JP2002199418A

JP2002199418A - 画質評価方法

Info

Publication number: JP2002199418A
Application number: JP2001303281A
Authority: JP
Inventors: Christian Unruh; ウンルー、クリスチャン; Miguel Estevez; エステベス、ミゲル; Peter Wagner; ワグナー、ペーター
Original assignee: Sony International Europe GmbH
Current assignee: Sony Deutschland GmbH
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2002-07-12
Also published as: US20020076119A1; EP1193649A1; US6996285B2

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる前処理及び／又は後処理及び異なる符
号化及び／又は復号処理に基づく、主観的な画質の評価
と同等の評価を行う。【解決手段】離散復号ピクチャ内の歪みに関する情報
（ＡＲＩ：ＭＳＤＳ）及びピクチャの離散符号化に使用
された符号化に関する情報（ＣＲＩ：Ｍ_Ｑｕａｎ _ｔ）に
基づいて、画質評価関数（ＰＱＲＦ：ＰＱＲＦ−Ｂ）を
算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画質評価関数を算
出することにより、離散復号されたピクチャの画質を評
価する画質評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＪＰＥＧ又はＭＰＥＧのようなピクチャ
符号化／圧縮標準規格は、ブロック単位の離散コサイン
変換（discrete cosine transformation：以下、ＤＣＴ
という。）符号化に基づいている。したがって、符号化
された画像において、例えばブロック歪み（blocking a
rtefact）又はリンギング歪み（ringing artefact）等
の画質の劣化が生じる。

【０００３】このような画質の劣化を改善するための手
法として、例えば、１９９９年２月に発行された「ビデ
オ技術のための回路システムに関するＩＥＥＥトランザ
クション第９巻１号（IEEE Transactions on Circuit S
ystems For Video Technology, Vol. 9, No. 1）」の第
１６１〜１７１頁に記載されているエイチ・ダブリュー
・パーク（H.W.Park）及びワイ・エル・リー（Y.L Le
e）著「量子化雑音の低減及び低ビットレート動画符号
化のための後処理法（A Postprocessing MethodFor Red
ucing Quantization Effects And Low Bit-Rate Moving
Picture Coding）」及び１９９５年４月に発行された
「ビデオ技術のための回路システムに関するＩＥＥＥト
ランザクション第５巻２号（IEEE Transactions on Cir
cuit Systems For Video Technology, Vol.5, No.2）」
の第７４〜８２頁に記載されているエス・ミナミ（S.Mi
naini）及びエー・ザクホー（A.Zakhor）著「変換コー
ディングにおけるブロック雑音の除去のための最適化処
理（An Optimization Approach for Removing Blocking
Effects in Tranform Coding）」等が提案されてい
る。

【０００４】特に、エイチ・ダブリュー・パークらによ
る後処理法によれば、ブロック歪みは水平方向及び垂直
方向の１次元のローパスフィルタリングにより改善さ
れ、リンギング歪みは、２次元の信号適応型フィルタリ
ング（two-dimensional signal-adaptive filtering）
により改善される。エス・ミナミらの論文では、このよ
うなブロック歪みを取り除くための復元技術により、画
像が不必要に不鮮明になる（blurring）ことを指摘し、
２つの隣接するブロックにおける隣接する画素の値間の
相関値を利用する新たな手法が提案されている。この手
法は、２つの隣接するブロックのＤＣＴ係数の量子化に
より、隣接する２つのブロック間の傾きの平均２乗差
（mean squared difference of slope：以下、ＭＳＤＳ
という。）及び各２つのブロックの境界の傾きの平均値
の期待値（expected value）が高くなるという理論的及
び経験的な観察に基づいている。このような値の増加量
は、許容される全ての逆量子化係数による変換された係
数の量子化間隔（quantizationintervals）の幅に依存
しているため、このＭＳＤＳを最も適切に低減すると期
待されるＤＣＴ係数の組が、ブロック歪みを最も効果的
に改善すると予想される。

【０００５】ビデオ信号を伝送及び／又は記録するシス
テムを評価するためには、データレートの変化ととも
に、再生される動画の主観的な画質が考察される。しか
しながら、このような主観的な判定は、多大な労力を必
要とするため、異なる客観的モデル、すなわちコンピュ
ータシステムにおいて実現され、人間の判断によらずに
画質を評価するアルゴリズムが開発され、これにより、
符号化法及び／又は復号法とともに異なる前処理及び／
又は後処理を決定して、画像を向上させる技術が開発さ
れている。

