(57)【要約】【課題】被験者に長時間の劣化映像を実際に評価させることなく、劣化映像許容率Ａと、これに対する長時間視聴に許容されるパケット損失率ＡＬを求める。【解決手段】各種パケット損失率Ｌの単位時間（１０秒）の映像に対する劣化品質Ｑを主観評価して、Ｑ＝Ｃ０＋Ｃ１×ｌｎ（Ｌ）なる関係式を求めておき、単位時間の各品質の劣化映像を長時間視聴したとした時の、許容できると評価した劣化発生時間間隔を各種許容率Ａ（良いとした人の全被験者に対する％）について求めて、Ｔ＝Ｄ０＋Ｄ１×Ｑなる関係式を求めておき、入力されたＬによりＱを求め（１０）、そのＱと、入力されたＡから、Ｔを求め（２０）、ＡＬ＝（Ｌ／Ｔ）×Ｕを演算して求める（３０）。【選択図】　　　図１
2004072178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間のパケット損失率から単位時間長の劣化映像及び／又は音響の品質を推定する劣化品質推定手段と、
上記推定された単位時間長の劣化映像及び／又は音響の品質と劣化映像及び／又は音響に対する許容率とから許容される劣化区間の発生時間間隔を推定する劣化発生時間間隔推定手段と、
上記単位時間のパケット損失率と上記推定された許容される劣化区間の発生時間間隔から劣化映像及び／又は音響に対して許容されるパケット損失率を決定する損失率算出手段と、
を具備する許容パケット損失率決定装置。
【請求項２】
単位時間のパケット損失率から単位時間長の劣化映像及び／又は音響の品質を推定する劣化品質推定手段と、
上記推定された単位時間長の劣化映像及び／又は音響の品質と劣化区間の発生時間間隔とから劣化映像及び／又は音響に対する許容率を推定する許容率推定手段と、
上記単位時間のパケット損失率と上記劣化区間の発生時間間隔から劣化映像及び／又は音響に対して許容されるパケット損失率を決定する損失率算出手段と、を具備する許容パケット損失率決定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
上記劣化品質推定手段は、映像及び／又は音響信号にパケット損失を生じさせた映像及び／又は音響の品質を主観評価する試験により求めた、単位時間のパケット損失率を変数とする関数に、単位時間のパケット損失率を関数へ代入して単位時間の劣化映像及び／又は音響の品質を演算する手段であることを特徴とする許容パケット損失率決定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
上記劣化発生時間間隔推定手段は、単位時間長の劣化映像及び／又は音響を視聴した場合に視聴者が許容される劣化映像及び／又は音響区間の発生時間間隔を、主観評価する試験により求めた劣化映像及び／又は音響に対する許容率をパラメータとし、劣化品質を変数とする関数を格納する関数格納部と、上記推定された上記劣化映像及び／又は音響に許容率と対応する関数を格納部が取り出して、上記単位時間長の劣化品質を代入して許容される劣化区間の発生時間間隔を演算する手段とを備えることを特徴とする許容パケット損失率決定装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置において、
