1、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T J.240SECTOR DE NORMALIZACIN DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (06/2004) SERIE J: REDES DE CABLE Y TRANSMISIN DE PROGRAMAS RADIOFNICOS Y TELEVISIVOS, Y DE OTRAS SEALES MULTIMEDIOS Mediciones de la calidad de servicio Marco para la supervisin a distanc
2、ia de la relacin seal/ruido de las imgenes transmitidas utilizando el espectro ensanchado y la transformada ortogonal Recomendacin UIT-T J.240 Rec. UIT-T J.240 (06/2004) i Recomendacin UIT-T J.240 Marco para la supervisin a distancia de la relacin seal/ruido de las imgenes transmitidas utilizando el
3、 espectro ensanchado y la transformada ortogonal Resumen Esta Recomendacin presenta un marco general para la supervisin a distancia de la calidad de vdeo para la contribucin y distribucin primaria de la transmisin de televisin digital. En este marco general, se extrae en cada punto de enlace de la c
4、adena de transmisin las caractersticas de imagen utilizando el espectro ensanchado y la transformada ortogonal. Las caractersticas de imagen extradas, es decir, los coeficientes, se transmiten a travs de un circuito de datos distinto del circuito de transmisin de vdeo, a un centro de supervisin dond
5、e se estima la calidad comparando los coeficientes. A continuacin se presenta el marco general para la extraccin de los coeficientes. En el apndice I se presenta un ejemplo de extraccin de coeficientes adecuado para la estimacin de la relacin seal/ruido de cresta (PSNR). Los fundamentos tericos para
6、 la estimacin de la PSNR y los resultados de la simulacin que muestran la eficacia de este marco general tambin se recogen en el apndice I. Orgenes La Recomendacin UIT-T J.240 fue aprobada el 29 de junio de 2004 por la Comisin de Estudio 9 (2001-2004) del UIT-T por el procedimiento de la Recomendaci
7、n UIT-T A.8. ii Rec. UIT-T J.240 (06/2004) PREFACIO La UIT (Unin Internacional de Telecomunicaciones) es el organismo especializado de las Naciones Unidas en el campo de las telecomunicaciones. El UIT-T (Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT) es un rgano permanente de la UIT. Es
8、te rgano estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios y publica Recomendaciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomunica-ciones en el plano mundial. La Asamblea Mundial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (AMNT), que se celebra cada cuatro aos, establece lo
9、s temas que han de estudiar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que a su vez producen Recomendaciones sobre dichos temas. La aprobacin de Recomendaciones por los Miembros del UIT-T es el objeto del procedimiento establecido en la Resolucin 1 de la AMNT. En ciertos sectores de la tecnologa de la inf
10、ormacin que corresponden a la esfera de competencia del UIT-T, se preparan las normas necesarias en colaboracin con la ISO y la CEI. NOTA En esta Recomendacin, la expresin “Administracin“ se utiliza para designar, en forma abreviada, tanto una administracin de telecomunicaciones como una empresa de
11、explotacin reconocida de telecomunicaciones. La observancia de esta Recomendacin es voluntaria. Ahora bien, la Recomendacin puede contener ciertas disposiciones obligatorias (para asegurar, por ejemplo, la aplicabilidad o la interoperabilidad), por lo que la observancia se consigue con el cumplimien
12、to exacto y puntual de todas las disposiciones obligatorias. La obligatoriedad de un elemento preceptivo o requisito se expresa mediante las frases “tener que, haber de, hay que + infinitivo“ o el verbo principal en tiempo futuro simple de mandato, en modo afirmativo o negativo. El hecho de que se u