【０００６】１９９８年第１８回テレビジョン及び映像
技術学会、エアフルトシンポジウム会報（18. Jabresta
gung der Fernseh- und Kino-technischen Gesellschaf
t, Erfurt. Tagungsband ）第５１８〜５２７頁に記載
の、エフ・フェクター（F. Fechter）著「画質の客観的
判定のためのヒューリスティック最適化モデル（Ein he
uristisch optimiertes Modell zur objektiven Beurte
ilung der Qualitat komprimierter Bildfolgen）」に
は、評価すべきピクチャをオリジナルのピクチャと比較
することにより、圧縮画像の画質を客観的に評価し、こ
のモデルを主観的テストにより導き出されたデータによ
り最適化するモデルが開示されている。

【０００７】さらに、１９９８年第１８回テレビジョン
及び映像技術学会、エアフルトシンポジウム会報（18.
Jabrestagung der Fernseh- und Kino-technischen Ges
ellschaft, Erfurt. Tagungsband ）第５０５〜５１７
頁に記載の、エム・トローバーク（M. Trauberg）著
「ＭＰＥＧ符号かされた画像の画質測定−用途及び方法
（Qualitatsmessung von MPEG-codierten Bildfolgen -
Anwendung und Verfahren）」には、処理されたピクチ
ャのみを分析し、オリジナルのピクチャに関する情報を
用いることなく、ピクチャにおける画質の劣化を評価す
る、ＭＰＥＧに基づく伝送システムにおける画質モニタ
リング方法が開示されている。この手法では、隣接する
画素間の差分は、符号化されたブロック内において縮小
され、ブロックの境界においては統計的に拡大される可
能性が高いという知識に基づき、統計的なブロック歪み
指示情報（stastical blocking indicator）を判定す
る。この手法では、ＭＰＥＧ符号化により生じる画質の
劣化の度合いの測定値である統計的なブロック歪み指示
情報を算出するために、隣接する画素の振幅値を数値と
して見積もる。しかしながら、算出された統計的なブロ
ック歪み指示情報は、実際にはブロック歪みがない位置
に誤ってブロック歪みがあるような指示を行うおそれが
あり、これにより、ブロック歪み除去フィルタ（de-blo
cking filter）が誤って適用され、逆に画質が劣化して
しまう、すなわち画像の不鮮明化（smearing）が引き起
こってしまうことがあった。このように、統計的なブロ
ック歪み指示情報は、ピクチャ内においてブロックの境
界がある位置を明確に識別するものであり、したがっ
て、統計的なブロック歪み指示情報は、主にブロック−
グリッド検出（block-grid-detection）の結果を指示す
ることとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オリジ
ナルの信号を参照信号として使用することなく画質を評
価するこの手法は、デジタル処理されたデータの主観的
な画質の評価から大きくかけ離れてしまうことがある。
さらに、特にＭＰＥＧ符号化の結果生じた画質の劣化の
みが評価されるため、対応するＭＰＥＧ符号化されたピ
クチャに関しては、ソースの異なるピクチャの評価のみ
しか行うことができず、例えば同じピクチャに対して行
われた異なる前処理及び／又は後処理及び符号化／復号
処理に関する評価を行うことができない。

【０００９】本発明は上述の課題に鑑みてなされたもの
であり、ＭＰＥＧ符号化の結果生じた画質の劣化を反映
するのみならず、異なる前処理及び／又は後処理及び異
なる符号化及び／又は復号処理に基づく主観的な画質の
評価と同等の評価を実現できる画質評価方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る画質評価方法は、離散復号ピクチャ
の画質を評価する画質評価方法であって、離散復号ピク
チャ内の歪みに関する情報（ＡＲＩ：ＭＳＤＳ）及びピ
クチャの離散符号化に使用された符号化に関する情報
（ＣＲＩ：Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）に基づいて、画質評価関数
（ＰＱＲＦ：ＰＱＲＦ−Ｂ）を算出するステップを有す
る。

【００１１】本発明に基づく画質評価方法は、ＭＰＥＧ
符号化されたピクチャのみではなく、離散符号化及び離
散復号された全ての種類のピクチャに適用することがで
きる。さらに、これら２つの客観的な特徴を組み合わせ
ることにより、本発明に基づく画質評価方法は、デジタ
ル処理されたデータに対する主観的な評価と略々同等の
評価を行うことができる。

【００１２】さらに、歪みに関する情報（ＡＲＩ）は、
不連続性の基準（ＭＳＤＳ）であり、符号化に関する情
報は、換算係数（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）であってもよい。この
場合、復号ピクチャにおいて客観的に測定可能な基準
は、主観的な画質の評価における最も重要な、無意識に
考慮される特徴が反映されるように選択される。

