Thèse Évaluation de l'impact des formats vidéo "immersifs" des nouvelles technologies de visualisation associées sur la QoE des utilisateurs

Job description

about the role

Votre rôle est d'effectuer un travail de thèse sur : « l'évaluation de l'impact des formats vidéo Immersifs et des nouvelles technologies de visualisation associées sur la qualité d'expérience (QoE) des utilisateurs ».

·  Contexte global du sujet de thèse et état de l'art

Contexte : Les industriels de l'électronique grand public ont mis sur le marché des équipements permettant de produire et de regarder des contenus vidéo dits « immersifs ». Le premier format exploité auprès du grand public est la vidéo 360 qui permet de regarder une scène dans toutes les directions de l'espace à travers un terminal de visualisation approprié. Des évolutions de ce format, en termes de liberté de mouvement dans la scène, sont aujourd'hui à l'étude pour améliorer le confort de visualisation et augmenter la sensation d'immersion dans les contenus en respectant de plus en plus les contraintes imposées par la physiologie humaine.

Cette nouvelle façon de visualiser des contenus vidéo est destinée à offrir aux utilisateurs une plus grande sensation de présence dans les contenus visualisés grâce notamment à un champ visuel élargi mais aussi et surtout une nouvelle expérience avec une interaction forte entre le contenu visualisé et les mouvements de l'utilisateur (tête et/ou corps). Les systèmes vidéo « immersifs » sont classés en trois catégories :

·  les systèmes « 3DoF » : l'utilisateur peut faire pivoter sa tête autour de trois axes.
·  les systèmes « 3DoF+ » : systèmes 3DoF enrichis avec de légers mouvements de translation de la tête
·  les systèmes « 6DoF » : systèmes 3DoF+ avec déplacements dans la scène visualisée.

Côté production, les contenus vidéo « immersifs » sont soit des contenus synthétiques utilisés pour les environnements virtuels soit de la vidéo naturelle captée par des systèmes multi-caméras.

Quels que soient les systèmes utilisés, il existe plusieurs effets indésirables qui constituent un frein à l'utilisation à grande échelle de ces systèmes.

Les organismes de normalisation mentionnent l'importance des facteurs humains pour l'adoption des services média « immersifs » et travaillent à spécifier les technologies en ce sens.

Etat de l'art : Dans ce contexte, les groupes de travail spécialisés dans l'évaluation de la QoE ont identifié des axes d'étude visant à qualifier les facteurs ayant un impact sur la QoE et à développer des méthodes d'évaluation des systèmes de vidéo « immersive » :

·  fin 2016 à VQEG le groupe de travail « Immersive Media Group »
·  en 2017 à ITU-T Commission 12 avec des travaux sur la QoE pour la réalité virtuelle [1] : Définition des axes d'étude en vue d'obtenir la première version d'une norme d'ici 2020.

L'ITU-R a créé le groupe de travail Advanced Immersive Audio Visual Systems, en vue de définir un format de production pour la vidéo 360. Pour prendre en compte les propriétés du système visuel humain, la première version du format préconise une définition de 30K associée à une fréquence image de 60Hz à 120Hz [2]. Même si ces spécifications évolueront d'ici la fin du processus de normalisation prévue d'ici 2 à 3 ans, on constate une grande différence entre les caractéristiques cibles proposées par l'ITU-R et celles des systèmes de prise de vue et d'affichage actuels de vidéo « immersives » [3].

Dans l'attente des résultats de ces travaux normatifs, le « 3GPP » et le « VR Industry Forum » ont commencé à évaluer la qualité perçue pour définir des spécifications techniques [4] ou encore fournir des recommandations sur la création de contenus « immersifs » [5].

Merci de vous référer à la section 3 « Le plus de l'offre » pour des informations détaillés sur la mission scientifique et les principales activités associées à la thèse.

about you

Deux profils complémentaires sont susceptibles de correspondre au poste proposé :

·  Formation d'ingénieur spécialiste de l'informatique et des mathématiques (modélisation et statistique) s'intéressant à la vidéo et ayant une forte appétence pour les méthodes de recueil (entretien, questionnaire) et d'analyse de données représentatives de l'opinion de personnes.
·  Formation de type « Master » spécialisé dans le recueil et l'analyse de l'opinion de personnes (psychologie cognitive ou sociale, etc.) et maîtrisant l'outil informatique (langages de développement) ainsi que l'outil mathématique appliqué aux sciences humaines (modélisation et analyse de données).

Pour mener à terme les travaux de cette thèse, vous devrez mettre en oeuvre les compétences scientifiques et techniques suivantes :

·  Traitement du signal en général et des images et de la vidéo en particulier.
·  Systèmes sensoriels humain (vision, audition, etc.) et processus cognitifs.
·  Méthodologies d'évaluation de la perception et du ressenti client (entretiens, questionnaires, méthodes normalisées, etc.).
·  Statistique descriptive et inférentielle (définition et mise en oeuvre de plans d'expérience, analyse des données issues de tests subjectifs, modélisation, etc.).

L'ensemble de ces compétences existent au sein de l'entité d'accueil (experts et documentation).

