NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH CÓ ĐỘ PHÂN GIẢI CAO (HDTV)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG








NGUYỄN THẾ BÙI


NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH
CÓ ĐỘ PHÂN GIẢI CAO (HDTV)




CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

MÃ SỐ: 60.52.02.08






TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - NĂM 2014

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS: LÊ HỮU LẬP



Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban
Phản biện 2: TS. Đinh Chí Hiếu




Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học
viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1
LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của truyền hình số thì
truyền hình phân giải cao (HDTV) cũng có bước phát triển nhanh chóng và
trở thành xu hướng phát triển của ngành công nghệ truyền hình thế giới. Tại
Việt Nam đã có nhiều nhà cung cấp dịch vụ triển khai cung cấp dịch vụ
truyền hình HDTV. Tuy nhiên, thực tế xuất hiện các công nghệ HD có chất
lượng khác nhau (HD Ready, Full HD, HD chuyển đổi, ), vì vậy đã ảnh

hưởng đến chất lượng dịch vụ cung cấp cho người sử dụng, thậm chí còn
làm cho người sử dụng không thể phân biệt được chất lượng thực sự của
HDTV và đã đánh đồng với các chất lượng truyền hình số. Điều này làm cho
dịch vụ truyền hình HDTV ít được phổ biến rộng rãi và ảnh hưởng đến sự
phát triển của dịch vụ, cho dù các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình có tập
trung quảng bá ưu thế của HDTV so với các dạng truyền hình khác.
Được sự đồng ý và nhất trí của thày hướng dẫn, tôi đã mạnh dạn nghiên
cứu và thực hiện luận văn với đề tài “Nghiên cứu phương pháp đo đánh
giá chất lượng dịch vụ truyền hình có độ phân dải cao (HDTV)”. Luận
văn được xây dựng với các nội dung chủ yếu sau:
Chương 1: Tổng quan về truyền hình độ phân giải cao HDTV
Chương 2: Phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh HDTV.
Chương 3: Kỹ thuật đo kiểm tra chất lượng HDTV.
Trong quá trình thực hiện đề tài đã sử dụng nhiều tài liệu, dữ liệu khác
nhau làm cơ sở, cho nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, khiếm
khuyết. Tôi rất mong nhận được các ý kiến góp ý chỉnh sửa, bổ sung để đề
tài được hoàn thiện hơn.


2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH ĐỘ PHÂN
GIẢI CAO HDTV

1.1 Giới thiệu về truyền hình phân giải cao (HDTV)
HDTV là hệ thống truyền hình có độ phân giải cao hơn so với các hệ
thống truyền hình truyền thống, có một hoặc hai triệu pixel cho mỗi khung
hình, gấp năm lần so với SD. Phát sóng HDTV thời kỳ đầu sử dụng kỹ thuật
tương tự, nhưng phát sóng HDTV ngày nay đã sử dụng phát sóng số bằng
cách sử dụng nén hình ảnh.

1.1.1. Định nghĩa:
HD (High-definition) hay HDTV( High-definition Televison) hiểu nôm
na "truyền hình với độ nét cao", là một thuật ngữ chỉ các chương trình TV kỹ
thuật số, các tập tin đa phương tiện (hình ảnh, âm thanh, trò chơi ) được
trình chiếu với độ phân giải cao hơn các chuẩn thông thường đã có trước đây
(PAL, SECAM, NTSC).
1.1.2. Các thông số cơ bản: [2]
Hệ truyền hình HDTV không sử dụng tín hiệu tổng hợp như các hệ
truyền hình PAN, NTSC, SECAM. CCIR thành lập tiểu ban IWP 11/6
chuyên nghiên cứu vấn đề màu sắc học, gamma và các vấn đề khác về
HDTV.
1.1.3. Lịch sử phát triển của HDTV:
Theo Wiki bắt đầu từ một dự án trong quân đội Liên Xô năm 1958 đã tạo
ra một hệ thống có khả năng trình chiếu khung hình 1125 dòng cho mục đích
quân sự. Tuy nhiên chương trình phát sóng thương mại đầu tiên thuộc về
người Nhật năm 1969 nhưng vì "lý do kỹ thuật" nên ko thể trở thành một xu
hướng mới trong phát sóng. Thuật ngữ HDTV như hiện nay được giới thiệu
3
lần đầu ở Mỹ năm 1996 và chương trình phát sóng đầu tiên ở Mỹ vào năm
1998.
1.2. Các tham số đánh giá chất lượng HDTV [4], [5].
1.2.1 Tiền xử lý.
- Danh mục các khung dựng hình có thể sử dụng để phù hợp với các
khung hình ở bất kỳ độ phân giải nào.
1.2.2 Đồng chỉnh thời gian
- Đồng chỉnh thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng cảnh hình ảnh
tham chiếu và đã xử lý ở độ phân giải thấp
1.2.3 Đồng chỉnh khung không gian
- Bước đầu tiên này của đồng chỉnh dịch chuyển không gian tự động
được giới hạn trong một khoảng điểm ảnh.

