MOS와 JND의 관계: 고품질 영상 평가의 새로운 통찰

초록

본 논문은 기존 JND 데이터셋을 기반으로 DCR 주관식 실험을 수행해 1차·2차 JND 지점에서의 MOS 값을 측정하고, MOS와 JND 사이의 매핑이 일방향적임을 밝혀낸다. 1차 JND의 75% SUR 지점은 MOS≈4.75에 가깝지만, MOS만으로 JND 단계를 역추정하기는 신뢰구간 겹침으로 인해 어렵다. 또한, 참여자 수가 제한된 DCR 실험은 미세한 품질 차이를 통계적으로 검출하기에 한계가 있음을 확인한다.

상세 분석

이 연구는 고해상도 영상 스트리밍에서 프리미엄 사용자가 요구하는 ‘인식 불가능한 차이’를 정량화하기 위해 JND와 전통적인 MOS 사이의 정량적 관계를 탐구한다. 먼저, 저자들은 HD‑VJND 데이터셋(180개의 1080p 원본 영상, CRF 17~31을 0.25 간격으로 인코딩)에서 1차·2차 JND를 구하고, 각 JND에 대해 75% 만족 사용자 비율(SUR)을 기준점으로 삼았다. SUR 곡선은 개별 관찰자의 JND 분포를 확률밀도함수(PDF)와 누적밀도함수(CDF)로 모델링한 뒤, 1 – CDF 형태로 표현된다. 75% SUR은 일반적으로 “대다수 사용자가 차이를 인지하지 못한다”는 의미이며, 이는 DCR 스케일에서 ‘Imperceptible(점수 5)’와 ‘Perceptible but not annoying(점수 4)’이 75:25 비율로 나타나는 상황과 일치한다.

실험 설계에서는 원본 영상(Reference, PVS 0)을 기준으로 DCR 방식을 적용했으며, 1차 JND(75% SUR) 영상(PVS 1)과 2차 JND 영상(PVS 2, 3)을 각각 1080p와 720p 해상도로 선택했다. 추가로 PVS 1과 2 사이에 4개의 중간 품질 영상을 삽입해 MOS 변화를 정밀하게 관찰했다. 참여자는 20명(10가구, 각 가구 2명)으로, 동일 가구 내 동일 TV 모델을 사용했음에도 불구하고 환경(조명, 시청 거리) 차이가 편향과 일관성에 더 큰 영향을 미쳤다.

MOS 계산 시 원본 영상의 평균을 5점으로 정규화했으며, 1차 JND 지점에서 기대되는 이론적 MOS는 4.75(5 × 0.75 + 4 × 0.25)이다. 실험 결과 평균 MOS는 4.79(95% CI