Phương pháp đánh giá chất lượng dịch vụ truyền hình di động (Phần 2)

Các phương thức đánh giá chất lượng dịch vụ truyền hình di động

Để đánh giá chất lượng dịch vụ truyền hình di động thì bên cạnh chất lượng dịch vụ dựa trên cảm nhận của khách hàng hoặc là dựa trên các cam kết của nhà cung cấp dịch vụ thì chất lượng tín hiệu tại thiết bị đầu cuối sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới QoE của người xem, người sử dụng dịch vụ. Hiện nay, trên thế giới có 2 phương thức chính để đánh giá chất lượng tín hiệu truyền hình đó là phương thức đánh giá cảm quan và phương thức đánh giá khách quan.

1) Phương thức đánh giá cảm quan (Subjective video measurement)

Phương thức đánh giá cảm quan tuân thủ theo một số tài liệu khuyến nghị của Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) về việc đánh giá chất lượng tín hiệu theo thang điểm MOS. Phương thức đánh giá theo điểm MOS (Mean Opinion Score) thường được đánh giá thông qua cảm nhận cảm quan trực tiếp của người xem thông qua mắt thường trong điều kiện thí nghiệm. Thang điểm MOS sẽ dao động từ điểm 1 (Xấu) cho tới 5 (Xuất sắc).

Điểm MOS trung bình sẽ được thu thập thông qua các kết quả của 24 người được lựa chọn để kiểm tra. Ví dụ, về cách thức đo kiểm và việc thiết lập bài đo đã được nêu ra tại Khuyến nghị ITU-T P.910 của ITU. Theo đó, các thông số cơ bản như kích thước màn hình và góc nhìn là cố định không thay đổi trong quá trình đo. Trong quá khứ, các thí nghiệm khác nhau với các mô hình thuật toán đo khác nhau thường chỉ được đo tại một số độ phân giải cũ như QVGA (240p) hoặc VGA (480p) do các mô hình thuật toán được thiết kế riêng cho từng độ phân giải. Vì vậy, các kết quả thu được không thể sử dụng để làm phép so sánh giữa các độ phân giải khác nhau.

Với công nghệ, kỹ thuật ngày một phát triển thì các bài đo và thuật toán đã dần được thay đổi. Ngày nay, các độ phân giải sắc nét hơn, kích thước màn hình lớn hơn đã được sử dụng để đánh giá cảm quan chất lượng tín hiệu. Tất cả tín hiệu bất kể tín hiệu có độ phân giải thấp (480p) đều được chỉnh sửa, tăng độ nét để hiển thị trên màn hình hiển thị Full HD (1080p). Với phương pháp tiếp cận này, các kết quả đo có thể được sử dụng đồng thời để so sánh giữa các độ phân giải khác nhau khi mà đều xem cùng trên một màn hình hiển thị. Video với đội phân giải thấp khi hiển thị trên màn hình có độ phân giải cao chắc chắn sẽ xảy ra hiện tượng hình ảnh bị mờ và khó xem được dẫn đến chất lượng tín hiệu thấp. Xu thế sử dụng phương pháp này đã và đang phản ánh đúng hiện trạng công nghệ, khi mà ở đó độ phân giải sẽ chỉ là một thông số được sử dụng để đảm bảo việc nén hình ảnh đạt hiệu quả, và các thiết bị hiển thị ngày nay đã dần chuyển sang hiển thị với độ nét cao nhất có thể.

2) Phương thức đánh giá khách quan (Objective video measurement)

Trái ngược với phương thức cảm quan, thì phương thức đánh giá khách quan sẽ tập trung đo kiểm, đánh giá, dự đoán chất lượng tín hiệu thông qua việc phân tích tín hiệu từ khi bắt đầu mã hóa được truyền dẫn đến khi được giải mã hiển thị tại thiết bị đầu cuối. Để đánh giá một cách khách quan sẽ cần phải sử dụng các thuật toán đánh giá tín hiệu hình ảnh, các thuật toán này sẽ dựa trên các mô hình đánh giá khách quan. Tùy thuộc vào các mô hình khác nhau sẽ cho ra các kết quả đánh giá khác nhau, và ở mức cao nhất, các mô hình sẽ được tách biệt cho từng trường hợp đánh giá cụ thể. Về cơ bản, các mô hình đánh giá khách quan được chia thành 2 loại: Mô hình đánh giá dựa trên hình ảnh (Image-based models) và mô hình đánh giá dựa trên dữ liệu bitstream (bitstream-based models).