1.2.4 Các đặc tính giống nhau và khác nhau cục bộ.
- Tiêu chuẩn đánh giá sự giống và khác nhau cục bộ được tính toán bằng
cách lặp lại giới hạn trên.
1.2.5. Sự phân bố của các đặc tính cục bộ
Được thể hiện qua các ký hiệu
1.2.6. Đặc tính khối
Đặc tính khối được tính toán bằng cách sử dụng các khung hình ở độ
phân giải. Đặc tính này đo khả năng nhìn thấy được của các viền khối
khi xảy ra các lỗi mã hóa, truyền dẫn.
1.2.7. Đặc tính giật hình (chất lượng thời gian).
- Đặc tính giật được tính bằng trung bình tích số số lần hiển thị tương đối
(biến đổi phi tuyến của số lần hiển thị) và cường độ chuyển động.
1.2.8. Hình ảnh bị mất đồng chỉnh không gian
Tránh dự đoán sai trong trường hợp mất đồng chỉnh không gian tương
đối lớn giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý, các bước trên được
4
tính toán cho ba bước đồng chỉnh không gian theo phương ngang và dọc
khác nhau của cảnh hình ảnh và điểm dự đoán tối đa trong số tất cả các
vị trí không gian là điểm chất lượng được ước lượng cuối cùng.
1.2.9. PSNR biên
- Mô hình chủ yếu đo đánh giá suy giảm chất lượng trên đường biên.
Trong mô hình, thuật toán tách đường biên được áp dụng đầu tiên với
cảnh hình ảnh nguồn để xác định các điểm ảnh biên. Sau đó, suy giảm
chất lượng của các điểm ảnh biên đó được đo đánh giá bằng cách tính
toán sai số trung bình bình phương. Từ sai số này sẽ tính được EPSNR.
1.3. Các các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng HDTV [4]
- Hình ảnh tiền xử lý, các khung và các khung lấy mẫu đại diện.
- Khung thời gian giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã
qua xử lý.
- Khung hình ảnh đã qua xử lý và khung hình ảnh tham chiếu tương ứng.

- Chất lượng không gian cục bộ, sai khác cục bộ, cảm thụ bởi cảm nhận
thị giác.
- Sự phân bố các đặc tính giống nhau và sai khác cục bộ.
- Sự suy giảm chất lượng không gian toàn cục.
- Sự thay đổi chất lượng thời gian toàn cục, số lần hiển thị khung.
- Chất lượng ước tính, sự tập hợp phi tuyến của các đặc tính.
- Sự sai lệch không gian đồng chỉnh giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và
cảnh hình ảnh đã qua xử lý.
1.4. Tình hình phát triển HDTV và chất lượng hình ảnh HDTV tại
Việt Nam.
1.4.1 Tình hình phát triển HDTV tại Việt Nam [1], [2].
Ở Việt Nam, khách hàng có thể thưởng thức truyền hình HDTV bằng
nhiều cách: truyền hình vệ tinh, truyền hình số mặt đất, truyền hình cáp số
5
hay IPTV.
Đến thời điểm hiện nay, dịch vụ truyền hình HDTV tại Việt Nam gồm 4
loại hình: truyền hình cáp, truyền hình mặt đất, truyền hình vệ tinh và truyền
hình giao thức Internet (IPTV).
- Hiện tại có AVG cung cấp dịch vụ truyền hình số mặt đất.
- 5 đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình cáp (gồm VCTV, SCTV,
HTVC, HCTV và CEC-VTC).
- 3 đơn vị cung cấp truyền hình vệ tinh gồm K+, VTC và AVG.
- 4 doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền hinh IPTV: VNPT, VTC,
FPT, Viettel.
1.4.2 Chất lượng hình ảnh HDTV tại Việt Nam.
1.4.2.1. Chất lượng các kênh HD của HTVC:
Các kênh HD tự sản xuất, chất lượng ổn định và nội dung khá phong
phú. Nhưng đôi khi vẫn còn có những kênh cập nhật lên HD.
1.4.2.2. Chất lượng các kênh HD của K+
Các kênh HD tự sản xuất: Nội dung phát sóng chủ yếu tập trung vào

các giải bóng đá quốc tế như Seria A, là La Liga và đặc biệt Champion
League và UEFA được K+ mua bản quyền phát sóng chất lượng HD.
1.4.2.3. Chất lượng các kênh HD của AVG
An Viên HD: Đây là kênh HD duy nhất mà AVG tự sản xuất. Nội dung
tập trung nhiều vào văn hóa và Phật giáo, hay chiếu phim truyền hình cũ của
Việt Nam. Tin tức phóng sự chất lượng HD còn phim truyện vẫn là nâng
cấp.
1.4.2.4. Chất lượng các kênh HD của VCTV
Các kênh HD tự sản xuất: VCTV hiện tại không có kênh HD nào tự sản
xuất, riêng 2 kênh thể thao là Bóng Đá TV và Thể thao TV phát sóng với tỉ
lệ 16:9 có chất lượng không thực sự là HD.
6
1.4.2.5. Chất lượng kênh HD của VASC
Theo đánh giá của người sử dụng dịch vụ MyTV, trong số 15 kênh HD
của VASC thì có khoảng 6 kênh HD chất lượng rất tốt tương ứng với chuẩn
Full HD. Còn các kênh HD khác chất lượng chưa được tốt thường là kênh
nâng cấp.


