Thomas Zinner等人在《Impact of Frame Rate and Resolution on ObjectiveQoE Metrics》(QoMEX 2010)论文中,研究了视频帧率和分辨率对QoE的影响。在此摘录出其中重要的数据,很有参考价值,以作备忘。
首先,该论文提出了影响视频QoE的三个因素:分辨率,帧率,图像质量。如图所示。
这三个因素是相互独立的,而且其中的任意一个都不能太低,否则就会影响到视频的QoE。
该论文中使用到了H.264/SVC(H.264可分级编码)的编码方式。H.264/SVC可以实现编码视频时间上(帧率)、空间上(分辨率)可扩展,以及图像质量方面的可扩展,可以产生不同帧速率、分辨率或质量等级的视频。如下图所示:
该论文指出了视频客观质量算法(SSIM,VQM)和视频主观QoE(MOS)之间的之间的关系。SSIM和VQM取值都在0-1之间。SSIM值越高,视频质量越好,VQM取值越高,则视频质量越差。
这里可以参考文章:
举个例子一个视频如果它的SSIM取值在0.96,我们就可以认为它的质量达到了4(good)的程度。
该论文使用的视频测试序列(blue sky,crowd run,park joy)以及其特性如下表所示:
测试序列选自xiph.org。JSVM版本是9.15。基本层(base layer)分辨率为480x270,帧率为1.875fps。增强层(extension layers)包含以下几种帧率:3.75, 7.5, 15 30;以及以下几种分辨率:640x360, 960x540,1216x684。
不同分辨率对视频QoE的影响如图所示。左边的图是使用SSIM计算出来的结果,右边的图是使用VQM计算出来的结果。
图中横坐标Scale的意思是当前分辨率(像素数)除以最大分辨率(像素数)的值。例如Scale为0.5的时候,当前的分别率为860x484,其像素数416240为最大分辨率1216x684的像素数831744的一半。由图可见随着分辨率的下降,视频质量也在下降,在分辨率较低的时候,下降尤为明显。
分辨率变换的时候有两种插值方法:邻域像素插值,双三次差值。由图可见,双三次差值的方法要明显好于邻域像素插值的方法。
不同帧率对视频QoE的影响如图所示。由图可见,随着帧率的下降,视频质量逐渐下降(注:这一块还没弄明白是怎么回事)
带宽,帧率,分辨率之间的权衡结果如下图所示。横轴(x轴)代表带宽相对于视频最高质量节约的程度。
从这张图可以明显得出一个结论:如果想节约带宽,一定要优先考虑降低分辨率而不是帧率,否则就会严重影响到视频质量。
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