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隨著(zhù)視頻設備變得更復雜以及上市周期的變短，質(zhì)量保證(QA)和質(zhì)量控制(QC)測試人員要在更短的時(shí)間內測試更多的功能。通常測試人員而只是雜亂地測試一些基本功能。視頻質(zhì)量測試結果到底怎么樣？你是否知道你的系統存在一些性能缺陷和失真？ 設計和制造過(guò)程中的視頻質(zhì)量測試 隨著(zhù)數字電視(DTV)的出現，視頻處理有了巨大的改變。幾乎所有的視頻被壓縮，量化，通過(guò)廣播和IP方式分發(fā)，以及解壓縮。這為視頻技術(shù)廠(chǎng)商提供了機會(huì )。 但是，這些機會(huì )涌現的速度極其危險。高技術(shù)設備從概念到供貨的平均上市時(shí)間從90年代的5到6年縮短到目前的一到兩年。最早提供一款高質(zhì)量產(chǎn)品的廠(chǎng)商還可以勉強處于可持續競爭的邊緣。隨著(zhù)更多公司相互競逐而在很短的時(shí)間內加入更多的功能，從產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度到系統的驗證速度，產(chǎn)品的許多控制因素都發(fā)生了改變。 圖1：帶有合格/不合格結果的ClearView GUI。 為了應對這一需求，一些測試機構采用了腳本，希望能節省時(shí)間。運行測試腳本盡管比手工測試要快，但如何使視頻質(zhì)量分析自動(dòng)化？絕大多數公司采用帶有“黃金眼”(golden eye)的測試儀器來(lái)驗證質(zhì)量是否可接受。此外，許多聰明的測試人員更喜歡手動(dòng)測試，他們喜歡將他們的時(shí)間投入到創(chuàng )造性的測試案例，而非滿(mǎn)足于只是熟悉復雜的腳本語(yǔ)言。 Video Clarity公司創(chuàng )造了一個(gè)突破性的視頻質(zhì)量測試解決方法，使得設備制造商增加覆蓋并投入更多的時(shí)間到創(chuàng )造性測試上。該技術(shù)名為“ClearView”，是一個(gè)具有腳本的自動(dòng)化視頻質(zhì)量測試系統。ClearView包括一個(gè)非壓縮的視頻服務(wù)器，一臺視頻錄像機，一臺視頻播放設備，以及一臺定量視頻質(zhì)量記錄儀。通過(guò)在一臺設備上提供所有這些設備功能，ClearView成為一套完整的測試系統，可以實(shí)現先進(jìn)的視頻質(zhì)量評估和比較。 圖2：主觀(guān)分析顯示模式(垂直分割)。 ClearView視頻質(zhì)量分析 Video Clarity公司的ClearView系統為軟件開(kāi)發(fā)人員、硬件設計師、QA/QC工程師、視頻研究人員以及生產(chǎn)和視頻分發(fā)機構提供了一系列視頻質(zhì)量分析工具。ClearView對視頻進(jìn)行播放、錄像、顯示和視頻序列分析。該設備能夠從任何源文件、數字或模擬源，例如SDI、HD-SDI、DVI、VGA、HDMI、分量視頻、復合視頻或S端獲取視頻內容。不管是什么輸入，ClearView都能接收并將其轉換成非壓縮的 4:2:2 Y'CbCr, 4:4:4 RGB、ARGB、或RGBA。這使得編解碼器能夠方便地被相互比較和評估。 圖3：編碼器/解碼器(DUT)合格/不合格視頻測試實(shí)例。 ClearView提供了許多能夠接近主觀(guān)質(zhì)量評估的數學(xué)模型�？陀^(guān)的數學(xué)方法根據具有最高質(zhì)量的原始視頻信號的有效性被分成如下幾類(lèi)： 1. 全基準方法(FR) 2. 降低的基準方法(RR) 3. 無(wú)基準方法(NR) 你是否曾經(jīng)想過(guò)將你的H.264/VC-1 & MPEG-2與其它的進(jìn)行一下比較？現在就可以！你還可以測量視頻延遲和音視頻唇同步。 圖4：scriptable合格/不合格評分背后的基本原理。 數字壓縮的基本問(wèn)題 和數據壓縮相似，視頻壓縮需要在磁盤(pán)空間、視頻質(zhì)量和在合理的時(shí)間內對視頻解壓縮所需的硬件成本進(jìn)行折中。