Kết luận chương 1
: Nội dung của chương nhằm giới thiệu về truyền
hình độ phân dải cao HDTV, lịch sử phát triển, các tham số đánh giá chất
lượng, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của truyền hình HDTV. Khái
quát về tình hình phát triển và chất lượng hình ảnh của HDTV tại Việt nam.
Các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình HD sẽ phải quan tâm đến vấn đề chất
lượng dịch vụ, đồng thời cũng phải có công cụ kiểm soát chất lượng dịch vụ
cung cấp cho khách hàng. Chương 2 sẽ đưa ra các phương pháp để đánh giá
chất lượng hình ảnh của HDTV.

7
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG HÌNH ẢNH TRONG TRUYỀN HÌNH HDTV

Chất lượng hình ảnh có tác động trực tiếp tới chất lượng dịch vụ truyền hình
HDTV, nó có thể được đánh giá theo hai phương pháp sau:
- Phương pháp đánh giá chủ quan: Sử dụng thực nghiệm quan sát và
những người tham gia để đánh giá chất lượng theo thang điểm lựa chọn
trung bình (MOS).
- Phương pháp đánh giá khách quan: Tại đầu cuối, sử dụng thiết bị
đo các tham số khác nhau để đánh giá chất lượng tổng thể của tín hiệu hình
ảnh.
2.1. Tiêu chuẩn hóa phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh
[4], [5]
Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) là tổ chức tiêu chuẩn quốc tế công
bố các khuyến nghị liên quan đến đánh giá chất lượng hình ảnh để điều
chỉnh môi trường quan sát và tiêu chí quan sát với mục đích đạt được kết quả
đánh giá chất lượng chính xác nhất. Khuyến nghị ITU-T/R chủ yếu liên quan
đến phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh được liệt kê trong Bảng 2.1.

Loạt khuyến nghị BT được công bố bởi ITU-R (ngành tiêu chuẩn Thông tin
Vô tuyến) liên quan đến phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình
ảnh truyền hình và loạt khuyến nghị J/P của ITU-T (ngành tiêu chuẩn Viễn
thông) cũng có thể áp dụng cho các ứng dụng viễn thông (truyền hình cáp và
đa phương tiện).
Bảng 2.1: Tiêu chuẩn ITU về phương pháp đánh giá
chất lượng hình ảnh
8
Tiêu chuẩn Nội dung
BT.500 Phương pháp luận đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh truyền hinh

BT.710 HDTV Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh truyền hình số
phân giải cao (HDTV)
BT.802 Các yêu cầu sử dụng để truyền dẫn thông qua mạng phân phối sơ cấp
và mạng thành phần của tín hiệu truyền hình số xác định phù hợp với
tiêu chuẩn 4:2:2 của khuyến nghị ITU-R BT.601 (Part A)
BT.1129 SDTV Phương pháp đánh giá chủ quan truyền hình số phân giải tiêu chuẩn
(SDTV)
BT.1201
UHDTV
Hình ảnh có độ phân giải siêu cao
BT.1210 Các vật tư sử dụng trong đánh giá chủ quan
BT.1769
UHDTV
Các giá trị tham số phân cấp mở rộng khuôn dạng hình ảnh LSDI cho
sản xuất và trao đổi chương trình quốc tế
BT.1907 Các kỹ thuật đo chất lượng hình ảnh theo cảm nhận khách quan đối
với các ứng dụng sử dụng HDTV trong sự có mặt của tín hiệu tham
chiếu đầy đủ
BT.1908 Các kỹ thuật đo chất lượng hình ảnh khách quan đối với các ứng

dụng truyền phát sử dụng HDTV trong sự có mặt của tín hiệu tham
chiếu rút gọn
BT.2020
UHDTV
Các giá trị tham số của các hệ thống truyền hình phân giải siêu cao về
sản xuất và trao đổi chương trình quốc tế
P.910 Các phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh của các ứng
dụng đa phương tiện
J.140 Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh của hệ thống
truyền hình cáp
J.141 Chỉ thị hiệu năng các dịch vụ số liệu được phân phối trên hệ thống
9
truyền hình cáp số
J.142 Các phương pháp đo đánh giá các tham số truyền dẫn của tín hiệu
truyền hình cáp số
J.143 Các yêu cầu sử dụng cho đo đánh giá chất lượng hình ảnh theo cảm
nhận khách quan trong truyền hình cáp số
J.144 Các kỹ thuật đo đánh giá chất lượng hình ảnh theo cảm nhận khách quan
đối với truyền hình cáp số trong sự có mặt của tham chiếu đầy đủ
J.145 Đo đánh giá và kiểm soát chất lượng dịch vụ đối với truyền dẫn âm
thanh trên các mạng thành phần và mạng phân phối
J.147 Phương pháp đo đánh giá chất lượng hình ảnh khách quan bằng cách
sử dụng các tín hiệu đo thử trong dịch vụ
J.148 Các yêu cầu đối với mô hình chất lượng đa phương tiện theo cảm
nhận khách quan
J.149 Phương pháp đặc tả độ chính xác và định cỡ chéo chỉ số đo chất
lượng hình ảnh (VQM)
J.244 Các phương pháp định cỡ tham chiếu rút đầy đủ và rút gọn đối với
các hệ thống truyền dẫn hình ảnh với mất đồng chỉnh liên tục của
miền không gian và thời gian có khuếch đại và bù liên tục

