Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового вещательного телевидения

Подождите немного. Документ загружается.

491

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К ГЛАВЕ 9

means of high-definition television (HDTV) / / Doc. 6 / 182, Period

2000-03.

9.92. ITU-R. Chairman, Study Group 6. Proposal for a new set of handbooks

with codes of practice for the international exchange of prоgram

on recorded supports / / Doc. 6 / 187, Period 2000-03.

9.93. ITU-R. Chairman, Working Party 6R. Executive summary of the

meeting of Working Party 6R (Geneva, 24-28 September 2001) / / Doc.

6 / 196, Period 2000-03.

9.94. CCIR. Study Group 10 and 11. Summary record of the first meeting

(17 October 1985) / / Doc. 10 / 283, 11 / 419, 22 October 1985.

9.95. ITU-R. Proposed draft new Question [Doc. 11 / 81] — Recording

formats to be used in international tape exchange for HDTV

programme evaluation / / Doc. 11 / 81, Period 1998-2000.

9.96. ITU-R. Member of Steering Committee, Honorary Chairman of

Study Group 6. Global approach to international standartization

of TV and radio program’s archiving with access to them and

their transmission via communication channel. Proposals for the

Steering Committee meeting (September 2003) / / Doc. 6SCOM / 4,

16 September 2003.

9.97. ITU-R. Chairman, Study Group 6. Report on the first meeting of

the Steering Committee of Study Group 6 (Geneva, 29 September

2003) / / Doc. 6 / 42, 30 September 2003.

9.98. ITU-R. Chairman, Study Group 6. Draft Decision — Appointment

of a Rapporteur Group on international standardization of TV

and radio programmes’archving with access and transmission via

communication channels / / Doc. 6 / 40, 30 September 2003.

9.99. Лишин Л. Актуальные проблемы цифрового телевеща-

ния / / Broadcasting (Телевидение и радиовещание). — 2001.

— № 5.

9.100. Точиев А. Цифровое видеопроизводство: к выбору форма-

та / / Broadcasting (Телевидение и радиовещание). — 2001.

— № 8.

9.101. Михайловский Ю. Цифровые форматы видеозаписи / / «625».

— 1999. — № 7.

9.102. ITU-R. Chairman of Study Group 11. The new approaches to quality

assessment and measurements in digital broadcasting / / Doc.

10-11Q / 9, 6 October 1998.

9.103. Гласман К. Цифровая магнитная видеозапись. Формат DV / / «625».

— 2002. -№ 3, 4.

492

ГЛАВА 9. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЦИФРОВОЙ ВИДЕОЗАПИСИ

9.104. Немцова С., Ратманский Л. Проблемы телевизионного архивиро-

вания. Софрино-2001 и Восточно-европейский семинар / / «625».

— 2001. — № 7.

9.105. ITU-R. Rapporeur Group. Short summary report on international

standardization of archiving of TV and radio programes with access

and transmission via communication channels / / Doc. 6 / 60, 14 April

2004.

9.106. CCIR. Report by the Acting Chairman, Study Group 11

(Television) / / Doc. 11 / 104, 14 June 1972.

9.107. Перегудов А. Ф. Видеоархив: построение с использовани-

ем оптичеких дисков / / Материалы Международной конфе-

ренции «Организационно-правовые, финансовые и научно-

технические аспекты современного телевидения и радиове-

щания», Софрино, 21-24 апреля 1998 г. — ВНИИТР. — М.,

1998.

9.108. Перегудов А. Ф., Гласман К. Ф., Китаев А. В. и др. От архивов

фильмов к цифровым библиотекам на оптических дисках / / Тех-

ника кино и телевидения. — 1999. — № 4.

9.109. Гласман К. Ф., Перегудов А. Ф., Кияшко К. С. и др. Кооператив-

ное обогащение семантических метаданных аудиовизуальных

архивов / / Техника кино и телевидения. — 2004. — № 6.

9.110. ITU-R. Japan. HDTV still picture disc system for retrieval use / / Doc.

11F / 48, 18 April 1995.

9.111. ITU-R. Japan. Interactive high definition video disc system (Hyper

Library Disk) / / Doc. 11F / 49, 19 April 1995.

9.112. Itoi S., Sato D., Yamamoto N. and others. A Development of the

HDTV Digital Optical Video Disk Recorder / / NEC Research and

development. — October 1995. — Vol. 36, № 4.

9.113. IEC. Helical-scan digital video cassette recording system using 6,

35 mm magnetic tape for consumer use (525-60, 625-50, 1125-60

and 1250-50 systems) / / Standard IEC 61834.

