PQA600型

ピクチャ・クオリティ・アナリシス・システム
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特長

  • 高速、正確、再現性のある客観的な画質評価測定が可能
  • 独自開発のHVS(Human Vision System:ヒューマン・ビジョン・システム)モデルに基づいて、DMOS(DifferentialMean Opinion Score:ディファレンシャル平均オピニオン・スコア)値予測が可能
  • HDビデオ・フォーマット(1080i、720p)やSDビデオ・フォーマット(525iまたは625i)など、さまざまなフォーマットの画質評価測定が可能
  • HDからSD、またはHD/SDからCIFなど異なった解像度間で画質の比較が可能
  • リファレンス、比較のためのユーザ定義可能な視聴条件と表示モデル
  • アテンション(注視点予測)/各種アーチファクト歪みの重み付け測定
  • ROI(Region Of Interest)における測定の実行とレビュー
  • 時間と空間位置の自動調整機能
  • リファレンス・デコーダ内蔵
  • GUIからのXMLスクリプトにより繰返しテストおよび自動化が可能
  • 豊富な結果表示機能
  • SD/HD SDI入力インタフェース(オプション)
  • サンプル・リファレンスとテスト・シーケンスがインストール済み

アプリケーション

  • CODECの設計評価、最適化検証
  • 適合性テスト、伝送装置やシステムの画質評価
  • デジタル・ビデオのマスタリング評価
  • 各種圧縮サービスの検証
  • 民生デジタルAV機器の開発製造時の画質評価

ピクチャ・クオリティ・アナリシス・システム

PQA600型は、エミー賞を受賞した当社PQA200/300型の機能を踏襲した、新世代のピクチャ・クオリティ・アナライザです。ヒューマン・ビジョン・システム(HVS)の概念に基づいて、主観的な人間の視覚評価と高い相関を保ちながら、再現性のある客観的な画質評価測定を実現しました。ビデオ圧縮や復元に携わるエンジニアや、一般通信業者のメンテナンスに携わるエンジニア、クライアントや視聴者向けの映像配信サービスのメンテナンスに携わるエンジニアなどに有益な情報を提供することができるため、サービス品質レベルの維持に役立ちます。

圧縮ビデオに必要な新しいテスト方法

テレビジョン方式に対する最終的な評価は、視聴者の満足度に他なりません。アナログおよび非圧縮デジタル・ビデオの画質は、静的テスト信号の劣化を測定することにより間接的に評価できますが、圧縮テレビジョン方式ではかなり難しい問題に直面します。圧縮システムの画質は、データ転送速度、画像の複雑さ、採用されたエンコーディングのアルゴリズムなどによって大きく変化します。テスト信号の静的特性だけでは、画質の真の特性を表すことは困難です。

複数の(Non-Expert:非専門家)評定者による主観評価テストの諸条件は、ITU-R Rec. BT.500-11で規定されています。厳密にコントロールされた環境のもとで、自然な映像と動きを持つテスト・シーンを用い、通常DMOS(Differential MeanOpinion Score:ディファレンシャル平均オピニオン・スコア)として評価されます。この方法で広範囲なテストを行うことにより、一貫した主観的な画質評価が可能になります。しかし、圧縮ビデオ・システムの性能を評価する場合、この方法では客観的結果を得ることが困難で、しかも試験に数週間から数ヶ月という日数がかかってしまいます。また、このテスト方法では、終了するまでに費用がかかりすぎてしまいます。また、結果に再現性を欠く場合が多々あります。このように、複数の評定者による主観評価法によるDMOSテストは、CODECの設計段階などでは実用性は低く、同様にサービス運用時の画質評価などでも効果を期待するのは困難です。PQA600型を使用することにより、主観評価に代わって、高速で、実用性、再現性がある客観的な画質評価測定が可能になります。

システム評価

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PQA600型のユーザ・インタフェース。リファレンス、テスト・シーケンス、差分マップ、統計グラフを表示

