Системный подход к решению квалиметрических проблем в кинематографии

Основной цельюрешения квалиметрических проблем в кинематографии является обеспечение возможности проведения сравнительного квалиметрического анализа, классификации изделий мультимедийной техники различного функционального назначения и услуг, присвоение им определенной градации, сертификация. Еще одна причина необходимости решения квалиметрических задач связана с широким распространением рекомендаций международных стандартов на системы качества, в этом случае целью является оценка результативности процессов, составляющих системы качества (рис.3).

Вопросами качества в кинематографии занимались многие ученые, среди них невозможно не назвать М.В. Антипина и его учеников, О. Ф. Гребенникова и его учеников, Ю. М. Ишуткина, Л. Л. Полосина, Н.Н.Коломенского и др., переоценить их вклад в разработку теории и практики квалиметрии изображения и звука невозможно. Данная работа представляет собой результат систематизации и структурирования накопленного в кинематографии материала и разработки на его основании универсальных теоретических и практических рекомендаций по проведению квалиметрических экспертиз.

Как было сказано выше, квалиметрические задачи играют большую роль во всех элементах технического регулирования в кинематографии. В частности, вопросы формирования функциональных требований к различным видам аудиовизуальной техники, интегральная оценка мультимедийной техники и услуг по киновидеообслуживанию зрителей (в соответствии с

Рис.1. Основные элементы технического регулирования и основные задачи, решаемые с использованием экспертных методов

Рис.2. Структура задач технического регулирования в кинематографии и имеющиеся наработки

разработанными функциональными моделями, учитывающими степень важности тех или иных функций,

характеристик) могут быть решены только методами экспертной квалиметрии. Степень достоверности и объективности полученных результатов повышается в том случае, когда проводимые исследования позволяют сформулировать системный многофакторный перечень функциональных требований, в который должны входить качественные характеристики изображения и звука, конструктивно- технологические требования к аудиовизуальным средствам, возможности расширения предоставляемых ими функций, удобство эксплуатации, параметрическая надежность, эксплуатационная технологичность. Такой анализ является начальным этапом для решения практических вопросов разработки методик рационального выбора, сравнительных оценок, методик классификации, ранжирования, присвоения градаций, категорий.

Mетодология системного решения квалиметрических проблем в кинематографии может быть основана на теоретических и расчетно- экспериментальных методах и моделях экспертной квалиметрии с учетом оценивания результатов преобразований характеристик, происходящих в кинематографических системах.

Необходимость и целесообразность разработки системного подхода к оцениванию результатов преобразований как в отдельных звеньях и элементах кинематографических систем, так и на выходе систем в целом определяется рекомендациями современных международных стандартов на системы качества, в частности, по количественным методам измерения качественных характеристик, на которых основывается сертификация систем качества предприятий и организаций.

Подход к решению квалиметрических проблем в кинематографии может быть основан на требованиях и рекомендациях нормативно- технических документов на качественные характеристики изделий киновидеотехники, услуг по киновидеообслуживанию зрителей, на методы их контроля и испытаний; используемых на кинематографических предприятиях и в организациях метрологических и квалиметрических методиках, позволяющих определять соответствие характеристик требованиям стандартов, процедурах сертификации изделий киновидеотехники и услуг по киновидеообслуживанию зрителей.

Квалиметрические задачи в кинематографии [2] представляют собой не только задачи анализа, но также задачи синтеза, целью которых являются классификация, сертификация, сравнительное оценивание изделий, услуг по выходным качественным характеристикам, а также формирование требований к элементам, составляющим кинематографические системы. Задачи квалиметрического синтеза носят, в основном, расчетный характер, предполагают использование интегральных моделей, а задачи анализа, в большей степени, предполагают экспериментальные исследования. Суть задач анализа сводится к определению частных параметров, входящих в расчетные интегральные модели, и исследованию влияния различных факторов на эначения этих параметров.

Квалиметрические методы, в основе которых лежат задачи анализа, могут быть основаны на двух классах квалиметрических экспертиз: на психофизических и функциональных экспертизах.

В свою очередь, среди квалиметрических задач анализа, основанных на психофизических (сенсорных) квалиметрических экспертизах, представляют интерес с теоретической и практической точек зрения:

-формирование алгоритма проведения экспертизы с учетом конкретных целей и задач;

- формирование требований к условиям проведения субъективных экспертиз;

- разработка информационного, приборного и программного обеспечения, позволяющего моделировать значения характеристик в процессе проведения экспертиз;

- формирование одномерных лингвистических шкал оцениваемых параметров;

- определение статистических характеристик результатов экспертизы;

- оценка коэффициентов чувствительности к частным характеристикам с использованием элементов теории обнаружения сигнала и исследование зависимостей этих коэффициентов от влияющих факторов;

- оценка возможности обменных соотношений между характеристиками;

- определение коэффициентов чувствительности к обобщенным характеристикам.

