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ITU-R BT.1788 建议书 （视频主观质量评价标准）.pdf

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.30M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    ITU-R P
    ITU-R BT.1788 建议书 1 ITU-R BT.1788 建议书 对多媒体应用中视频质量的主观评估方法 （ITU-R 102/6 号研究课题） 范围 数字广播系统允许提供多媒体和数据广播应用，包括视频、音频、静态图像、文本和图表。本建议书 规定评估多媒体应用视频质量的非交互式主观评估方法。 （2007 年） 国际电联无线电通信全会， 考虑到 a） 许多国家正在引入数字广播系统； 利用数字广播系统，已经引入或计划引入包括视频、音频、静态图像、文本、图表等的多媒体和数 b） 据广播服务； 多媒体服务将涉及广播基础设施，其特点是可能使用固定或移动接收机、固定和可变的帧速率、不 c） 同的图像格式、先进的视频编解码、丢包等； d） e） f） g） h） 有必要规定性能要求，并验证为各项带有性能要求的服务而考虑的技术解决方案的适宜性； 这种验证将主要涉及在受控条件下对视频质量的主观评估； 在 ITU-R BT.500 建议书中规定的主观评估方法可以用于多媒体应用； 除了在 ITU-R BT.500 建议书中规定的那些主观评估方法外，还可使用其它的主观评估方法； 采用标准方法在不同实验室间实现信息交换是十分重要的； 建议 测试的一般方法，即在附件 1 中所述的图像质量评估的评定尺度和观测条件，应用于实验室实验， 1 并且只要可能，可用于多媒体应用中的运营评估； 2 3 在所有的测试报告中都应对测试配置、测试材料、观测者和方法做全面描述； 为了促进不同实验室之间的信息交换，应依据附件 2 中详述的统计方法对收集到的数据进行处理。
    2 ITU-R BT.1788 建议书 注 1 — 适于多媒体应用中视频质量主观评估的视频材料库，需由无线电通信第 6 研究组做进一步完善。 1 引言 附 件 1 评估方法描述 许多国家已着手部署数字广播系统，它将允许提供包括视频、音频、静态图像、文本和图表等在内的 多媒体和数据广播应用。 需要标准的主观评估方法来规定性能要求，并验证为各项应用而考虑的技术解决方案的适宜性。主观 方法是必要的，原因是它们提供了测量法，允许业界更直接地预测最终用户的反应。 广播系统需要交付明显不同于当前在用的多媒体应用：信息通过固定与/或移动接收机访问；帧速率可 以是固定的，或者是可变的；可能的图像尺寸变化范围很大（即从 SQCIF 到 HDTV）；典型地，视频与嵌 入的音频、文本与/或语音相关；视频可以通过先进的视频编解码器来处理；并且理想的观测距离很大程度 上取决于应用。 在 ITU-R BT.500 建议书中规定的主观评估方法应在这一新的背景下应用。此外，可以采用新的方法完 成对多媒体系统的调查，以满足用户对多媒体领域特性的要求。 本建议书描述评估多媒体应用视频质量的非交互式主观评估方法。这些方法可用于不同目的，包括但 不限于：算法的选择、对视听系统性能的评定，以及在视听连接期间对视频质量等级进行评估。 与本建议书相关的术语和定义请参见附件 1 的附录 3。 2 共性 2.1 观测条件 表 1 列出了建议的观测条件。所用的显示器尺寸和类型应符合正在调查的应用。由于多媒体应用中使 用了若干种显示技术，因此，所有有关评估中所用显示器的相关信息（例如制造商、型号和规范），都应予 以报告。 当使用基于个人电脑的系统来展示序列时，还应报告系统的特性（例如视频显示卡）。 表 2 显示了一个有关正在测试的多媒体系统配置数据记录的例子。 如果通过使用特定的解码器－播放器组合来获取测试图像，那么这些图像必须独立于特有的外观，以 便获得匿名的显示器。有必要确保质量评估不受原始环境知识的影响。
    ITU-R BT.1788 建议书 3 当测试中评估的系统使用降低的图形格式时，例如 CIF、SIF 或 QCIF 等，应在显示屏的一个窗口上显 示片段。屏幕上背景的颜色应为 50%的灰色。 表 1 用在多媒体质量评估中的、建议的观测条件 参 数 观测距离(1) 屏幕最高亮度 非活动屏幕亮度与最高亮度之比 当在完全黑暗的屋内仅显示黑色等级时，屏幕亮度与相应的白色等级峰值之比 图形监视器背景亮度与图形亮度峰值之比(2) 背景色度(3) 屋内背景亮度(2) (1) 观测距离通常取决于应用。 (2) 该值表示允许最大可察觉失真的设置，对某些应用，允许更高值或者取决于应用。 (3) 对 PC 监视器，背景色度应尽可能接近显示器的“白点”色度。 设 置 限制的：1-8 H 非限制的：取决于观测者的喜好 70-250 cd/m2 ≤ 0.05 ≤ 0.1 ≤ 0.2 D65 ≤ 20 lux 表 2 测试中的多媒体系统的配置 参 数 规 范 显示器类型 显示器尺寸 视频显示卡 制造商 型号 图像信息 2.2 源信号 源信号直接提供基准图形以及测试中的系统的输入。源片段的质量应尽可能高。作为一个指导原则， 视频信号应使用 YUV（4：2：2、4：4：4 格式）或 RGB（24 或 32 位）记录于多媒体文件中。当实验者有 兴趣对来自不同实验室的结果进行比较时，需要使用一组公共的源片段，以消除更大的变化源。