PQA600型は、ビデオ・システムのインストレーションの際に、ブロックごとの画質検証およびトラブルシューティングに使用できます。PQA600型は、システムを構築する各処理コンポーネントにおいてビデオ入力と出力間の差異を、ビデオ品質劣化として数値で評価することができます。CODECを評価するだけでなく、知覚できるレベルの劣化が生じる可能性のある各種機能プロセスの画質評価にも応用可能です。たとえば、デジタル伝送エラー、フォーマット変換(セットトップボックスでの1080iから480pへの変換)の評価、3-2プルダウンの評価、アナログ伝送劣化、データ・エラー、低速な表示応答時間の影響、フレーム・レート低減(モバイル伝送およびビデオ電話を使用したテレビ会議)の影響などを個別に、または任意に組合せて画質評価できます。

動作原理

PQA600型は、入力としてリファレンス・ビデオ・シーケンスと圧縮プロセスが行われたテスト・ビデオ・シーケンスの2種類のビデオ・ファイルを扱います。まず、特別なキャリブレーション用信号を用いずに、2つのビデオ・シーケンス間の空間的および時間的位置調整を行います。次に、テスト・ビデオの画質を独自のヒューマン・ビジョン・システム(HVS)およびアテンション(注視点予測)モデルに基づいて解析し、主観的評価と相関を持った画質評価結果を算出します。測定結果は、サマリ表示、フレーム単位のグラフ測定表示および各フレームの品質低下を示すマップ表示として示すことができます。また、PQA600型は、一般的なビデオ品質劣化測定およびアーチファクトの評価用に使用されているPSNR(peaksignal to noise ratio:ピーク信号対ノイズ比)などの従来の画質測定も可能です。

各リファレンス・ビデオ・シーケンスと測定対象のテスト・ビデオ・シーケンスは、異なった解像度やフレーム・レートを持っている可能性があります。PQA600型は、HD対SD、SD対CIFなど、異なった解像度やフレーム・レートを組合せて画質を比較測定することもできます。この機能は、フォーマット変換、DVDオーサリング、IP放送、半導体設計など、1つのマスタ・コンテンツを方式/フォーマット変換して他の目的に再利用するケースなどにも応用できます。PQA600型は、映画全編のような長時間におよぶビデオ・シーケンスにも対応しており、さまざまな変換処理が施されたビデオ・シーンの画質を数値化できます。

独自開発のHVSモデル予測

PQA600型の測定処理は、独自開発のヒューマン・ビジョン・システム(HVS)モデルに基づいて演算されており、PQA200/300型で使用された従来モデルの性能を向上するための追加アルゴリズムが組込まれています。この新しい拡張技術により、従来のSDに対するPQR測定のみならず、さまざまなビデオ・フォーマット(HD、SD、CIFなど)に対して主観評価に相関する客観的な画質評価が可能になります。また、ビデオ表示デバイス(例:インタレースまたはプログレッシブ、CRTまたはLCDなど)のタイプやさまざまな視聴条件下(例:室内照明および視聴距離など)でのテストを想定して画質評価できるようにデザインされています。独自のヒューマン・ビジョン・システム(HVS)モデルが開発されたことにより、以下の各種変動パラメータによる光刺激に対するマクロ応答を予測することが可能になりました。

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ピクチャ・クオリティ・アナリシス・システム

  • コントラスト
  • 平均ルミナンス
  • 空間周波数
  • 時間変動周波数
  • 視野角の広がり
  • 時間的広がり
  • サラウンド(周囲環境)
  • 離心率
  • 方位
  • 順応効果

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変調感度対時間周波数(A)

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変調感度対空間周波数(B)

新しいHVSモデルは、膨大な科学的調査文献から得られる視覚刺激反応データを基に、各種パラメータの設定と組合せが最適化されています。このような最適化により、このHVSモデルは高い精度を持つ予測が可能になりました。

上のグラフは、PQA600型のヒューマン・ビジョン・システム(HVS)モデルを適正化するために使用されているヒューマン・ビジョン特性に関連するデータの実例です。グラフ(A)は変調感度対時間周波数(Temporal Frequency)を示し、グラフ(B)は変調感度対空間周波数(Spatial Frequency)を示します。1400以上の適正化ポイントにより、測定結果の精度を高めています。

