Allegato
Sono qui riportati esempi di test con metriche oggettive
condotti, in ambiente SSIM, sul Cosec Video Eco Controllo
a sui principali standard riconosciuti (Mpeg2, Mpeg4, H263, H264)
a varie risoluzioni
(CIF, PAL, HD 720p) e diversi bit-rate
Premessa: la metrica SSIM
L’indice SSIM per la stima della qualità delle immagini, è stato adoperato nel pool di metriche di test per la stima del Codec Video Eco
Controllo. La Structural SIMilarity (SSIM) è un nuovo metodo per misurare la somiglianza tra due immagini.
L’indice SSIM può essere visto come una misura della qualità di una delle immagini che vengono confrontate, tenendo conto che l’altra è assunta come originale.
Nel caso, infatti, il concetto di “qualità” è da assimilare al concetto di “fedeltà” a un originale.
I metodi per la stima della qualità percettiva sono tradizionalmente basati sull’errore (inteso come differenza) tra un’immagine distorta e una di riferimento. Un tentativo di quantificare l’errore introducendo diverse proprietà conosciute del sistema visuale umano.
In SSIM è stato anche introdotto un nuovo paradigma per la stima della qualità, che tiene conto di quanto segue:
la principale funzione del sistema visivo umano è quella di estrarre informazioni strutturali dal campo visivo, e il sistema
visivo dell’uomo è altamente adattato a tale scopo. Pertanto, una misurazione della perdita di
informazione strutturale può fornire una buona approssimazione alla distorsione della immagine percepita.
Sono quindi considerate le informazioni strutturali in un’immagine come quegli attributi che riflettono la struttura degli oggetti sulla
scena, indipendenti da luminanza e contrasto medio. E’ stato introdotto un indice universale di qualità dell’immagine che separa il confronto della luminanza, contrasto e struttura.
Questo approccio è stato generalizzato e migliorato, fino a quando è stato possibile estrarre un indice di Somiglianza Strutturale (SSIM), che ha
evidenziato indiscutibili vantaggi rispetto al tradizionale mean squared error
(MSE) e al peak signal to nooise ratio (PSNR), nei test su database di immagini
compresse.
Il documento scientifico dal quale è stata estratta la metrica SSIM è il seguente:
Z. Wang, A. C. Bovik, H. R. Sheikh and E. P. Simoncelli, “Image quality assessment: From error visibility to structural similarity,” IEEE Transactions on Image Processing, vol. 13, no. 4, pp. 600-612, Apr. 2004.
I seguenti articoli discutono le estensioni e i miglioramenti all’approccio dell’indice SSIM:
Z. Wang and E. P. Simoncelli, “An adaptive linear system framework for image distortion analysis,” to appear in IEEE International Conference on Image Processing, Genoa, Italy, Sept. 11-14, 2005.
Z. Wang and E. P. Simoncelli, “Translation insensitive image similarity in complex wavelet domain,” IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, vol. II, pp. 573-576, Philadelphia, PA, Mar. 2005.
Z. Wang, L. Lu, and A. C. Bovik, “Video quality assessment based on structural distortion measurement,” Signal Processing: Image Communication, special issue on “Objective video quality metrics”, vol. 19, no. 2, pp. 121-132, Feb. 2004.
Z. Wang, E. P. Simoncelli and A. C. Bovik, “Multi-scale structural similarity for image quality assessment,” Invited Paper, IEEE Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Nov. 2003.
L’indice SSIM è un valore decimale compreso tra 0 e 1.
0 significa correlazione nulla coll’immagine originale e 1 indica che le immagini confrontate sono identiche.
Test condotti su formato CIF, risoluzione 352x288, a bit-rate variabili, Video 1
Data Test 12/10/2007
Denominazione Video Coastguard
Durata 10 sec
Formato Originale CIF
Risoluzione 352x288
Frame-rate 30 Hz
Bit Rate 56 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,6089140
Qualità media sui frame Mpeg 2 0
Qualità media sui frame Mpeg 4 0
Qualità media sui frame H264 0,5134070
Data Test 12/10/2007
Denominazione Video Coastguard
Durata 10 sec
Formato Originale CIF
Risoluzione 352x288
Frame-rate 30 Hz
Bit Rate 100 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,7440872
Qualità media sui frame Mpeg 2 0
Qualità media sui frame Mpeg 4 0
Qualità media sui frame H264 0.6892872
Data Test 12/10/2007
Denominazione Video Coastguard
Durata 10 sec
Formato Originale CIF
Risoluzione 352x288
Frame-rate 30 Hz
Bit Rate 200 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,8286781
Qualità media sui frame Mpeg 2 0
Qualità media sui frame Mpeg 4 0
Qualità media sui frame H264 0,7783570
Data Test 15/10/2007
Denominazione Video Coastguard
Durata 10 sec
Formato Originale CIF
Risoluzione 352x288
Frame-rate 30 Hz
Bit Rate 300 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,8687460
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,7032487
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,7605943
Qualità media sui frame H264 0,8245360
Test condotti su formato PAL, risoluzione 720x576, a bit-rate variabili, Video 2
Data Test 15/10/2007
Denominazione Video Batterista
Durata 10 sec
Formato Originale PAL
Risoluzione 720x576
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 500 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9609520
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,9195521
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,9316423
Qualità media sui frame H264 0,9487615
Data Test 15/10/2007
Denominazione Video Batterista
Durata 10 sec
Formato Originale PAL
Risoluzione 720x576
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 1000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9714670
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,9474412
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,9524355
Qualità media sui frame H264 0,9639219
Data Test 15/10/2007
Denominazione Video Batterista
Durata 10 sec
Formato Originale PAL
Risoluzione 720x576
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 2000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9781942
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,9630843
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,9668611
Qualità media sui frame H264 0,9744527
Test condotti su formato PAL, risoluzione 720x576, a bit-rate variabili, Video 3
Data Test 15/10/2007
Denominazione Video Show
Durata 10 sec
Formato Originale PAL
Risoluzione 720x576
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 500 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9565778
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,8895421
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,9315637
Qualità media sui frame H264 0,9461660
Data Test
Denominazione Video Show
Durata 10 sec
Formato Originale PAL
Risoluzione 720x576
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 1000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9635841
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,9074557
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,9388432
Qualità media sui frame H264 0,9588265
Data Test
Denominazione Video Show
Durata 10 sec
Formato Originale PAL
Risoluzione 720x576
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 2000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9674613
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,9499122
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,9544711
Qualità media sui frame H264 0,9651702
Test condotti su formato 720p, risoluzione 1280x720, a bit-rate variabili, Video 4
Data Test 17/10/2007
Denominazione Video Albero
Durata 10 sec
Formato Originale 720p
Risoluzione 1280x720
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 1000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9039461
Qualità media sui frame Mpeg 2 0
Qualità media sui frame Mpeg 4 0
Qualità media sui frame H264 0,8353942
Data Test 17/10/2007
Denominazione Video Albero
Durata 10 sec
Formato Originale 720p
Risoluzione 1280x720
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 2000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9450108
Qualità media sui frame Mpeg 2 0
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,8516747
Qualità media sui frame H264 0,9098756
Data Test 17/10/2007
Denominazione Video Albero
Durata 10 sec
Formato Originale 720p
Risoluzione 1280x720
Frame-rate 25 Hz
Bit Rate 3000 Kb/sec
Qualità media sui frame Eco Controllo 0,9577554
Qualità media sui frame Mpeg 2 0,8664834
Qualità media sui frame Mpeg 4 0,8936757
Qualità media sui frame H264 0,9334349