Использование методов функциональной квалиметрии позволяет формировать требуемые функциональные модели определенного типа кинотехнологического, аудиовизуального или, в общем случае, мультимедийного, оборудования, киновидеотехники с учетом номенклатуры и иерархии функциональных или квалиметрических характеристик, их весомости, обменных соотношений между ними и т.д., проводить сравнительный квалиметрический анализ имеющихся типов аппаратуры с использованием разработанной функциональной модели, выбирать нужные конструктивные решения на основе проведенного анализа.

Аналогичные квалиметрические процедуры целесообразны для решения вопросов, связанных с выбором того или иного технологического метода, производственного процесса, позволяют проводить сравнительную квалиметрическую оценку выходных характеристик изделий, изготовленных с использованием различных технологий. Например, квалиметрический анализ, связанный с выбором отображающего устройства (монитора), предполагает проведение сравнительной оценочной процедуры используемых в настоящее время технологий изготовления жидкокристаллических мониторов или плазменных панелей и т.п., предполагающей учет степени важности той или иной характеристики, количественные и качественные уровни характеристик, обеспечиваемые различными технологиями производства и тестирования и т.д..

Экспертные квалиметрические методы все более широко проникают также в сферу услуг. Это касается не только привычных для кинематографии услуг по кинопоказу (и ряда дополнительных услуг, оказываемых кинотеатрами, а в настоящее время – мультимедийными комплексами) или ремонту и техническому обслуживанию аудиовизуальной техники, но и, например, разнообразных телекоммуникационных услуг. Для того чтобы провести сравнительный квалиметрический или функциональный анализ однотипных видов услуг, необходимо сформировать перечень выходных квалиметрических характеристик. Пользоваться перечнем параметров услуг, приведенных в стандартах, как правило, не получается, поскольку в них из общего перечня параметров трудно выделить технические, физические, субъективные параметры. Для того чтобы сформировать набор оцениваемых выходных качественных характеристик услуги, приходится проводить соответствующую субъективную квалиметрическую экспертизу.

При разработке системного подхода к решению квалиметрических проблем в кинематографии к области функционального (интеллектуального, логического) квалиметрического анализа следует отнести такие задачи, как:

- формирование целей, задач и алгоритмов функциональных квалиметрических экспертиз;

- формирование требований к условиям проведения субъективных экспертиз;

- формирование одномерных лингвистических шкал;

- определение статистических характеристик результатов экспертизы;

-экспертная оценка коэффициентов весомости частных характеристик методом парных сравнений или на основании требований нормативно- технических документов;

- расчет коэффициентов весомости обобщенных характеристик;

- определение возможности обменных соотношений между характеристиками в результате расчета парных коэффициентов корреляции между коэффициентами весомости характеристик и оценка значимости корреляционных связей;

- определение уровней качества обобщенных характеристик.

Целесообразностьи актуальностьиспользованиякомплексных или интегральных квалиметрических моделей, т.е. решение задач синтеза, заключается в том, что такие модели позволяют проводить сравнительный квалиметрический анализ, решать практические задачи в рамках стандартизации и сертификации и т.п.

Формирование интегрального показателя качества объекта является расчетной задачей, поскольку ее решение и точность этого решения определяются выбором метода свертывания единичных характеристик (параметров, показателей). Интегральный показатель (критерий) позволяет связывать набор лингвистических переменных на входе оцениваемого объекта (изделия, услуги, системы) с одной выходной лингвистической переменной, т.е. формировать интегральную оценку по набору входных лингвистических переменных.

В качестве интегрального показателя может быть выбрана функциональная зависимость выходного показателя от исходных характеристик или средневзвешенный показатель.

Функциональные модели, используемые при решении частных практических квалиметрических задач, чаще всего являются технико- экономическими показателями, определяющими взаимосвязь полезного суммарного эффекта и соответствующих затрат на создание, эксплуатацию. К таким показателям относится, например, комплексный показатель где Q - материальный полезный эффект от изделия; S(t) – эксплуатационные затраты; φ(t) – коэффициент интенсивности изменения затрат; К­₀ – капитальные затраты.

Среди используемых в практике квалиметрии комплексных показателей, являющихся разновидностями средневзвешенных значений отдельных характеристик, является критерий, предложенный А.В. Гличевым

где - коэффициент сохранения эффективности характеристик j-го объекта; - относительный показатель i-й характеристики; - абсолютное, эталонное, предельно допустимое значения i-й характеристики; - коэффициент важности (весовой коэффициент) i-й характеристики; n – количество характеристик.

