如何用自動(dòng)腳本測(cè)試進(jìn)行視頻的質(zhì)量分析

時(shí)間對(duì)齊

客觀度量視頻質(zhì)量是逐幀進(jìn)行的，故視頻序列必須時(shí)間對(duì)齊。由于通常并沒有色柵/校準(zhǔn)條，ClearView從一個(gè)視頻幀開始，并將該幀放到視頻序列中的另一個(gè)幀中，使之具有最小的差和(sum-of-difference)。ClearView然后進(jìn)行修整使視頻序列時(shí)間上對(duì)齊。

空間水平對(duì)齊

1932年創(chuàng)立的隔行視頻，用來減小因CRT在刷新時(shí)間內(nèi)無法遍及整個(gè)屏幕所引起的顫動(dòng)。在數(shù)字電視規(guī)范中也用了隔行視頻，因?yàn)閷?duì)于一定的線數(shù)和刷新時(shí)間，可以將信號(hào)帶寬降低一半。但是，只有CRT才可以顯示隔行視頻。于是，只有通過去隔行才能在DLP、LCD和等離子電視上顯示隔行視頻。由于去隔行算法的影響，處理單元將會(huì)引起幾個(gè)像素的水平移位。ClearView中包括一個(gè)算法，用來確定幀位移量并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整窗口尺寸。

空間豎直對(duì)齊

基于DCT的壓縮算法- MPEG、JPEG和VC-1，要求視頻必須可按16像素進(jìn)行劃分。由于塊大小的限制，NTSC視頻從486線縮至480線，而HD 1080視頻實(shí)際上被壓縮到1088線。由于壓縮視頻之間尺寸以及顯示視頻窗口不匹配將引起豎直偏移。ClearView包括一個(gè)算法來確定幀偏移量并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整窗口尺寸。

色彩保真度損失

如果視頻是通過模擬源(分量視頻、復(fù)合視頻或S端口)輸出，則由于模數(shù)變換將會(huì)引起色彩的輕微偏差。ClearView將采用一個(gè)線性歸一化偏置來補(bǔ)償這一影響。

音視頻同步

在電視領(lǐng)域中，通常引起音視頻同步問題的原因是由于對(duì)電視節(jié)目的視頻部分進(jìn)行了大量處理所致，通常由視頻壓縮編解碼產(chǎn)生。ClearView測(cè)量視頻源和處理后的A/V序列之間的時(shí)間偏移，然后對(duì)壓縮解碼器提供一個(gè)偏移量來補(bǔ)償處理延遲。

視頻質(zhì)量評(píng)估

當(dāng)今，視頻設(shè)備制造商憑主觀驗(yàn)證視頻質(zhì)量。主觀測(cè)試具有創(chuàng)造性但無法很好地量化。如何測(cè)試成千上萬套設(shè)備？如何進(jìn)行回歸測(cè)試？如何根據(jù)主觀反饋來矯正測(cè)試設(shè)備和增加功能？

我們?cè)?jīng)提出這樣的問題—人眼評(píng)測(cè)客觀嗎？文中指出主觀視頻分析只能作為視頻質(zhì)量的精確評(píng)估(aka，將視頻序列提供給一組專家)。然而，主觀視頻分析只能用于開發(fā)和評(píng)估，而無助于操作監(jiān)控、生產(chǎn)線測(cè)試、故障定位，以及設(shè)備特定的可重復(fù)性測(cè)量。對(duì)定量的、可重復(fù)性視頻分析的需求都需要客觀的視頻質(zhì)量測(cè)試。

最小可覺差法

ClearView采用眾所周知的人體視覺系統(tǒng)，即最小可覺差法 (JND)來客觀地評(píng)估視頻質(zhì)量。JND根據(jù)算法來預(yù)測(cè)視頻質(zhì)量，這些算法的根據(jù)是對(duì)數(shù)以百計(jì)的評(píng)估專家的觀測(cè)進(jìn)行建模，并根據(jù)觀測(cè)距離、感知的缺陷、觀測(cè)角度以及電視顯示器尺寸等進(jìn)行打分。

開始時(shí)，記錄下面兩個(gè)視頻序列：

1. 視頻源序列

2. 處理后的視頻

在開始JND之前，視頻在時(shí)間上和空間上被對(duì)齊，模擬噪聲被歸一化。我們的JND產(chǎn)生一個(gè)平均評(píng)價(jià)得分(MOS)，分值等級(jí)從0到100，小于5為視頻質(zhì)量?jī)?yōu)異。(有關(guān)JND的更多信息，請(qǐng)查閱Sarnoff實(shí)驗(yàn)室的白皮書)。

