Vytvorenie aplikácie určenej na 
subjektívne hodnotenie kvality videa 
Autor: Michal Mančík 
Vedúci: Ing. Miroslav Uhrina, PhD. 
Odbor: Multimediálne inžinierstvo 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
2014 
Obhajoba diplomovej práce 
Žilinská univerzita v Žiline 
Elektrotechnická fakulta
Zadanie diplomovej práce 
• Teoretický úvod problematiky hodnotenia 
kvality videa. 
• Analýza subjektívnych metód používaných na 
hodnotenie kvality videa. 
• Analýza kompresných štandardov pre 
obrazový signál a kompresných artefaktov. 
• Vytvorenie aplikácie určenej na subjektívne 
hodnotenie kvality videa. 
2 
ITU-R BT(broadcast service).500-13 (01/2012) 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Kvalita videa 
• Televízne štandardy: PAL, NTSC, SECAM 
• Počet obrazov za sekundu (25) 
• Rozlíšenie: (SDTV/HDTV) 
• Pomer strán: (4:3,16:9) 
• Vizuálna stránka: 
• Pozerateľnosť – celkový dojem 
• Potreba hodnotiť (subjektívne/objektívne) 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014 3
pred po 
Kompresia videí 
• Doba digitalizácie – DVB systémy 
• Nárast (lacných) videokamier =kvantum videí 
• Prenos cez paketové siete 
• Vznik kompresných štandardov 
Štandardy MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 (Visual) H.264/AVC H.265/HEVC 
4 
Vlastnosti 
Iba I snímok 
Bez oprav. 
mechanizmov 
Podpora GOP 
Programový/tran 
sportný stream 
Delenie video scény 
na objekty 
Adaptácia 
kódovania v 
priestore a čase 
Rovnaké plochy – 
úspora. Rozdielne 
plochy – presnejšia 
predikcia 
Schopnosť vysielať Nie SDTV,HDTV SDTV,HDTV SDTV, HDTV 
2k,4K,8K UHD 
½ šírky pásma 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Artefakty spojené s digitalizáciou 
• Kockovanie - DCT 
5 
• Rozmazanie (strata detailov) 
• Nesprávna rekonštrukcia hrany 
• Splývanie farieb 
• ... 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Metódy hodnotenia kvality videa 
• Objektívne: meranie prístrojmi (MSE,PSNR,VQM...) 
• Subjektívne: meranie ľudským faktorom 
• Prostredie: laboratórne, domáce 
6 
Jednopodnetové 
metódy (iba testovacia) 
Dvojpodnetové 
metódy ( testovacia a referenčná) 
Súvislé hodnotenie počas 
premietania 
SSCQE SDSCE 
Hodnotenie po 
premietnutí sekvencie 
ACR, SS, SSMR SC, DSIS, DSCQS 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Metódy hodnotenia kvality videa 
7 
• SSCQE: Metóda priebežného hodnotenia kvality jedného stimulu (Single 
Stimulus Continuous Quality Evaluation) – hlasovanie počas premietania 
• ACR: Metóda absolútneho kategorického hodnotenia 
(Absolute Category Rating) – jeden podnet, po premietnutí 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Metódy hodnotenia kvality videa 
8 
• DSIS I. II.: Metóda hodnotenia na základe dvoch stimulov so stupnicou 
degradácie (Double Stimulus Impairment Scale) – po hodnotení 
• SDSCE: Dvojpodnetová metóda pre priebežné hodnotenie kvality 
(Simultaneous Double Stimulus for Continuous Evaluation) 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Výsledky testovania 
• Detaily z konfigurácie testu 
• Detaily o testovanom materiáli 
• Informácia o type použitých snímok a type monitora 
• Počet pozorovateľov 
• Informácia o pozorovateľoch (vek, pohlavie, ...) 