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リファレンス・ピクチャ(C)

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知覚コントラスト・マップ(D)

上の画像(C)は、リファレンス・ビデオの動画シーケンスから切り取った1枚のフレームです。画像(D)は、このフレームからPQA600型によって算出された知覚コントラスト・マップ(Perceptual Contrast Map)を示しています。この知覚コントラスト・マップは、視聴者がリファレンス・シーケンスをどのように知覚するかを示します。この例では、背景はカメラのパンニングによりボケ現象(Blurring、ブラー)が引き起こされており、またジョギングしている人の周りの黒い領域は背景とジョギングする人との対比で発生したコントラストが強調されるマスキング効果を示します。PQA600型は、リファレンス・ビデオとテスト・ビデオ・シーケンスの両方にこの知覚コントラスト・マップを作成してから知覚差分マップ(Perceptual Difference Map)を生成します。

予測DMOSとPSNRの比較

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リファレンス画像(E)

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テスト画像(F)

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PSNRマップ例(G)

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DMOS知覚差分マップ例(H)

上の実例で、リファレンス(E)は当社Vclipsビデオ・ライブラリ・ファイルの1つから切り取ったシーンです。テスト画像(F)は圧縮システムで生成されたもので、画質が劣化しています。この場合、テスト(F)のジョギングしている人の背景は、リファレンス画像(E)と比較するとブラーが発生しています。PQA600型では、リファレンスとテスト・クリップとの差分をPSNR測定することができます。PSNRマップ(G)のハイライトされた白い領域は元のリファレンス画像と劣化したテスト画像との差が大きい領域を示しています。PQA600型では、これに加え予測DMOSアルゴリズムを応用した測定が可能です。(H)は知覚差分マップ(Perceptual Difference Map)の例で、はっきりと目で画質劣化が知覚できる領域が白く示されています。PQA600型のヒューマン・ビジョン・モデル(HVS)を使用することにより、人間の目で劣化を認識できる画像領域を確認できます。

この場合、画像中のジョギングしている人にPSNRが示すほど著しい劣化が発生しているとは認められません。

アテンションモデル

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アテンション・マップの例:ジョギングしている人がハイライトされている

PQA600型には、ヒューマン・アテンション・フォーカス領域を予測する新しいアテンション・モデルが組込まれており、下記パラメータが考慮されています。

  • 被写体の動き(モーション)
  • スキン検出による人間の識別
  • 場所
  • コントラスト
  • 形状
  • サイズ
  • 大きなアーチファクト歪みにより注意が散漫になる度合い

アテンション・パラメータは、各測定目的によって重要度を変更することができます。これにより、ユーザ設定可能なアテンション・モデルを使用して測定することができます。この手法は、圧縮プロセスのアルゴリズムを最適化するための画質評価に役立ちます。たとえば、コンテンツがスポーツ番組の場合、視聴者はシーンの限られた一部分に注目します。アテンション・マップ内のハイライトされた領域が、注目される画像領域を示しています。

アーチファクト歪み検出

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アーチファクト歪み検出メニュー

アーチファクト歪み検出機能により、画像のエッジに発生するさまざまな劣化を測定します。

  • エッジ情報の欠落/ボケ現象
  • 不要なエッジ歪みの発生、またはリンギング/モスキート・ ノイズ
  • エッジで上下・左右方向への遷移、またはエッジ・ブロック 歪み
  • 画像ブロック内のエッジ喪失、またはDCブロック歪み

これらは、主観的および客観的画質評価に際して、重み付けパラメータを適用して測定することができます。

これらの各種測定結果を組合せることにより、システムの画質改善のための情報を得ることができます。たとえば、「デブロッキング・フィルタによるDMOSの改善」、または「プリフィルタの適用量」といったシステム・パラメータの決定に役立ちます。

エッジ・ブロッキングの重み付けを高めたDMOSの結果が、ボケ現象に対する重み付けを高めたDMOSの結果より大きい場合、エッジ・ブロッキングが主要なアーチファクト歪みとなり、デブロッキング・フィルタをもっとかけるべきだということが分かります。

