác đã đưӧc giӟi thiӋu: đӇ tính toán các gói tӯng đôi nhұn đưӧc và tính các gói bӏ mҩt mӝt cách riêng biӋt

t R t R t S t S

n Õ n  n n (7)

Trong đó tS n: time-stamp cӫa sӕ gói n đã đưӧc gӱi

tR n: time-stamp cӫa (không) sӕ gói n đưӧc nhұn

ĐӃn đây, do mӛi gói tin có time-stamp đúng thì ngưӡi ta có thӇ tính trӉ giӳa các gói liên tiӃp theo phương trình (3) Hình 3 cho mӝt ví dө vӅ các trӉ giӳa các gói liên tiӃp đưӧc tính bӣi ET