上記許容率推定手段は、単位時間長の劣化映像及び／又は音響を視聴した場合に視聴者が劣化映像及び／又は音響に対する許容率を、主観評価する試験により求めた劣化品質をパラメータとし、劣化発生時間間隔を変数とする関数を格納する関数格納部と、上記推定された劣化品質に応じて取り出された関数に劣化区間の発生時間間隔を代入して演算して、劣化映像及び／又は音響に対する許容率を演算する手段とを備えることを特徴とする許容パケット損失率決定装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載した許容パケット損失率決定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像信号及び／又は音声や音楽などの音響信号を伝送するサービス・装置の開発時の品質設計において、長時間映像及び／又は音響を視聴する場合の劣化映像及び／又は音響の許容率に対し許容されるパケット損失率を決定する装置及びそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像信号、音声信号、音楽信号、映像信号と音声信号又は音楽信号（以下映像及び／又は音響信号と記す）を伝送するシステムでは、伝送路や伝送装置・端末における符号誤りやパケット到着時間揺らぎによってパケット損失が生じ、映像及び／又は音響品質が劣化する場合がある。従来、許容される映像及び／又は音響品質となるパケット損失率を求める手段として、例えば映像信号にパケット損失を生じさせた１０秒間の劣化映像を、被験者が主観的に評価する方法がある。また例えばＩＴＵ−Ｒ　ＢＴ．５００−１０勧告に基づいて映像の主観品質評価を行なう方法がある。この方法によれば、少なくとも４種類以上の映像シーンを用いて各種損失率の劣化映像を、最小１５名以上の被験者が評価することが勧告されており、評価条件数が膨大となる。そのため、上記勧告で定められた１０秒間を単位時間とする映像提示にならざるを得ず、テレビジョンやインターネット配信の数分から数時間の映像及び／又は音響に時間離散的にパケット損失が生じた場合の劣化映像及び／又は音響を、被験者に提示して品質評価を行なうことは著しく困難である。さらに、数分から数時間の長時間の劣化映像及び／又は音響の品質評価は、被験者に多大の労力をかけるため、著しく困難である。上記従来技術の許容パケット損失率決定方法は、１０秒という単位時間に生じる劣化映像及び／又は音響を評価しており、数分から数時間に劣化が時間離散的に生じた場合に視聴者が許容する劣化発生頻度の要因を考慮していないため、長時間視聴時の劣化映像及び／又は音響の許容率及び許容されるパケット損失率を決定することができないという問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、被験者が長時間の劣化映像及び／又は音響を実際に評価せずに、長時間視聴時の劣化映像及び／又は音響に対する許容率と対応する許容されるパケット損失率を決定する装置及びそのプログラムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の一面によれば、上記目的を達するために、単位時間長の劣化映像及び／又は音響品質とパケット損失率の関係、及び単位時間長の劣化映像及び／又は音響品質と許容される劣化発生時間間隔の関係を用い、単位時間のパケット損失率と長時間視聴時の劣化映像及び／又は音響に対する許容率を与えることで長時間視聴時に許容されるパケット損失率を決定する。
この発明の他面によれば単位時間のパケット損失率と劣化区間の発生時間間隔を与えることで長時間視聴時の劣化映像及び／又は音響に対する許容率と許容されるパケット損失率を決定する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施形態を、実施例により説明する。またこの発明は、映像信号のみならず、音声信号、音楽信号、更に映像信号と音声信号又は／及び音楽信号の組み合せを長時間配信するシステムの設計に必要とする劣化許容率とパケット損失率の決定に適用することができるが、以下の説明では映像信号を代表して説明する。
実施例１
