איך נגדיר איכות מערכת וידאו ?

rnפרמטרי ומדדי איכות, קונטרסט, חדות, רעשים, הבהובים, רציפות תנועה, הפרעות שונות, יחס אות לרעש, תחום דינאמי, רוחב סרט, רזולוציה, ליניאריות, ...

8:00
  /  
11.08.2005
  
מאמר זה נכתב ע"י קובי בוכשטב (kobb).


איכות הוידאו.

איכות תמונה ווידאו הינה מונח בעיתי כיוון שבדר"כ מדובר במדידה סובייקטיבית התלויה בצופה ובתנאי הצפיה. היות ולא ניתן לבחון מערכת וידאו בעזרת "צופה" אקראי מומלץ להשתמש מדדי איכות אשר יאפשרו לבחון באופן פרטני את מערכת הוידאו.

בדוגמא הבאה מוצגות שתי תמונות. בתמונה השניה אנו מבחינים במשולש לבן בוהק, משולש אפרפר ומשולש אפור. בתמונה הראשונה אנו מבחינים במשולש אפרפר, משולש אפור ומשולש שחור. איזו תמונה איכותית יותר ? בפועל המשולשים בשתי התמונות זהים. רק הרקע התחלף!


בבואנו להגדיר את איכות הוידאו יש תחילה לבדוק לאלו פרמטרים אנו רגישים במיוחד. אח"כ לכל פרמטר ניתן להגדיר מדדים ואת אופן הבחינה. ציוד מקצועי יאפשר למדוד את רוב המדדים ובכך לתת מענה לפרמטרי איכות הוידאו אולם לרוב הציבור אין ציוד שכזה והדרך היחידה הינה הערכה של המדדים בעזרת ציפייה בוחנת וקריאה של נתוני היצרן.

העין ומוח שלנו רגישים במיוחד לפרמטרים הבאים:



  • בהירות וקונטרסט.


  • חדות.


  • רעשים שונים.


  • הבהובים.


  • רציפות תנועה.


  • הפרעות שונות.


  • "נעימות" התמונה והצבע. rn






rn 


איכות הוידאו ניתנת להערכה בעזרת מספר מדדים אשר ישויכו לפרמטרים אלו. ניתן לחלק את הגדרת האיכות לקטגוריות התלויות במוצר הנבדק – מצלמה, מעבד וידאו ומסך. לכל אחד מהמוצרים יש מספר מאפיינים משותפים ומספר מאפיינים ייחודיים.

בבואנו לבחון מערכות ומוצרי הוידאו ננסה להעריך את איכותן בעזרת המדדים הבאים אשר מוצגים לפי סדר חשיבותם:































פרמטר



מדד



בהירות וקונטרסט:



יחס אות לרעש (SNR) ותחום דינאמי חשמלי.

ליניאריות וגמא.

בנוסף במסך:

יחס הקונטרסט (היחס בין עצמת הלבן לעצמת השחור).

עצמת ההארה המקסימאלית.

בנוסף במצלמה:

תחום דינאמי אופטי.

רגישות (הינה הערך הגדול ביותר של סגירת הצמצם אשר עדיין מייצר מקסימום של סגנל הוידאו).

עצמת הארה מינימאליות (כמות האור המינימאלית של אובייקט אשר עדיין מאפשרת את זיהוי האובייקט). 



חדות:



רוחב סרט ורזולוציה מקסימאלית (בשני הצירים).



רעשים שונים:

 



 ספייקים (קפיצות צרות וגבוהות אשר אינן משפיעות על ערך ה SNR אך מפריעים לעין ולחלק מהאלגוריתמים).

HUM (רעשי תדר הרשת או רעשי ספק).

רעשים באזור מסוים בתמונה או רעשים בערכים מסוימים ("רעשי דגימה").

שגיאות תקשורת.



הבהובים :

 



הבהובים קשורים בקצב הרענון של התמונה (מתקבלים כאשר תדר רענון התמונה (שדות) נמוך מ 48 בשניה).

ככל שקצב הרענון גבוהה יותר כך ניתן לצפות ממרחק קרוב יותר ובתאורה חזקה יותר.



רציפות התנועה

 



רציפות התנועה תלויה בקצב העדכון ובעיקביות העדכון של התמונות ברצף הוידאו  (אי רציפות מובחנת כאשר תדר עדכון התמונה נמוך מ 24 עדכונים בשניה).

בנוסף במסך ובמצלמה: זמן דעיכה (עשוי לגרום למריחה של גופים נעים).



הפרעות:

 



קיפול תדרים (צילום של אובייקט כגון חולצה משובצת המכילה תדרים הגבוהים מתדר הדגימה תיצור עיוות בתמונה ובצבע עקב תופעת קיפול התדרים).

צל (עשוי להופיע בעיקר במקלטים או במערכות המשלבות מספר ערוצי וידאו וגרפיקה).

ריבועיות (מופיע עקב אלגוריתמי הדחיסה או זום דיגיטלי).

עיוותים (כתוצאה מעיבודים שונים כגון מסנני חידוד).

שגיאות במידע (עקב המעבר בתווך).

"נמלים זוחלות" (תופעה של נקודות צבעוניות המטילות במעבר קונטרסטי עקב מגבלות שיטת קומפוזיט)

בנוסף במסך ובמצלמה:

מריחות (מופיעות סביב אזור בעל עוצמת אור חזקה).

הומוגניות (קבלת עצמה זהה בכל המיקומים במרחב).

עיוותים גיאומטריים (קבלת מרחק זהה בין אובייקטים על פני כל המיקומים במרחב).

תאים פגומים או פגמים אחרים.



התאמה לתקן הוידאו:

 



דיוק בתדר (מסגרות שורות, פיקסלים).

ג'יטר.

עוצמות תקניות.

תזמוני הסגנלים והפאזה בין הסגנלים.

יחס צירים ועיוותים גיאומטריים.

תקניות מרחב הצבע.



השהיות:

 



השהייה של הוידאו מכניסה ליציאה (Latency).

מרכוז התמונה.

סנכרון בין אודיו לוידאו.

רצף שדות.

בנוסף במסך: השהיית הסגנל מחשמלי לאופטי.

בנוסף במצלמה:  השהיית הסגנל מאופטי לחשמלי.

בנוסף במעבד וידאו: זמני מיתוג וידאו (זמן ההתייצבות של הוידאו מרגע בחירתו).



 


כבחינת המערכת או השואה בין מערכות תתבצע ע"י מתן ציון ומשקל לכל מדד. שקלול הציונים ייתן את הממוצע למערכת. בנוסף לכל מדד מומלץ לבחור קו ציון אדום. אם המדד מקבל ציון נמוך מהקו האדום אזי ציון זה יינתן לכל המערכת.

לדוגמא: בחינה של מדד ליניאריות במסך פלאסמה יצביע על אופן ההתמודדות של המסך עם תופעת ה False Countering אשר מתבטאת באזורים בתמונה (בעיקר אזורים חשוכים או צבע גוף) אשר נראים כמו מפה טופוגראפית. מובן שמי שרגיש לתופעה זו ייתן למדד זה משקל רב וקו אדום גבוה ולמעשה יפסול מסכים בעלי F.C. גבוה.

בפרק הבא: איך בוחנים את המדדים ?


8:00
  /  
11.8.2005
  
מאמר זה נכתב ע"י קובי בוכשטב (kobb).

1