9.114. ITU-R. Rapporteur on Metadata. New proposed Question on metadata

for recording and archiving / / Doc. 6R / 73, 22 March 2005.

9.115. ITU-R. Italy. Proposal for a new Recommendation — Guidance on

archives for television programs of permanent historical or creative

value / / Doc. 6R / 67, 24 February 2005.

9.116. ITU-R. Chairman, Working Party 6R. Report on the fourth meeting

of Working Party 6R (Geneva, 6-8 April 2005) / / Doc. 6R / 83, 10

May 2005.

493

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К ГЛАВЕ 9

9.117. Малинин А. В единой информационной среде / / Broadcasting

(Телевидение и радиовещание). — 2004. — № 8.

9.118. ITU-R. Australia. Proposed draft new Recommendation ITU-R

[MXF] — File formats for the exchange of metadata, audio, video,

data essence and ancillary data for production and post-production

in broadcasting / / Doc. 6A / 107, 15 February 2006.

9.119. ITU-R. Japan. Comment on a proposal for a high bandwidth digital

TV interface for international program exchange / / Doc. 6A / 112,

9 March 2006.

9.120. ITU-R. Rapporteur on file formats for the exchange of metadata,

audio, video, data essence and ancillary data for production and

post-production in broadcasting Status report / / Doc. 6A / 113, 10

March 2006.

494

ГЛАВА 10. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТВ ИЗОБРАЖЕНИЙ, КОНТРОЛЬ И ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛАВА 10

СТАНДАРТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА

ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, КОНТРОЛЯ

И ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТВ ТРАКТОВ

10.1. СУБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

10.1.1. НАЧАЛО ИССЛЕДОВАНИЙ

Важной задачей ТВ вещания является доставка программ (изобра-

жение, звуковое сопровождение, данные) телезрителям и другим пот-

ребителям с качеством, соответствующим требованиям пользователя.

Для обеспечения заданного качества предусматриваются контроль

и измерения во всех звеньях тракта от источника программ до уст-

ройств воспроизведения. Стандартизация методов оценки техничес-

кого качества программ вещания позволяет сравнивать результаты

и сопоставлять их с данными, полученными в других пунктах контро-

ля и измерений.

Качество изображения в системах цифрового ТВ вещания во многом

зависит от искажений, идентичных искажениям в аналоговых систе-

мах, и специфических искажений, обусловленных процессом кодиро-

вания / декодирования видеосигнала и цифровыми ошибками в канале

передачи. К искажениям, связанным с кодированием / декодированием

сигнала, относятся шумы квантования, снижение разрешающей спо-

собности, эффект мозаики, «комариный» эффект, окантовки на резких

перепадах яркости изображения, размытие цветов, ложные узоры, эф-

фект «грязного окна» и другие дефекты [10.1, 10.152, 10.178, 10.179,

10.185, 10.193].

Основные положения предложенной в России концепции оценки

качества изображения и измерений в системах цифрового ТВ вещания

рассмотрены в [10.2, 10.20, 10.178-10.180].

Алгоритмы сжатия объема видеоданных, используемые в цифровых

системах ТВ вещания, основываются на кодировании изображения

с внутри- и межкадровым предсказанием отдельных его фрагментов.

Процесс кодирования / декодирования изображения является нелиней-

ным в пространстве и во времени, поскольку качество воспроизведения

того или иного видеофрагмента на приеме зависит от его случайной пред-

и послеистории, т. е. от предшествующих и последующих фрагментов,

что может приводить к неадекватности искажений данного фрагмента

495

изображения и соответствующего ему измерительного сигнала. В связи

с этим применение измерительных сигналов, используемых, например,

в аналоговых системах, может оказаться малоэффективным, и поэтому

на данном этапе, несмотря на энергичные поиски объективных методов,

при оценке качества изображения в цифровых ТВ системах большое

внимание уделяется его субъективной экспертизе. Методология такой

экспертизы во многом основывается на способах оценки, разработан-

ных вначале для аналогового телевидения.

Один из первых Вопросов изучения оценки качества ТВ изображе-

ний, разрешающей способности и дифференциальной чувствительности

зрительного аппарата был принят в 1951 году в Женеве на VI Пленар-

ной Ассамблее МККР (Вопрос 68). Первые предложения о применении

полей сравнения при международной стандартизации оценки качества

ТВ изображения были сделаны в [10.3, 10.20, 10.171, 10.195, 10.197,

10.198]. С тех пор использование полей сравнения вошло в арсенал ТВ

метрологии при испытаниях различных аналоговых и цифровых сис-

тем, при малых и больших ТВ экранах, при разработках разнообразных

методов и критериев оценки качества ТВ изображений и др.