13、tilice esta formulacin no entraa que la observancia se imponga a ninguna de las partes. PROPIEDAD INTELECTUAL La UIT seala a la atencin la posibilidad de que la utilizacin o aplicacin de la presente Recomendacin suponga el empleo de un derecho de propiedad intelectual reivindicado. La UIT no adopta
14、ninguna posicin en cuanto a la demostracin, validez o aplicabilidad de los derechos de propiedad intelectual reivindicados, ya sea por los miembros de la UIT o por terceros ajenos al proceso de elaboracin de Recomendaciones. En la fecha de aprobacin de la presente Recomendacin, la UIT ha recibido no
15、tificacin de propiedad intelectual, protegida por patente, que puede ser necesaria para aplicar esta Recomendacin. Sin embargo, debe sealarse a los usuarios que puede que esta informacin no se encuentre totalmente actualizada al respecto, por lo que se les insta encarecidamente a consultar la base d
16、e datos sobre patentes de la TSB. UIT 2005 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-T J.240 (06/2004) iii NDICE Pgina 1 Alcance . 1 2 Referencias . 1 2.1 Referencia normativ
17、a 1 2.2 Referencias informativas 1 3 Definiciones 1 4 Abreviaturas 1 5 Supervisin de la calidad de imagen basada en la extraccin de coeficientes de transformada . 2 5.1 Configuracin de la cadena de transmisin 2 5.2 Extraccin de las caractersticas de imagen . 3 5.3 Recorte, redondeo y codificacin de
18、los coeficientes 4 5.4 Informacin adicional. 4 5.5 Estimacin de la PSNR 4 Apndice I Ejemplo de implementacin. 6 I.1 Extraccin de caractersticas 6 I.2 Codificacin de los coeficientes. 6 I.3 Clculo de la MSE 7 I.4 Fundamento terico 7 I.5 Calidad de funcionamiento. 8 Rec. UIT-T J.240 (06/2004) 1Recomen
19、dacin UIT-T J.240 Marco para la supervisin a distancia de la relacin seal/ruido de las imgenes transmitidas utilizando el espectro ensanchado y la transformada ortogonal 1 Alcance Esta Recomendacin presenta un marco general para la supervisin automtica a distancia de la calidad de imagen. El marco p
20、ropuesto extrae los coeficientes de transformada de la imagen transmitida y los enva al operador de supervisin a travs de un circuito de datos adicional. Dado que la extraccin de los coeficientes y su transmisin se realiza aparte de la transmisin de difusin de vdeo, este mtodo no afecta la calidad d
21、e imagen del vdeo transmitido y, por consiguiente, puede aplicarse a la supervisin de la transmisin de vdeo que requiere una alta calidad como la contribucin y la distribucin primaria. 2 Referencias 2.1 Referencia normativa Las siguientes Recomendaciones del UIT-T y otras referencias contienen dispo
22、siciones que, mediante su referencia en este texto, constituyen disposiciones de la presente Recomendacin. Al efectuar esta publicacin, estaban en vigor las ediciones indicadas. Todas las Recomendaciones y otras referencias son objeto de revisiones por lo que se preconiza que los usuarios de esta Re
23、comendacin investiguen la posibilidad de aplicar las ediciones ms recientes de las Recomendaciones y otras referencias citadas a continuacin. Se publica peridicamente una lista de las Recomendaciones UIT-T actualmente vigentes. En esta Recomendacin, la referencia a un documento, en tanto que autnomo
24、, no le otorga el rango de una Recomendacin. Recomendacin UIT-T J.143 (2000), Requisitos de usuario para mediciones objetivas de la percepcin la calidad vdeo en televisin digital por cable. 2.2 Referencias informativas Recomendacin UIT-T J.144 (2004), Tcnicas de medicin objetiva de la percepcin de l