J.246 Các kỹ thuật đô đánh giá chất lượng hình ảnh theo cảm quan đối với
các dịch vụ đa phương tiện trên mạng truyền hình cáp số với sự có
mặt của tham chiếu băng rộng rút gọn
J.340 Thuật toán tham khảo cho tính toán tỷ lệ tín hiệu trên tạp nhiễu đỉnh
của chuỗi hình ảnh đã được xử lý có bù dịch chuyển không gian cố
định, dịch chuyển thời gian cố định, khuếch đại và bù độ chói cố định

J.341 Đo đánh giá chất lượng hình ảnh đa phương tiện theo cảm nhận
khách quan của HDTV đối với truyền hình cáp số trong sự có mặt
của tham chiếu đầy đủ
10
J.342 Đo đánh giá chất lượng hình ảnh đa phương tiện theo cảm nhận
khách quan của HDTV đối với truyền hình cáp số trong sự có mặt
của tham chiếu rút gọn
SMPTE 2036-1 Truyền hình phân giải siêu cao - Các giá trị tham số hình ảnh cho sản
xuất chương trình
SMPTE 2036-2 Truyền hình phân giải siêu cao - Các đặc tính âm thanh và sắp xếp
kênh âm thanh cho sản xuất chương trình
SMPTE 2036-3 Truyền hình phân giải siêu cao - Sắp xếp đơn tuyến kết nối và nhiều
tuyến kết nối giao diện số liệu/tín hiệu nối tiếp 10 Gbps
2.2. Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh [5]
Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh sử dụng một
nhóm người tham gia xếp loại và đánh giá chất lượng hình ảnh.
2.2.1. Các điều kiện đánh giá chủ quan
Các bước tiến hành để đánh giá chất lượng hình ảnh đối với dịch vụ
truyền hình HDTV như sau:
- Xác định một loạt các mẫu hình ảnh để tiến hành kiểm tra.
- Lựa chọn một số tham số cấu hình.
- Thiết lập môi trường kiểm tra tuân thủ với các tham số cấu hình mong
muốn.

- Tập hợp người tham gia vào kiểm tra.
- Tiến hành kiểm tra và phân tích các kết quả.
2.2.2. Một số phương pháp đánh giá chất lượng chủ quan
Các phương pháp sử dụng để đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh số
bao gồm:
- Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối (ACR).
- Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối với tham chiếu ẩn (ACR-
11
HR).
- Phương pháp đánh giá phân loại suy giảm (DCR).
- Phương pháp so sánh theo cặp (PC).
- Phương pháp thang đo chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích
đôi (DSCQS).
- Phương pháp đánh giá chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích
đơn (SSCQE).
- Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh (SAMVIQ).
2.2.3. Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối (ACR)
Phương pháp ACR được quy định trong khuyến nghị ITU-T P.910 (còn
gọi là phương pháp tác nhân kích thích đơn) là một trong các phương pháp
được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá chất lượng dịch vụ viễn thông.
2.2.4. Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối với tham chiếu ẩn
(ACR-HR)
Trong phương pháp ACR-HR đưa ra trong khuyến nghị ITU-T P.910,
để ngăn ngừa các giá trị đánh giá bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt trong nội
dung hình ảnh được sử dụng để đánh giá, các kết quả đánh giá thu được bằng
phương pháp ACR được xử lý bằng cách sử dụng công thức sau để tính toán
sự khác biệt điểm số giữa hình ảnh đánh giá và hình ảnh tham chiếu. Kết quả
đánh giá được biểu diễn bởi điểm đánh giá trung bình sai khác (DMOS).
2.2.5. Phương pháp đánh giá phân loại suy giảm (DCR)
Kết quả là, phương pháp này có thể ngăn ngừa ở một mức độ nào đó

hiệu ứng chuyển cảnh trong phương pháp ACR. Các kết quả đánh giá được
biểu diễn bằng điểm đánh giá trung bình như trong phương pháp ACR,
2.2.6. Phương pháp so sánh theo cặp (PC)
Đối tượng so sánh chất lượng hình ảnh đầu với chất lượng hình ảnh thứ
12
hai và trong khoảng 10 giây tiếp theo sẽ đánh giá hình ảnh nào đạt chất
lượng tốt hơn.
2.2.7. Phương pháp thang đo chất lượng liên tục bằng tác nhân
kích thích kép (DSCQS)
Phương pháp này được dùng rộng rãi để đánh giá chất lượng của hệ
thống và các tuyến truyền dẫn sử dụng trong phát sóng truyền hình. Phương
pháp này đặc biệt hiệu quả trong trong trường hợp không trình chiếu đây đủ
các điều kiện chất lượng và nó có khả năng đồng thời đánh giá sự khác biệt
về chất lượng giữa một đoạn hình ảnh tham chiếu đầy đủ và hình ảnh đánh
giá, chất lượng tuyệt đối của đoạn hình ảnh đánh giá.
2.2.8. Phương pháp đánh giá chất lượng liên tục bằng tác nhân
kích thích đơn (SSCQE)
Suy giảm chất lượng hình ảnh số thay đổi theo thời gian tùy thuộc vào
đặc điểm của nội dung hình ảnh. Vì lý do này, các cảnh hình ảnh khác nhau
nên được sử dụng khi thực hiện các đánh giá chất lượng. Tuy nhiên, các
phương pháp giống DSCQS cần một thời gian dài để tiến hành các đánh giá
chất lượng bởi một lượng lớn cảnh hình ảnh.
2.2.9. Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh
(SAMVIQ)
Hầu hết các đánh giá chất lượng hình ảnh đã cho đến nay vẫn được
thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu hình ảnh có nguồn gốc từ các chương
trình phát sóng truyền hình, nhưng với sự tăng trưởng gần đây trong phổ
biến của dịch vụ chuyển phát hình ảnh cho máy tính và các thiết bị đầu cuối
di động, đã phát sinh một nhu cầu cho sự phát triển của các phương pháp
đánh giá chất lượng tương thích với nhiều định dạng hình ảnh khác nhau và