Первые отчеты по субъективной оценке качества ТВ изображений

были приняты на Х и XI Пленарных Ассамблеях МККР соответственно

в 1963 и 1966 годах [10.4, 10.5].

XII Пленарная Ассамблея МККР (Нью-Дели, 1970 г.) приняла Ре-

золюцию 58 о создании Временной рабочей группы ВРГ 11-1 по изу-

чению методов субъективной оценки качества изображений, в первую

очередь, применительно к системам коллективного приема сигналов

спутникового и наземного ТВ вещания. Эта группа под председатель-

ством T. Kilvington (Великобритания) разработала проект новой Ре-

комендации «Метод субъективной оценки качества телевизионных

изображений» [10.10].

РГ 11-С под председательством J. Ost (ФРГ), созданная на собрании

11-й ИК в 1972 году [10.6], впервые предложила проект Рекомендации,

посвященной шкалам градаций качества и общим условиям наблюдения

[10.7], а также проекты новых Рекомендаций по субъективной оценке

качества ТВ изображений [10.8]. На основе этих и других предложе-

ний 11-я ИК разработала Рекомендацию ВТ.500 «Метод субъектив-

ной оценки качества телевизионных изображений» [10.9], принятую

на XIII Пленарной Ассамблее МККР (Женева, 1974 г.). На базе данной

рекомендации были созданы международные стандарты по методам

субъективных экспертиз изображений в стандартном телевидении,

10.1. СУБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

496

ГЛАВА 10. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТВ ИЗОБРАЖЕНИЙ, КОНТРОЛЬ И ИЗМЕРЕНИЯ

ТВЧ и других информационных службах. Сведения об оценке качества

изображений в цифровых системах стандартного телевидения приве-

дены в Приложении 41.

Все вышеописанные исследования основывались на предположении,

что качество изображения и звука может оцениваться неким «прибо-

ром», существующим в памяти человека и изменяющим свои показа-

ния от наилучшего значения до наихудшего.

В 1970-е годы 11-я ИК приняла две системы маркировки такого

прибора — шкалу градаций качества и шкалу ухудшений, которыми

пользуется зритель для выражения своего мнения о наблюдаемом изоб-

ражении [10.9]. Эти шкалы явились своеобразной опорой и стимулом

для последующей научной разработки методов оценки качества.

1980-е годы стали новой эрой исследований в данной области. Были

стандартизованы методы оценки качества, позволившие унифициро-

вать условия проведения экспериментов в различных странах, обме-

ниваться согласованными формами протоколов обработки результатов

измерений и сравнивать их. Появился «эсперанто» для исследователей,

позволивший им общаться на одном и том же языке.

Весомый вклад внесла РГ 11Е, возглавляемая в разные годы J. Tejerina

(Испания), E. Bourguignat (Франция) и A. Karwowska-Lamparska (Поль-

ша). Эта группа предложила, например, включить в Рекомендацию

ВТ.500 новый метод субъективной оценки качества ТВ изображений с од-

ним стимулом и непрерывной шкалой качества SSCQE (Single Stimulus

Continuous Quality Evaluation), основанный на сравнении качества на-

блюдаемого изображения с его некоторым воображаемым эталонным

качеством, представление о котором складывается на базе приобретен-

ного опыта длительного просмотра ТВ программ [10.11, 10.20]. Было

предложено также дополнить Рекомендации ВТ.500, ВТ.710 и ВТ. 1129

методикой определения параметров так называемых критичных ТВ

изображений, передача которых в исследуемой системе невозможна

без искажения содержания информации.

10.1.2. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЦИФРОВЫХ ТВ

СИСТЕМАХ, ТВЧ И ДРУГИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЛУЖБАХ

К началу 1980-х годов стало ясно, что наибольшие технические из-

менения в вещании будут связаны с внедрением цифровых методов

в системах цветного телевидения. Это означало необходимость иссле-

дования методов для оценки различия функциональных возможностей

альтернативных цифровых ТВ систем.

497

Изучение вопросов качества изображения было включено вначале

в мандат РГ 11-А под председательством L. Goussot (Франция) [10.12].

На собрании 11-й ИК в 1980 году был принят проект решения об орга-

низации новой Временной рабочей группы ВРГ 11 / 4 также под пред-

седательством L. Goussot [10.13]. В 1985 году Председателем группы

стал J. Sabatier (Франция) [10.14], назначенный также Председателем

РГ 11-А [10.15]. В этом же году Председателем ВРГ 11 / 4 был назначен

D. Wood (EBU) [10.16].

Учитывая прогресс в области оценки качества изображения (Реко-

мендация 500-1 и Отчет 405-3), эта группа занялась исследованием

важной проблемы определения качества изображения, которое можно

получить при различных методах формирования ТВ сигнала.