この発明の実施例１は、単位時間のパケット損失率Ｌと、視聴者の長時間視聴時の劣化映像に対する許容率Ａを指定することにより、許容されるパケット損失率ＡＬを決定する。
【０００６】
この発明の実施例１の機能構成を図１に示す。
劣化品質推定部１０は、端子１１からの単位時間のパケット損失率Ｌを入力することにより、単位時間の劣化映像の品質Ｑを出力する。劣化発生時間間隔推定部２０は劣化品質推定部１０よりの単位時間の劣化映像の品質Ｑと、端子１２からの劣化映像に対する許容率Ａを入力することにより、視聴者が許容できる劣化映像区間の発生時間間隔Ｔを出力する。許容パケット損失率算出部３０は、端子１１からの単位時間のパケット損失率Ｌと、劣化発生時間間隔推定部２０よりの劣化映像区間の発生時間間隔Ｔを入力することにより、許容されるパケット損失率ＡＬを端子３１に出力する。
【０００７】
劣化品質推定部１０は、単位時間内にパケット損失を発生させた場合のパケット損失率Ｌと劣化映像の品質Ｑの関係式Ｆ１を、主観評価と統計的手法により予め求めておき、入力された単位時間パケット損失率Ｌを関係式Ｆ１へ代入することで、単位時間の劣化映像の品質Ｑを推定する。関係式Ｆ１の導出例として、主観評価より求めたパケット損失率と劣化映像の品質の関係を図２に示す。この図２に示したデータは次のようにして求めたものである。実験網の両端にＶＴＲ及び映像パケット化装置を設置し、ＤＶ映像を伝送する系を構成し、パケット損失は網内に設置した品質エミュレータを用いランダム損失（損失個数を変えた５段階）を発生させ、評価用映像には１０秒間の標準動画像を８種類用い、映像品質の評価法は二重刺激連続品質尺度（ＤＳＣＱＳ）法を用い、各劣化映像の指示・評価においては、映像品質評価に加え、許容できる劣化発生頻度を求めるため、１０秒間の劣化映像区間が数十分に１回発生したと想定した時許容できるか否かを問い、その回答を求めた。また許容劣化発生頻度は有料／無料視聴により異なる可能性があるため両ケースを評価した。被験者は一般人２４名である。図２中の評価値群４１，４２，４３，４４，４５はそれぞれ１０秒当りの損失個数が１個、３個、５個、１０個の場合における２４人の評価値の各シーンごとの平均値であり、損失個数が１個、３個、５個については同じ損失率の映像を２パターン（１０秒中における損失個所が異なる各２つのパターン）評価した。同じ損失率でも評価映像の相違により品質劣化の程度が大きく異なる。
【０００８】
ＩＴＵ−Ｒ　ＢＴ．８００−２　勧告の標記法に従い、評価映像シーン中で最低値の品質値を最悪品質とし、７５％のシーン数（評価値群４１，４２，４３は各１２個、評価値群４４，４５は各６個）が満たす品質値を７５％品質とすると、これらは損失率の増加に伴い比例するという統計的性質を利用して一定の傾きの直線４６，４５を表わす一意の関係式で映像品質を、最悪品質あるいは７５％品質として表すことができる。
関係式Ｆ１の例１：映像品質Ｑを最悪品質とした場合、
Ｑ＝Ｃ０１＋Ｃ１１×ｌｎ（Ｌ）、Ｃ０１，Ｃ１１は定数
関係式Ｆ１の例２：映像品質Ｑを７５％品質とした場合、
Ｑ＝Ｃ０２＋Ｃ１２×ｌｎ（Ｌ）、Ｃ０２，Ｃ１２は定数。
この実施例では、Ｃ０１＝１２６．６７，Ｃ１１＝９．０６，
Ｃ０２＝１０５．４６，Ｃ１２＝８．３１である。
例えばパケット損失率Ｌが１０−４（１Ｅ−４）の場合、劣化映像品質Ｑは３０となる。
【０００９】
以上より劣化品質推定部１０は、映像信号にパケット損失を生じさせた映像音声の主観品質評価と統計的性質により関数Ｑ＝Ｆ１（Ｌ）として予め定式化し、このＱ＝Ｆ１（Ｌ）に単位時間のパケット損失率Ｌを代入して単位時間の劣化映像の品質Ｑを演算して求める構成とされている。つまり定数項としてＣ０１又はＣ０２が、１次係数としてＣ１１又はＣ１２がレジスタに格納され、入力されたパケット損失率Ｌの対数値ｌｎ（Ｌ）を求めて、これを変数として一次関数Ｆ１が演算される。
