본 논문에서는 대표적인 스트림형 트래픽인 DV와 MPEG2를 초고속 네트워크 상에서 전송하고 이들 스트림에 대한 최종 사용자의 주관적 평가를 수행하였다. 두 가지 스트림형 데이터에 대해 화질 측정은 ITU-R BT.500-1을 기반으로 하여 측정하였고, 음질 측정은 ITU-R BS.1116-1을 기반으로 측정하였다. 또한 최종 사용자의 주관적 평가를 얻기 위한 실험 방법으로는 DSCQS 5단계 평가 방법을 채택하였다. 유사한 조건하에서 MPEG2 스트림의 경우, 네트워크 트래픽 파라미터가 급증하는 $54\%$의 부하율에서 화질과 음질의 평가 등급이 급격히 하강한다. DV의 경우 화질은 MPEG2와 마찬가지로 $54\%$의 부하율에서 평가 등급이 하락하지만 그 변화의 정도가 MPEG2에 비해 완만하며 점진적인 것을 확인할 수 있다. 반면 DV 음질의 경우는 부하율 $70\%$까지 사용자의 주관적 평가 등급이 우수하여 사용자의 주관적 평가를 고려한 트래픽 제어 및 QoS 제어가 요구된다. 결론적으로 MPEG2의 경우는 네트워크 상의 실측값과 최종 사용자의 주관적 평가가 거의 동일하므로, 네트워크 실측값만으로 트래픽 제어가 가능하고, DV의 경우는 네트워크 상의 실측값과 최종 사용자의 주관적 평가 등급을 동시에 고려한 트래픽 제어가 가능하다.
본 논문에서는 대표적인 스트림형 트래픽인 DV와 MPEG2를 초고속 네트워크 상에서 전송하고 이들 스트림에 대한 최종 사용자의 주관적 평가를 수행하였다. 두 가지 스트림형 데이터에 대해 화질 측정은 ITU-R BT.500-1을 기반으로 하여 측정하였고, 음질 측정은 ITU-R BS.1116-1을 기반으로 측정하였다. 또한 최종 사용자의 주관적 평가를 얻기 위한 실험 방법으로는 DSCQS 5단계 평가 방법을 채택하였다. 유사한 조건하에서 MPEG2 스트림의 경우, 네트워크 트래픽 파라미터가 급증하는 $54\%$의 부하율에서 화질과 음질의 평가 등급이 급격히 하강한다. DV의 경우 화질은 MPEG2와 마찬가지로 $54\%$의 부하율에서 평가 등급이 하락하지만 그 변화의 정도가 MPEG2에 비해 완만하며 점진적인 것을 확인할 수 있다. 반면 DV 음질의 경우는 부하율 $70\%$까지 사용자의 주관적 평가 등급이 우수하여 사용자의 주관적 평가를 고려한 트래픽 제어 및 QoS 제어가 요구된다. 결론적으로 MPEG2의 경우는 네트워크 상의 실측값과 최종 사용자의 주관적 평가가 거의 동일하므로, 네트워크 실측값만으로 트래픽 제어가 가능하고, DV의 경우는 네트워크 상의 실측값과 최종 사용자의 주관적 평가 등급을 동시에 고려한 트래픽 제어가 가능하다.
In this paper, we measured the transmission characteristics of a MPEG2 and a DV that are typical stream-type traffics on the very high speed network and carried out the subjective evaluation of end users for these stream-types. In the subjective evaluation of these stream-type data, video quality ev...
