4K

4K・8Kサービスを実現する超高臨場感映像技術

QoE

評

価

みこ

4K映像の品質評価技術

次世代映像サービスとして，4K・8K映像サービスが注目されています．
4K・8K映像サービスは，高品質で臨場感あふれる映像をユーザに届けることができるサービスとして期待されています．魅力的な4K映像を提供するためには，ユーザが体感する品質（QoE: Quality of Experience）に基づいたサービス設計・監視を実施することが重要です．本稿では，4K映像のQoEを評価する技術，および国際標準化動向を紹介します．

4K映像のQoE評価の重要性

4K映像のQoE

かわしまき

川嶋 喜美子

おかもと/岡本じゅん

淳

NTTネットワーク基盤技術研究所

るITU（International TelecommunicationUnion）では，再現性のある品質評価

近年，次世代映像サービスとして

4K映 像 は， 従 来 の フ ルHD（High

結果を得ることを目的として，観視環

4K ・ 8K 映像サービスが注目されておDefinition) 映像と比べて，解像度が境や観視条件を規定し，映像の主観品り，すでに，電機メーカ各社からさ４ 倍となるため，高画質な映像を視聴

質評価にかかわる方法論を勧告化してまざまな4KTVが発売されています．

することができます．さらに，ビットいます．4K映像の主観評価法に関し

ま た， 総 務 省 で は 次 世 代 放 送 推 進

深度も ８ ビット以上，フレームレートて は， 映 像 品 質 専 門 家 グ ル ー プ

フォーラム（NexTV–F: Next Generation

が ２ ～ ４ 倍に変更されることが想定（VQEG*: Video Quality Experts

Television&Broadcasting–Promotion

されており，従来のHDTVよりも高いGroup） に お い て，Ultra-HD（4K）Forum）を設立し，4K映像の送信 ・臨場感や奥行き感，力量感を感じられプロジェクトが立ち上がり，4K映像受信に関する規定や仕様の検討を開始ることが期待されています．
そのため，の品質評価に向けた検討が開始されましました．本フォーラムでは，ブラジQoE要因としては，従来より評価対象した．本プロジェクトでは，4K映像ルワールドカップが開催される2014としてきた画質だけではなく，臨場感の主観品質評価法の検討や，4K映像

年に4K試験放送の開始，そしてリオや奥行き感，力量感等の評価が必要で信号の物理的な特徴量等から主観評価（1）

デジャネイロオリンピックが開催されす ．本稿では，これらのQoE要因ので得られるQoEを推定する客観評価

る2016年に，8K試験放送の開始，さ中で，4K映像の画質を評価する手法法の検討をターゲットとしています．

らに東京オリンピックが開催されるを紹介します．

主観品質評価法に関しては，基本的に2020年には，高品質で臨場感あふれる映像を各家庭で楽しめる環境が整う

4K映像の品質評価法は，従来のフルHDの主観品質評価法を踏襲する方針となっています．

映像通信サービスのQoEを評価する

次に，従来のフルHDの主観品質評

魅力的な4K映像を提供するためにもっとも基本的な手法が「主観品質評価法で規定されている条件の一部を紹は， ユ ー ザ が 体 感 す る 品 質（QoE:価法」です．主観品質評価法は，人間介します．例えば，主観品質評価実験Quality of Experience）に 基 づ い たが映像の刺激を受けて，個々人の主観を 行 う 際 の 観 視 条 件 は，ITU-R

サービス設計 ・ 監視を実施することが的判断に基づいて品質評価を行う視覚BT.710（２）やBT.1129（３）などで規定され重要です．そのためには，4K映像の心理実験であり，評価映像の提示方法ており，その中では，視距離やモニタQoEを評価する方法論の確立が必要

や適切な評価尺度の選択，観視環境ののピーク輝度，評価ブース内の照明な

不 可 欠 で す． 本 稿 で は，4K映 像 の調整などの実験計画立案 ・ 実施においQoE評価に向けた取り組みを紹介して，専門知識や評価設備が必要となります．

ます．このため，国際標準化機関であこと目指しています．

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NTT技術ジャーナル 2014.2＊ VQEG：ITU-TおよびITU-Rで取り扱う映像品質評価に関する技術検討を，セクタ横断的に実施する専門家グループ.