25、a calidad vdeo en televisin por cable en presencia de una referencia completa. Recomendacin UIT-T J.147 (2002), Mtodo de medicin objetiva de la calidad de imagen mediante el uso de seales de prueba en servicio. Recomendacin UIT-R BT.656-4 (1998), Interfaces para las seales de vdeo con componentes di
26、gitales en sistemas de televisin de 525 lneas y 625 lneas que funcionan en el nivel 4:2:2 de la Recomendacin UIT-R BT.601 (Parte A). 3 Definiciones En esta Recomendacin se define el termino siguiente: 3.1 nodo: punto de enlace en la cadena de transmisin. 4 Abreviaturas En esta Recomendacin se utiliz
27、an las siguientes siglas. DEC Decodificador (decoder) ENC Codificador (encoder) 2 Rec. UIT-T J.240 (06/2004) OT Transformada ortogonal (orthogonal transform) PSNR Relacin seal/ruido de cresta (peak signal-to-noise ratio) SS Espectro ensanchado (spread spectrum) WHT Transformada de Walsh-Hadamard (Wa
28、lsh-Hadamard transform) 5 Supervisin de la calidad de imagen basada en la extraccin de coeficientes de transformada 5.1 Configuracin de la cadena de transmisin En la figura 1 se muestra la configuracin hipottica de la cadena de transmisin. Se supone que la seal de la banda base est presente en cada
29、extremo (nodos 0 y 1) del circuito de transmisin de vdeo, donde se incluyen adems los equipos de codificacin y decodificacin. La seal de vdeo se deriva del flujo principal en los nodos 0 y 1 y estas seales derivadas se introducen en un extractor de caractersticas. La informacin de las caractersticas
30、 extradas se transmite a un estimador de PSNR a travs de un circuito de datos distinto del circuito de transmisin de vdeo. Dicho estimador mide la calidad PSNR de la transmisin utilizando la informacin de las caractersticas obtenidas en cada nodo. VdeorecibidoTransmisin de vdeoFuentede vdeoExtractor
31、 decaractersticasNodo 0Transmisin de caractersticas de imagen(transmisin de datos)Transmisin de vdeoExtractor decaractersticasEstimadorde PSNRNodo 1Terminal desupervisinFigura 1/J.240 Configuracin bsica Aunque la configuracin de la figura 1 est prevista para la supervisn de un solo enlace, puede amp
32、liarse para supervisar una cadena de transmisin poniendo en cascada los enlaces como se muestra en la figura 2. En ella, los extractores de caractersticas estn conectados a cada nodo de la cadena de transmisin y la informacin obtenida se transmite al estimador de PSNR. En este estimador, se seleccio
33、na la informacin de caractersticas de los dos nodos del enlace cuya calidad de transmisin se va a supervisar y se estima la PSNR utilizando la informacin seleccionada. Rec. UIT-T J.240 (06/2004) 3Figura 2/J.240 Supervisin de la cadena de transmisin 5.2 Extraccin de las caractersticas de imagen Se ex
34、traen las caractersticas de imagen en cada bloque de pxeles despus de dividir la imagen de entrada en bloques de tamao Nx Ny. Cuando el nmero de pxeles en horizontal y en vertical no sea igual al mltiplo de Nxy Ny, respectivamente, se adicionarn pxeles de relleno con un valor de pxel medio para que
35、el nmero sea igual al producto de Nxy Ny. En la figura 3 se muestran los pasos a seguir para extraer las caractersticas de imagen. Estas caractersticas se obtienen gracias a la combinacin del espectro ampliado y la transformada ortogonal. Sean xf (b)(n) y sPN(b)(n) la seal de entrada del bloque b en
36、 el cuadro f y la secuencia PN del bloque b, respectivamente, siendo n el ndice de pxeles. La caracterstica de imagen Rfb utilizando la transformada ortogonal (OT) viene dada por: () 0Amp kXbRbff= (1) () ()()() ()()()() nsnxOTnxSSOTkXbPNbfbfbf= (2) donde SSOT significa espectro ampliado y transforma
37、da ortogonal (spread spectrum and orthogonal transform). AmpZ es la componente de amplitud de Z, y k0representa la posicin del coeficiente extrado. Tambin puede definirse Rfb de la siguiente manera aplicando la transformada ortogonal inversa 1OT despus de multiplicar otra secuencia PN 2PNs : () 0Amp