In this paper, we measured the transmission characteristics of a MPEG2 and a DV that are typical stream-type traffics on the very high speed network and carried out the subjective evaluation of end users for these stream-types. In the subjective evaluation of these stream-type data, video quality evaluation is based on ITU-R BT.500-1 and audio qualify evaluation is based on ITU-R BS.1116-1. Also experiment method to acquire the subjective evaluation of end users is selected the 5 grades method of DSCQS. Under the same condition, in case of MPEG2, the evaluation grade of the video and the audio duality becomes deteriorated at the load rate of $54\%$ that network traffic increases rapidly. In case of DV the evaluation grade of video duality began decrease, but the degree of the change was slower than MPEG2 at the same load rate. Moreover the subjective evaluation grade of end users was superior to load rate $70\%$ in case of DV audio quality, traffic and QoS control that consider the subjective evaluation of end user is required. Conclusively, in case of MPEG2, we can perform traffic control that only use the actual measurement values on the network. However in case of DV, we can perform traffic control that the actual measurement values on the network and the subjective evaluation of end users are considered at the same time.
In this paper, we measured the transmission characteristics of a MPEG2 and a DV that are typical stream-type traffics on the very high speed network and carried out the subjective evaluation of end users for these stream-types. In the subjective evaluation of these stream-type data, video quality evaluation is based on ITU-R BT.500-1 and audio qualify evaluation is based on ITU-R BS.1116-1. Also experiment method to acquire the subjective evaluation of end users is selected the 5 grades method of DSCQS. Under the same condition, in case of MPEG2, the evaluation grade of the video and the audio duality becomes deteriorated at the load rate of $54\%$ that network traffic increases rapidly. In case of DV the evaluation grade of video duality began decrease, but the degree of the change was slower than MPEG2 at the same load rate. Moreover the subjective evaluation grade of end users was superior to load rate $70\%$ in case of DV audio quality, traffic and QoS control that consider the subjective evaluation of end user is required. Conclusively, in case of MPEG2, we can perform traffic control that only use the actual measurement values on the network. However in case of DV, we can perform traffic control that the actual measurement values on the network and the subjective evaluation of end users are considered at the same time.
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문제 정의
이를 통하여 네트워크 인자에 대해 측정되는 단순한 수치값에만 의존하는 기존 연구들의 문제점을 극복하 고자 하였다. 또한 MPEG2와 DV를 비교하여 미디어 스트림 의 종류에 따라서 네트워크 부하율에 따른 사용자의 주관적 평가가 달라질 수 있으며, 미디어 스트림의 종류에 따라 트래 픽 제어 방법도 달라질 수 있음을 보이고자 한다.
실시간 멀티미디어 스트림형 데이터의 고속 통신을 위해 보다 고속의 네트워크 환경이 요구되며 현재 미국의 Intemet2, 캐나다의 CA*net4, 일본의 JGN 등의 테스트베드들이 구축 되어 운용되고 있다[1-6]. 본 논문은 이러한 초고속 네트워크 테스트베드 중의 하나인 JGN 상에서 대표적인 스트림형 데이터인 DV와 MPEG2의 트래픽을 전송하고, 전송된 데이 터에 대한 품질 평가를 최종 사용자의 주관적 평가를 통해 측정하였다.
이런 평가 방법을 적용한 연구의 사례로서 인간 시각의 특성을 고려한 블록 기반 DCT 영상 부호화기의 정량적 화질 평가가 존재한다[11]. 이 연구는 HVS에 기반의 정량적 화질평가 모델을 제시하고 이 모델을 통하여 부호화기의 정량적 성능 측정을 수행한 것으로 인간의 시각에서 인식하는 가시적 왜곡과 객관적 척도로 기 존에 사용되던 PSNRe 상관관계가 낮은 측면이 있기 때문에 정량적 화질 평가를 위한 새로운 모델을 제시하고 있다. 다른 하나는 결국 미디어를 사용하는 것은 최종 사용자인 인간이므로 인간이 원본 미디어 데이터에 대비하여 압축되 거나 전송된 미디어 데이터가 상대적으로 좋고 나쁨을 판단 하도록 하여 그 결과를 통계적인 수법을 이용하여 분석하는 주관적인 방법이다.
