映像品質に関するメモ

典型的な映像品質

TV品質
sub {font-size: -1}
走査線 525 本、縦横比 4:3、29.7fps, interlace
CIF (Common Intermediate Format, NTSC -> CIF -> PAL みたいに変換のために使うフォーマット）
352 x 288, 30fps
SIF (Source Input Format)
352 x 240, 30fps
D1
704 (720) x 480, 30fps
DVビデオ
720 x 480, 30fps, 24bit color

入力端子

Composite 端子
輝度と色差信号が混合
S (Separate) 端子
輝度と色差分離　S1,S2（ワイド対応）
D端子
輝度、色差赤、色差青
D1 (480i), D2 (480p), D3 (1080i), D4(720p), D5 (1080p)

画質補正について

詳しい内容に関するリンクはこちら。
ガンマ補正
入力信号レベルと蛍光体の発行量がデバイスによって異なるため、色味がデバイスごとに異なる。これを表示デバイスのガンマ特性という。これを補正するのがガンマ補正。
色温度補正
同じ白といっても、放送用モニタや市販ディスプレイの多くは色温度 9300K（青っぽい白）, ハイビジョンでは 6500K（昼光色）、印刷の白は 5000K を基準にしている。加法混色型のデバイスは、輝度の最も高い白色を基準として調整するため、基準色の色温度の決定が必要になる。

画質評価について

符号化誤差電力（S/N）を計算して、劣化の基準とする。

PSNR (Peak Signal to Noise Ratio

圧縮による誤差のメトリック。原画像の色成分、輝度成分などを xi, 圧縮後の成分をx'iとして、

PSNR = 10 * log 10(MAX2/MSE) [dB]
MAX: 画素の最大値 (255など）
MSE( Mean Square Error): Sumi(xi-x'i)2

経験的に、通常は 25-40dB に収まり30dBくらいだとまあまあの画質ということらしい。

画質劣化に関して

静的な画質劣化

ぼけ
DCT係数の高域成分をカットしたりすると細かい模様、エッジ部分がはっきりしなくなり画面がぼける。色信号のぼけは色にじみになる。
偽輪郭
輝度や色の緩やかな変化部分で等高線状に生じる輪郭線
グラニュラノイズ
低域部分に対して粗く量子化するとでるランダムな粒子状ノイズ。
ブロックひずみ
矩形ブロック内で閉じたDCT処理によって発生する、ブロック境界が見えるひずみ。直流成分を粗く量子化すると、輝度の違いがブロック状のゆがみになりやすい。逆に高域成分を粗く量子化しても、ぼけ方やソースノイズに対するゆがみの違いによってブロックひずみが発生することもある。

動的な画質劣化

動物体の変形・劣化
主に時間軸方向の予測誤差信号のゆがみによって発生する。 予測誤差信号の低域成分を粗く量子化すると、動物体が変形したりブロック状に劣化したりしやすい。特にエンコーダの動きベクトル検出の範囲を超えた速い部分で顕著に表れる。同じ物体内の隣接ブロックで、大きく誤った動きベクトルで保証した場合にもブロック状のゆがみが生じる。
ジャーキムーブメント
ぎくしゃくした動きになる劣化。2フィールドをマージしたフレーム信号形式の処理で、時間軸方向の高域成分をカットしたりフィールドやフレームのスキップによって発生する。また、動きベクトルが画像中のノイズなどによって誤って検出されて符号化した際、予測誤差データを閾値処理して伝える場合も発生することがある。
フリッカー
フィールドやフレームごとに輝度が変化するためにちらついて見える劣化。Intraframe encoding, Interframe encoding の違いによってフレームごとに画質劣化の程度や性質が変化することによって発生する。空間解像度の変化がモニタ上でガンマ特性によって輝度変化となり、フリッカの原因となることもある。
動きぼけ
動く領域がぼけて見える劣化
ダーティーウィンドウ
動く物体の後にノイズがあるようにみえること。

時空的な画質劣化

モスキートノイズ
DCTの高域成分を粗く量子化することによって、輪郭（エッジ）部分の周りに蚊が飛んでいるように見えるノイズ。高域成分が多い細かい模様の領域に高域のゆがみが重畳しても視覚的に目立たないが、エッジ近くが平坦であるとその部分のノイズが顕著に見える。モスキートノイズの例は例えばここなど。
エッジビジーネス
エッジ部分がちらついて見える劣化。

Contact: hyotan@yahoo.co.jp