【００１３】さらに、換算係数（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）は、ピ
クチャの離散符号化に使用されたビット数に基づいて、
離散符号化されたピクチャから導き出してもよい。この
ビット数は、異なる符号化処理について予め設定された
値及び／又はピクチャデータとともに伝送される及び／
又はピクチャデータから直接導き出される値であるた
め、換算係数は、ＭＰＥＧビットストリームから独立し
て判定することができ、したがって、本発明に基づく画
質評価関数は、元の信号を参照することなく、算出する
ことができる。したがって、本発明により、基準信号を
用いることなく画質評価を行うことができ、さらに従来
の手法に比べてより単純な演算で画質評価を行うことが
できる。さらに、オンライン方式又はオンザフライ方式
による実現も可能である。もちろん、本発明は、離散コ
サイン変換に基づくＭＰＥＧ符号化の場合におけるＭＰ
ＥＧビットストリームからの換算係数の抽出と同様に、
受信ビットストリームから符号化に関連する情報を抽出
できる限り、離散コサイン変換に基づかない変換処理を
行う離散符号化処理にも適応することができる。

【００１４】これに代えて又はこれに加えて、不連続性
の基準（ＭＳＤＳ）は、離散復号されたピクチャにおい
て隣接するブロック間の遷移の評価に基づいて決定され
てもよい。さらに、この場合、隣接するブロック間の遷
移の評価は、隣接するブロック間の遷移における少なく
とも１つの各メイングラジエント及び少なくとも１つの
各サブグラジエントに基づいて行われてもよい。

【００１５】この場合、本発明は、エス・ミナミ及びエ
ー・ザクホー著「変換コーディングにおけるブロック雑
音の除去のための最適化処理」に開示されている不連続
基準を用いる。

【００１６】さらに、隣接するブロック間の遷移の評価
は、隣接するブロック間の遷移における全てのメイング
ラジエント及びメイングラジエントに隣接する各サブグ
ラジエントの補間値の２乗差の和に基づいて行ってもよ
い。

【００１７】これにより、主観的な観察に非常に近似し
たピクチャ内の不連続性の判定に関する信頼性の高い客
観的な判断基準が提供される。特に、この手法は、境界
における変化がブロック内の変化より大きい場合にのみ
ブロック境界の視覚的影響を考慮する。したがって、ブ
ロック境界における急な傾きも、望まれたものあれば、
すなわち、サブグラジエントが同様の傾きの値を有して
いる場合、符号化歪みとみなされることはない。

【００１８】さらに、隣接するブロック間の遷移の評価
は、該隣接するブロック間の全ての遷移の和に基づいて
行ってもよい。この場合、ピクチャ全体の不連続性の基
準が生成される。

【００１９】本発明に基づく画質評価関数（ＰＱＲＦ−
Ｂ）は、水平方向の遷移及び垂直方向の遷移について個
別に求めてもよい。

【００２０】さらに、この画質評価関数は、換算係数
（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）がピクチャにおける高い相関性を示す
とき、最高の画質を示し、及び／又は不連続性の基準
（ＭＳＤＳ）が低い不連続性を示すとき、最高の画質を
示すように設定してもよい。

【００２１】さらに、画質評価関数は、不連続性の基準
（ＭＳＤＳ）に基づく第１の関数と、換算係数（Ｍ
_{Ｑｕａｎｔ}）に基づく第２の関数の和を表すものであっ
てもよい。これら２つの関数をそれぞれ個別に判定し、
画質を評価してもよい。この手法では、伝送側、すなわ
ち伝送チェインにおけるエンコーダ側で画質の評価を行
う場合、換算係数に依存する第２の関数をエンコーダか
ら容易に導出することができ、復号されたピクチャから
判定する必要がないため、この手法はエンコーダ側にお
ける画質の評価に用いて特に有効である。

【００２２】さらに、これらの第１及び第２の関数は、
ｋ及びγを換算係数とし、ｄをオフセットとして、ｆ
（ｘ）＝ｋ・ｅ^−ｘ／γ＋ｄにより表される構造を有し
ていてもよい。

【００２３】この場合、第１の関数をｆ_１（ＭＳＤＳ）
＝１００・ｅ^{−ＭＳＤＳ／１０００}として定義し、第２
の関数をｆ_２（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）＝１００・ｅ
^{−ＭＱｕａｎｔ} ^／５として定義してもよい。