Mô hình đánh giá dựa trên hình ảnh thông thường sẽ yêu cầu có quyền truy nhập vào các tín hiệu video và audio đã được giải mã hóa để phục vụ cho việc đánh giá. Thông thường việc đánh giá này sẽ được thực hiện tại điểm cuối cùng là tại thiết bị hiển thị video và audio sau khi đã được giải mã hóa. Trong khi đó mô hình đánh giá dựa trên dữ liệu bitstream sẽ chỉ phân tích luồng tín hiệu IP khi được stream trong hệ thống mạng truyền dẫn. Việc phân tích các dữ liệu bitstream để sử dụng cho việc dự đoán chất lượng hình ảnh sẽ bị hạn chế khi có rất ít thông tin, cụ thể nếu nội dung khi được truyền tải đã bị mã hóa. Chính vì bản chất chỉ phân tích dựa trên luồng tín hiệu IP, mô hình này sẽ chỉ có ích khi được giám sát trực tiếp ngay trong dịch vụ trên hệ thống mạng, khi mà ở đó không có tín hiệu đã được giải mã hóa.

- Mô hình đánh giá dựa trên hình ảnh:

Mô hình đánh giá dựa trên hình ảnh gồm có 2 mô hình tham chiếu chính là: mô hình tham chiếu đầy đủ và không tham chiếu.

Mô hình tham chiếu đầy đủ (Full Reference): Mô hình cung cấp giải thuật cho phép so sánh trực tiếp hình ảnh nguồn và hình ảnh thu được tại đích thể hiện tại Hình 7.

Hình 7: Sơ đồ mô hình tham chiếu đầy đủ

Phương pháp này sẽ so sánh hình ảnh thu được đối với hình ảnh gốc có tùy chọn cụ thể để đánh giá điểm MOS của tín hiệu. Tín hiệu hình ảnh gốc phải là tín hiệu chưa bị nén, chưa được mã hóa, có độ nét cao, theo một số chủ đề nhất định và được lưu trữ trong hệ thống truyền dẫn. Phương pháp tham chiếu đầy đủ cung cấp chi tiết thông tin về sự thay đổi của từng khung hình dựa trên sự so sánh với chính tín hiệu gốc. Tuy nhiên, phương pháp này lại rất nhạy cảm đối với sự thay đổi về kích thước hình ảnh như là co giãn, bị cong… Nếu tín hiệu gốc được sử dụng là tín hiệu chất lượng cao thì kết quả MOS thu được sẽ cao.

Tuy nhiên, phương thức đánh giá đầy đủ lại không có nhiều lợi ích trong thực tiễn khi luôn luôn yêu cầu tín hiệu gốc phải được tải lên trước và lưu sẵn tại hệ thống. Để phát huy sự chính xác tối đa của phương pháp đánh giá này, cần thiết phải có sự thiết lập các phòng thí nghiệm với các quy định nghiêm ngặt hoặc cần phải có một môi trường truyền dẫn tín hiệu có thể kiểm soát được, nhằm tạo điều kiện liên lạc dễ dàng, truy nhập tín hiệu từ một hệ thống server tự host. Phương pháp này không thể được sử dụng để đánh giá các dịch vụ truyền hình trực tuyến, mà ở đó không chấp nhận việc tải các nội dung cá nhân lên hệ thống, do vậy mô hình không tham chiếu đã được giới thiệu để giải bài toán này.

Mô hình không tham chiếu (No Reference): Giải thuật mô hình chỉ phân tích chất lượng hình ảnh thu được tại đích thể hiện tại Hình 8.

Hình 8: Sơ đồ mô hình không tham chiếu

Trái ngược hoàn toàn với mô hình tham chiếu đầy đủ, mô hình này sẽ chỉ đánh giá tín hiệu đến và thu được tại đầu cuối mà không cần quan tâm đến chất lượng của tín hiệu đầu vào. Mô hình này sẽ không so sánh hình ảnh đã được giải mã với hình ảnh gốc mà chỉ đơn giản là đánh giá hình ảnh hiển thị trực tiếp sau khi đã được giải mã. Tất cả các tín hiệu video có thể áp dụng được, và đều không bị hạn chế bởi các tác động như là chỉnh sửa bóp méo, thay đổi độ phân giải hay là truy nhập video trực tiếp… Về cơ bản, mô hình không tham chiếu sẽ không chính xác bằng mô hình tham chiếu nhưng có tính ứng dụng cao hơn khi triển khai đo kiểm trong thực tiễn, khi mà có thể đánh giá trực tiếp tín hiệu video và audio tại thiết bị đầu cuối vào các thời điểm khác nhau trong ngày mà không cần quan tâm tới tín hiệu đầu vào.