• Typ použitej metódy testovania 
• Hlavný dôvod experimentu 
• Výsledná priemerná hodnota a 95 percentný interval spoľahlivosti 
9 
Priemerná hodnota sekvencie: 푢푗푘푟 = 
푢푖푗푘푟 
1 
푁 
푁 
푖=1 
N – počet pozorovateľov, 
uijkr – hodnota hlasu 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Praktický výstup práce 
• Testovací užívateľský program na základe 
ITU-R BT.500-13, ITU-T P.910 
• Jazyk vyhotovenia: SK, EN 
10 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
11
12
13
14 
Prehrávané video 
Skóre 
Stupnica 
hodnotenia 
Načítanie 
sekvencií 
Spustenie 
prehrávania 
Zatvorenie 
testovacieho 
okna 
Zatvorenie okien 
- otvorenie xls - 
spriemerovanie
15 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Ďakujem za pozornosť! 
Vypracoval: Michal Mančík 
Subjektívne metódy 
hodnotenia kvality videa 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
17 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Otázky od oponenta 
• Na základe čoho bola zvolená farba pozadia pri prehrávaní 
videa? Spĺňa toto riešenie technickú normu? 
– Riešenie spĺňa ITU-R BT.500-13 
• farba pozadia prehrávača – nešpecifikovaná v norme 
• Norma špecifikuje pozadie monitora na D65 – teplota farby 
denného osvetlenia podľa CIE chrominančného diagramu – 
laboratórne podmienky. 
18 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
Otázky od oponenta 
• Objasnenie tvrdenia: 
„Rozmazanie v obraze môžeme chápať ako stratu detailov v okolí hrán objektov na 
scéne. Je spôsobené kvantovaním DCT koeficientov, kedy pri veľkej kvantizácii 
prevažujú vysokofrekvenčné koeficienty.“ 
Kvantovaním sa vysokofrekvenčné koeficienty nulujú, čím sa z obrazu 
strácajú detaily. Vynulované koeficienty sa nedajú inverznou kvantizáciou 
získať. 
19 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014
20 
Vstupný obraz (výrez 8x8) Xij (frekvenčné spektrum) 
Qij Kvantizačná tabuľka 
DCT 
Xqij = round(Xij/Qij) 
Xq(0,0)=13 – DC – stredný jas 
Vysokofrekvenčné koeficienty - vynulované 
Michal Mančík 
Katedra telekomunikácií a multimédií 
EF ŽU Žilina, 2014

Diplomová práca

  • 1.
    Vytvorenie aplikácie určenejna subjektívne hodnotenie kvality videa Autor: Michal Mančík Vedúci: Ing. Miroslav Uhrina, PhD. Odbor: Multimediálne inžinierstvo Katedra telekomunikácií a multimédií 2014 Obhajoba diplomovej práce Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta
  • 2.
    Zadanie diplomovej práce • Teoretický úvod problematiky hodnotenia kvality videa. • Analýza subjektívnych metód používaných na hodnotenie kvality videa. • Analýza kompresných štandardov pre obrazový signál a kompresných artefaktov. • Vytvorenie aplikácie určenej na subjektívne hodnotenie kvality videa. 2 ITU-R BT(broadcast service).500-13 (01/2012) Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 3.
    Kvalita videa •Televízne štandardy: PAL, NTSC, SECAM • Počet obrazov za sekundu (25) • Rozlíšenie: (SDTV/HDTV) • Pomer strán: (4:3,16:9) • Vizuálna stránka: • Pozerateľnosť – celkový dojem • Potreba hodnotiť (subjektívne/objektívne) Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014 3
  • 4.
    pred po Kompresiavideí • Doba digitalizácie – DVB systémy • Nárast (lacných) videokamier =kvantum videí • Prenos cez paketové siete • Vznik kompresných štandardov Štandardy MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 (Visual) H.264/AVC H.265/HEVC 4 Vlastnosti Iba I snímok Bez oprav. mechanizmov Podpora GOP Programový/tran sportný stream Delenie video scény na objekty Adaptácia kódovania v priestore a čase Rovnaké plochy – úspora. Rozdielne plochy – presnejšia predikcia Schopnosť vysielať Nie SDTV,HDTV SDTV,HDTV SDTV, HDTV 2k,4K,8K UHD ½ šírky pásma Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 5.