분야는 다르지만 비디오 스퀀스에 대해 움직임 정보를 이용한 화질의 주관적 평가를 시도한 연구도 있다[13]. 이 연구는 기존의 연구들이 미디어 스트림에 대한 프레임간의 정량적 비교를 수행함으로써 미디어 스트림에 대한 사용 자의 주관적 평가가 제대로 연관되지 못하는 점에 착안하였 고 이를 극복하기 위해 영상 내 모션의 순열이 인간 인지에 미치는 엉향은 분석하였다. 즉 움직임의 정보를 사용자의 주관적 평가에 반영할 수 있X 방법은 제시하고 이를 통하여 움직임을 반영한 주관적 평가가 SSCQE를 이용한 주관 적 평가와 평균적으로 0.
본 논문에서는 이러한 점을 극복하는 방법으로 트 래픽 전송시에 발생하는 패킷손실율과 전송지연을 그대로 사 용하기 보다는 전송되는 스트림형 트래픽에 부하를 단계별로 부여하고 스트림형 데이터에 대해서 사용자의 주관적인 평가 를 도입하였다. 이를 통하여 네트워크 인자에 대해 측정되는 단순한 수치값에만 의존하는 기존 연구들의 문제점을 극복하 고자 하였다. 또한 MPEG2와 DV를 비교하여 미디어 스트림 의 종류에 따라서 네트워크 부하율에 따른 사용자의 주관적 평가가 달라질 수 있으며, 미디어 스트림의 종류에 따라 트래 픽 제어 방법도 달라질 수 있음을 보이고자 한다.
이에 본 논문에서는 JGN 상에서 두 가지 스트림형 데이터를 전송하고[7, 8], 전송 후의 데이터에 대한 최종 사용자의 주관적 평가를 실시하였다. 이러한 평가의 측정값에 대해 DV 데이터와 MPEG2 간 비교식을 도출함으로써 네트워크 트래픽 제어에 대한 의미 있는 값을 결정하였다.
제안 방법
실험에 사용된 미디어 스트림의 대역폭은 2가지이다. MPEG2의 경우 최대 대역폭인 15.8Mbps를 적용하였고 DV의 경우는 최대 32.2Mbps의 대역폭으로 전송이 가능하나, 비교를 위해 MPEG2의 대역폭과 유사하도록 프레임 드롭율을 1/2로 하여 약 16.8Mbps의 대역폭을 적용하였다.
그래서 ITU에서는 화질의 객관적 평가법의 표준화가 검토되고 있고, ITU-R, T 를 모체로 하는 VQEG(Video Quality Expert Group)가 ITU 권고 작성을 위해 활동 중에 있다[9]. VQEG에서의 객관적 평가법 제안 모집에 대하여 10가지 방식이 제안되어 제안 방식의 성능 평가가 행해졌으나[10] 해석 결과에 의해 현 단 계에서는 특정 방식을 권고할 수 있는 상황이 아니라고 판 단되어 본 논문에서는 객관적 방법을 배제하고 주관적 방법을 고려하여 측정하였다.
화질 평가 방법은 다음과 같다. 각각의 세션은 동일한 내 용의 스트림형 데이터로 구성되고 주어진 참조 영상 및 음 성과 비교하여 DSCQS법의 5단계 주관적 평가를 내리도록 한다.
또 MGRC의 실측측으로부터의 전송 확인을 위해 UoT의 수신용 PC에 도착한 DV와 MPEG2 스트림은 송신용 PC(PC3 for Tx)를 경유하여 MGRC의 수신용 PC(PC2 for Rx) 에 되 돌아오게 한다. 이때 실제 트래픽 파라미터 측정은 MGRC에 있는 측정용 시스템(Sun Ultra5, Sun OS 5.
따라서 본 논문에서는 여러가지 통계 분석 방법 가운데 평정 척도법을 적용하며, 이러한 평정 척도법 중에 각 척도에 대한 점수를 이용하는 점수 평정 척도법을 이용한다. 또한 현재 널리 사용되고 있는 ITU-R BT.500-10 “TV 화상의 주관적 측정에 관한 방법” 권고안에 준한 평가 방법을 따르되 테스트 시퀀스의 표현 방법에 필요한 수정을 가한 수정된 DSCQS(The Double Stimulus Continuous Quality Scale) 방법에 따른 주관 적 화질 평가 방법을 채택하였다.