計(jì)算一個(gè)JND的主要目的是自動(dòng)地評(píng)估觀測(cè)者平均評(píng)估得分，不過得到用戶評(píng)估的最好的方法還是直接詢問他們！使用ClearView的最簡(jiǎn)單方法就是在相同條件下，在同一顯示器上觀測(cè)比較兩個(gè)視頻序列，并主觀地決定哪一個(gè)更好。視頻可以分屏顯示、無縫分屏，鏡像分屏(蝶形)，或A-B(源-結(jié)果)方式，分割可以是水平分割，也可以是豎直分割?；胤胖С钟糜谏钊敕治龅目s放、慢動(dòng)作、穿梭，以及暫停，下面給出了一些顯示模式。

回歸測(cè)試

在利用JND或你自己的“黃金眼”對(duì)視頻進(jìn)行完評(píng)分后，該得分可以與任意數(shù)量的單元進(jìn)行比較進(jìn)行回歸測(cè)試。該視頻將被視作為后來參照的“黃金(樣板)”。在該例中，ClearView將兩個(gè)視頻序列對(duì)齊，并比較他們的視頻質(zhì)量。任何得分低于用戶規(guī)定門限的視頻序列，都將被視為不合格。

ClearView按照下面來控制測(cè)試建立：

1. ClearView對(duì)被測(cè)設(shè)備(DUT)提供原始視頻序列

2. DUT處理視頻數(shù)據(jù)

3. ClearView記錄DUT的輸出

4. 參照“黃金”序列，ClearView對(duì)齊并歸一化DUT

5. ClearView計(jì)算A/V延遲和偏移(偏移=唇同步誤差)

6. ClearView將DUT序列與“黃金”序列進(jìn)行比較

7. ClearView記錄每幀的合格/不合格，并產(chǎn)生一個(gè)總的合格/不合格得分

8. ClearView生成一個(gè)具有結(jié)果的記錄文件

所有的參數(shù)數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)在一個(gè)小日志文件中。該日志文件可以在任何一臺(tái)能夠訪問原始視頻序列的ClearView機(jī)器上回放，以便在解決異?，F(xiàn)象時(shí)能夠確保一個(gè)可重復(fù)環(huán)境。更進(jìn)一步，這些日志文件可以加到回歸測(cè)試上，以確保這些異常能夠保持固定不變。為了更方便，分析和圖表工具集還可以將日志文件輸入到微軟的Excel文件中進(jìn)行離線觀看。

GUI測(cè)試與自動(dòng)腳本的比較

可以通過其GUI或其指令線接口來控制ClearView。使用ClearView最簡(jiǎn)單的方式是通過其交互式GUI。結(jié)果被記錄并形成圖形，而視頻被預(yù)覽并輸出到外部顯示器上。當(dāng)ClearView、DUT、工程師/測(cè)試人員都位于同一地點(diǎn)時(shí)，該功能效果更好。 當(dāng)開發(fā)和系統(tǒng)驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)工作在不同國(guó)家并使用不同語言時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)節(jié)問題。ClearView包括一個(gè)可編寫腳本(scriptable)的指令線接口，可以提供與GUI相同的功能，這又兩個(gè)額外的好處：

1. 指令可以從通過網(wǎng)絡(luò)可以訪問ClearView系統(tǒng)的任何地方輸入，

2. 指令可以被批處理，具有返回代碼，標(biāo)有日期，并被記錄，可重復(fù)利用

使用指令線接口，一個(gè)位于美國(guó)的測(cè)試人員可以發(fā)現(xiàn)不正常并將報(bào)告發(fā)給位于印度或中國(guó)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。其他的團(tuán)隊(duì)成員可以訪問ClearView日志，然后進(jìn)行復(fù)制并進(jìn)行處理。語言問題被減到最小，系統(tǒng)驗(yàn)證可以圍繞著時(shí)鐘進(jìn)行。

本文結(jié)論

視頻質(zhì)量測(cè)試是一個(gè)難題。視頻處理系統(tǒng)的性能差異很大，并且與輸入視頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)，如大量的運(yùn)動(dòng)或空間細(xì)節(jié)。通過將視頻服務(wù)器、視頻錄像機(jī)、視頻播放機(jī)和視頻質(zhì)量分析儀整合到一套具有交互式GUI和自動(dòng)可編寫腳本的接口的系統(tǒng)中，視頻清晰度變成一個(gè)客觀性的視頻質(zhì)量分析，也使得回歸測(cè)試成為現(xiàn)實(shí)。