    4 ITU-R BT.1788 建议书 2.3 测试材料的选择 测试场景的数目和类型对解释主观评估的结果而言是至关重要的。某些过程可能导致大多数片段相同 程度的损伤。在这种情况下，用少量片段（例如两个）获得的结果应提供一个有意义的评价。不过，新的 系统常常具有一定的影响，这很大程度上取决于场景或片段内容。在这种情况下，应选定测试场景的数目 和类型，以便为标准的节目编排提供合理的概括。此外，应为测试中的系统选定“关键但不太过度”的材 料。“不太过度”这个短语指的是，场景可以仍是标准电视节目编排内容可想象的组成部分。有关场景复杂 度的一个有用提示可由其空间和时间感知特性来提供。在附件 1 的附录 1 中，对空间和时间感知特性的测 量有更详细的陈述。 2.4 条件和锚定的范围 由于大多数评估方法对范围变化和观测条件分布是敏感的，因此判断会议应包括变化因素的全部范围。 不过，这可能与更加严格的范围近似，通过提出某些可能成为尺度极限的条件。这些可以作为例子而陈述， 并确定为最大的极限（直接锚定）或分布于整个会议中，并且不被确定为最大的极限（间接锚定）。可能的 话，应使用大的质量范围。 2.5 观测者 筛选后的观测者数目应至少为 15。他们应当不是专家，在某种意义上，他们与图形质量没有直接利害 关系，只是作为其日常工作的一部分，并且他们不是经验丰富的评估者。在会议召开前，应使用斯内伦 （Snellen）或朗多（Landolt）视力表，对观测者进行（校正）标准视觉灵敏度筛选，并使用特别选择的视 力表（如 Ishihara），进行标准颜色视觉筛选。 需要的评估者数目依采用的测试程序的敏感度和可靠性而定，并取决于所追求效果的期望大小。 实验者应尽可能详细地包括其评估小组成员的特点，以利于对该因素做进一步研究。提供的建议数据 可以包括：职业类别（例如广播机构职员、大学学生、办公室工作人员）、性别和年龄范围。 2.6 评估说明 应仔细向评估者介绍评估方法、损伤类型或可能出现的质量因子、等级评定尺度、时间安排等。除了 那些在测试中使用、但具备可比灵敏度的训练片段外，展示待评估损伤范围和类型的训练片段应与场景一 同使用。 2.7 实验设计 实验者接下来要选择实验的设计方法，以便实现特定的成本和精度目标。最好是在实验中至少包括两 份复制品（即相同条件下的重复试验）。重复使计算个体的可靠性变得可能，而且如果必要，从某些对象中 放弃不可靠的结果。此外，重复确保测试中的学习效果在某种程度上能够得以平衡。通过在各次测试会议 开始之时包括一些“虚拟陈述”，可以在处理学习效果过程中获得进一步的改进。这些条件应是有代表性的 陈述，在会议的后期予以显示。在对测试结果进行统计分析过程中，不考虑初步的陈述。
    ITU-R BT.1788 建议书 5 会议是一系列的陈述，不应超过半个小时。 当测试多个场景或算法时，场景或算法的陈述次序应是随机的。可能要对随机的次序进行修改，以便 确保相同场景或相同算法不会出现在紧邻的时间段中（即连续地出现）。 3 评估方法 利用 ITU-R BT.500 建议书中的方法，可以对多媒体系统的视频性能进行检测。§ 3.1 提供了选定方法的 列表。 § 3.2 描述了另一种方法，称为 SAMVIQ，它利用了多媒体领域的特性，并可用于多媒体系统的性能 评估。 3.1 ITU-R BT.500 建议书中的方法 以下 ITU-R BT.500 建议书中的方法，应用于评估多媒体系统的视频质量。 如 ITU-R BT.500 建议书附件 1 § 4 中所述的双刺激损伤尺度（DSIS）方法。 如 ITU-R BT.500 建议书附件 1 § 5 中所述的双刺激连续质量尺度（DSCQS）方法。 如 ITU-R BT.500 建议书附件 1 § 6.1 中所述的单刺激（SS）方法。 如 ITU-R BT.500 建议书附件 1 § 6.2 中所述的刺激－比较（SC）方法。 如 ITU-R BT.500 建议书附件 1 § 6.3 中所述的单刺激连续质量评估（SSCQE）方法。 — — — — — 3.2 多媒体视频质量（SAMVIQ）的主观评估 在该方法中，观测者准许使用一个片段的若干个版本。当所有版本都经观测者评定后，可对之后的片 段内容进行评估。 