In this paper, we propose an adaptation system that targets delivery of mobile scalable video contents in heterogeneous network environment. This system relies on a novel objective perceptual quality metric based on subjective quality in order to achieve video adaptation according to human visual perception, thus guaranteeing to maximize the quality of service (QoS).
QoS is getting on a core issue for service reliability and user gratification. For do so, Iit is extremely important how to assess the degree of the video quality in order to ensure the optimal QoS. There have been a number of studies on video quality measure. The majority have been restricted to quality measure including temporal and/or SNR scalability because of codec characteristics.
In this paper, we at first introduce a new objective perceptual video quality metric with full scalability for mobile H.264/AVC Scalable Video Coding (SVC) contents. SVC supports full scalability, each of which shows different visual effects. The metric concentrates upon the effect of the change of some parameters such as frame rate, SNR, spatial resolution, and motion characteristics through a subjective quality assessment. To demonstrate the efficiency of the proposed system, a test bed was implemented. As mobile video applications are specifically targeted in this paper, the spatial resolution of the video varies between QCIF and CIF resolution. Further, some description tools of MPEG-21 Digital Item Adaptation(DIA) are used to describe the characteristics of a particular mobile usage environment, as well as to communicate the properties of the scalable video content.
The experimental results demonstrate that the proposed metric has a high correlation to subjective quality and it is useful in determining the video quality of SVC. The results also show that the proposed system can provide clients video content with a higher subjective quality than other methods such as the conventional maximum-bit-allocation method. By the result, the proposed system shows an excellent characteristic that the lower the network bandwidths are, the better the video subjective quality provides.
다양한 특징을 갖는 포터블 디바이스의 출현과 유무선 네트워크의 채택, IPTV등 통방 융합 환경 서비스의 출현으로 종단 대 종단 서비스 품질(E2E QoS)을 최적화 하는 범용 멀티미디어 억세스(UMA)서비스의 요구가 증대되고 있다. 이를 실현하기 위해서는 비디오 컨텐츠를 다양한 사용 환경에 맞게, 사용자가 경험하는 품질이 최대되도록 적응시키는 솔루션이 필요하다. 종단 대 종단 서비스 품질 지향적인 멀티서비스에 적용 가능한 솔루션의 하나로 확장 가능한 비디오 코딩(SVC) 과 콘텐츠 적응 기술이 있다.
SVC는 별도의 코딩 변환 과정 없이도 해상도, 프레임율, 품질레벨과 같은 적절한 값을 선택함에 따라 다양한 품질의 서브 비트 스트림을 추출하여 서비스 할 수 있다. 하지만 그 추출된 서브 비트 스트림을 가진 콘텐츠가 사용자가 인지하는 품질과 일치하는가는 의문이다. 따라서 최적의 품질의 영상 서비스를 위해선 사용자가 경험하고 느끼는 품질이 최대가 되어야 하고, 요구하는 비트 스트림을 추출시 주관적 품질을 측정할 필요가 있다.
하지만 주관적 품질의 측정 및 평가가 의미 있는 결과를 얻기 위해선 많은 인력과 시간과 비용이 소비되기 때문에, 주관적 품질을 예측 할 수 있는 자동화된 측정 방법이 필요하며, 이런 방법들 중의 하나가 객관적 인지 품질 메트릭 이다.
객관적 인지 품질은 적용하는 콘텐츠나 코딩 기술에 따라 매우 민감하기 때문에 모든 경우에 범용적인 품질 측정 수단의 적용은 풀 레퍼런스 경우 외에는 적용하기가 쉽지 않다. 또 SVC 비디오 콘텐츠는 전 확장성(full scalability)를 지원하지만, 기존의 품질 메트릭은 전 확장성 모두를 지원하는 경우는 없고, 연산의 복잡성, 비 접근성 등으로 실시간 적용이 쉽지 않다. 특히 무선 모바일 환경은 낮은 비트 율, 낮은 프레임 율과 적은 해상도 사이즈에 의해 기존의 방송용 TV 사이즈의 비디오 평가와 다른 문제가 발생한다.
본 논문은 SVC 기반 모바일 콘텐츠의 종단간 서비스 품질을 최대화 하면서 비디오 콘텐츠를 사용자 환경에 맞게 적응 하기 위한 새로운 객관적 인지 품질 메트릭과 그 메트릭에 기반한 적응 시스템에 대해 제안하였다. 그리고 이 메트릭을 사용자 환경에 맞는 적응된 콘텐츠를 추출하기 위한 조건을 결정하는데 적용하였다. 즉, 사용 가능한 여러 후보 조건 중에서 품질 값이 최대로 되는 조건을 결정하여 그 조건에 맞는 비트 스트림을 추출하도록 하였다.
성능 실험 결과 제안한 메트릭은 사용자가 느끼는 주관적 품질과의 높은 상관 관계를 보였다. 또한 제안된 메트릭에 기반한 적응 시스템을 여러 모바일 환경의 네트워크 밴드 폭에 최적인 비트 스트림을 추출하는 조건에 적용한 결과 사용자의 요구에 근접한 높은 품질을 제공 하며, 특히 네트워크 밴드 폭이 낮은 모바일 환경에서 더 좋은 결과를 보였다.
제안된 메트릭은 품질 측정을 용이하게 하기 위해 접근이 용이하고 측정 가능한 코딩 파라메타와 간단한 콘텐츠 특성 파라메타를 사용하고 있기 때문에 별도의 복잡한 처리가 없어 계산 복잡도가 낮고, 접근성이 용이하여, 실시간 적용이 가능하다.