【００２４】これにより、主観的検査と同じ傾向を有す
る画質評価関数が得られる。換言すれば、これにより導
き出される画質評価関数により、検査された処理が他の
処理に比べて優れているか劣っているかについて、明確
な回答が得られる。

【００２５】本発明に基づいて算出される画質評価関数
は、例えば離散コサイン変換関数に適用されるが、上述
のように、この他の関数にも適用することができる。

【００２６】また、本発明は、上述の画質評価方法を用
いて最適な離散ピクチャ復号処理及び／又は後処理を選
択し、又は精度を判定する処理選択方法を提供する。あ
るいは、本発明は、上述の画質評価方法を用いて最適な
離散ピクチャ符号化処理及び／又は前処理を選択し、又
は精度を判定する処理選択方法を提供する。

【００２７】さらに、本発明は、上述の課題を解決する
ために、コンピュータにより実行されて、上述した方法
における各ステップを実行するコンピュータプログラム
を備えるコンピュータプログラム製品を提供する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画質評価方法
について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

【００２９】図１は、本発明に基づく画質評価方法の第
１の具体例、すなわち本発明に基づく画質評価法を用い
て、例えば画像／シーケンスの符号化歪み（coding art
efacts）を改善するための適切な後処理を決定する画質
評価装置を示す図である。概略的には、後処理制御回路
１は、制御パラメータ（control parameter：ＣＰ）を
フィルタ２に供給し、フィルタ２は、この制御パラメー
タＣＰとともに入力ピクチャ信号Ｐ_ｉｎを受け取り、符
号化歪みの軽減のための適切な処理を決定し、これによ
り画質が向上されたピクチャ信号Ｐ_ｏｕｔを出力する。
後処理制御モジュール１には、入力ピクチャ信号Ｐ_ｉｎ
と、符号化関連情報（coding related Information：Ｃ
ＲＩ）も供給されており、後処理制御モジュール１は、
本発明に基づく画質評価処理を行い、この処理により制
御パラメータＣＰを生成し、この制御パラメータＣＰに
より符号化歪み軽減のための適切な処理が決定される。
適切な処理の決定とは、例えば、ピクチャ毎の強い又は
弱いフィルタの適応及び／又は水平方向及び垂直方向の
各ブロック境界又はこれらの選択されたグループに対す
る適切なフィルタの選択等である。また、後処理制御回
路１にユーザ制御信号用の入力端子を設け、ユーザによ
り指定されたパラメータに基づいて、制御パラメータＣ
Ｐを決定するようにしてもよい。

【００３０】これに代えて、それぞれ異なる符号化歪み
軽減処理により既に処理された複数のピクチャを示す信
号を後処理制御回路１に供給し、どの入力ピクチャの画
質が最も優れているかを判定し、その判定の結果をユー
ザに示すようにしてもよい。

【００３１】図１に示す後処理制御回路１の詳細な構成
を図２に示す。後処理制御回路１は、後述する第１の具
体例として示す画質評価関数器３ａと、歪み測定器４
と、ユーザ指定パラメータ生成器５とを備える。上述の
ように、ユーザ指定パラメータ生成器５は、特に設けな
くてもよい。歪み測定器４は、入力ピクチャ信号Ｐ_ｉｎ
を受け取り、歪み関連情報（artefact-related informa
tion：ＡＲＩ）を算出し、この歪み関連情報ＡＲＩを画
質評価関数器３ａの第１の入力パラメータとして画質評
価関数器３ａに供給する。さらに、画質評価関数器３ａ
には、第２のパラメータとして、符号化関連情報ＣＲＩ
も供給されており、画質評価関数器３ａは、これに基づ
いて、制御パラメータＣＰを算出する。上述のように、
フィルタ２は、この制御パラメータＣＰに基づいて、符
号化歪み軽減のための適切な処理を選択する。後処理回
路１は切換スイッチ６を備えており、この切換スイッチ
６は、制御パラメータＣＰをユーザ指定のパラメータと
することができる場合に、この制御パラメータＣＰとし
て、画質評価関数器３ａの出力信号を出力するか、ユー
ザ指定パラメータ生成器５の出力信号を出力するかを選
択的に切換えるために使用される。ユーザ指定のパラメ
ータは、ユーザの制御に基づいて選択される。