Вышеприведенная модель является средневзвешенным арифметическим значением (аддитивной моделью), также возможно применение средневзвешенного геометрического значения (мультипликативной модели)

Обязательными условиями при использовании моделей такого вида являются: и . Возможно использование средневзвешенных гармонического или квадратического показателей.

Такие показатели трудно применимы к области кинематографических квалиметрических задач, не позволяют учитывать многие актуальные аспекты (характеристики надежности, эргономические, эстетические и др.), их использование ограничено областью функциональных квалиметрических экспертиз.

Вопросам применения интегральных квалиметрических моделей в области психофизических квалиметрических экспертиз посвящено большое количество публикаций.

С развитием и совершенствованием методов обработки экспериментальных результатов квалиметрических экспертиз появляется возможность использования таких методов, как набор нейросетевых методов анализа данных, в частности, метод нейронных сетей (Neural Networks), входящий, например, в пакет STATISTICA фирмы StatSoft. Расчетная интегральная квалиметрическая модель в этом случае получает новый смысл и, по сути, приобретает роль функции активации, обеспечивающей переход с одного уровня (например, с уровня частных квалиметрических или технических параметров) сети на другой (например, на уровень обобщенных характеристик или интегральный показатель).

Также, как и обобщенная квалиметрическая характеристика, на которую влияют частные показатели, или также, как интегральный показатель, являющийся результатом влияния обобщенных характеристик, нейрон сети получает входные сигналы (исходные данные либо выходные сигналы других нейронов нейронной сети) через несколько входных каналов. Каждый входной сигнал проходит через соединение, имеющее определенную интенсивность (или вес); этот вес соответствует «синаптической активности» нейрона. С каждым нейроном связано определенное пороговое значение. Вычисляется взвешенная сумма входов, из нее вычитается пороговое значение, и в результате получается величина активации нейрона (она также называется пост-синаптическим потенциалом нейрона или постсинаптической потенциальной функцией, PSP).

Выбор интегральной модели экспертной квалиметрической оценки является одним из основных вопросов при разработке методологии экспертной квалиметрии в кинематографии. Как показывает анализ, универсальных требований к такой модели сформулировать невозможно, слишком различные задачи решаются, однако, можно сформулировать требования к моделям, используемым для количественного описания информационно- измерительных систем, для оценки технологической и функциональной точности киновидеотехники, систем качества кинематографических предприятий и т.п.

На рис.4. приведены результаты анализа проблемы выбора интегральной квалиметрической модели, показаны основные критерии классификации моделей. Проведенный анализ показал, что предпочтение следует отдать моделям, имеющим теоретическое обоснование, в отличие от искусственных (формализованных моделей).

В качестве основной модели, позволяющей оценивать результаты преобразований характеристик в кинематографических системах, предлагается использовать статистическую модель, описываемую характеристическими функциями и на ее основе формировать интегродифференциальный критерий:

- этот критерий позволяет учитывать влияние отдельных характеристик на интегральный показатель качества;

- предполагает вероятностно – статистические подходы при обработке и анализе субъективных оценок экспертов;

- позволяет учитывать взаимное влияниеотдельных характеристик;

- может быть использован на различных иерархических уровнях оцениваемой системы, удобен для решения задач, связанных не только со сравнительным квалиметрическим анализом, но также для классификации, сертификации;в этом случае критерий принимается функцией принадлежности к терм- множествам многомерной классификационной шкалы;

- в данный критерий входят параметры, которые могут быть определены в результате единой квалиметрической экспертизы.

Основой интегрального квалиметрического показателя может быть многомерная характеристическая функция суммарного (интегрального) воздействия частных квалиметрических параметров, вероятность появления которых подчиняется нормальному распределению, на интегральную оценку качества анализируемой системы

где - математическое ожидание весового коэффициента; - отклонение частного параметра от эталонного значения, измеренное в нормированной относительной шкале; – среднеквадратическое отклонение весового коэффициента; – коэффициент корреляции между весовыми коэффициентами отдельных параметров.

В качестве интегрального показателя принимается действительная часть вышеприведенного выражения, но первый множитель возводится в квадрат для того, чтобы значения показателя были положительными

Теоретические и практические аспекты применения данной модели рассмотрены в работе [3]. Органичное включение этого критерия в системное решение квалиметрических проблем определяется также многоуровневым характером данной модели, в частности, если иерархическая структура квалиметрических характеристик такова, что на каком-то уровне могут быть определены значения обобщенных квалиметрических характеристик, то

,

где s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/></w:rPr><m:t>k</m:t></m:r></m:e></m:acc></m:e><m:sub><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/></w:rPr><m:t>ij</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> - математическое ожидание весового коэффициента i-го обобщенного квалиметрического параметра к j-му частному квалиметрическому параметру; ∆q_ij ,∆q_i,j+1 – отклонения частных квалиметрических параметров от эталонных значений; σ_{ij ­}, _­σ_i,j+1 - среднеквадратические отклонения весовых коэффициентов частных квалиметрических параметров; r_{i,j; j+1} – коэффициент корреляции между весовыми коэффициентами частных квалиметрических параметров.