môi trường xem.
13
2.3. Phương pháp đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh [5]
Do tâm lý đánh giá của người tham gia rất quan trọng trong việc đánh
giá chất lượng chủ quan của hình ảnh, mặt khác phương pháp cũng tốn nhiều
thời gian, nỗ lực và thiết bị đặc thù để đánh giá. Điều này làm cho rất khó
khăn để nâng cao hiệu quả đánh giá chất lượng và thiết kế của dịch vụ và
thông qua giám sát chất lượng cũng như kiểm soát các dịch vụ.
Vì vậy đã hình thành nhu cầu mạnh mẽ cho các phương pháp đánh giá
khách quan chất lượng hình ảnh dựa trên các tính năng vật lý của tín hiệu,
môi trường truyền thông, dịch vụ, mã hóa và truyền tải tốc độ, … được sử
dụng để ước lượng chủ quan chất lượng.
Bằng cách áp dụng những phương pháp đánh giá khách quan chất
lượng tại mỗi giai đoạn trong xây dựng, thiết kế và hoạt động của các dịch
vụ, để dịch vụ có thể được cung cấp và đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
2.3.1. Các phương pháp đánh giá khách quan
Các kỹ thuật đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh thường cố gắng
phỏng tạo các đặc trưng của hệ thống thị giác con người để đạt được các
thang điểm chất lượng hình ảnh có tương quan tốt với những mức đánh giá
mà người xem thực tế sẽ đưa ra.
2.3.2. Đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh theo mô hình
tham chiếu đầy đủ
Mô hình tham chiếu đầy đủ là một phương pháp khách quan đánh giá
chất lượng hình ảnh bị suy thoái bằng cách so sánh thông tin của hình ảnh
nguồn tại đầu vào của hệ thống với tín hiệu hình ảnh bị suy giảm tại đầu ra
gây nên bởi mã hóa và tổn hao truyền tải.
2.3.3. Đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh theo mô hình
tham chiếu rút gọn
14
Mô hình tham chiếu rút gọn thực hiện đánh giá khách quan chất lượng

hình ảnh bằng cách so sánh hình ảnh đã xử lý bị bóp méo do mã hóa và tổn
thất truyền tải với một lượng nhỏ thông tin trích xuất từ các hình ảnh nguồn.
2.3.4. Đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh theo mô hình
không tham chiếu
Mô hình không tham chiếu thực hiện đánh giá khách quan chất lượng
hình ảnh trên cơ sở các khung đã qua xử lý bị biến dạng do mã hóa và tổn
thất truyền tải.
2.4. Mô hình đánh giá khách quan HDTV của một số hãng [3].
2.4.1. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV
theo NTT
Mô hình NTT đánh giá chính xác chất lượng hình ảnh bằng cách sử dụng
quá trình đồng chỉnh chính xác và thuật toán chất lượng hình ảnh phản ánh
đặc điểm của thị giác con người dựa trên ảnh hưởng của mã hóa
2.4.2. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV
theo OPTICOM.
Mô hình PEVQ được thiết kế để dự đoán ảnh hưởng của suy hao đường
truyền đến chất lượng hình ảnh theo cảm nhận của con người.
2.4.3. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV
theo SwissQual
Mô hình Vquad-HD có đầu vào là cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình
ảnh đã xử lý. Điểm số dự đoán dựa trên các bước sau:
- Đầu tiên, các cảnh hình ảnh được tiền xử lý. Đặc biệt, các khung được
lấy mẫu đại diện.
- Thực hiện đồng chỉnh không gian thời giữa cảnh hình ảnh tham chiếu
15
và cảnh hình ảnh đã xử lý.
- Đặc tính giống nhau và khác nhau cục bộ được lấy theo cảm nhận trực
quan, đặc tính khối và đặc tính giật hình được tính toán.
- Điểm số chất lượng được ước tính dựa trên một tập hợp không tuyến
tính của các tính năng trên.