劣化発生時間間隔推定部２０は、予め主観評価実験により求められた、単位時間の劣化映像の品質Ｑと、許容される劣化発生時間間隔Ｔと、劣化許容率Ａとの三つの相互に関連する主観品質値を蓄える。つまり先に述べた実験では、１０秒間の劣化映像区間が数十分間、例えば１時間に１回発生したと想定した時、その長時間映像が許容できるか否かを、各劣化品質と各種劣化発生時間間隔について被験者に問い合せ、その回答から各種許容率Ａについて、劣化映像品質Ｑと許容できる劣化発生時間間隔Ｔとの関係を求める。
劣化発生時間間隔推定部２０は許容率Ａと劣化品質推定部１０から出力された劣化品質Ｑを入力し、劣化発生時間間隔Ｔを出力する。このため、先に求めた、種々の品質値Ｑの単位時間の劣化映像がＴ時間に１回発生したとして許容できるか否かの主観評価結果から、関係式Ｔ＝Ｆ２（Ｑ，Ａ）を得る。劣化映像に対する許容率は、許容できるとした視聴者（被験者）の全被験者に対する人数比（％）としている。図３は、この実験結果より求めた、劣化映像に対する許容率Ａが９０％の場合における、有料視聴と無料視聴の２種類の場合の、劣化映像品質Ｑと許容できる劣化発生時間間隔Ｔとの関係を示している。
【００１０】
関係式Ｆ２の例１：有料視聴の場合
Ｔ（分）＝Ｄ０１＋Ｄ１１×Ｑ
関係式Ｆ２の例２：無料視聴の場合
Ｔ（分）＝Ｄ０２＋Ｄ１２×Ｑ
許容率９０％のこの実施例では、Ｄ０１＝−７．３３，Ｄ１１＝４．３７、
Ｄ０２＝−１３．２２，Ｄ１２＝３．７８
であり、直線４８と４９にそれぞれ対応する。有料視聴は無料視聴に比べ、許容できる劣化発生頻度が低い、これは視聴者の料金支払い意識が反映されているためと考えられる。この例において例えば劣化映像品質Ｑを３０とすると、無料視聴時は、劣化発生時間間隔Ｔはほぼ１００分となる。
【００１１】
つまり劣化発生時間間隔推定部２０には例えば、関数格納部２１が設けられ、関数格納部２１には各許容率Ａについて、関数Ｆ２の定数（Ｄ０１又はＤ０２）と係数（Ｄ１１又はＤ１２）が格納され、入力された許容率Ａについて、定数と係数が関数格納部２１から読み出され、これら定数と係数の一次関数Ｆ２に、入力された劣化品質Ｑが変数として代入され、演算部２２で劣化発生時間間隔Ｔが演算され、これが出力される。なお、関数格納部２１には有料視聴と無料視聴とを区別して、各許容率に対する定数と係数を格納しておいて、有料視聴と無料視聴とで区別して劣化時間間隔Ｔを出力するようにしてもよい。
許容パケット損失率算出部３０は、端子１１よりの単位時間におけるパケット損失率Ｌ及び劣化発生時間間隔推定部２０よりの劣化区間の発生時間間隔Ｔを用い、許容パケット損失率ＡＬを下記関係式から計算する。
関係式Ｆ４：ＡＬ＝Ｌ／（Ｕ／Ｔ）＝Ｌ×Ｔ／Ｕ
【００１２】
単位時間長Ｕは、劣化品質推定部１０で用いる関係式Ｆ１及び劣化発生時間間隔推定部２０で用いる関係式Ｆ２とＦ３を導出する際の単位時間長を用いる。この実施例では、単位時間長Ｕは１０秒である。損失率Ｌは、単位時間Ｕ（＝１０秒）での送出パケット数ＮＰＵで、単位時間Ｕ内でのパケット損失個数ＮＰＬを割った値ＮＰＬ／ＮＰＵである。
2004072178.tif 000003
例えば、劣化発生時間間隔推定部２０より算出された劣化発生時間間隔Ｔが３０分（＝１８００秒）の場合の、許容パケット損失率ＡＬは、下記で計算する。この実施例では、許容パケット損失率ＡＬは、ネットワークのシステム設計において用いられることが多い、時間単位や日単位の長時間で算出する。
ＡＬを１時間単位（＝３６００秒）の観測時間で求めた場合、
2004072178.tif 000004