特 集

どが細かく規定されています．また，評価者に関しての規定もあります．同じ映像を観視した場合でも，個々人が体感する品質（主観品質）はさまざま（a）フルHD映像の場合（b） 4 K映像の場合

モニタ

モニタ

1.5H

1.5H

3H

3H

です．評価結果のばらつきを少なくするために，ITU-R勧告BT.500（４）では，評価者は15名以上の非専門家（日常業務としてTV映像の画質にかかわる業務に従事しておらず，評価経験が豊富でない人）とすることが規定されています．

：評価者観視位置

4K映像の主観品質評価法に関して

H：モニタ画面の高さ

は，従来のフルHDの主観品質評価法

図1を踏襲する方針となっているため，こ視距離

れらの基準の4K映像の主観評価への適用可能性を検討した結果を以下に示
映像B■視距離に関する検討

10秒

10秒

10秒

10秒

10秒

10秒

10秒

10秒

フ ルHD映 像 で は，ITU-R BT.710

3秒

3秒3秒

において，視距離は3H（H：モニタ画面の高さ）とすることが規定されています（図 １ ）．この視距離は，視力1.0の人が走査線構造の粗が見えない距離

5 〜11秒

3秒

3秒

3秒

評価

︸

映像A︸

映像B︸

映像A︸

映像B︸

映像A︸

映像B︸

映像A︸

します．

時間

5 〜11秒評価

1 評価単位

1 評価単位図2

DSCQS評価の流れに一致しています（５）．ここで，4K映像は高解像度であるため，より近づい

質評価検討では，視距離を1.5Hとしてみても走査線構造の影響は受けませたものが主流となっています．

ん．具体的には，4K映像の水平画素■画質の評価尺度に関する検討映像A

映像B

非常に良い（excellent）

放 送 サ ー ビ ス の 画 質 評 価 は，能が画角 1 °当り約60画素であること

D S C Q S 法（D o u b l e - S t i m u l u sを考慮すると，画角は約64°となりまContinuous Quality-Scale）を用いてす．これは，視距離1.5Hで見たとき実施しています．ITU-R勧告BT.500の観視画角（61°）とほぼ一致します．

で規定されるDSCQS法では，図 ２ に実際，4K映像を1.5Hの視距離で近づ示すように，基準映像と符号化等の何いてみても精細感を感じることがでらかの処理が施された評価映像を対にき，高画質性が保たれています．そのして ２ 回提示し， ２ 回目の提示時に両ため，4K映像の主観評価実験では，映像に対する評価を行います．一対で従来のフルHD映像の主観評価よりも提示する映像のどちらが基準映像であモニタに近い視距離である1.5Hとしるかは評価者に教えずに，実験実施者ゴリに基づき，両映像に対する品質評て実施することが想定されます（図がランダムに変えます．評価者は，図価値を連続尺度上に横棒で印をつけま１）．すでに行われている4K映像の品

３ に示すように ５ つに分類されたカテ

す．評価尺度を 0 ～ 100に正規化し（尺良い（good）

普通（fair）

画質差数が3840であることと，視覚の分解悪い（poor）

非常に悪い（bad）

図3

DSCQSの評価カテゴリ

NTT技術ジャーナル 2014.269

4K・8Kサービスを実現する超高臨場感映像技術（a）フルHD映像の場合（b） 4 K映像の場合

評価映像

評価映像

高品質

高品質

基準

基準

⁝⁝

高品質領域
のみY

高品質から低品質まで

⁝X

低品質

低品質

基準

評価映像X

基準

?

?
?

違いが分かる！

図4評価映像Y違いが分からない！

4 K映像評価にDSCQS法を用いる際の課題度の最大値が100，最小値が ０ ），条符号化をしても基準映像に近い品質と価条件の95%信頼区間の平均値）と，件ごとに得られた一対（基準映像と評なるため，一般の評価者が基準映像と同 一 の 評 価 者 が 視 距 離 を3Hと し，価映像）の映像に対し，両映像の評価評価映像の違いを安定的に評価できな

DSCQS法によりフルHD映像の品質値の差（基準映像の評価値から評価映いという懸念があります（図 ４ ）．そを評価した場合の主観評価のばらつき像の評価値を差し引いた値）を計算しこで私たちは，4K映像の基準映像にを図 ５ に示します．エラーバーは95%ます．この「画質差」を評価者で平均近い高品質な評価映像のみで評価を実信頼区間を示しています．図 ５ より，した値がDSCQS値です．DSCQS値施した場合と，従来のフルHDの品質