Европейская группа (C. Bernath, F. Kretz, D. Wood) разработала метод

оценки качества, получивший название «метод EBU». Согласно этому

методу в экспертизе должна участвовать небольшая группа наблюдате-

лей (неспециалистов), наблюдающая ТВ изображения и оценивающая

их качество путем голосования. Оценка осуществлялась с использова-

нием шкалы ухудшений, приведенной в Рекомендации BT.500.

При строго определенных условиях наблюдения статистическая обра-

ботка результатов обеспечивала достаточно точную и достоверную оцен-

ку качества изображения, возможного в исследуемой системе. Метод

был опробован и принят 11-й ИК как результат работы по достижению

консенсуса по шкалам оценок. Все появившиеся в дальнейшем методы

оценки качества основывались на методе EBU. Они позволили в конеч-

ном счете вплотную приступить к разработке технических требований

и решений по цифровому кодированию ТВ сигналов.

На базе метода EBU 11-я ИК разработала новый метод субъективной

оценки ТВ изображений с использованием шкалы качества, модифици-

рованные варианты которого в виде методов c двумя стимулами с исполь-

зованием шкалы ухудшений (метод DSIS, Double-stimulus Impairment

Scale) и непрерывной шкалы качества (метод DSCQS, Double-stimulus

Continuous Quality-scale) вошли в Рекомендацию ВТ.500. Метод DSIS

основан на сериях поочередных предъявлений искаженных и эталон-

ных изображений в случайном порядке и определении средней субъ-

ективной оценки качества этих изображений в конце каждой серии.

В методе DSCQS используется непосредственное сравнение изображений

с эталонными. Оба изображения предъявляют попарно. В каждой паре

всегда есть эталонное изображение, но его положение (экран ВКУ слева

или справа) изменяется случайным образом, и наблюдатели судят, ка-

10.1. СУБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

498

ГЛАВА 10. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТВ ИЗОБРАЖЕНИЙ, КОНТРОЛЬ И ИЗМЕРЕНИЯ

кое из двух изображений эталонное. Они дают абсолютную оценку ка-

чества двух изображений каждой пары. Для исключения погрешности

оценки, возникающей из-за дискретности шкалы качества, используют

непрерывную шкалу, построенную так, чтобы максимально сохранить

сходство со шкалой качества.

Анализ метода DSCQS и его сравнение с методом оценки по абсо-

лютным категориям (ACR, absolute category rating) показали, что ко-

эффициент корреляции результатов субъективных экспертиз, полу-

ченных с использованием этих методов, составляет 0,92-0,96 и может

быть еще выше при достаточно большой статистике измерений, в час-

тности, при увеличении числа экспертов, участвующих в испытаниях

[10.251].

Основные результаты исследований оценки качества изображений

в ТВЧ представлены в Рекомендации МСЭ-Р ВТ.710 «Методы субъек-

тивной оценки качества изображения в телевидении высокой четкости»

[10.18], принятой в 1990 году.

На основе общей методологии субъективных экспертиз РГ 11Е

под председательством J. Tejerina (Испания) в 1993 году подготови-

ла проект первой рекомендации по субъективной оценке качества

изображений в цифровых системах стандартного телевидения (Ре-

комендация ВТ.1129) [10.162]. В ней рекомендовалось пользоваться

методологией по Рекомендации ВТ.500 и излагались общие методы

субъективных экспертиз цифровых систем, включая системы мно-

гопрограммного ТВ вещания (МПТВ) и системы с масштабируемым

или иерархическим кодированием сигналов изображения. На базе Ре-

комендаций ВТ.500 и ВТ.1129 группа РГ 11Е под председательством

E. Bourguignat (Франция) разработала в 1994 году проект первой реко-

мендации по субъективной оценке качества изображений в цифровых

системах МПТВ с постоянной и переменной скоростью кодирования

видеоданных [10.163]. В 2000 году появился проект аналогичной ре-

комендации для систем стереотелевидения (Рекомендация ВТ.1438)

[10.61], которая была разработана в соответствии с Вопросом изучения

234 / 11, предложенным в 1994 году [10.163]. Сведения о субъектив-

ной оценке качества изображения в стереоскопическом телевидении

приведены в Приложении 43.