上記例にあるようにＡＬの算出は、関係式Ｆ４で一意に求めることが可能であり、長時間視聴時の許容できるパケット損失率ＡＬを求めていることになる。
この図１に示した構成によれば、単位時間パケット損失率Ｌと、ユーザにより要求される劣化許容率Ａを入力して、Ｌから劣化品質Ｑを劣化品質推定部１０により求め、劣化発生時間間隔推定部２０で入力された許容率Ａと対応した関数を取り出し、これにＱを代入することにより、劣化発生時間間隔Ｔを求め、このＴとＬから、許容率Ａの場合にシステムに要求される長時間パケット損失率ＡＬが求められる。
【００１３】
実施例２
この発明の実施例２は、単位時間のパケット損失率Ｌと単位時間の劣化映像の発生時間間隔Ｔを指定することにより、劣化映像に対する許容率Ａと許容されるパケット損失率ＡＬを決定する。
この実施例２の機能構成を図４に示し、図１と対応する部分に同一参照番号を付けてある。単位時間の劣化品質推定部１０は、端子１１よりの単位時間のパケット損失率Ｌを入力することにより、単位時間の劣化映像の品質Ｑを出力するもので、実施例１のそれと同様に構成される。損失率算出部３０は、端子１１よりの単位時間のパケット損失率Ｌと、端子３２よりの劣化映像区間の発生時間間隔Ｔを入力することにより、許容されるパケット損失率ＡＬを出力するもので、その構成も実施例１のそれと同様に構成される。許容率推定部５０は端子３２よりの劣化発生時間間隔Ｔと劣化品質推定部１０よりの単位時間の劣化映像の品質Ｑとを入力して劣化映像に対する許容率Ａを端子５１に出力する。
【００１４】
許容率推定部５０は予め主観評価と統計的手法により求められた、単位時間の劣化映像の品質Ｑと、許容される劣化発生時間間隔Ｔと劣化映像に対する許容率Ａとの三つの相互の関連を示す主観品質値を蓄える。許容率Ａの導出例を示す。例えば実施例１で述べた主観評価実験における、１０秒間の劣化映像区間が数十分に１回発生したと想定した時のこれが許容できるか否かの回答に基づき、図５に示すように各種劣化映像品質Ｑについて、許容劣化発生時間間隔Ｔと、劣化映像に対する許容率Ａとの関係をプロットし、種々の品質値Ｑの単位時間の劣化映像がＴ時間に１回発生したとして許容できるか否かの主観評価からこれらの関係式Ｔ＝Ｆ３（Ｑ，Ｔ）を得る。劣化映像に対する許容率は、許容できると評価した視聴者の、全被試験者に対する人数比（％）としている。図５は、劣化映像の映像品質Ｑが２８の場合における、有料視聴と無料視聴の２種類の場合の、許容率Ａと劣化発生時間間隔Ｔの関係を示している。これら主観評価値からＡとＴの関係を表わす曲線５２（有料視聴時）と曲線５３（無料視聴時）の各式Ｆ３を求めることができる。
関係式Ｆ３の例１：有料視聴の場合
Ａ＝Ｄ０１＋Ｄ１１×Ｔ＋Ｄ２１×Ｔ×Ｔ
関係式Ｆ３の例２：無料視聴の場合
Ａ＝Ｄ０２＋Ｄ１２×Ｔ＋Ｄ２２×Ｔ×Ｔ
この実施例では、
Ｄ０１＝１９．３，Ｄ１１＝０．７５５，Ｄ２１＝−１．４０Ｅ−３
Ｄ０２＝１８．８，Ｄ１２＝１．４２，Ｄ２２＝−６．４０Ｅ−３
である。
【００１５】
関係式Ｆ３は、予め種々の映像品質Ｑに対し定める。Ｑ＝２８の場合、許容できる劣化発生時間間隔Ｔを約６０分とすると、有料視聴の場合、曲線５２の式より劣化映像に対する許容率Ａは約５７％となる。このＬとＴから約５７％の人は劣化映像を許容し、その時の長時間パケット損失率ＡＬは（Ｌ／Ｔ）×Ｕにより求まる。
許容率推定部５０は、関数格納部５４に、各品質Ｑごとに、関係式Ｆ３の定数（Ｄ０１又はＤ０２）、１次係数（Ｄ１１又はＤ１２）、２次係数（Ｄ２１又はＤ２２）が格納され入力されたＱに応じて関数格納部５４から、定数、１次係数、２次係数が取り出され、演算部５５でこれらによりなる２次関数Ｆ３にＴを代入して、その関数値が演算されてその結果Ａが出力される。