不過(guò)，如果對視頻過(guò)壓縮，就會(huì )出現可視缺陷。這正是視頻質(zhì)量測試和測量的使命，以便對視頻質(zhì)量進(jìn)行精確的建模。 在任何視頻質(zhì)量測量之前，只需將視頻數據對齊。將會(huì )出現下面一些有關(guān)對齊的問(wèn)題： 1. 處理后的視頻時(shí)間上與原視頻信號對不齊 2. 處理后的視頻水平方向上有移位 3. 處理后的視頻豎直方向上有移位 4. 處理后的視頻有色彩保真度損失 5. 處理后的視頻音視頻不同步 時(shí)間對齊 客觀(guān)度量視頻質(zhì)量是逐幀進(jìn)行的，故視頻序列必須時(shí)間對齊。由于通常并沒(méi)有色柵/校準條，ClearView從一個(gè)視頻幀開(kāi)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)間上對齊。 空間水平對齊 1932年創(chuàng )立的隔行視頻，用來(lái)減小因CRT在刷新時(shí)間內無(wú)法遍及整個(gè)屏幕所引起的顫動(dòng)。在數字電視規范中也用了隔行視頻，因為對于一定的線(xiàn)數和刷新時(shí)間，可以將信號帶寬降低一半。但是，只有CRT才可以顯示隔行視頻。于是，只有通過(guò)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(lái)確定幀位移量并適當地調整窗口尺寸。 空間豎直對齊 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(xiàn)縮至480線(xiàn)，而HD 1080視頻實(shí)際上被壓縮到1088線(xiàn)。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(lái)確定幀偏移量并適當地調整窗口尺寸。 色彩保真度損失 如果視頻是通過(guò)模擬源(分量視頻、復合視頻或S端口)輸出，則由于模數變換將會(huì )引起色彩的輕微偏差。ClearView將采用一個(gè)線(xiàn)性歸一化偏置來(lái)補償這一影響。 音視頻同步 在電視領(lǐng)域中，通常引起音視頻同步問(wèn)題的原因是由于對電視節目的視頻部分進(jìn)行了大量處理所致，通常由視頻壓縮編解碼產(chǎn)生。ClearView測量視頻源和處理后的A/V序列之間的時(shí)間偏移，然后對壓縮解碼器提供一個(gè)偏移量來(lái)補償處理延遲。 視頻質(zhì)量評估 當今，視頻設備制造商憑主觀(guān)驗證視頻質(zhì)量。主觀(guān)測試具有創(chuàng )造性但無(wú)法很好地量化。如何測試成千上萬(wàn)套設備？如何進(jìn)行回歸測試？如何根據主觀(guān)反饋來(lái)矯正測試設備和增加功能？ 我們曾經(jīng)提出這樣的問(wèn)題—人眼評測客觀(guān)嗎？文中指出主觀(guān)視頻分析只能作為視頻質(zhì)量的精確評估(aka，將視頻序列提供給一組專(zhuān)家)。然而，主觀(guān)視頻分析只能用于開(kāi)發(fā)和評估，而無(wú)助于操作監控、生產(chǎn)線(xiàn)測試、故障定位，以及設備特定的可重復性測量。對定量的、可重復性視頻分析的需求都需要客觀(guān)的視頻質(zhì)量測試。 最小可覺(jué)差法 ClearView采用眾所周知的人體視覺(jué)系統，即最小可覺(jué)差法 (JND)來(lái)客觀(guān)地評估視頻質(zhì)量。JND根據算法來(lái)預測視頻質(zhì)量，這些算法的根據是對數以百計的評估專(zhuān)家的觀(guān)測進(jìn)行建模，并根據觀(guān)測距離、感知的缺陷、觀(guān)測角度以及電視顯示器尺寸等進(jìn)行打分。 開(kāi)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(kāi)始JND之前，視頻在時(shí)間上和空間上被對齊，模擬噪聲被歸一化。