2.4.4. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV
theo Tektronix
Mô hình này có độ chính xác và khả năng thích nghi cao. Cấu hình bao
gồm đồng chỉnh không gian, mô phỏng màn hình hiển thị, quan sát, nhận
thức và tóm tắt. Đồng chỉnh thời gian có khả năng xử lý nhiều khung hình bị
đóng băng và khung hình bỏ qua đang được phát triển.
2.4.5. Mô hình đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV
theo Yonsei
Các đặc tính được trích xuất từ các khu vực biên này và truyền cùng với
các đặc tính khác. Sau đó sự suy giảm của các khu vực biên được đo bằng
cách tính toán sai số trung bình bình phương.
Kết luận chương 2
Dựa trên các khuyến nghị của liên minh viễn thông quốc tế ITU về
phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh trong truyền hình HD, luận văn
đã trình bày 7 phương pháp cơ bản đánh giá chủ quan và 4 phương pháp
đánh giá khách quan, đồng thời nêu một số mô hình đánh giá khách quan
HDTV của các hãng cung cấp dịch vụ và thiết bị trên thế giới với các nhận
xét và đánh giá về các mô hình trên. Chương 3 chúng ta sẽ nghiên cứu về kỹ
thuật đo kiểm tra chất lượng hình ảnh trong truyền hình HD dựa trên mô
hình Vquat_HD đối với mô hình tham chiếu đầy đủ và mô hình YonseiRR
với mô hình tham chiếu rút gọn.
16
CHƯƠNG 3
KỸ THUẬT KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HÌNH ẢNH
TRONG TRUYỀN HÌNH HDTV
3.1. Đo dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ Vquad-HD [5]
3.1.1. Giới thiệu mô hình
Mô hình này dự đoán chất lượng hình ảnh được cảm nhận bởi các chủ
thể có kinh nghiệm. Mô hình dự đoán sử dụng mô hình tâm lý thị giác và
khả năng cảm thụ để mô phỏng cảm nhận chủ quan.

Hình 3.1: Biểu đồ quy trình các bước của mô hình tham chiếu đầy đủ
17
Ước lượng điểm dựa trên cơ sở các bước sau:
1) Các cảnh hình ảnh được tiền xử lý. Đặc biệt, nhiễu được loại bỏ
bằng cách lọc các khung và các khung lấy mẫu đại diện.
2) Thực hiện đồng chỉnh khung thời gian giữa cảnh hình ảnh tham
chiếu và cảnh hình ảnh đã qua xử lý.
3) Thực hiện đồng chỉnh khung không gian giữa khung hình ảnh đã qua
xử lý và khung hình ảnh tham chiếu tương ứng.
4) Đặc tính chất lượng không gian cục bộ được tính toán: Đo đánh giá
giống nhau cục bộ và sai khác cục bộ, cảm thụ bởi cảm nhận thị giác.
5) Thực hiện phân tích phân bố các đặc tính giống nhau và sai khác cục
bộ.
6) Đo suy giảm chất lượng không gian toàn cục bằng cách sử dụng đặc
tính khóa chặn.
7) Đo suy giảm chất lượng thời gian toàn cục bằng cách sử dụng đặc
tính độ giật (jenkiness). Đo độ giật bằng cách đánh giá cường độ chuyển
động cục bộ, toàn cục và số lần hiển thị khung.
8) Điểm chất lượng được ước tính dựa trên cơ sở tập hợp phi tuyến của
các đặc tính trên.
9) Để tránh dự báo sai trong trường hợp sai lệch đồng chỉnh không gian
tương đối lớn giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và cảnh hình ảnh đã qua xử lý,
các bước trên được tính toán cho 3 đồng chỉnh không gian theo chiều ngang
và dọc khác nhau của cảnh hình ảnh và điểm được dự đoán lớn nhất trong số
tất cả vị tri không gian là điểm chất lượng được ước lượng cuối cùng.
3.1.2. Tiền xử lý
Mỗi khung của cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý được lọc thông thấp
không gian và lấy mẫu đại diện cho 3 độ phân giải khác nhau.
3.1.3. Đồng chỉnh thời gian
18

Đồng chỉnh thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng cảnh hình ảnh
tham chiếu và đã xử lý ở độ phân giải thấp
3.1.4. Đồng chỉnh khung không gian
Lặp lại tất cả các khung trên của cảnh Hình ảnh đã xử lý
3.1.5. Tính toán các đặc tính giống nhau và khác nhau cục bộ
Với mỗi cặp khung đã đồng chỉnh, một tập hợp các đặc tính chất lượng
không gian tính toán
3.1.6. Phân tích sự phân bố của các đặc tính cục bộ
3.1.7. Tính toán đặc tính khối
Đặc tính khối được tính toán bằng cách sử dụng các khung hình ở độ
phân giải. Đặc tính này đo khả năng nhìn thấy được của các viền khối khi
xảy ra các lỗi mã hóa, truyền dẫn.
3.1.8. Tính toán đặc tính giật hình (chất lượng thời gian)
Đặc tính giật được tính bằng trung bình tích số số lần hiển thị tương đối
(biến đổi phi tuyến của số lần hiển thị) và cường độ chuyển động. Cường độ
chuyển động chủ yếu bắt nguồn từ sự sai khác giữa các khung trên các vùng
riêng biệt của khung.
3.1.9. Kết hợp với MOS
Sử dụng hàm S-shaped với các tham số không đổi, giá trị đặc tính có
thể được ánh xạ đến thang đo cảm nhận. Khi dùng tham số dữ liệu phụ
thuộc, các hàm S-shaped có thể được sử dụng, chẳng hạn để nén tất cả các
giá trị bên dưới theo nghĩa một giá trị nhỏ và dãn tất cả các giá trị trên.
3.1.10. Xử lý cảnh hình ảnh bị mất đồng chỉnh không gian
Để tránh dự đoán sai trong trường hợp mất đồng chỉnh không gian
tương đối lớn giữa cảnh hình ảnh tham chiếu và đã xử lý, các bước trên được
19
tính toán cho ba bước đồng chỉnh không gian theo phương ngang và dọc
khác nhau của cảnh hình ảnh và điểm dự đoán tối đa trong số tất cả các vị trí
không gian là điểm chất lượng được ước lượng cuối cùng.
3.1.11. Tham khảo sử dụng mã nguồn