4K映像評価の場合のばらつきとフルは画質の差により導出された値である

評価検討と同様に低い品質から高い品

HD映像評価のばらつきは，同程度とため，値が小さいほど品質が良く（基質まで，幅広い品質の評価映像で評価なっていることが分かります．これよ

準映像に近い品質），値が大きいほどを実施した場合の評価結果の検証を実り，基準映像に近い高品質な4K評価

品 質 が 悪 い こ と を 示 し て い ま す．

施しました．視力1.0以上，20歳以上映像のみで評価を実施した場合でも，DSCQS法では，基準映像と比べた評の 評 価 者36名 が 視 距 離 を1.5Hと し，一般の評価者は，従来のフルHDの品価映像の品質差を評価しますが，4K

DSCQS法により4K映像の品質を評価

質評価検討と同様に，基準映像と評価映像の場合，符号化レート次第では，した場合の主観評価のばらつき（各評映像の違いを十分に評価できているこ70

NTT技術ジャーナル 2014.2特 集

大きい

4K ・ 8K映像サービスの提供に貢献し1.6ていきます．
■参考文献（1） 江本 ・ 正岡 ・ 菅原 ・ 野尻：“広視野静止画像による臨場感の提示視角依存性と評価指標間の関係，” 映像情報メディア学会誌，Vol.60，No.8, pp.1288-1295, 2006.
（2） ITU-R Recommendation BT.710: “Subjectiveassessment methods for image quality in highdefinition television,” Nov. 1998.
（3） ITU-R Recommendation BT.1129： “Subjectiveassessment of standard definition digitaltelevision (SDTV) systems,” Feb. 1998.
（4） ITU-R Recommendation BT.500: “Methodology
for the subjective assessment of the qualityof television pictures,” Jan. 2012.
（5） 成田 ・ 金澤 ・ 岡野：“超高精細 ・ 大画面映像の鑑賞に適した画面サイズと観視距離に関する考察，” 映像情報メディア学会誌，Vol.55，
No.5, pp.773-780, 2001.

1.2
主観評価のばらつき

0.8

0.4

小さい0.0

フルHD映像4 K映像

評価者：36名（視力1.0以上．20歳代男女）
視距離：1.5H（ 4 K映像）
， 3 H（フルHD映像）
評価映像数： 4
評価条件数： 4（原画，符号化条件 3 条件）
エラーバー：95％信頼区間

図5

4 K映像とフルHD映像の主観評価のばらつきとが分かりました．そのため，4K映選択し，視聴することが可能なインタ

像の品質評価尺度は，従来と同様に，ラクティブ映像配信サービスのようにDSCQS法を採用することが可能と考活用領域が広がっています．
そのため，えています．

お客さまに満足いただける品質を担保

今後の展開するためには，今回紹介した画質の評
価だけではなく，サービス利用時に

本稿では，4K映像のQoE要因の中ユーザが感じるあたかも面と向かってで，画質を評価するための主観評価技コミュニケーションを取っているかの術について紹介しました． 本技術をような感覚や，提示された4K映像空用いて，想定される4K映像サービス間に入り込んだような臨場感や没入（左から）岡本の配信符号化レートで符号化された感，快適感といった感覚を評価するこ

4K映像サービスの品質を評価することも重要です．特に，今後提供されるとで，お客さまに満足いただける画質

8K映像サービスでは，さらに大画面ユーザが感じる品質に基づいてサービスを設計 ・ 監視するための基盤技術を確立し，ユーザに魅力的な4K映像配信サービスを提供する仕組みを実現したいと考えています．

を実現可能な符号化レートを設定するなモニタでの映像視聴が想定されるこことが可能となります．とから，これらの感覚を評価する技術

4K映像サービスは，映像を放送すが求められます．

るだけではなく，4K映像を利用した

今後は，従来の主観評価では対象と遠隔コミュニケーションサービスや，していない臨場感等の感覚を評価する

ユーザが自分の見たいところを自由に検討を進め，高品質で臨場感の高い

淳/ 川嶋 喜美子

◆問い合わせ先NTTネットワーク基盤技術研究所
通信トラヒック品質プロジェクト
TEL 0422-59-6936
FAX 0422-59-3724
E-mail kawashima.kimiko lab.ntt.co.jp

NTT技術ジャーナル 2014.271