【００３２】図３は、本発明に基づく画質評価関数器の
第２の具体例である画質評価関数器３ｂの構成を示す図
である。図２に示す第１の画質評価関数器３ａとは異な
り、この画質評価関数器３ｂは、制御パラメータＣＰを
算出するために使用される符号化関連情報ＣＲＩ及び歪
み関連情報ＡＲＩは、各信号の値のみで表されているの
ではなく、Ｎ＋１信号値、すなわち符号化関連情報は、
ｃ_０〜ｃ_Ｎにより表され、歪み関連情報は、ａ_０〜ａ_Ｎ
により表されている。

【００３３】もちろん、本発明の第１及び第２の具体例
として示す画質評価関数器３ｂ及び画質評価関数器３ｂ
を組み合わせてもよく、或いはＮ及びＭを０を含む正の
整数として、符号化関連情報がＮ＋１個のパラメータを
有し、歪み関連情報がＭ＋１個のパラメータを有してい
てもよい。

【００３４】これにより、本発明によれば、数値として
示される制御パラメータＣＰは、ビットストリーム及び
／又は特定の種類の歪みに対して算出された基準値（cr
iteria）から抽出することができる情報のみに基づく画
質評価関数（picture quality rating function：ＰＱ
ＲＦ）により算出することができる。この数値は、画質
を表すとともに、対応するピクチャに対する主観的な分
析により実現される評価と同じ評価を反映するものであ
る。入力データに依存する情報（dependencies）すなわ
ち、符号化関連情報及び歪み関連情報は、この評価関数
を適用すべき特定の種類の歪みに高い相関性を有してい
る。したがって、入力データを単一の数値に対応させる
環境を提供することにより、異なる種類の歪みに対する
異なる画質評価関数を設計することができる。画質評価
関数は、包括的には、図３を用いて説明したように、以
下のような式で表すことができる。ＰＱＲＦ＝ｆ（符号化関連情報，歪み関連情報）図４は、本発明に基づく画質評価関数の第３の具体例を
適用した画質評価関数器３ｃの構成を示す。この画質評
価関数器３ｃは、ブロック歪みに適用される。この画質
評価関数器３ｃは、ブロック歪みを軽減／除去するため
の異なるアルゴリズムを評価するために適用することが
でき、特定の歪みに関する正確な情報を用いて、この特
定の情報を符号化することにより設計することができ
る。このため、この画質評価関数をＰＱＲＦ−Ｂと表
す。この場合、歪み関連情報は、傾きの平均２乗差（me
an squared difference of slope：ＭＳＤＳ）の修正さ
れた形式により生成される。ＭＳＤＳについては、上述
のエス・ミナミ（S.Minaini）及びエー・ザクホー（A.Z
akhor）著「変換コーディングにおけるブロック雑音の
除去のための最適化処理（An Optimization Approach f
or Removing Blocking Effects in Tranform Codin
g）」に開示されている。さらに、ブロックの符号化に
必要なビットに直接依存する量子化処理の換算係数Ｍ
_{Ｑｕａｎｔ}により、ＰＱＲＦ−Ｂ用の符号化固有の情報
が生成される。

【００３５】２つの入力値の関数である画質評価関数器
３ｃのＰＱＲＦ−Ｂは、好ましくは、以下に示すよう
に、１つの入力値にそれぞれ依存する２つの関数の和で
ある。ＰＱＲＦ−Ｂ＝ｆ（ＭＳＤＳ，Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）＝ｆ
_１（ＭＳＤＳ）＋ｆ_２（Ｍ_Ｑ _ｕａｎｔ）以下では、不連続ＭＳＤＳの定義について説明し、続い
て換算係数Ｍ_Ｑｕａｎ _ｔについて説明する。

【００３６】ブロック境界を挟んで隣り合う２つの画素
間の傾きは、画素値の変化を示し、したがって、ブロッ
ク歪みが存在するか否かの判定に使用することができ
る。しかしながら、それぞれ異なるブロックに含まれる
２つの隣り合う画素の傾きが比較的高い値を示している
が、ブロック歪みが存在しないような場合には、画質の
低下は認められない。したがって、上述のように、本発
明は、ブロック境界における傾き（本明細書では、メイ
ングラジエント（main gradient）という。）を観察す
るのみではなく、メイングラジエントに先行及び後続す
る傾き（本明細書では、サブグラジエント（sub-gradie
nts）という。）についても観察する。

【００３７】図５（ａ）は、画素値の正常な傾き（regu
lar gradients）を有する、隣接するブロック間の境界
を示し、図５（ｂ）は、異常な傾き（irregular gradie
nts）、すなわち、メイングラジエントがサブグラジエ
ントよりかなり大きい場合を示す。すなわち、図５
（ｂ）は、隣接する２つのブロック間でブロック歪みが
発生していることを示している。