不同版本可由观测者通过计算机图形接口随机选择。根据需要，观测者可以停止、评审并修改某个片 段各个版本的评分。该方法包括一个显性基准（即未经处理的）片段，以及相同片段的若干个版本，这些 版本包括经处理的和未经处理的（即隐含基准）片段。片段的各个版本都单独显示，并使用一个类似于在 DSCQS 方法中使用的连续质量尺度来评价。因此，该方法在功能上与利用随机访问的单刺激方法十分类似， 但只要观测者想要观测，他就可以观测显性基准，这使得该方法类似于使用一个基准的方法。 SAMVIQ 质量评估方法使用连续质量尺度，以提供对视频片段内在质量的测量。各个观测者在从 0 到 100 评级的连续尺度上移动一个滑条，该连续尺度用 5 个线性排列的质量项目来注释（很好、好、一般、差、 很差）。 逐个场景地进行质量评估（见图 1），包括显性基准、隐含基准和各种各样的算法。
    6 ITU-R BT.1788 建议书 为更好地理解这一方法，定义了以下特定词汇： 场景：视听内容； 片段：综合处理过或未经处理的场景； 算法：一种或多种图像处理方法。 3.2.1 显性、隐含的基准与算法 评估方法通常包括质量锚，以稳定结果。在 SAMVIQ 方法中，出于以下原因，考虑了两个高质量锚。 已经完成的一些测试表明，可以使用显性基准来最大限度地缩小分值的标准差，而不使用隐含的基准或不 使用基准。尤其是对多媒体数字信号编解码器性能的评估，最好使用显性基准来获得最可靠的结果。为了 评估基准的内在质量，也可加上隐含基准，而不是显性参考，原因是陈述是匿名的，并且是经过处理的片 段。显性名称“基准”会对大约 30%的观测者产生影响。这些观测者对显性基准可能给出最高分（100 分）， 而该分值总的说来有别于隐含基准对应的分值。值得注意的是，当没有可用的基准时，测试仍有可能进行， 但标准的偏差会显著增大。 SAMVIQ 方法适用于多媒体内容，原因是它可能结合图像处理的不同特点，例如多媒体数字信号编解 码器类型、图像格式、比特率、时间更新、图像缩放等。算法这个名称总结了这些特点的其中一个特点或 其组合。 3.2.2 测试条件 在场景期间，临界点的变化是受到限制的，原因是在其它方法（提供一个综合分值，如单刺激方法） 隐含使用的相同规则后选择同样的内容。最大的片段观测期为 10 秒或 15 秒，对获得稳定的和可靠的质量 分值而言，这已足够。应使用专用的解码器－播放器或其产品的屏幕拷贝，以保持适当的显示性能。 3.2.3 测试机构 a） 如图 1 所示，逐个场景地进行测试。 b） c） d） e） f） 对当前场景，可能以任何次序来播放任何片段，并为其打分。每个片段都可以多次播放和打分。 从一个场景到另一个场景，对片段的访问是随机的，防止观测者试图根据已排好的次序、以完全相 同的方式来做出判定。实际上，在一个测试中，算法的次序仍保持相同，以便简化对结果的分析和 陈述。只有来自相同按钮的相应访问是随机的。 对第一次观测，当前的片段必须在打分之前全部播放过；否则，可能立即打分和停止。 为测试下一个场景，必须为当前场景的所有片段打分。 为完成测试，必须为所有场景的所有片段打分。
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    8 ITU-R BT.1788 建议书 SAMVIQ 方法通过软件来实现。除了图 1 中所示的访问按钮，“播放”、“停止”、“下一个场景”和“上 一个场景”按钮都是必需的，以便允许观测者管理不同场景的表述（例如，参见附件 1 的附录 2）。当观测 者已给出一个分值，那么应在该场景对应的访问按钮下方显示出来。当一个片段的所有不同版本都已经过 评级时，仍允许观测者对分值进行比较，并且如有必要，可以对分值进行修改。不必评估当前的整个片段， 原因是，在第一遍观测中，已经突出了大的差别。 1 摘要信息 附 件 2 数据表述与分析 为了复制测试或比较不同测试的结果，需要提供有关测试环境的精确数据。因此，如表 3 所示，建议 报告有关测试环境的信息。 表 3 测试摘要信息 方法名称 显示技术 显示器的参考名称 最大亮度等级（cd/m²） 黑色亮度等级（cd/m²） 黑色等级设置：PLUGE（前面所述可察觉的黑色等级距离门限＝8）。否则表示门限值。 背景亮度等级（cd/m²） 亮度（lux） 观测距离： — 不受限制的：在显示器之前 — 受限制的：nH 显示器尺寸（对角线，以英寸表示） 宽/高显示比 显示格式（行与列的数目） 图像输入格式（行与列的数目） 图像输出格式(1)（行与列的数目） 白色色温：D65 否则 白色彩色坐标（x，y） 有效观测者数目 (1) 当处理输入图像时，例如在显示器上重新调节输入图像时，需要该信息。
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