Untersuchung der Akzeptanz verschiedener Anpassungsmethoden für Videoströme

Hannes Gabsch

Seminar der Diplomanden und Studienarbeiter

Institut für Betriebssysteme und RechnerverbundTechnische Universität Braunschweig

Betreuer: Jens Brandt

Untersuchung der Akzeptanz verschiedener Anpassungsmethoden für Videoströme

2/22Untersuchung der Akzeptanz verschiedener Anpassungsmöglichkeiten für VideoströmeHannes Gabsch

GliederungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

Anpassungsmöglichkeiten Durchgeführte Tests

Wahl der Parameter Test zur Framerate / Quantisierung Test zur optimalen Qualität subjektive Verfahren objektive Verfahren

Ergebnisse der Tests Tests zur Framerate / Quantisierung bei 180 kbit/s Test zur Framerate / Quantisierung bei 90 kbit/s Tests zur optimalen Qualität

Fazit


Anpassungsmöglichkeiten

Beeinflussung der Datenrate durch: Quantisierung Framerate Auflösung Farbtiefe Inhalt

Einleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit


Wahl der Parameter

Videocodec XVID (Mpeg-4 ASP) Datenrate (180 kbit/s und 90 kbit/s)

– z.B. über DVB-H, UMTS, WLAN, DMB

Inhalte Fernsehaufnahmen DVB-S, Kinotrailer aus

dem Internet Länge des Ausschnitts (je 75-90

Sekunden)

Auflösung 320*240 (=Auflösung des PDA)



Test zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

Datenrate bleibt konstant Framerate wird variiert

– 25 fps (originale Framerate)– 12 fps– 5 fps

dadurch: Videos unterscheiden sich voneinander in Framerate und Quantisierung

Verschiedene Inhalte (zwei im Vortrag vorgestellt) Fußballspiel Nachrichtensendung Trickfilm Kinotrailer


Test zur optimalen Qualität

Transparente Codierung

Framerate konstant auf Maximum (25 fps) Datenrate wird variiert

– 300 kbit/s – 500 kbit/s – 700 kbit/s – 1500 kbit/s



Subjektive Verfahren

Nutzerbefragung Stichprobe: mindestens 30 Befragte Signifikanztests Demographische Daten

Test zur Framerate / Quantisierung Bestes der drei Videos auswählen Schulnote Gründe

Test zur optimalen Qualität Paarvergleich Gründe



Objektive Verfahren (PSNR)Einleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) einfaches Verfahren Differenz der Luminanzwerte für jeden Bildpunkt Auflösung, Framerate und Farben nicht berücksichtigt Berechnung für jeden Frame

n

i

m

jijij yx

mnaPSNR

1 1

2

2

10

)(

**log*10


Objektive Verfahren (SSIM)Einleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

SSIM (structural similarity index) Weiterentwicklung von PSNR Wahrnehmungscharakteristik des Auges (z.B. Webersches Gesetz) Strukturelle Ähnlichkeit Analyse von Bildbereichen Verfahren auf Einzelbildebene


Tests zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

Bevorzugtes VideoSchulnote

Fußball 180 kbit/s: 50 Befragte im Alter von 21 bis 59 Jahren, Durchschnittsnote: 2,4



Fußball (180 kbit/s)

Y-PSNR Durchschnittswerte

25 fps: 32,91 dB12 fps: 34,64 dB 5 fps: 40,75 dB




SSIM Durchschnittswerte

25 fps: 0,90212 fps: 0,927 5 fps: 0,956

Korrelationskoeffizienten:um ca. 0,7 für gleiche Videos



Bevorzugtes Video Schulnote

Nachrichtensendung 180 kbit/s: 36 Befragte im Alter von 17 bis 39 Jahren, Durchschnittsnote: 2,03



Tagesschau (180 kbit/s)

3 Abschnitte erkennbar

Y-PSNR Durchschnittswerte

25 fps: 31,26 dB12 fps: 32,94 dB 5 fps: 36,38 dB

1,65-4,37 dB schlechter als imFußballvideo



Tagesschau (180 kbit/s)

3 Abschnitte erkennbar


25 fps: 0,92912 fps: 0,944 5 fps: 0,967

Werte um 0,011-0,027 besserals im Fußballvideo


Tests zur Framerate / Quantisierung

Ergebnisse

Innerhalb des Videos korrelieren PSNR und SSIM Beim Vergleich unterschiedlicher Inhalte sind Ergebnisse z.T.

gegensätzlich Große Schwankungen innerhalb der Videos 12 fps wird am häufigsten bevorzugt




Bevorzugtes Video Schulnote

Fußball 90 kbit/s: 34 Befragte im Alter von 16 bis 58 Jahren, Durchschnittsnote: 3,2





180 kbit/s 25 fps: 0,902180 kbit/s 12 fps: 0,927 90 kbit/s 5 fps: 0,916

Verdoppeln der Datenrate ca. 3,5 fache Framerateca. 0,8 Schulnoten besser


Test zur optimalen QualitätEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

300 kbit/s

500 kbit/s

700 kbit/s

1500 kbit/s

300 kbit/s - 36 35 37

500 kbit/s 5 - 29 30

700 kbit/s 6 12 - 25

1500 kbit/s 4 11 16 -

richtige Antworten Anzahl

1 0

2 3

3 5

4 9

5 9

6 15

Optimale Qualität: 41 Befragte im Alter von 21 bis 58 Jahren



Verteilungen unterscheidensich starkDie meisten Leute sehenden Unterschied bei allenVideos



300 500 700 1500

300 0 1,165 1,05 1,29

500 -1,165 0 0,55 0,62

700 -1,05 -0,55 0 0,28

1500 -1,3 -0,62 -0,28 0

Spaltensumme -3,515 -0,005 1,32 2,19

Spaltenmittel -0,879 -0,001 0,33 0,548

Skalenwerte 0 0,878 1,209 1,426

Vorgehensweise nach Bortz

Rangfolge der Videos richtig erkannt

300 kbit/s weißt größten Abstand auf

Für die meisten Nutzer: optimale Qualitäterst jenseits von 700 kbit/s


FazitEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit

12 fps: für viele Nutzer ausreichend Bevorzugte Framerate: meist unabhängig vom Inhalt 180 kbit/s: mindestens befriedigende Ergebnisse 90 kbit/s: 0,8 Schulnoten schlechteren Bewertung Auflösung nicht weiter reduzieren als für das Display nötig PSNR und SSIM: ähnliche Ergebnisse innerhalb eines Videos SSIM besser beim Vergleich verschiedener Videos Optimale Qualität wird erst mit über 700 kbit/s erreicht

subjektive Tests nach wie vor nötig objektive Tests erfassen nicht alles

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