В 1998 году 10-я ИК и 11-я ИК предложили создать Совместную ра-

бочую группу СРГ 10-11Q (Председатель — J. Evain, EBU) по изучению

новых подходов к субъективной и объективной оценке качества и соот-

ветствующих методов измерений применительно к цифровым системам

499

ТВ и звукового вещания [10.167]. Были сформулированы задачи этой

группы с учетом предложенной глобальной модели системы цифрово-

го ТВ вещания, принятой 11-й ИК в целях отражения новых подходов

к массовой многоцелевой интерактивности и мультимедиа, а также

перспектив в области вещания [10.19]. Объединенный цифровой поток

рассматривался как многоцелевой контейнер, загружаемый цифровыми

сигналами программ ТВ и звукового вещания, дополнительными данны-

ми, сотнями цифровых потоков, совместимых с Internet, информацией

о содержании программы, например, метаданными и разнообразными

данными интерактивного мультимедиа. Модель предусматривает ис-

пользование источников различной информации, методов кодирования,

многопрограммного статистического и других видов мультиплексиро-

вания, методов передачи, включая обнаружение и исправление цифро-

вых ошибок, и т. д. (см. главу 1, рис. 1.13).

Во время первого собрания (Женева, 19-21 октября 1998 г.) СРГ 10-11Q

подготовила проект нового Вопроса изучения методологии субъективной

оценки и оптимизации качества изображения и звука, а также предло-

жения по дополнению Рекомендации ВТ.500 новым вариантом метода

DSCQS на основе сравнения двух изображений, одновременно воспроиз-

водимых на экране одного и того же монитора (метод полей сравнения

или специальных яркостных и цветовых отметок [10.2, 10.19, 10.20,

10.176]). При этом для повышения точности сравнения различных

участков ТВ изображений предусматривается введение в аналоговый

или цифровой сигнал импульсов поля сравнения, которое сопоставляют

со смежными участками изображения на ТВ экране и по результатам

сопоставления оценивают исследуемый участок изображения или со-

ответствующие ему сигналы. В зависимости от поставленной задачи

поле сравнения может иметь равномерную или меняющуюся яркость,

быть черно-белым или цветным сюжетом и т. п.

Особенностью способов измерения методом полей сравнения является

выполнение основного требования — одинаковости спектрального со-

става свечения сравниваемых полей, находящихся в непосредственном

контакте. Оба поля имеют совершенно одинаковую структуру, опреде-

ляемую типом растра приемного экрана (строки, точки и т. п.). Важно

также, что можно рассматривать оба поля одновременно двумя глаза-

ми, и легче обнаруживать различия в яркости и цвете. Все это позволяет

различать перепады яркости около 2-3 %. Метод полей сравнения вошел

в Рекомендацию ВТ.500 (рис. 10.1) и считается одним из наиболее эф-

фективных способов субъективной оценки качества ТВ изображений.

10.1. СУБЪЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

500

ГЛАВА 10. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТВ ИЗОБРАЖЕНИЙ, КОНТРОЛЬ И ИЗМЕРЕНИЯ

При исследованиях систем цифрового телевидения важен динами-

ческий метод субъективных экспертиз [10.2]. В основу его положено

использование как подвижных полей сравнения или фрагментов ис-

пытательных изображений, так и полей сравнения с подвижным сю-

жетом. Подвижные поля должны совершать поступательные и враща-

тельные движения, а также обеспечивать медленное изменение уровня

ТВ сигнала. Поле сравнения с подвижным сюжетом наиболее просто

формировать из исходного ТВ сигнала в зависимости от условий испы-

таний. Это позволяет одновременно наблюдать на одном экране части

изображения, соответствующие сигналам на входе и выходе проверя-

емого устройства или системы. Сравнивать поля можно как визуаль-

но, так и путем инструментального оценивания параметров входного

и выходного сигналов.

Методы субъективных экспертиз, стандартизованные в Рекоменда-

ции ВТ.500, достаточно универсальны и могут использоваться не толь-

ко в ТВ вещании, но и в других информационных службах при сравни-

тельно небольших видоизменениях, учитывающих специфику различ-

ных применений изображений. На базе этих методов был предложен,

например, проект новой рекомендации по методологии субъективной

оценки качества изображения в системах мультимедиа [10.252]. В ней

отмечается, что такие системы могут отличаться от вещательных сис-

тем приемом сигналов на стационарные и / или мобильные терминалы,

применением прогрессивной развертки, переменной частотой кадров,

широким диапазоном видеоформатов и прочими факторами, оказываю-

Рис. 10-1. Оценка качества ТВ изображения методом полей сравнения

ɗɬɚɥɨɧɧɨɟ

ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɟ

ɂɫɫɥɟɞɭɟɦɨɟ

ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɢɟ

Ȼɟɡ ɢɫɤɚɠɟɧɢɣ

ɋ ɢɫɤɚɠɟɧɢɹɦɢ