また、あるアプリケーションではリンギングやモスキート・ノイズなど、エッジに付加されたアーチファクト歪みが他のアーチファクト歪みより悪影響を及ぼすことが知られています。これらの重み付けはユーザによってカスタマイズでき、視聴者の好みを反映したアプリケーション向けに設定できます。このようにしてDMOS予測を適用できます。

同様に、PSNRはこれらの重み付けを使用した測定も可能で、PSNR測定により導き出されたエラーに対して、各アーチファクト歪みがどの程度影響しているかを判断できます。

アテンション・モデルおよびアーチファクト歪み検出は、視聴条件または客観的測定条件を組合せて使用できます。これにより、たとえば最も注視される場所で知覚可能なアーチファクト歪みがどの程度発生しているかを評価することができます。

包括的な画質解析

PQA600型は、リファレンス画像とテスト画像を比較して画質評価を行うFull-Reference(FR:2重刺激法)画質測定と、ルミナンス信号を用いたNo-Reference(NR:単一刺激法)測定が可能です。また、Reduced-Reference(RR:原画の特徴量を抽出して画質評価する2重刺激法)測定は、マニュアル設定で行うことができます。一連の測定項目は以下のとおりです。

  • クリティカル・ビューイング(HVSモデルによるFR測定) 画質測定
  • カジュアル・ビューイング(アテンション・モデルを適用し た、FRまたはNR)画質測定
  • ピーク信号対ノイズ比(PSNR、FR)
  • アテンション・フォーカス(FRおよびNR測定の両方に適用)
  • アーチファクト歪み検出(FR、DCブロック歪みを除く)
  • DCブロック歪み(FRおよびNR)

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測定コンフィギュレーション設定ダイアログ

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測定編集ダイアログ

PQA600型は、あらかじめ設定されたITU BT-500の測定条件に加えて、ディスプレイ・タイプ、視聴条件、(統計データに基づいた)ヒューマン・ビジョン・レスポンス、アテンション・フォーカス、アーチファクト歪み検出などのプリセットされたパラメータを使用することができます。これらのパラメータは、オリジナルの値を変更し、各々を組合せて使用することができます。測定条件をユーザが設定できるため、特定のアプリケーションにあわせた最適なCODECパラメータを決定するのに便利です。いくつかの測定結果を比較することにより、どの条件が画質評価測定結果に影響を及ぼすかを検証するのに役立ちます。測定条件は、プリセットされた条件を変更することで設定でき、測定コンフィギュレーション設定ダイアログで保存および読み出しができます。

使いやすいインタフェース

PQA600型は、測定(Measure)モードとレビュー(Review)モードがあります。測定モードでは、測定コンフィギュレーション設定ダイアログで選択した測定が実行されます。測定を実行中は、サマリ・データやマップなどの測定結果が画面に表示されて、ハード・ディスクに保存されます。レビュー・モードでは、測定モードで保存されたサマリ・データやマップを表示するために使用します。このモードでは、複数の結果を並べて表示して比較検討できるので、さまざまなCODECパラメータの効果を比較検討したり、劣化の原因を調査することができます。

複数結果の表示

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グラフ/画像の統合表示

測定結果のマップ表示では、リファレンス・ビデオとテスト・ビデオを同時に、サマリ、6つのタイル、またはオーバレイで表示します。サマリ表示では、ビデオ再生中に棒グラフによる複数の測定グラフと、リファレンス・ビデオ、テスト・ビデオ、差分マップを表示することができます。標準パラメータによる測定結果サマリと共に、フレーム単位の全フレームに対しても統計的なグラフ表示ができます。

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6タイル表示

6タイル表示では、2つの測定を並べて表示することができます。リファレンス・ビデオ、テスト・ビデオ、差分マップをそれぞれ表示し、比較することができます。

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オーバレイ表示、リファレンスとマップ

オーバレイ表示では、フェーダ・バーを使用して混合比を調整できます。テスト・ビデオとマップを重ねて表示することで、マップ表示やリファレンス映像とテスト映像が容易に比較できます。