즉 미디어 스트림과 같은 데이터의 경우는 사용자 입장에서 충분히 화상 및 음성 을 인지할 수 있는 경우에도 특정 임계값을 초과할 경우 네트워크 상태가 좋지 않은 것으로 판명되어 트래픽 제어를 수행 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 점을 극복하는 방법으로 트 래픽 전송시에 발생하는 패킷손실율과 전송지연을 그대로 사 용하기 보다는 전송되는 스트림형 트래픽에 부하를 단계별로 부여하고 스트림형 데이터에 대해서 사용자의 주관적인 평가 를 도입하였다. 이를 통하여 네트워크 인자에 대해 측정되는 단순한 수치값에만 의존하는 기존 연구들의 문제점을 극복하 고자 하였다.
본 논문의 실험에 사용된 미디어는 총 4개의 세션으로 구 성되며 각각 MPEG2 화질, MPEG2 음질, DV 화질, DV 음 질이다. 각 세션은 5Mbps(10%)에서부터 45Mbps(90%)까지 네트워크 부하율에 따라 10개의 세션으로 구성한다.
이 SDSCE법은 SSCQE(Single Stimulus Continuous Quality Evaluation)이라는 단일 자극형 디지털 압축 화상 평가를 이 중 자극형으로 확장한 것으로 최장 수십분에 걸쳐서 시간적으로 연속적인 평가가 가능하다. 이 방법은 하나의 디스플레이에서 화면을 분할하거나 2개의 디스플레이를 나열하여 기준 화상과 평가 화상을 동시에 제 시하고 화질 차이를 연속적으로 평가한다. MPEG4의 검증 테스트에서 에러에 대한 평가에 사용된 이래, ITU에서도 제 안 되었다.
이에 본 논문에서는 JGN 상에서 두 가지 스트림형 데이터를 전송하고[7, 8], 전송 후의 데이터에 대한 최종 사용자의 주관적 평가를 실시하였다. 이러한 평가의 측정값에 대해 DV 데이터와 MPEG2 간 비교식을 도출함으로써 네트워크 트래픽 제어에 대한 의미 있는 값을 결정하였다.
MPEG4의 검증 테스트에서 에러에 대한 평가에 사용된 이래, ITU에서도 제 안 되었다. 이와 같은 기존의 이론적으로 검증된 방식을 채 택하고 아래의 ITU 권고안을 실험의 기초로 하였다.
일본의 초고속 네트워크 연구개발용 테스트베드인 JGN상 에서 정상 부하(512B)의 패킷 크기와 부하율을 변경하면서 MPEG2 데이터 스트림과 DV 데이터 스트림을 전송하여 실 측한 결과에 대해 최종 사용자의 주관적 품질 평가를 수행하였다. MPEG2 스트림은 약 27Mbps(부하율 54%)부터 패 킷 손실과 전송 지연이 급격히 증가하는 현상을 보였다[7, 8], 최종 사용자의 주관적 평가 역시 부하율 약 54%인 이 시점에서부터 화질과 음질 양쪽 모두에서 급격히 감소하는 것을 알 수 있었다.
주관적 평가에 사용되는 스트림은 DV와 MPEG2 모두 유사한 스트림으로 평가하고, 네트워크의 대역폭은 무부하(0Mbps) 에서 90%(45Mbps)까지 10%(5Mbps)씩 증가시킨다. 화질 및 음질 성능 평가에는 ITU, CCIR, SMPTE 등에 의해 제안된 시험 방법, 절차, 환경 설정을 토대로 본 연구의 의도와 환 경에 맞도록 적절한 변화를 가하여 실험을 수행하고 결과를 평가한다.