【００３８】上述のように、メイングラジエントのみに
基づいてはブロック歪みを高い信頼度で判定することが
できないため、本発明では、好ましくは、エス・ミナミ
及びエー・ザクホー著「変換コーディングにおけるブロ
ック雑音の除去のための最適化処理」に記述されている
ように、メイングラジエントと、メイングラジエントに
隣接する２つのサブグラジエントの補間値との２乗差を
算出することによりＭＳＤＳを算出する。さらに好まし
くは、２つの隣接するブロックの境界における全ての画
素により、ブロッキング歪みが発生しているか否かを判
定する。例えば、図６に示すように、８×８画素のブロ
ック間の遷移用のＭＳＤＳの算出のために３２個の画素
の遷移を調べる。すなわち、垂直方向の遷移について
は、境界に隣接するそれぞれのブロックの２つの列を使
用し、水平方向の遷移については、境界に隣接するそれ
ぞれのブロックの２つの行を使用する。

【００３９】ここで、メイングラジエントと、サブグラ
ジエントの平均値とに対して、それぞれ異なる重み付け
係数を与えてもよい。

【００４０】あるブロックのＭＳＤＳを算出するため
に、隣接するブロックとの間の全ての遷移の平均値又は
和を算出してもよい。また、これに代えて、水平方向及
び垂直方向に関してそれぞれ異なる不連続ＭＳＤＳの基
準を設定してもよい。この場合、２つのＭＳＤＳ値、す
なわち垂直方向の全ての遷移の平均値又は和、及び垂直
方向の全ての遷移の平均値又は和が算出される。本発明
においては、好ましくは、１つのブロックに関する不連
続性の基準は、それぞれ水平方向及び垂直方向について
単一のブロック境界により表現される。したがって、こ
のような場合、従来の手法に比べて、処理に必要な演算
量が大幅に削減される。

【００４１】ＭＰＥＧ符号化については、換算係数Ｍ
_{Ｑｕａｎｔ}は、１つのブロックを符号化するために必要
なビットに直接依存する。さらに、周知のように、換算
係数Ｍ _{Ｑｕａｎｔ}を大きくすると、０に量子化されるＤ
ＣＴ係数の数が増加し、換算係数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}を小さく
すると、０に量子化されるＤＣＴ係数の数が減少する。
ここで、０ではないＤＣＴ係数のみが伝送されるため、
１つのブロックのために伝送されるビット数の平均は、
使用されている換算係数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}を示すものと考え
られる。

【００４２】使用される換算係数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}と、１つ
のブロックの符号化に必要なビット数との関係を示すグ
ラフを図７に示す。この曲線は、負の指数を有する指数
関数により表現され、このグラフでは、換算係数Ｍ
_{Ｑｕａｎｔ}＝１に対してビット数が最大であり、換算係
数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}＝１１２に対してビット数が最小である
ことが示されている。もちろん、ＭＰＥＧ符号化及びＭ
ＰＥＧ複合に適応化される換算係数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}のこれ
らの値は、相対的な値にすぎない。

【００４３】本発明の第３の具体例に基づく画質評価関
数、すなわち画質評価関数器３ｃのＰＱＲＦ−Ｂは、評
価される画像の傾向（tendency）を表現するものに過ぎ
ないため、上述の考察から、以下のような条件を満足さ
せる必要がある。・換算係数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}が小さい場合、不連続ＭＳＤＳ
の基準にかかわらず、ブロック歪みは発生しない。した
がって、考察された遷移は、高画質であるとして評価し
なくてはならない。・考察された遷移の不連続ＭＳＤＳの基準が比較的低い
場合、その画質は、使用された換算係数Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}か
ら高い独立性を有しているとみなさなくてはならない。・評価すべきピクチャの画質は、図８に量的に示すよう
に、換算係数Ｍ_Ｑｕａｎ _ｔが減少するにつれて指数関数
的に向上し、又は図９に量的に示すように、不連続ＭＳ
ＤＳの基準が減少するにつれて指数関数的に向上する。

【００４４】図８及び図９に示す曲線は、以下の関数に
より近似したものである。ｆ（ｘ）＝ｋ・ｅ^−ｘ／γ＋ｄここで、ｋ及びγは換算係数を表し、ｄはオフセット値
を表す。これにより、画質評価関数器３ｃの画質評価関
数、すなわちＰＱＲＦ−Ｂを以下のように表すことがで
きる。ＰＱＲＦ−Ｂ＝ｆ（ＭＳＤＳ，Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）＝（ｋ_１・ｅ^{−ＭＳＤＳ／α}＋ｄ_１）＋（ｋ_２・ｅ
^{−ＭＳＤＳ／β}＋ｄ_２）第３の具体例における画質評価関数における第１及び第
２のパラメータと画質の関係を示す３次関数を表すグラ
フを図１０に示す。