【００１６】
なお関数格納部５４には有料視聴に対するもの、無料視聴に対するものの両者を格納しておいてもよい。実施例１又は２により求めた各種劣化映像に対する許容率Ａと、その場合の長時間パケット損失率ＡＬとの関係を例えば図６に示すように作っておくとよい。図６では、実線５６，５８は無料視聴を想定したもの、破線５７，５９は有料視聴を想定したものであり、最悪品質に対する関係式を線５６，５７で、７５％品質に対するものを表わす。このグラフからシステム設計時に、ユーザの許容率Ａが予測されると、それと対応するパケット損失率ＡＬを推定することができる。
【００１７】
図１、図４に示した装置はコンピュータに機能させることもできる。この場合は、例えば図７に示すように各部はバス６０により接続され、入力部６１に単位時間パケット損失率Ｌと、許容率Ａが入力設定されると、ワークメモリとして動作する記憶部６２に必要に応じて格納され、劣化品質関数格納部６３に格納されている定数Ｃ０１又はＣ０２と係数（Ｃ１１又はＣ１２）が取り出され、関数Ｆ１にＬを代入した演算がなされて、劣化品質Ｑが求められ、更に入力されたＡにより劣化発生時間間隔関数格納部６４から、対応する定数と係数が取り出され、関数Ｆ２にＱを代入した演算がなされて、劣化発生時間間隔Ｔが計算され、更にＴとＬから（Ｌ／Ｔ）×Ｕが計算され、その結果ＡＬが出力部６７により表示され、記録され又は他の処理装置へ出力される。これらの処理がＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６６によりプログラムメモリ６５に格納されている許容パケット損失率決定プログラムを実行することにより行われる。
【００１８】
許容パケット損失率決定プログラムはメモリ６５に予め、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスクなどの記録媒体からインストールし、又は通信回線を介してダウンロードしておく。実施例２の場合は入力部６１から、単位時間パケット損失率Ｌと劣化発生時間間隔Ｔが入力され、図７中に括弧書きで示すように図４中に示した関数格納部５４と同様構成の許容率関数格納部６４が用いられ、又は実施例２の説明で行った処理が実行されることになる。
【００１９】
【発明の効果】
上述のようにこの発明によれば、被験者が長時間の劣化映像及び／又は音響を実際に評価することなく、劣化映像及び／又は音響に対する許容率及びこれと対応した長時間視聴時に許容されるパケット損失率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の機能構成例を示す図。
【図２】実施例において、劣化品質推定部１０で用いる関係式Ｆ１の導出を説明するためのグラフ。
【図３】実施例において、劣化発生時間間隔推定部２０で用いる関係式Ｆ２の導出例を説明するためのグラフ。
【図４】この発明の実施例２の機能構成例を示す図。
【図５】実施例２において、許容率推定部５０で用いる関係式Ｆ３の導出例を説明するためのグラフ。
【図６】求めた長時間視聴に許容されるパケット損失率と、劣化映像に対する許容率との関係例を示すグラフ。
【図７】この発明装置をコンピュータに機能させるための構成例を示す図。
【図１】
2004072178.tif 000005
【図２】
2004072178.tif 000006
【図３】
2004072178.tif 000007
【図４】
2004072178.tif 000008
【図５】
2004072178.tif 000009
【図６】
2004072178.tif 000010
【図７】
2004072178.tif 000011