エラー記録とアラーム機能は、ビデオ品質劣化の原因を突き止めるのに効果的です。

全測定結果(データおよびグラフ)は、詳細解析のために再表示させることができます。

自動時間/空間の位置調整

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空間領域を設定した場合の自動空間調整の実行

PQA600型は、手動位置調整だけでなく、自動時間調整および空間位置調整をサポートしています。

測定モードで空間ROIを指定した際の自動空間位置調整は、異なる解像度(たとえば、SDからHDビデオへの変換時)やアスペクト比(たとえば、SDからHDビデオへの変換時)でもクロッピング、スケールおよびシフト量を測定し調整できます。また、余分なブランキングが標準アクティブ領域内に存在する場合、クロッピングとして測定されます(ON/OFF可能)。自動時間/空間位置調整により、異なる解像度、フレーム・レートを持つビデオ間でも画質の比較評価を行うことができます。

ROI(Region Of Interest)

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レビュー・モードでの空間ROIによる詳細解析

PQA600型のレビュー・モードでは、時間/空間のROI(Region Of Interest)を設定することで詳細に解析することができます。レビュー・モードの空間ROIはマウスで簡単に設定でき、選択された領域のスコアがただちに表示されます。異なったマップにおける特定の空間領域が設定できるため、特定の障害を効率的に解析することができます。時間ROIは、グラフ中のマーカによって設定します。時間ROIを使用することで、ビデオ・ストリームに複数のシーンがある場合、1つのシーンの結果を得ることができます。また、ヒューマン・ビジョン・モデルの初期のトランジションの影響を受けずに結果を得ることができます。

XMLスクリプトによる自動テスト

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スクリプト例

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Configure Measureダイアログによるスクリプトのインポート/エクスポート

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測定結果ファイルの例

CODECのデバッギング/最適化処理の段階では、CODECパラメータが変更されるたびに設計エンジニアはいくつかの同じ測定を繰り返さなければなりません。XMLスクリプトで測定シーケンスを記述することにより一連の測定を自動的に実行でき、手動操作の手間を省くことができます。スクリプト・ファイルは測定メニューにインポート/エクスポートできるため、スクリプト・ファイルは簡単に作成、管理できます。スクリプト動作による測定結果は、PQA600型の画面に表示できるだけでなく、CSVファイルで出力できるため、スプレッドシート・ソフトウェアを利用して表示させることもできます。複数のスクリプトを同時に実行できるため、測定結果はすばやく表示されます。

SD/HD SDI入出力インタフェース(オプション)

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生成/キャプチャ

オプションのSD/HD SDI入出力インタフェースにより、3種類のモードによるSDIビデオ信号の同時入出力が可能になります。同時入出力が可能になるため、PQA600型からのリファレンス・ビデオ・クリップをDUTで直接再生することができます。デバイスからのテスト出力はPQA600型で同時に取込むことができ、必要なビデオをDUTに入力するための外部ビデオ・ソースが不要になります。これにより、ビデオ編集ソフトウェアで作成したファイルは、ピクチャ・クオリティ測定のためのリファレンス・シーケンスおよびテスト・シーケンスとして直接使用することができます。2チャンネル同時取込みにより2つのライブ信号を取込むことができ、リファレンス、テスト・ビデオとして使用することで運用中のデバイスが検証できます。

ビデオ取込時にDelay Start機能を使用することで、システム中の処理遅延時間を調整することができます。Delay Startでは、テスト・ファイルで使用されていないオーバーヘッド・フレームの数を最小にし、測定における自動空間調整を迅速に実行します。