- Mô hình đánh giá dựa trên dữ liệu bitstream:

Mô hình tham chiếu dựa trên dữ liệu bitstream sẽ chỉ phân tích luồng tín hiệu IP khi mà các tín hiệu này đã được mã hóa và truyền trong mạng truyền dẫn cụ thể tại Hình 9.

Hình 9: Sơ đồ mô hình tham chiếu dữ liệu bitstream

Mô hình này có phạm vi sử dụng giới hạn, khi không thể đánh giá thông số buffer của tín hiệu video đang sử dụng, không thể đánh giá hệ thống thiết bị giải mã, trình phát tín hiệu video. Trong trường hợp mã hóa dữ liệu, việc phỏng đoán chất lượng tín hiệu sẽ dựa trên dữ liệu meta như là bitrate hoặc là mất gói dữ liệu. Mô hình đánh giá dựa trên dữ liệu bitstream được thiết kế phục vụ cho các phạm vi cụ thể riêng biệt tương ứng với một ứng dụng cụ thể. Nó thường được sử dụng cho việc giám sát trong dịch vụ trong môi trường IP riêng biệt.

Kết luận

Dịch vụ truyền hình di động trên mạng viễn thông di động mặt đất là một loại hình dịch vụ giá trị gia tăng hoạt động trên nền tảng mạng viễn thông di động. Chất lượng dịch vụ đối với loại hình dịch vụ này phụ thuộc rất lớn vào hạ tầng mạng truyền dẫn chứ không phụ thuộc vào đơn vị cung cấp nội dung. Chất lượng dịch vụ tại đầu cuối thuê bao khác nhau và vào từng thời điểm trong ngày. Vào giờ cao điểm, dịch vụ có thể sẽ bị nghẽn, không thể truy cập và hoạt động với tốc độ chậm ảnh hưởng dẫn đến chất lượng dịch vụ không tốt.

Bên cạnh đó, bản chất của dịch vụ truyền hình là dịch vụ có hiển thị hình ảnh, âm thanh do vậy việc đánh giá chất lượng dịch vụ sẽ tập trung đánh giá theo 3 yếu tố: chất lượng hình ảnh, tính sẵn sàng khi phát các nội dung video và thời gian chờ khi sử dụng dịch vụ, liên quan đến trải nghiệm về dịch vụ (QoE) nhiều hơn là đánh giá chất lượng dịch vụ (QoS).

Các tham số QoS áp dụng để đánh giá sẽ liên quan đến việc đánh giá độ khả dụng của dịch vụ, thời gian truy nhập, một số tham số về mạng truyền dẫn và các chỉ tiêu hỗ trợ, giúp đỡ, trả lời khiếu nại của khách hàng. Căn cứ vào các tham số QoS này, các tổ chức, các hãng đo kiểm dịch vụ đã xây dựng các mô hình đánh giá cảm quan tín hiệu hình ảnh QoE (Độ nét của hình ảnh, âm thanh, kích thước, khung hình, độ phân giải, giật hình, đóng khối, mất tín hiệu...), đánh giá điểm MOS từ đó có thể áp dụng được để đánh giá chất lượng dịch vụ cho dịch vụ truyền hình nói chung và dịch vụ truyền hình di động nói riêng. Như vậy, để đánh giá chất lượng dịch vụ truyền hình di động cần sự tổng hợp của các chỉ tiêu đánh giá QoS lẫn QoE trải nghiệm của người sử dụng.

Yếu tố quyết định để đánh giá chất lượng dịch vụ truyền hình di động trên mạng viễn thông di động là sự tổng hợp của các chỉ tiêu đánh giá QoS lẫn QoE trải nghiệm của người sử dụng.

Tài liệu tham khảo

[1]. Đề tài Nghiên cứu xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật tín hiệu truyền hình di động, Mã số ĐT.016/17, Bộ TT&TT, 2017.

[2]. G.1010: “End-user multimedia QoS categories”, ITU-T.

Nguyễn Bích Lan