Audio-/Video-Qualität
Messung der Audioqualität auf der Basis international standardisierter Testmethoden
Moderne Audiocodierverfahren mit Datenreduktion arbeiten in der Regel mit variablen Bitraten. Systembedingt ist die Reduzierung der Datenrate mit einer Qualitätsbeeinträchtigung verbunden. Da objektive Verfahren zur Messung der Audioqualität von speziellen Audiocodierverfahren oder Kaskadierketten (mehrfache Co-/Decodierung und Verwendung unterschiedlicher Audiocodierverfahren innerhalb einer Übertragungskette) keine ausreichend zuverlässigen Ergebnisse liefern, sind psychoakustische Messungen, also Messungen, die auf experimentell ermittelten subjektiven Qualitätsbeurteilungen basieren, unumgänglich.
Zur Messung der Qualität von Audiocodierverfahren und Kaskadierketten wurden zwei Testmethoden international standardisiert, die seit einigen Jahren im Broadcastbereich erfolgreich eingesetzt werden:
Testmethode ITU-R BS.1116
Bei der Testmethode ITU-R BS.1116 werden dem Hörer drei Stimuli A, B, C angeboten. Stimulus A ist immer die Referenz. Das zu beurteilende Testsignal sowie die „versteckte“ Referenz werden in zufälliger Reihenfolge als Stimulus B und C angeboten. Die Aufgabe des Hörers besteht darin, die Referenz bzw. das zu beurteilende Testsignal zu erkennen und dann das erkannte Testsignal im Vergleich zur Referenz A anhand einer fünfstufigen Skala von 5=imperceptible (nicht wahrnehmbar) bis 1=very annoying (sehr störend) zu bewerten.
MUSHRA-Methode
Mit der MUSHRA-Methode (MUlti Stimulus test with Hidden Reference and Anchor, ITU-R BS.1534) kann das zu beurteilende Testsignal aus maximal zwölf zeitsynchronen Testsignalen beliebig ausgewählt werden, um es dann zur Beurteilung über Lautsprecher oder Kopfhörer wiederzugeben.
Bei MUSHRA werden neben den eigentlichen Testsequenzen drei zusätzliche Stimuli angeboten. Sie beinhalten eine gekennzeichnete Referenz (unbeeinflusstes Originalsignal, das nicht zu beurteilen ist) sowie eine versteckte Referenz und einen versteckten Ankerstimulus (7 kHz tiefpass-begrenztes Original), die wie die anderen Testsequenzen zu beurteilen sind. Die Beurteilung erfolgt mittels einer kontinuierlichen Qualitätsskala von 0 bis 100% bzw. den Attributen „bad (mangelhaft) - excellent (ausgezeichnet)“. Beurteilt wird dabei die „allgemeine Audioqualität“ unter Einbeziehung aller wahrgenommenen Störungen.
Untersuchungen zur Bildqualität von „Video over IP“ -Lösungen
Die herkömmlichen Methoden zur Untersuchung der Bildqualität lassen sich nicht mehr auf digitale Signale anwenden, bei denen teilweise ganz neuartige Fehler entstehen. Zwar wird versucht, objektive Messverfahren zu entwickeln, jedoch lassen sich die Eigenschaften des menschlichen Sehapparates nur schwer in logische Strukturen zwängen und die Ergebnisse verfehlen immer noch die von realen Betrachtern wahrgenommene Qualität. Um dennoch die Qualität von digitalen Videos zu überprüfen, werden subjektive Tests empfohlen.
Das IRT ist maßgeblich an der Entwicklung dieser subjektiven Testverfahren beteiligt und führt auch selbst Tests von aktuellen Videocodecs durch.
SAMVIQ
SAMVIQ („Subjective Assessment Methodology for VIdeo Quality“) beschreibt ein subjektives Testverfahren, das insbesondere zur Qualitätsuntersuchung von im Internet verwendeten Videoformaten entwickelt wurde, aber auch für Standard-TV-Formate eingesetzt werden kann.
Bereits existierende subjektive Testverfahren sind in der ITU-R BT.500 Recommendation standardisiert. Diese Verfahren sind allerdings vor allem für den TV-Bereich entwickelt worden. Fehler wie Unschärfe und Blockbildung können mit diesen herkömmlichen Methoden zwar gut beurteilt werden, doch im Multimediabereich kommt es auch sehr auf den zeitlich kontinuierlichen Bildfluss an. Die verwendete Bildgröße entspricht hier meistens einem Viertel (CIF) oder 1/16 (QCIF) Standardauflösung.
SAMVIQ ist nun speziell für den Multimediabereich konzipiert und gestattet die Verwendung herstellerspezifischer Decoder (z.B. MPEG-4 Player, RealVideo, QuickTime, Windows Media) und unterschiedlicher Auflösungen bis hin zu SDTV. Ferner ermöglicht der optimierte Testablauf aussagekräftigere Ergebnisse und absolute Qualitätsbeurteilungen.
MOVIS
A Performance Monitoring System for Video Streaming Networks
Das norwegische Projekt MOVIS, an dem das IRT als einziger ausländischer Partner beteiligt ist, befasst sich mit der Qualitätskontrolle für TV über DSL (also mit IPTV).
Im MOVIS Projekt wird ein Prototyp zur Durchführung von online-Messungen der Qualität von audiovisuellen Inhalten bei Streaming entwickelt, mit dem Ziel, den Endnutzer mit dem richtigen QoS-Level zu versorgen.
Das Windows Media Format ist derzeit eines der beliebtesten Systeme für Video Streaming und wird daher mit hoher Wahrscheinlichkeit im MOVIS Projekt Anwendung finden. Jedoch ist für das Projekt eine klare Aussage über das Qualitätsverhalten sowohl unter virtuell fehlerfreien Bedingungen als auch beim Streaming über ein fehlerbehaftetes Netzwerk erforderlich.
Subjektive Beurteilung der Videoqualität in Abhängigkeit von Codier-Parametern
Die Videoqualität bei fehlerfreier Übertragung hängt im wesentlichen vom verwendeten Codierverfahren, der Bitrate, der zeitlichen und räumlichen Auflösung sowie vom Videoinhalt selbst ab. Das IRT untersucht den Einfluss dieser Parameter auf die wahrgenommene Qualität und definiert geeignete Einstellungen des Encoders für die gewünschte subjektive Qualität in Abhängigkeit von den technischen Parametern des Videosignals. Dies vermeidet bzw. vermindert schon von Beginn an Coding-Artefakte und hilft, die Auswirkung von Netzfehlern auf die endgültige Qualität zu minimieren.
Das IRT hat zusammen mit France Telecom und der RAI die neue Testsoftware SAMVIQ entwickelt (EBU- und ITU-R-Standard), mit der auf effiziente Weise subjektive Videovergleichsmessungen codierter Signale mit der Referenz und Ankersequenzen durchgeführt werden können.
Subjektive Beurteilung der Videoqualität in Abhängigkeit von Netzwerk-Parametern
Bei Videoübertragungen über reale IP-Netze können verschiedene Netzwerkfehler auftreten. Paketverluste, Verzögerungen, Jitter und falsche Paketreihenfolge können die wahrgenommene Qualität dramatisch verschlechtern. Das IRT testet sowohl den Einfluss von jedem einzelnen spezifischen Fehler als auch den Einfluss einer Kombination von verschiedenen Netzfehlern auf die wahrgenommene Qualität. Dazu werden spezielle Netzwerk-Simulatoren und die oben erwähnte subjektive Testmethode SAMVIQ verwendet.