대상 데이터
그러나 실험의 진행 중 통계적 분석이 병행된다면 통계학적으로 적절한 결과를 얻을 만큼의 수준이 된다면 더 이상의 측정인을 추가할 필요 는 없다. 그래서 본 실험에서는 화질과 음질 평가에 20명의 다양한 전공을 가진 대학생을 측정인으로 활용하였다.
(그림 2)는 JGN에 접속된 액세스 포인트 중의 하나인 마쿠 하리(幕張) 기가비트 연구센터(이하 MGRC(Makuhari Gigabit Research Center)로 약함)와 동경대학(이하 UoT(Univer- sity of Tokyo)로 약함)간에 설비된 DV와 MPEG2 트래픽 실측 시스템의 구성도이다. 실험 네트워크인 JGNe MGRC 와 UoT간을 ATM CBR(Ck)nstant Bit Rate) 50Mbps로 연 결되어 있다. 여기서 CBR로 측정한 것은 지연과 지터 및 패 킷 손실에 대해 엄격한 요구를 하는 실시간 애플리케이션에 적합하기 때문이다[17].
데이터처리
가로 점으로 나타난 것은 중간값이며 막대 그래프 형태로 나타나 있는 것이 각 세션에 대한 점수 의 분포를 나타낸다. 주관적 평가를 적용하였기 때문에 이러한 점수 분포에 대한 통계적 평균을 이용하여 분석한다. MPEG22] 화질 및 음질의 경우 네트워크 부하율 27Mbps (54%) 경우부터 최종 사용자들의 평가 등급이 급속히 떨어 지는 것을 알 수 있다.
이론/모형
500-10 “TV 화상의 주관적 측정에 관한 방법”[16]은 주관적 평가 의 목적에 따른 다양한 평가 방법을 규정함과 동시에 관찰 조건 및 평가 결과의 분석법 등도 포함한 일반적인 사항을 규정하고 있다. 화질의 평가 방법은 이 권고 사항을 바탕으로 하며 음질 평 가는 ITU-R 권고 BS.1116-1 "다중 채널 시스템을 포함한 오 디오 시스템의 작은 손상에 관한 주관적 평가 방법”[12]을 바탕으로 하여 측정한다. 그외 음질과 화질의 평가에 관련된 ITU-R 권고를 참조한다.
DV와 MPEG2 스트림 모두 정상 부하에 따른 트래픽의 영향을 조사하기 위해 의사 트래픽 발생장치(Pentium口, Windows NT 4.0) 인 PETS (Performance Test System with traffic generator) 서버와 클라이언트를 사용한다. 이 경우 정상 부 하의 패킷 크기별로 부하율은 0%(무부하)에서 90%(45Mbps) 까지 변경시켜 인가하며 측정한다.
원래 DSCQS가 10초 정도의 짧은 시간 동안 영상에 대하여 하나의 평점을 구하는 방법이기 때문에 시간적으로 변화되는 화질의 평가에 완전하게 부합되지는 않는다. 따라서 본 논문에서는 디지털 압축 화상의 평가를 목적으로 하는 SDSCE(Simultaneous Double Stimulus continuous Evalua- tion) 법을 함께 적용한다. 이 SDSCE법은 SSCQE(Single Stimulus Continuous Quality Evaluation)이라는 단일 자극형 디지털 압축 화상 평가를 이 중 자극형으로 확장한 것으로 최장 수십분에 걸쳐서 시간적으로 연속적인 평가가 가능하다.
평정 척도법은 일정한 단계를 사전에 마련해두고 평정하고자 하는 대상을 그 단계에 맞추어 분류해 가는 방법으로 본 실험에서 수행하고자 하는 화질 및 음질의 단계 적인 평가라* 의도에 가장 부합된다. 따라서 본 논문에서는 여러가지 통계 분석 방법 가운데 평정 척도법을 적용하며, 이러한 평정 척도법 중에 각 척도에 대한 점수를 이용하는 점수 평정 척도법을 이용한다. 또한 현재 널리 사용되고 있는 ITU-R BT.