【００４５】このＰＱＲＦ−Ｂの範囲を主観的検査（su
bjective test）の結果に対応させるために、例えば、
換算係数ｋ_１、ｋ_２、α、βとして以下の値を用い、オ
フセット値ｄ_１、ｄ_２として以下の値を用いるとよい。ｋ_１＝ｋ_２＝１００ｄ_１＝ｄ_２＝０ α＝１０００ β＝５これらの値の範囲内の係数により、同じ素材に対する主
観的検査と同等な広範囲に亘る評価を行うことができ
る。本発明においては、水平方向及び垂直方向における
全ての遷移の質を表す補間された数値を算出してもよ
い。すなわち、好ましくは、第３の具体例におけるＰＱ
ＲＦ−Ｂは、水平方向の遷移及び垂直方向の遷移のそれ
ぞれについて算出してもよい。この場合、一方の画質評
価関数は、全ての水平方向の遷移の平均値を表し、他方
の画質評価関数は、全ての垂直方向の遷移の平均値を表
す。

【００４６】図１１は、５０フレームのピクチャシーケ
ンスについて、後処理されていない復号シーケンス及び
同じシーケンスであって後処理された復号シーケンスの
水平方向の遷移に対する評価の具体例を示している。水
平方向の遷移に関する画質評価関数は、基本的に、いず
れのシーケンスに対しても同様の特性を示すが、全ての
インスタンスについて、後処理された復号シーケンスの
方がより高品質な数値、すなわち制御パラメータＣＰを
実現している。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る画質評価方
法は、離散復号ピクチャ内の歪みに関する情報及びピク
チャの離散符号化に使用された符号化に関する情報に基
づいて、画質評価関数を算出する。これにより、符号化
の結果生じた画質の劣化を反映するのみならず、異なる
前処理及び／又は後処理及び異なる符号化及び／又は復
号処理に基づく主観的な画質の評価と同等の評価を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】離散復号ピクチャの画質を評価する。本発明を
適用した画質評価装置の構成を示す図である。