    Artefakty spojené sdigitalizáciou • Kockovanie - DCT 5 • Rozmazanie (strata detailov) • Nesprávna rekonštrukcia hrany • Splývanie farieb • ... Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 6.
    Metódy hodnotenia kvalityvidea • Objektívne: meranie prístrojmi (MSE,PSNR,VQM...) • Subjektívne: meranie ľudským faktorom • Prostredie: laboratórne, domáce 6 Jednopodnetové metódy (iba testovacia) Dvojpodnetové metódy ( testovacia a referenčná) Súvislé hodnotenie počas premietania SSCQE SDSCE Hodnotenie po premietnutí sekvencie ACR, SS, SSMR SC, DSIS, DSCQS Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 7.
    Metódy hodnotenia kvalityvidea 7 • SSCQE: Metóda priebežného hodnotenia kvality jedného stimulu (Single Stimulus Continuous Quality Evaluation) – hlasovanie počas premietania • ACR: Metóda absolútneho kategorického hodnotenia (Absolute Category Rating) – jeden podnet, po premietnutí Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 8.
    Metódy hodnotenia kvalityvidea 8 • DSIS I. II.: Metóda hodnotenia na základe dvoch stimulov so stupnicou degradácie (Double Stimulus Impairment Scale) – po hodnotení • SDSCE: Dvojpodnetová metóda pre priebežné hodnotenie kvality (Simultaneous Double Stimulus for Continuous Evaluation) Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 9.
    Výsledky testovania •Detaily z konfigurácie testu • Detaily o testovanom materiáli • Informácia o type použitých snímok a type monitora • Počet pozorovateľov • Informácia o pozorovateľoch (vek, pohlavie, ...) • Typ použitej metódy testovania • Hlavný dôvod experimentu • Výsledná priemerná hodnota a 95 percentný interval spoľahlivosti 9 Priemerná hodnota sekvencie: 푢푗푘푟 = 푢푖푗푘푟 1 푁 푁 푖=1 N – počet pozorovateľov, uijkr – hodnota hlasu Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 10.
    Praktický výstup práce • Testovací užívateľský program na základe ITU-R BT.500-13, ITU-T P.910 • Jazyk vyhotovenia: SK, EN 10 Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 11.
  • 12.
  • 13.
  • 14.
    14 Prehrávané video Skóre Stupnica hodnotenia Načítanie sekvencií Spustenie prehrávania Zatvorenie testovacieho okna Zatvorenie okien - otvorenie xls - spriemerovanie
  • 15.
    15 Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 16.
    Ďakujem za pozornosť! Vypracoval: Michal Mančík Subjektívne metódy hodnotenia kvality videa Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 17.
    17 Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 18.
    Otázky od oponenta • Na základe čoho bola zvolená farba pozadia pri prehrávaní videa? Spĺňa toto riešenie technickú normu? – Riešenie spĺňa ITU-R BT.500-13 • farba pozadia prehrávača – nešpecifikovaná v norme • Norma špecifikuje pozadie monitora na D65 – teplota farby denného osvetlenia podľa CIE chrominančného diagramu – laboratórne podmienky. 18 Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 19.
    Otázky od oponenta • Objasnenie tvrdenia: „Rozmazanie v obraze môžeme chápať ako stratu detailov v okolí hrán objektov na scéne. Je spôsobené kvantovaním DCT koeficientov, kedy pri veľkej kvantizácii prevažujú vysokofrekvenčné koeficienty.“ Kvantovaním sa vysokofrekvenčné koeficienty nulujú, čím sa z obrazu strácajú detaily. Vynulované koeficienty sa nedajú inverznou kvantizáciou získať. 19 Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014
  • 20.
    20 Vstupný obraz(výrez 8x8) Xij (frekvenčné spektrum) Qij Kvantizačná tabuľka DCT Xqij = round(Xij/Qij) Xq(0,0)=13 – DC – stredný jas Vysokofrekvenčné koeficienty - vynulované Michal Mančík Katedra telekomunikácií a multimédií EF ŽU Žilina, 2014