실험실의 구성은 (그림 5)의 배치도에 나타낸 바와 같이 브 라운관의 높이를 H라고 할 때 5H-7H 사이에 배치하도록 하고, 측정인이 브라운관에서 30° 이내에 위치하도록 한다. 음질에 대한 평가는 작은 손상을 정확하게 감지할 수 있고 안정적인 방법으로 알려진 Double-bHnd Triple Stimulus with Hidden Reference 방법을 사용 한다. 이 방법에서 가장 선호되고 가장 민감한 방법은 한 번에 한 명의 청취자가 세 개의 Stimulus(A, B, C)중 하나를 선택하도록 하는 것이다.
화질 및 음질의 평가법은 수정된 DSCQS법을 사용하여 (그림 1)에 나타낸 5단계 DSCQS법의 연속 스케일로 평가 한다.
성능/효과
MPEG2의 경우에는 사용자의 주관적 평가와 임계값 의 일치로 볼 때, 사용자의 주관적 평가를 크게 고려하지 않 아도 트래픽 제어를 수행할 수 있다. DV의 경우에는 네트워크 환경, 전송되는 미디어의 특징, 대역폭 등의 부족할 경우 사용자의 주관적 평가를 충분히 고려한 트래픽 전송 및 QoS 제어가 가능하다는 것을 확인하였다.
즉 임 계값 이하이거나 이 상일 경우에 상관없이 사용자의 주관적 평가가 크게 바뀌지 않은 것을 확인할 수 있다. 결론적으로 DV의 음질에 있어서 는 네트워크 상에서의 실측 파라미터에 영향을 거의 받지 않는 것으로 볼 수 있다.
결론적으로 스트림형 데이터는 네트워크를 통해 전송되면 서 훼손, 변경 등이 발생한 미디어 스트림에 대해 사용자에 대한 주관적 평가를 고려한 트래픽 제어가 가능함을 확인하였다. MPEG2의 경우에는 사용자의 주관적 평가와 임계값 의 일치로 볼 때, 사용자의 주관적 평가를 크게 고려하지 않 아도 트래픽 제어를 수행할 수 있다.
또한 부하율 54%에서 70%까지는 사용자의 주관적 평가를 고려한 트래픽 제어가 가능하다는 점도 확인하였다. 그러나 DV 음질 평가의 경우는 이런 트래픽 파라미터와는 상관없이 전체적으로 사용자의 평가는 음질이 양호한 것으로 나타났다. 이상의 결과에 의하면 MPEG2 화질 및 음질, DV 화질의 경우는 전송 지연이 급증하지 않는 범위에서 트래픽 제어를 수행하여야 한다.
넷째, 네트워크 대역폭이 특정 스트림의 소요 대역폭과 부 하율을 감당하지 못하는 경우는 그 스트림의 프레임 드롭율을 조정하여 전송하면 품질이 보장된 스트림 전송이 가능하다. 다섯째, DV와 MPEG2 스트림의 패킷 손실이나 RTT 지 연은 최종 사용자 시스템의 프레임 버퍼 수와 프레임의 크 기에 영향을 받지 않는다.
넷째, 네트워크 대역폭이 특정 스트림의 소요 대역폭과 부 하율을 감당하지 못하는 경우는 그 스트림의 프레임 드롭율을 조정하여 전송하면 품질이 보장된 스트림 전송이 가능하다. 다섯째, DV와 MPEG2 스트림의 패킷 손실이나 RTT 지 연은 최종 사용자 시스템의 프레임 버퍼 수와 프레임의 크 기에 영향을 받지 않는다.
둘째 MPEG2의 경우는 사용자의 주관적 평가 등급이 화 질과 음질 모두 임계값을 기점으로 해서 나쁨의 둥급을 받 는 것을 알 수 있다. 표의 왼쪽에 있는 값들은 1을 중심으로 해서 크게 변하지 않으나 오른쪽, 즉 임계값을 넘어선 경우에는 화질은 100을 기준으로 했을 때 13~27점 정도의 평가 를 받았고, 음질은 더욱 나빠 2~7점의 평가를 받는 것을 알 수 있다.