【図２】図１に示す画質評価装置の後処理制御回路の第
１の具体例を示す図である。

【図３】後処理制御回路の画質評価関数の第２の具体例
を示す図である。

【図４】後処理制御回路の画質評価関数の第３の具体例
を示す図である。

【図５】第３の具体例における画質評価関数の第１の入
力パラメータの決定処理を説明する図である。

【図６】第１の入力パラメータの算出に関係する画素を
示す図である。

【図７】使用された換算係数と使用されたビット数の関
係を表すグラフを示す図である。

【図８】第３の具体例における画質評価関数の第１のパ
ラメータを表す使用された換算係数と画質の関係を表す
グラフを示す図である。

【図９】第３の具体例における画質評価関数の第２のパ
ラメータと画質の関係を表す図である。

【図１０】第３の具体例における画質評価関数における
第１及び第２のパラメータと画質の関係を３次元形式で
表すグラフである。

【図１１】後処理されていないピクチャの画質と後処理
されたピクチャ画質を評価した結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１後処理制御回路、２符号化歪み低減回路、３画
質評価関数器、４歪み測定器、５ユーザ指定パラメ
ータ生成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウンルー、クリスチャンドイツ連邦共和国 70327 シュトゥットゥガルトヘデルフィンガーシュトラーセ 61 ソニーインターナショナル（ヨーロッパ）ゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングアドバンスドテクノロジーセンターシュトゥットゥガルト内 (72)発明者エステベス、ミゲルドイツ連邦共和国 70327 シュトゥットゥガルトヘデルフィンガーシュトラーセ 61 ソニーインターナショナル（ヨーロッパ）ゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングアドバンスドテクノロジーセンターシュトゥットゥガルト内 (72)発明者ワグナー、ペータードイツ連邦共和国 70327 シュトゥットゥガルトヘデルフィンガーシュトラーセ 61 ソニーインターナショナル（ヨーロッパ）ゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングアドバンスドテクノロジーセンターシュトゥットゥガルト内Ｆターム(参考） 5C059 KK03 KK11 KK47 MA00 MA23 MC11 UA02 UA05 5C061 BB07 5C078 AA04 AA09 BA57 CA00 CA02 DA01 DA02 5J064 AA00 BA16 BB14 BC11 BC29 BD04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】離散復号ピクチャの画質を評価する画質
評価方法において、離散復号ピクチャ内の歪みに関する情報（ＡＲＩ：ＭＳ
ＤＳ）及びピクチャの離散符号化に使用された符号化に
関する情報（ＣＲＩ：Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）に基づいて、画質
評価関数（ＰＱＲＦ：ＰＱＲＦ−Ｂ）を算出するステッ
プを有する画質評価方法。
【請求項２】上記歪みに関する情報（ＡＲＩ）は、不
連続性の基準（ＭＳＤＳ）であり、上記符号化に関する
情報は、換算係数（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）であることを特徴と
する請求項１記載の画質評価方法。
【請求項３】上記換算係数（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）は、ピクチ
ャの離散符号化に使用されたビット数に基づいて、該離
散符号化されたピクチャから導き出されることを特徴と
する請求項２記載の画質評価方法。
【請求項４】上記不連続性の基準（ＭＳＤＳ）は、離
散復号されたピクチャにおいて隣接するブロック間の遷
移の評価に基づいて決定されることを特徴とする請求項
２又は３記載の画質評価方法。
【請求項５】上記隣接するブロック間の遷移の評価
は、該隣接するブロック間の遷移における少なくとも１
つの各メイングラジエント及び少なくとも１つの各サブ
グラジエントに基づいて行われることを特徴とする請求
項４記載の画質評価方法。
【請求項６】上記隣接するブロック間の遷移の評価
は、該隣接するブロック間の遷移における全てのメイン
グラジエント及び全てのサブグラジエントの２乗差の和
に基づいて行われることを特徴とする請求項４又は５記
載の画質評価方法。
【請求項７】上記隣接するブロック間の遷移の評価
は、該隣接するブロック間の全ての遷移の和に基づいて
行われることを特徴とする請求項４乃至６いずれか１項
記載の画質評価方法。
【請求項８】上記画質評価関数（ＰＱＲＦ−Ｂ）は、
水平方向の遷移及び垂直方向の遷移について個別に求め
られることを特徴とする請求項２乃至７いずれか１項記
載の画質評価方法。
【請求項９】上記画質評価関数は、換算係数（Ｍ
_{Ｑｕａｎｔ}）がピクチャにおける高い相関性を示すと
き、最高の画質を示すことを特徴とする請求項２乃至６
いずれか１項記載の画質評価方法。
【請求項１０】上記画質評価関数は、不連続性の基準
（ＭＳＤＳ）が低い不連続性を示すとき、最高の画質を
示すことを特徴とする請求項２乃至９いずれか１項記載
の画質評価方法。
【請求項１１】上記画質評価関数は、不連続性の基準
（ＭＳＤＳ）に基づく第１の関数と、上記換算係数（Ｍ
_{Ｑｕａｎｔ}）に基づく第２の関数の和を表すことを特徴
とする請求項２乃至１０いずれか１項記載の画質評価方
法。
【請求項１２】上記第１及び第２の関数は、ｋ及びγ
を換算係数とし、ｄをオフセットとして、ｆ（ｘ）＝ｋ
・ｅ^−ｘ／γ＋ｄにより表される構造を有することを特
徴とする請求項１１記載の画質評価方法。
【請求項１３】上記第１の関数は、ｆ_１（ＭＳＤＳ）
＝１００・ｅ^−ＭＳＤ ^{Ｓ／１０００}として定義され、上
記第２の関数は、ｆ_２（Ｍ_{Ｑｕａｎｔ}）＝１００・ｅ
^{−ＭＱｕａｎｔ／５}として定義されることを特徴とする
請求項１２記載の画質評価方法。
【請求項１４】上記離散符号化／復号処理は、離散コ
サイン変換関数に基づいていることを特徴とする請求項
１乃至１３いずれか１項記載の画質評価方法。
【請求項１５】請求項１乃至１４いずれか１項記載の
画質評価方法を用いて最適な離散ピクチャ復号処理及び
／又は後処理を選択する処理選択方法。
【請求項１６】請求項１乃至１４いずれか１項記載の
画質評価方法を用いて最適な離散ピクチャ符号化処理及
び／又は前処理を選択する処理選択方法。
【請求項１７】コンピュータにより実行されて、請求
項１乃至１６記載の方法における各ステップを実行する
コンピュータプログラムを備えるコンピュータプログラ
ム製品。