2チャンネル同時出力により、2種類の主観的テストが実行できます。2つの同時表示により、リファレンス・ビデオとテスト・ビデオを並べてチェックすることができます。

1つの表示とチャンネル切替機能により、目の焦点を移動することなく、リファレンス・ビデオとテスト・ビデオをチェックすることができます。

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2チャンネル生成

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2チャンネル・キャプチャ

SD/HD SDIサポート・フォーマット

オプションのSD/HD SDI入出力インタフェースでは、次のフォーマット(特に断りのない限り8ビット)でSDIビデオを出力します。

  • .yuv(UYVY、YUY2)
  • .v210(10ビット、UYVY、3コンポーネント、32ビット)
  • .rgb(BGR24)
  • .avi(非圧縮、BGR32(アルファ・チャンネルは破棄)/BGR24 / UYVY / YUY2 / v210)
  • .vcap(PQA600型のビデオ・キャプチャで作成)
オプション対応フレームSD/HD SDIインタフェース対応フォーマット
SD-SDI 720×486、720×576525i/59.94、 625i/50
HD-SDI 1280×720、1920×1080720p/50、 720p/59.94、 720p/60
1080i/50、 1080i/59.94、 1080i/60
1080p/23.98、 1080p/23.98SF、 1080p/24、 1080p/24SF、 1080p/25、 1080p/29.97、 1080p/30



測定対応フォーマット

特に断りのない限りすべてのフォーマットは8ビットに対応し、測定では8MSBを使用。

  • .yuv(UYVY、YUY2、YUV4:4:4、YUV4:2:0_planar)
  • .v210(10ビット、UYVY、3コンポーネント、32ビット)
  • .rgb(BGR24、GBR24)
  • .avi(非圧縮、BGR32(アルファ・チャンネルは破棄)/BGR24 / UYVY / YUY2 / v210)
  • ARIB ITEフォーマット(3つの個別ファイルを持つ4:2:0planar(.yyy、.bbb、.rrr))
  • .vcap(PQA600型のビデオ・キャプチャで作成)
  • .vcap10(10ビット、PQA600型のビデオ・キャプチャで作成)

インストール済ビデオ・シーケンス

Sequence(シーケンス)解像度フォーマットクリップ名
Vclips1920×1088YUV4:2:0 planarV031202_Eigth_Ave, V031255_TimeSquare, V031251_Stripy_jogger
1920×1080UYVYV031251_Stripy_jogger
1280×720UYVY, YUV4:2:0 planarV031002_Eigth_Ave, V031055_TimeSquare, V031051_Stripy_jogger with 3/10/26 Mb/s
864×486YUV4:2:0 planarConverted V031051_Stripy_jogger with 2/4/7 Mb/s
320×180YUV4:2:0 planarConverted V031051_Stripy_jogger with 1000/1780/2850 Kb/s
PQA300 without Trigger720×486UYVYFerris, Flower, Tennis, Cheer with 2 Mb/s_25 fps
720×576UYVYAuto, BBC, Ski, Soccer
PQA300 with Trigger720×486UYVYMobile with 3/6/9 Mb/s
720×576UYVYMobile with 3/6/9 Mb/s



関連製品

最新のアップデートおよび詳細については、それぞれのデータ・シートを参照してください。

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ビデオ・ストリーム解析

MTS4EA-エレメンタリ・ストリーム解析ソフトウェアVC-1、H.264/AVC、MPEG-2、MPEG-4、H.263および3GPP規格に対応



特長
  • 次世代(VC-1、H.264/AVC、MPEG-4、3GPP)および現行(MPEG-2、H.263)のコーデックに対応
  • フレームおよびブロック単位で、コーデックの性能評価が可能
  • 詳細解析を一目で確認できるグラフィック表示(MicrosoftExcelが必要)
  • エンコーダ動作をブロック毎にトレースできる総合セマンティック・トレース・ファイル出力
  • AVディレイ測定が可能(オプション)
  • オーディオのデコードおよび解析が可能(オプション)
  • オーディオおよびビデオの同期解析が可能
  • 圧縮ビデオのデコードと解析を同時に実行可能(PC性能に依存)
  • エレメンタリ・ストリームの編集が可能
  • 自動テストが行えるバッチ・モード
  • ベースバンド・ビデオ解析用YUVデコード映像ファイル出力
  • トランスポート・ストリームからエレメンタリ・ストリームを抽出
  • PCおよび当社計測器用のシングル・ユーザ向けローカル・ライセンス、およびサーバ・ベースのフローティング・ライセンスを選択可能
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