Hacia un modelo perceptual de vídeo: desarrollo de un modelo paramétrico general de estimación de la calidad percibida de vídeo

• Autores: José Joskowicz
• Directores de la Tesis: José Carlos López Ardao (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidade de Vigo ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ignacio Soto Campos (presid.), Cándido López García (secret.), María Celeste Campo Vázquez (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de las telecomunicaciones
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Investigo
• Resumen

  • Las aplicaciones de video y multimedia se hallan en pleno proceso de expansión. Durante los últimos años el porcentaje de tráfico de Internet dedicado a este tipo de aplicaciones ha crecido sistemáticamente, ocupando cada vez más partes significativas del tráfico total cursado por la red. La ausencia de mecanismos en Internet que permitan ofrecer garantías de calidad de servicio extremo a extremo a distintos tipos de tráficos, y los distintos tipos de distorsiones o degradaciones sufridas durante el proceso de adquisición, compresión, procesamiento, transmisión y reproducción de este tipo de tráfico, hacen que resulte muy importante poder medir y, eventualmente, predecir la calidad percibida por los usuarios que utilizan aplicaciones con contenido multimedia, de la manera más confiable y sencilla posible. En los últimos años se han comenzado a desarrollar sistemas, algoritmos y modelos matemáticos que permiten estimar la calidad multimedia percibida por los usuarios. Dentro de éstos destacan los denominados ¿modelos paramétricos¿, que estiman la calidad percibida del video tomando en cuenta los valores de un conjunto reducido de parámetros, como por ejemplo el bit rate, el frame rate, el porcentaje de pérdida de paquetes, y/o algún parámetro relacionado con el propio contenido del video.

    Si bien en los últimos años se han propuesto diversos modelos paramétricos de estimación de calidad de video, ninguno de éstos es aplicable en un contexto general. Por el contrario, cada uno de los modelos propuestos hasta el momento, o bien tiene un área de aplicación especifica, o bien se restringe a la evaluación de determinados parámetros, o tan sólo se limita a modelar alguno de los aspectos que producen las degradaciones.

    Con tales antecedentes, el objetivo fundamental de la presente tesis es la obtención de un modelo paramétrico que permita estimar la calidad percibida de video de la forma más general posible, y que sea aceptablemente representativo en diversos escenarios de codificación, transmisión y tipo de contenido de video.

    Con este objetivo, las principales contribuciones de esta tesis son las siguientes:

    * Análisis detallado de la forma en que la calidad depende del bit rate utilizado en la codificación, y su modelado matemático.

    * Estudio de la influencia del frame rate en la calidad percibida del video, y su inclusión dentro de un modelo paramétrico.

    * Estudio y modelado de la calidad de video según el tamaño o la resolución de la pantalla utilizada, logrando una estimación paramétrica basada en el área o cantidad de pixeles utilizados en la codificación.

    * Identificación de los parámetros relacionados al contenido del video que influyen en la calidad percibida, y su modelado matemático en combinación con los otros parámetros de codificación y con las características del medio de transmisión (pérdida de paquetes).

    * Análisis de la calidad obtenida en el proceso de codificación de MPEG-2 y H.264/AVC, y propuesta de una metodología que puede ser extendida al análisis de cualquier otro codificador del mercado.

    * Análisis de cómo se ve afectada la calidad de video en función del porcentaje de pérdida de paquetes en la red de transmisión, en combinación con el bit rate, el frame rate y el tipo de contenido, con el objetivo de incluir este modelado en una expresión paramétrica.

    * Sobre la base de los análisis detallados en los puntos anteriores, tal y como se dijo anteriormente, la principal contribución de la tesis es el desarrollo de un nuevo modelo paramétrico de estimación de calidad de video, que tiene en cuenta en forma combinada el bit rate, el frame rate, el tamaño de pantalla, el códec, el porcentaje de pérdida de paquetes y el contenido del video.

    El modelo propuesto es contrastado con los resultados obtenidos utilizando modelos estandarizados basados en el análisis de contenidos, así como con el resultado de pruebas subjetivas, las que son también realizadas como parte del presente trabajo de tesis.

    Por otra parte, el modelo propuesto es comparado con el rendimiento de diversos modelos paramétricos existentes utilizando una base común de videos, mostrando que los resultados obtenidos con el modelo propuesto en la presente tesis son mejores que los obtenidos con los modelos existentes previamente.