Phần này bao gồm lưu trữ nhúng với mã nguồn C
++
gồm các phần và
hàm thiết yếu để mô tả khuyến cáo thực hiện mô hình. Tất cả các liên kết để
triển khai thực tế được thực hiện trong các phần trên tham chiếu đến mã
nguồn này.
3.2. Đo dựa trên mô hình tham chiếu rút gọn YonseiRR [3]
3.2.1. PSNR biên (EPSNR)
Mô hình RR chủ yếu đo đánh giá suy giảm chất lượng trên đường biên.
Trong mô hình, thuật toán tách đường biên được áp dụng đầu tiên với cảnh
hình ảnh nguồn để xác định các điểm ảnh biên. Sau đó, suy giảm chất lượng
của các điểm ảnh biên đó được đo đánh giá bằng cách tính toán sai số trung
bình bình phương. Từ sai số này sẽ tính được EPSNR.
3.2.2. Lựa chọn đặc tính từ các cảnh hình ảnh nguồn
Do là mô hình tham chiếu rút gọn (RR), cho nên tập các đặc tính cần
phải trích rút từ mỗi ảnh của cảnh hình ảnh nguồn. Trong mô hình EPSNR
RR, số lượng điểm ảnh đường biên nhất định được lựa chọn từ mỗi ảnh. Sau
đó, vị trí và giá trị các điểm ảnh được mã hoá, truyền đi.
3.2.3. Ghi nhận không gian/ thời gian và điều chỉnh tăng ích/ bù lại
Trước khi tính toán sự sai khác giữa các điểm ảnh biên của cảnh hình
ảnh nguồn và cảnh hình ảnh đã xử lý, thì cảnh hình ảnh nhận được ở đầu thu
trước tiên phải ghi nhận không gian/thời gian rồi đến điều chỉnh tăng ích/bù
lại.
3.2.4. Tính toán EPSNR và xử lý bổ sung dữ liệu
Sau khi tiến hành ghi nhận thời gian, trung bình sai khác giữa các điểm
20
ảnh biên của cảnh hình ảnh nguồn và các điểm ảnh tương ứng của cảnh hình
ảnh đã qua xử lý sẽ được tính toán
3.2.5. Khung đóng băng lớn nhất và khung đóng băng tổng
Các lỗi truyền tải có thể gây ra các khung đóng băng kéo dài.

3.2.6. Lỗi truyền tải khối
Các khối bị đóng băng cục bộ có thể xảy ra do lỗi truyền tải. Ngoài ra,
trong những cảnh tĩnh, một số khối giống hệt các khối của khung hình trước
tại cùng vị trí.
3.2.7. Điều chỉnh cuối cùng của EPSNR
3.2.8. Điều chỉnh phân đoạn tuyến tính
Khi EPSNR vượt quá một giá trị nhất định, chất lượng theo cảm nhận
trở nên bão hòa. Trong trường hợp này, nó có thể thiết lập giới hạn trên cho
EPSNR.
Kết luận chương 3
Chương 3 đã nghiên cứu về hiệu năng của các phương pháp đo đánh
giá chất lượng hình ảnh HDTV, bao gồm hiệu năng của mô hình tham chiếu
đầy đủ (FR) và hiệu năng của mô hình tham chiếu rút gọn (RR). Còn với mô
hình không tham chiếu, do có độ chính xác thấp và hơn nữa cũng đang trong
quá trình nghiên cứu của các hãng cung cấp thiết bị hệ thống, cho nên sẽ
không nằm trong nội dung nghiên cứu. Qua nghiên cứu hiệu năng của các
phương pháp đo đánh giá khách quan chất lượng hình ảnh HDTV cho thấy
phương pháp đánh giá khách quan theo mô hình tham chiếu đầy đủ FR -
Vquad-HD của SwissQual (Thụy sỹ) có hiệu năng cao nhất và phương pháp
đánh giá khách quan theo mô hình tham chiếu rút gọn RR - Yonsei_HDRR
của Yonsei (Hàn Quốc) có hiệu năng cao nhất.
Qua nghiên cứu hiệu năng của các phương pháp đo đánh giá chất lượng
hình ảnh HDTV, đề tài lựa chọn hai phương pháp đo đánh giá chất lượng
21
khách quan hình ảnh HDTV có hiệu năng cao nhất đó là theo mô hình tham
chiếu đầy đủ FR - Vquad-HD của SwissQual (Thụy sỹ) và theo mô hình
tham chiếu rút gọn RR - Yonsei_HDRR của Yonsei (Hàn Quốc) để tập trung
nghiên cứu cụ thể hơn.
Mô hình tham chiếu đầy đủ FR - Vquad-HD của SwissQual (Thụy sỹ)
dự đoán chất lượng hình ảnh được cảm nhận bởi các chủ thể có kinh nghiệm.