38、 nybRbff= (3) () ()()() ()()()() kskXOTnxSSOTnybPNbfbfbf212= (4) siendo 0n la posicin del coeficiente extrado (en este caso, pxel). Esta segunda aplicacin mejora la efectividad del espectro ampliado gracias a la aleatorizacin en el dominio espacial adems de en el dominio de frecuencias. 4 Rec. UIT-T
39、 J.240 (06/2004) TransformadaortogonalinversaEleccin de uncoeficiente yclculo de amplitudRecorte,redondeo ycodificacinGeneracin delcdigo de tiempoMultiplexadorTransformadaortogonalxnf()()bRbf Tf t = 0Cb,Tff Momento actual t0Cbf ()nSPN()b()nSPN2()bFigura 3/J.240 Funcionamiento del extractor de caract
40、ersticas En cada bloque pueden utilizarse distintas secuencias PN, pero han de utilizarse las mismas secuencias PN en todos los nodos de la cadena de transmisin para cada bloque de la imagen. Se trata de un requisito obligatorio para la sincronizacin de los nodos, que se describe en 5.3. 5.3 Recorte
41、, redondeo y codificacin de los coeficientes El coeficiente Rfb extrado se inserta en el circuito de datos. Dado que Rfb suele ser un nmero real, se le aplica el recorte y el redondeo para expresar el coeficiente en una longitud en bits limitada. Tambin puede opcionalmente aplicarse una codificacin
42、de compresin para comprimir los datos, dado que la distribucin de probabilidad de Rfb es sesgada y, por consiguiente, se supone que el volumen de informacin se reducir. Todos los coeficientes codificados en un cuadro o campo se empaquetan y se desvan al circuito de datos. 5.4 Informacin adicional Co
43、mo informacin adicional para la estimacin de la PSNR, puede obtenerse del extractor de caractersticas la informacin temporal Tf. La informacin temporal describe la correspondencia del nmero de cuadros o campos con el momento de salida de los coeficientes, que se multiplexa con los coeficientes codif
44、icados Cfb en la ltima etapa del funcionamiento del extractor de caractersticas. Cuando se dispone de un cdigo temporal como el cdigo de tiempo longitudinal (LTC, longitudinal time code) y cdigo de tiempo de intervalo vertical (VITC, vertical interval time code), ste puede transmitirse en vez de uti
45、lizar el tiempo de extraccin, mtodo que se utiliza para ajustar el retardo de las caractersticas de imagen en el estimador de PSNR. 5.5 Estimacin de la PSNR En la figura 4 puede verse el funcionamiento del estimador de PSNR. En primer lugar, la informacin multiplexada enviada desde los dos nodos ubi
46、cados a cada extremo del enlace supervisado se demultiplexa y se obtienen los coeficientes codificados C0fb, y C1fb y la informacin temporal T0f y T1f. Cuando el orden de llegada de los coeficientes y la informacin temporal no corresponden al orden de salida del extractor de caractersticas, la infor
47、macin recibida ha de clasificarse para asegurarse de que los coeficientes y la informacin temporal siguen el mismo orden que los cuadros. A continuacin, si los coeficientes estn codificados, se descodifican y se obtienen los coeficientes D0fb y D1fb. A continuacin se ajusta el retardo entre los dos
48、nodos utilizando los coeficientes y la informacin temporal T0f y T1f. Rec. UIT-T J.240 (06/2004) 5T0fT1fF( , )DbDb01f f Ajuste deretardoDemultiplexador(Desde el nodo 0) Cb,Tf00 f Decodificacin Cb0f MSEPSNRDemultiplexador(Desde el nodo 1) Cb,Tf11 f Decodificacin Cb1f Db0f Db1f Cb0f Cb1f Figura 4/J.240 Funcionamiento del estimador de PSNR En la figura 5 se muestra por qu es necesario ajustar el retardo. Hay entre dos nodos un retardo de transmisin de vdeo dV y entre cada nodo