我們的JND產(chǎn)生一個(gè)平均評價(jià)得分(MOS)，分值等級從0到100，小于5為視頻質(zhì)量?jì)?yōu)異。(有關(guān)JND的更多信息，請查閱Sarnoff實(shí)驗室的白皮書(shū))。 計算一個(gè)JND的主要目的是自動(dòng)地評估觀(guān)測者平均評估得分，不過(guò)得到用戶(hù)評估的最好的方法還是直接詢(xún)問(wèn)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(guān)測比較兩個(gè)視頻序列，并主觀(guān)地決定哪一個(gè)更好。視頻可以分屏顯示、無(wú)縫分屏，鏡像分屏(蝶形)，或A-B(源-結果)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。 回歸測試 在利用JND或你自己的“黃金眼”對視頻進(jìn)行完評分后，該得分可以與任意數量的單元進(jìn)行比較進(jìn)行回歸測試。該視頻將被視作為后來(lái)參照的“黃金(樣板)”。在該例中，ClearView將兩個(gè)視頻序列對齊，并比較他們的視頻質(zhì)量。任何得分低于用戶(hù)規定門(mén)限的視頻序列，都將被視為不合格。 ClearView按照下面來(lái)控制測試建立： 1. ClearView對被測設備(DUT)提供原始視頻序列 2. DUT處理視頻數據 3. ClearView記錄DUT的輸出 4. 參照“黃金”序列，ClearView對齊并歸一化DUT 5. ClearView計算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)具有結果的記錄文件 所有的參數數據都被存儲在一個(gè)小日志文件中。該日志文件可以在任何一臺能夠訪(fǎng)問(wèn)原始視頻序列的ClearView機器上回放，以便在解決異�，F象時(shí)能夠確保一個(gè)可重復環(huán)境。更進(jìn)一步，這些日志文件可以加到回歸測試上，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(xiàn)觀(guān)看。 GUI測試與自動(dòng)腳本的比較 可以通過(guò)其GUI或其指令線(xiàn)接口來(lái)控制ClearView。使用ClearView最簡(jiǎn)單的方式是通過(guò)其交互式GUI。結果被記錄并形成圖形，而視頻被預覽并輸出到外部顯示器上。當ClearView、DUT、工程師/測試人員都位于同一地點(diǎn)時(shí)，該功能效果更好。 當開(kāi)發(fā)和系統驗證團隊工作在不同國家并使用不同語(yǔ)言時(shí)，會(huì )出現一些細節問(wèn)題。ClearView包括一個(gè)可編寫(xiě)腳本(scriptable)的指令線(xiàn)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(guò)網(wǎng)絡(luò )可以訪(fǎng)問(wèn)ClearView系統的任何地方輸入， 2. 指令可以被批處理，具有返回代碼，標有日期，并被記錄，可重復利用 使用指令線(xiàn)接口，一個(gè)位于美國的測試人員可以發(fā)現不正常并將報告發(fā)給位于印度或中國的研發(fā)團隊。其他的團隊成員可以訪(fǎng)問(wèn)ClearView日志，然后進(jìn)行復制并進(jìn)行處理。語(yǔ)言問(wèn)題被減到最小，系統驗證可以圍繞著(zhù)時(shí)鐘進(jìn)行。 本文結論 視頻質(zhì)量測試是一個(gè)難題。視頻處理系統的性能差異很大，并且與輸入視頻信號的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)，如大量的運動(dòng)或空間細節。通過(guò)將視頻服務(wù)器、視頻錄像機、視頻播放機和視頻質(zhì)量分析儀整合到一套具有交互式GUI和自動(dòng)可編寫(xiě)腳本的接口的系統中，視頻清晰度變成一個(gè)客觀(guān)性的視頻質(zhì)量分析，也使得回歸測試成為現實(shí)。 |