Mô hình dự đoán sử dụng mô hình tâm lý thị giác và khả năng cảm thụ để
mô phỏng cảm nhận chủ quan. Bằng cách tiếp cận tham chiếu đầy đủ, mô
hình so sánh đầu vào hoặc hình ảnh tham chiếu chất lượng cao và cảnh hình
ảnh bị suy giảm tương ứng trong điều kiện đo.
Mô hình tham chiếu rút gọn RR - Yonsei_HDRR của Yonsei (Hàn
Quốc) chủ yếu đo đánh giá suy giảm chất lượng trên đường biên. Trong mô
hình, thuật toán tách đường biên được áp dụng đầu tiên với cảnh hình ảnh
nguồn để xác định các điểm ảnh biên. Sau đó, suy giảm chất lượng của các
điểm ảnh biên đó được đo đánh giá bằng cách tính toán sai số trung bình
bình phương.












22
KẾT LUẬN CHUNG
Trên thế giới, truyền hình số phân giải cao (HDTV) đã được phát triển từ
những năm đầu của thế kỷ. Còn ở nước ta, HDTV cũng đã được phát triển
trong khoảng vài năm gần đây.
Mặc dù truyền hình HDTV mới được đưa vào triển khai ở nước ta,
nhưng nhìn chung chất lượng của các kênh truyền hình HD được người sử
dụng đánh giá tương đối cao. Song về thực chất, các hình ảnh HD được đánh

giá theo cảm nhận chủ quan của người sử dụng khi chuyển từ xem hình ảnh
tương tự hoặc SD có chất lượng kém hơn sang xem hình ảnh HD có chất
lượng cao hơn. Trên thực tế, các kênh HDTV của các nhà cung cấp dịch vụ
truyền hình có chất lượng chưa phải là cao, nhiều kênh gọi là HDTV, nhưng
cũng chỉ là gần HD hay là HD nâng cấp. Chỉ một số kênh HDTV thực thụ là
Full HD. Điều này cũng là lẽ tất nhiên, khi mà người sử dụng chưa có được
các so sánh chuẩn tắc để có thể đánh giá hay nhận định thực chất chất lượng
dịch vụ truyền hình HDTV của các nhà cung cấp. Ngoài ra, còn lý do khác
nữa là chất lượng của truyền hình HDTV còn phụ thuộc rất nhiều vào môi
trường truyền dẫn, cũng như thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Do vậy,
những đánh giá về chất lượng truyền hình HDTV cho đến nay cũng chỉ
mang tính chủ quan, mà chưa có được phương tiện hay công cụ đánh giá đủ
chính xác để có được kết luận chính thức. Cho nên, những nghiên cứu
phương pháp đánh giá chất lượng truyền hình cần được thực hiện và có thể
tiến tới xây dựng, công bố tiêu chuẩn đánh giá chất lượng dịch vụ truyền
hình HDTV của các nhà cung cấp dịch vụ để phục vụ cho kiểm soát chất
lượng dịch vụ của chính nhà cung cấp cũng như công tác quản lý nhà nước
chuyên ngành về truyền hình.
Để đánh giá chất lượng hình ảnh HDTV, các nhà nghiên cứu và các tổ
chức tiêu chuẩn hóa quốc tế như ITU, SMPTE đã đưa ra các phương pháp và
23
mô hình đo đánh giá. Về cơ bản có hai phương pháp đánh giá chất lượng
hình ảnh HDTV là:
- Phương pháp đánh giá chủ quan: Sử dụng thực nghiệm quan sát và
những người tham gia để đánh giá chất lượng theo thang điểm lựa chọn
trung bình (MOS). Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh sử
dụng một nhóm người tham gia xếp loại và đánh giá chất lượng hình ảnh.
Môi trường và con người được dùng để kiểm tra định tính thay đổi tùy theo
nhà cung cấp dịch vụ.
Các phương pháp thường được sử dụng để đánh giá chủ quan chất lượng

hình ảnh số bao gồm:
+ Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối (ACR).
+ Phương pháp đánh giá phân loại tuyệt đối với tham chiếu ẩn
(ACR-HR).
+ Phương pháp đánh giá phân loại suy giảm (DCR).
+ Phương pháp so sánh theo cặp (PC).
+ Phương pháp thang đo chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích
đôi (DSCQS).
+ Phương pháp đánh giá chất lượng liên tục bằng tác nhân kích thích
đơn (SSCQE).
+ Phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh (SAMVIQ).

- Phương pháp đánh giá khách quan: Tại đầu cuối, sử dụng thiết bị đo các
tham số khác nhau để đánh giá chất lượng tổng thể của tín hiệu hình ảnh. Do
tâm lý đánh giá của người tham gia rất quan trọng trong việc đánh giá chất
lượng chủ quan của hình ảnh. Hơn nữa phương pháp đánh giá chủ quan cũng
tốn nhiều thời gian, nỗ lực và thiết bị đặc thù để đánh giá. Điều này gây khó
khăn cho nâng cao hiệu quả đánh giá chất lượng và giám sát chất lượng cũng