Les qualités personnelles indispensables à la réussite de cette thèse sont :

·  Ouverture d'esprit et curiosité intellectuelle
·  Rigueur et esprit critique
·  Esprit d'équipe et facilité à communiquer
·  Ténacité et persévérance

Au regard du profil recherché (compétences en mathématique, informatique et sciences humaines) des stages dans des domaines connexes à sa spécialité (sciences humaines pour un.e candidat.e mathématicien.ne et inversement) seront fortement appréciés.

additional information

·  objectif scientifique - verrous à lever

L'objectif principal de la thèse est de développer de nouvelles méthodologies d'évaluation de la qualité d'expérience liée à la vidéo « immersive ».

Les travaux de thèse devront fournir les résultats suivants :

·  Identifier les critères subjectifs d'appréciation de la QoE en vidéo « immersive » à partir de l'opinion des utilisateurs.
·  Définir et valider les méthodes d'évaluation des critères d'appréciation les plus prépondérants.
·  Proposer un modèle de QoE basé sur les critères d'appréciation.
·  Définir et valider une méthode de mesure des performances des systèmes d'affichage de contenus vidéo « immersifs ».
·  Proposer des critères de classification des contenus vidéo « immersif » permettant de sélectionner des contenus de référence adaptés aux objectifs d'un test subjectif donné.
·  Générer de nouveaux contenus vidéo « immersifs » si nécessaire

Les principaux verrous scientifiques et technologiques identifiés à ce jour sont :

·  des modèles théoriques de la QoE relativement récents (années 2000) et encore parcellaires au regard de l'approche multidisciplinaire demandée (sciences humaines, mathématiques et technologies).
·  les systèmes d'acquisition de contenus vidéo « immersifs » naturels sont essentiellement basés sur des systèmes multi-caméras ayant chacun des inconvénients (disparités photométriques ou colorimétriques entre caméras, zones aveugles, d'occlusion ou de parallaxe différente, etc.). Une approche théorique de la prise de vue devrait permettre de définir le système d'acquisition le mieux adapté aux objectifs des tests à réaliser. En cas de non-disponibilité de cette solution optimale (mais non idéale), il conviendra de choisir entre l'utilisation d'une solution sous-optimale et la conception d'un système dédié.
·  le niveau de performance limité des logiciels de post-traitement des images acquises à la prise de vue. En effet, les artéfacts visuels générés lors des opérations de post-traitement des vidéos sources issues de caméras et de capteurs différents pourraient s'avérer critiques pour la validité de tests sur la QoE comme c'est le cas aujourd'hui.
·  le niveau de performance faible des systèmes d'affichage en termes de résolution et de fréquence image. Les contenus visualisés semblent flous, avec une perception de flou équivalente à celle qui existe entre une définition 480x270 pixels et 1920x1080 pixels (Full HD), et les mouvements saccadés (fréquence image à l'affichage différente de celle de la vidéo).
·  l'absence de normalisation des interfaces et formats.

l'absence d'un lecteur bande de base pour les tests subjectifs avec notamment des contraintes de temps réel au regard de la quantité des données image source.

·  approche méthodologique-planning

L'approche méthodologique proposée est la suivante :

·  T0 à T0+6 : bibliographie et analyse critique des études sur le sujet

T0+6 à T0+18 : méthode d'évaluation de la qualité d'expérience en vidéo « immersive »

Pour mener à terme ce travail, trois activités devront être conduites :

·  Proposer une méthode de mesure des performances des systèmes d'affichage
·  Proposer une méthode de classification des contenus vidéo « immersifs »
·  Identifier les critères subjectifs d'évaluation de la QoE à partir de l'opinion d'utilisateurs « grand public »
·  T0+18 à T0+30 : tests d'évaluation de la qualité d'expérience en vidéo « immersive » basés sur les méthodes proposées
·  T0+30 à T0+36 : rédaction du rapport de thèse et soutenance.

department

La thèse se déroulera au sein d'une équipe de recherche d'une vingtaine de personnes dont trois thésards. Ils travaillent sur l'ensemble de la chaîne vidéo, traitant de la production et de la post-production, du codage vidéo et de l'évaluation de la qualité perçue des services intégrant les médias vidéo et/ou audio. L'équipe a une fonction transverse sur les activités d'Orange allant de la recherche au déploiement de services opérationnels.

Qu'est ce qui fait la valeur ajoutée de cette offre ?

Orange place le client au coeur de sa stratégie. Pour les satisfaire et en séduire de nouveaux, la qualité d'expérience s'impose plus que jamais comme un atout concurrentiel majeur. Le sujet de cette thèse s'insère parfaitement dans cette stratégie. Basée sur les dernières technologies audiovisuelles, les résultats des travaux de cette thèse permettront à Orange de définir des services de qualité adaptés aux exigences des clients et différentiant par rapport aux offres concurrentes, pour une expérience incomparable !

Références :

[1] Overview of Quality of Experience (QoE) in Virtual Reality Services - New ITU-T Recommendation in the work programme: G.QoE-VR, ITU-T Study Group 12, Septembre 2017

[2] Parameter values for advanced immersive audio visual (AIAV) systems for production and international programme exchange, Working Document Towards a Preliminary Draft New Recommendation ITU-R [AIAV], ITU-R WP6C, Novembre 2017

[3] Understanding Trade-offs in Microdisplay and Direct-View VR Headset Designs, Insight Media Display Intelligence, Février 2017

[4] Technical Report, 3GPP TR 26.918, Release 15, Septembre 2017

[5] Draft Guidelines, VR Industry Forum, Octobre 2017

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Thesis