При формировании системного подхода к решению квалиметрических проблем в кинематографии возникает необходимость разработки с той или иной степенью детализации методов, в основе которых лежат задачи синтеза. К таким задачам следует отнести:

- разработку многоуровневого интегрального критерия;

- формирование многомерных классификационных лингвистических шкал переменных, например, которыми являются параметры изображения и звука, влияющие на субъективную оценку изображения, создаваемого аудиовизуальными средствами;

- разработку вероятностной модели и программного обеспечения для оценки результативности процессов систем качества, являющихся основой экспертно-аналитического метода оценки результативности процессов, составляющих системы качества предприятий и организаций кинематографии;

- разработку методов решения различных практических задач, связанных с оценкой качества услуг по кинопоказу: оценку коэффициентов весомости обобщенных квалиметрических характеристик изделий киновидеотехники и услуг по кинопоказу; оценку востребованности услуг мультимедийных центров; экспертно- расчетный метод оценки качества услуг по киновидеобслуживанию при их сертификации;

- разработку методов решения практических задач, связанных в выбором, сравнительным квалиметрическим анализом функциональных моделей аудиовизуальной техники или технологических процессов и т.д.

Обобщенная структурная схема проблемы разработки методологии квалиметрии в кинематографических системах представлена на рис.3.

Совокупность рассмотренных в работе методик проведения разнообразных квалиметрических процедур, как психофизических, относящихся к оценке характеристик изображения, предполагающих моделирования и оценивание результатов преобразований характеристик, так и функциональных (логических, интеллектуальных), позволяющих решать проблемы, связанные с оценкой определенного набора функций, обеспечиваемых изделиями или услугами, а также лежащие в основе этих методик

Квалиметрические характеристики услуг по кинопоказу

Сравнительный квалиметрический анализ, классификация, ранжирование, присвоение категорий, градаций, сертификация изделий, услуг, систем качества. Оценка результативности систем качества кинематографических предприятий

Задачи синтеза: Интегральная квалиметрическая оценка с использованием расчетных моделей в виде функции случайной переменной, позволяющей учитывать стохастичность субъективных оценок, чувствительность эксперта к частным характеристикам, обменные соотношения между характеристиками: - разработка многоуровневого интегрального критерия; - формирование многомерных классификационных лингвистических шкал; - разработка вероятностной модели и программного обеспечения для оценки результативности процессов систем качества; - расчет весовых коэффициентов к обобщенным характеристикам; - расчет уровня качества обобщенных характеристик; - формирование требований к элементам и результатам промежуточных преобразований в системе

Задачи анализа:

Сенсорные квалиметрические экспертизы: -формирование алгоритма; - формирование условий экспертиз; -разработка приборного, нформационного и программного обеспечения; -формирование одномерных шкал; -определение статистических характеристик экспертизы; -оценка коэффициентов чувствительности к частным характеристикам; -оценка возможности обменных соотношений между характеристиками; -определение коэффициентов чувствительности к обобщенным характеристикам

Функциональные квалиметрические экспертизы: - формирование алгоритма; - формирование требований к условиям проведения экспертиз; -формирование одномерных лингвистических шкал; -определение статистических характеристик экспертизы; -экспертная оценка коэффициентов весомости частных характеристик; -расчет коэффициентов весомости обобщенных характеристик; -определение корреляционных соотношений между характеристиками:

Интегральная оценка с использованием средневзвешенных моделей

Субъективные квалиметрические оценки отдельных характеристик

Измерение частных и обобщенных параметров и характеристик:

Качественные характеристики изображения

Квалиметрические характеристики мультимедийных средств и технологий

Рис.3. Структура квалиметрических задач в кинематографии

Рис.4 . Основные критерии классификации математических моделей, которые могут быть использованы для решения квалиметрических задач

теоретические положения и соответствующие информационные теории, формируют теорию и методологию системной экспертной квалиметрии систем качества в кинематографии.

Практическая целесообразность рассмотренных вопросов заключается в необходимости разработки количественных методов оценки преобразований качественных характеристик изделий, услуг, происходящих в системах качества, которые могут быть применены на предприятиях и в организациях кинематографии, в частности, для решения проблем, связанных с сертификацией этих систем качества.