视频帧率和分辨率对QoE的影响

本文来自:http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/12851153

 

Thomas Zinner等人在《Impact of Frame Rate and Resolution on Objective QoE Metrics》(QoMEX 2010)论文中,研究了视频帧率和分辨率对QoE的影响。在此摘录出其中重要的数据,很有参考价值,以作备忘。

首先,该论文提出了影响视频QoE的三个因素:分辨率,帧率,图像质量。如图所示。

这三个因素是相互独立的,而且其中的任意一个都不能太低,否则就会影响到视频的QoE

该论文中使用到了H.264/SVCH.264可分级编码)的编码方式。H.264/SVC 可以实现编码视频时间上(帧率)、空间上(分辨率)可扩展,以及图像质量方面的可扩展,可以产生不同帧速率、分辨率或质量等级的视频。如下图所示:

该论文指出了视频客观质量算法(SSIMVQM)和视频主观QoEMOS)之间的之间的关系。SSIMVQM取值都在0-1之间。SSIM值越高,视频质量越好,VQM取值越高,则视频质量越差。

这里可以参考文章:

1.全参考视频质量评价方法(PSNRSSIM)以及相关数据库

2.视频质量评价方法:VQM

举个例子一个视频如果它的SSIM取值在0.96,我们就可以认为它的质量达到了4good)的程度。

该论文使用的视频测试序列(blue skycrowd runpark joy)以及其特性如下表所示:

试序列选自xiph.orgJSVM版本是9.15。基本层(base layer)分辨率为480x270,帧率为1.875fps。增强层(extension layers)包含以下几种帧率:3.75, 7.5, 15 30;以及以下几种分辨率:640x360 960x5401216x684

不同分辨率对视频QoE的影响如图所示。左边的图是使用SSIM计算出来的结果,右边的图是使用VQM计算出来的结果。

图中横坐标Scale的意思是当前分辨率(像素数)除以最大分辨率(像素数)的值。例如Scale0.5的时候,当前的分别率为860x484,其像素数416240为最大分辨率1216x684的像素数831744的一半。由图可见随着分辨率的下降,视频质量也在下降,在分辨率较低的时候,下降尤为明显。

分辨率变换的时候有两种插值方法:邻域像素插值,双三次差值。由图可见,双三次差值的方法要明显好于邻域像素插值的方法。

不同帧率对视频QoE的影响如图所示。由图可见,随着帧率的下降,视频质量逐渐下降(注:这一块还没弄明白是怎么回事)

带宽,帧率,分辨率之间的权衡结果如下图所示。横轴(x轴)代表带宽相对于视频最高质量节约的程度。

从这张图可以明显得出一个结论:如果想节约带宽,一定要优先考虑降低分辨率而不是帧率,否则就会严重影响到视频质量。

论文地址:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&tp=&arnumber=5518277&contentType=Conference+Publications&sortType%3Dasc_p_Sequence%26filter%3DAND(p_IS_Number%3A5514883)

 

Quan Huynh-Thu等人在论文《PERCEIVED QUALITY OF THE VARIATION OF THE VIDEO TEMPORAL RESOLUTION FOR LOW BIT RATE CODING》中研究了视频帧率对人眼主观感受的影响。在此记录一下其关键数据。

其实验结论和Yen-Fu Ou等人在论文《MODELING THE IMPACT OF FRAME RATE ON PERCEPTUAL QUALITY OF VIDEO》中的很相似。之前已经做过分析:http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/12685917

 

其试验测试序列有如下几种:

drink (advertisement)

mountain (documentary)

ski (home video)

music (music video)

football (sports)

boxing (movie/advertisement)

talk (talking-head)

这些测试序列包含了各种复杂度的内容。长度是8秒。分辨率是QCIF (176 x 144) 。原始帧率是25 fps。

实验过程中,帧率变换为以下几种:25, 12.5, 8.33, 6.25, 5 以及 2.5 fps。

实验一:Quality variation with impairment strength

实验结果如下图所示,主观感受(MOS)取的是各个测试序列的平均值,包含了95%的置信区间。可见帧率超过15帧以后,人眼就会获得很好的感受。而如果低于12.5帧的话,人眼的主观感受会随着帧率的下降而迅速下降。

分别看每个序列的实验结果则如下图所示:

 

实验二:Quality variation with impairment duration(此实验目前还不太理解)

实验结果如下图所示,主观感受(MOS)取的是各个测试序列的平均值。考虑了帧率下降占整个视频序列的时间的三种情况:25%,50%,100%。

 

拟合出来的曲线如图所示:

posted @ 2015-05-17 15:15  Mr.Rico  阅读(...)  评论(...编辑  收藏