High-end Video Streaming Quality in the Wild : measuring and Predicting Satisfied User Ratio

Qualité du streaming vidéo haut de gamme dans des conditions réelles : mesurer et prédire le taux d’utilisateurs satisfaits

• Auteur / Autrice : Jingwen Zhu
• Direction : Patrick Le Callet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/09/2024
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et Sciences et Technologies du numérique, de l’Information et de la Communication (Nantes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Thomas Maugey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dietmar Saupe
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Dufaux, Lu Zhang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compression vidéo

Streaming (télécommunications)

Mots clés libres

Différence Juste Perceptible

Taux d’Utilisateurs Satisfaits

Optimisation du Streaming

Évaluation de la Qualité Video

Just Noticeable Difference

Satisfied User Ratio

Streaming Optimization

Video Quality Assessment

Résumé

L’œil humain ne peut percevoir de petits changements de pixels dans les images ou les vidéos jusqu’à ce qu’un certain seuil de distorsion soit atteint. Dans le contexte de la compression vidéo, la Différence Juste Perceptible (JND) est le plus petit niveau de distorsion à partir duquel l’œil humain peut percevoir la différence entre une vidéo de référence et la vidéo déformée/compressée. La courbe du Taux d’Utilisateurs Satisfaits (SUR) est la fonction de distribution cumulative (complémentaire) des JND individuels d’un groupe de observateurs. Les JND et SUR ont été largement étudiés pour les images et vidéos compressées afin d’utiliser les ressources minimales sans compromettre la Qualité de l’Expérience. Dans cette thèse, nous introduisons un nouveau protocole AtHome pour les études subjectives, qui combine les approches en laboratoire et de crowdsourcing. Nous optimisons les méthodes de recherche JND, réduisant ainsi le temps des tests subjectifs, et collectons de nouveaux ensembles de données JND pour vidéos HDSDR et UHD-HDR. Nous améliorons la fiabilité des données avec une méthode appelée ZREC et proposons des méthodes pour estimer les intervalles de confiance pour SUR. Nous menons également une étude longitudinale basée sur le protocole AtHome. Nous développons un pipeline pour prédire SUR en utilisant les VQMs comme proxy et des modèles basés sur les paramètres d’encodage comme proxy, améliorant ainsi la praticité pour les services de streaming. Enfin, nous démontrons comment l’intégration de JND et SUR dans l’optimisation de l’échelle de débit peut économiser le débit et le stockage.

This thesis is carried out within the “ANR-DEMCOM” project, which focuses on the durability of maritime structures exposed to the penetration of chlorides from seawater. This phenomenon can lead to the corrosion of steel reinforcements, resulting in the degradation of the structure. In the tidal zone, which is partially saturated due to wetting/drying cycles, chloride transport occurs through convection with liquid water, a faster process than diffusion. Therefore, the tidal zone is the most sensitive to chloride penetration. Quantifying the transfer properties of concrete is essential for the modelling of transfer phenomena in concrete. Blast furnace slag is commonly used in maritime environments due to its positive effects on the transfer properties of concrete. In this thesis, the transfer properties of concrete are estimated using saturation degree and chloride profiles, obtained by embedded resistivity sensors. Thus, instrumented specimens are exposed to chloride penetration under different conditions: in saturated conditions (during a diffusion test) and in unsaturated conditions (during imbibition and tidal cycles), in an attempt to decouple water from chlorides. All these tests are carried out on three concrete formulations that differ only in their slag content, in order to study the effect of slag on transfer properties. The embedded sensor used in this work measures electrical resistivity over time and over the entire thickness of the specimen. Resistivity profiles are recorded during the various phenomena and are then converted into saturation degree profiles and chloride profiles using calibration curves and calibration surfaces. Finally, the transfer properties are estimated by fitting a transport model to the saturation degree profiles and chloride profiles obtained experimentally.and crowdsourcing methodologies. We optimize JND search methods, reducing subjective test time, and collect new JND datasets for HD-SDR and UHD-HDR videos. We improve data reliability with a screening method named ZREC and propose methods for estimating confidence intervals for SUR. We further conduct a longitudinal study based on the AtHome protocol. We develop a pipeline to predict SUR using VQMs as proxy and parameterdriven models to predict SUR using encoding parameters as proxy, enhancing practicality for streaming services. Finally, we demonstrate how integrating JND and SUR into bitrate ladder optimization can save bitrate and storage.