둘째, 초고속 네트워크 상에서 DV와 MPEG2 스트림의 경우, 네트워크 대역폭의 약 94.5%에서 약 95.8%까지는 영상 전 송이 원활하므로, QoS 제어에 이 값을 활용하면 고품질의 실시간 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.
DV 스트림에 대한 화질평가의 경우 전송 지연이 급증하는 시점에서 단계적인 사용자의 평가등급 하락이 관측되었다. 또한 부하율 54%에서 70%까지는 사용자의 주관적 평가를 고려한 트래픽 제어가 가능하다는 점도 확인하였다. 그러나 DV 음질 평가의 경우는 이런 트래픽 파라미터와는 상관없이 전체적으로 사용자의 평가는 음질이 양호한 것으로 나타났다.
본 논문에서 사용한 수정된 DSCQS법의 경우는 DSIS법 의 경우와 같이 화질 저하 요인을 단독으로 변화시킬 수 없는 경우나 많은 화질 저하 요인을 포함하는 경우의 화질을 측정하는데 적합하다.
셋째 DV의 경우는 화질은 역시 100을 기준으로 하여 약 32 에서 77점 정도의 평가를 받는 것을 확인할 수 있다. 앞서 언 급한 것처럼 압축 방식의 차이에서 기인하는 것으로 MPEG2의 화질에 비해 최소 1.
셋째, DV와 MPEG2 스트림 전송에서 RTT 지연은 정상 부하의 패킷 크기에 무관하게 거의 일정하지만, MPEG2 스 트림인 경우가 RTT 지연이 더 크다. 그 이유는 MPEG2 스 트림의 프레임 변동이 크기 때문이다.
이와 같은 주관적인 평가를 이용하는 기존 연구들이 매우 다양하게 존재하며 그 이용 분야도 여러 가지가 있다. 위성 방송을 위한 디지털 TV의 화질 평가를 수행하는데 있어서 압축된 영상인 MPEG2에 대한 품질을 CCIR Rec 500-5를 이용하여 수행한 연구가 존재하몌14] 이 연구의 경우는 실험을 통하여 DTV 수준의 영상 품질을 유지하기 위해서, 즉 화질에 대한 평가치 4.0 이상을 획득하기 위해서는 평균적 으로 7.5Mbps 정도의 비트율을 유지시켜야 함을 보이고 있다. MPEG4에 대한 주관적 평가[15]를 행한 연구도 존재한다.
MPEG4에 대한 주관적 평가[15]를 행한 연구도 존재한다. 이 연구의 경우는 여러가지 네트워크 인자에 대해 실험을 수행하였으며, MPEG4에 대한 화질 평가의 경우에는 관 중이 어떤 목적으로 시청을 하는가에 따라서 주관적 평가의 점수가 큰 차이를 나타낸다는 것을 실험을 통하여 입증하고 있다. 분야는 다르지만 비디오 스퀀스에 대해 움직임 정보를 이용한 화질의 주관적 평가를 시도한 연구도 있다[13].
그러나 DV 음질 평가의 경우는 이런 트래픽 파라미터와는 상관없이 전체적으로 사용자의 평가는 음질이 양호한 것으로 나타났다. 이상의 결과에 의하면 MPEG2 화질 및 음질, DV 화질의 경우는 전송 지연이 급증하지 않는 범위에서 트래픽 제어를 수행하여야 한다. 이는 곧 네트워크 수준에서의 제어를 통해서 최종 사용자가 이용할 미디어의 품질을 조정할 수 있다는 것을 의미한다.
