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
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Anpassungsmöglichkeiten
Beeinflussung der Datenrate durch: Quantisierung Framerate Auflösung Farbtiefe Inhalt
Einleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
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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)
Einleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
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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
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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
Einleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
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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
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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
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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
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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
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Tests zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
Fußball (180 kbit/s)
Y-PSNR Durchschnittswerte
25 fps: 32,91 dB12 fps: 34,64 dB 5 fps: 40,75 dB
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Tests zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
Fußball (180 kbit/s)
SSIM Durchschnittswerte
25 fps: 0,90212 fps: 0,927 5 fps: 0,956
Korrelationskoeffizienten:um ca. 0,7 für gleiche Videos
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Tests zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
Bevorzugtes Video Schulnote
Nachrichtensendung 180 kbit/s: 36 Befragte im Alter von 17 bis 39 Jahren, Durchschnittsnote: 2,03
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Tests zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
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
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Tests zur Framerate / QuantisierungEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
Tagesschau (180 kbit/s)
3 Abschnitte erkennbar
SSIM Durchschnittswerte
25 fps: 0,92912 fps: 0,944 5 fps: 0,967
Werte um 0,011-0,027 besserals im Fußballvideo
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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
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Bevorzugtes Video Schulnote
Fußball 90 kbit/s: 34 Befragte im Alter von 16 bis 58 Jahren, Durchschnittsnote: 3,2
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Fußball (90 kbit/s)
SSIM Durchschnittswerte
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
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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
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Test zur optimalen QualitätEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
Verteilungen unterscheidensich starkDie meisten Leute sehenden Unterschied bei allenVideos
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Test zur optimalen QualitätEinleitung Durchgeführte Tests Ergebnisse der Tests Fazit
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
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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