주관적 평가에 사용되는 스트림은 DV와 MPEG2 모두 유사한 스트림으로 평가하고, 네트워크의 대역폭은 무부하(0Mbps) 에서 90%(45Mbps)까지 10%(5Mbps)씩 증가시킨다. 화질 및 음질 성능 평가에는 ITU, CCIR, SMPTE 등에 의해 제안된 시험 방법, 절차, 환경 설정을 토대로 본 연구의 의도와 환 경에 맞도록 적절한 변화를 가하여 실험을 수행하고 결과를 평가한다.
이 연구는 기존의 연구들이 미디어 스트림에 대한 프레임간의 정량적 비교를 수행함으로써 미디어 스트림에 대한 사용 자의 주관적 평가가 제대로 연관되지 못하는 점에 착안하였 고 이를 극복하기 위해 영상 내 모션의 순열이 인간 인지에 미치는 엉향은 분석하였다. 즉 움직임의 정보를 사용자의 주관적 평가에 반영할 수 있X 방법은 제시하고 이를 통하여 움직임을 반영한 주관적 평가가 SSCQE를 이용한 주관 적 평가와 평균적으로 0.8 정도의 상관관계가 있음을 보이고 있다. 이와 같은 논문号의 공통점은 디지털 비디오 및 오 디오 정보에 대해 주관적인 평가를 함으로써 최종 사용자인 인간이 느끼済 특성은 파악하고 이로서 각 미디어의 처리에 적합한 파라미터를 노츤하고자 한다는 점이다.
다른 평가 등급과는 달리 DV의 음질은 1을 기준으로 큰 변동의 폭을 가지지 않는다. 즉 임 계값 이하이거나 이 상일 경우에 상관없이 사용자의 주관적 평가가 크게 바뀌지 않은 것을 확인할 수 있다. 결론적으로 DV의 음질에 있어서 는 네트워크 상에서의 실측 파라미터에 영향을 거의 받지 않는 것으로 볼 수 있다.
첫째 MPEG2의 화질과 음질에 대한 사용자 주관적 평가 는 DV의 화질과 음질에 대한 사용자의 주관적 평가 보다 점수의 변동폭이 매우 급격함을 알 수 있다. 주관적 평가 점 수의 기준을 원본(100)으로 보았을 경우 MPEG2의 경우 임 계값을 지나는 지점에서 4배 이상의 하락이 발생하며 이는 1.
첫째, DV 스트림인 경우 부하율이 네트워크 대역폭의 약 54% 이상, MPEG2인 경우 부하율이 네트워크 대역폭의 약 58% 이상이 되면 패킷 손실이 다량 발생하여 스트림 전송 이 불가능하게 된다. 그 차이는 압축 방식에 기인하며, 정상 부하의 패킷 크기와는 무관하다.
후속연구
실험의 조건이 기술적으로나 행동적으로 엄 격하게 제어될 수 있는 환경이라면 20명 정도의 측정인이면 적절한 실험결과를 얻을 수 있다. 그러나 실험의 진행 중 통계적 분석이 병행된다면 통계학적으로 적절한 결과를 얻을 만큼의 수준이 된다면 더 이상의 측정인을 추가할 필요 는 없다. 그래서 본 실험에서는 화질과 음질 평가에 20명의 다양한 전공을 가진 대학생을 측정인으로 활용하였다.
화질 측정을 위한 실험 환경과 음질 측정을 위한 실험 환 경의 세부적인 사항에 대하여 구축한 일반적인 실험 환경은 앞서 언급한 ITU-R BT.500-10, BS.1116-1 을 따른다[12, 16], 본 실험에 참가하는 측정인의 적절한 규모는 분산 값이 측정될 수 있고 실험에 요구되는 해상도를 알 수 있다면 예 측이 가능하다. 실험의 조건이 기술적으로나 행동적으로 엄 격하게 제어될 수 있는 환경이라면 20명 정도의 측정인이면 적절한 실험결과를 얻을 수 있다.
참고문헌 (29)
NGI, Next Generation Internet Initiative, NGI Concept Paper, July, 1997
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