如何用自動腳本測試進行視頻的質量分析

時間對齊

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

空間水平對齊

1932年創立的隔行視頻，用來減小因CRT在刷新時間內無法遍及整個屏幕所引起的顫動。在數字電視規范中也用了隔行視頻，因為對于一定的線數和刷新時間，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，處理單元將會引起幾個像素的水平移位。ClearView中包括一個算法，用來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包括一個算法來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引起色彩的輕微偏差。ClearView將采用一個線性歸一化偏置來補償這一影響。

音視頻同步

在電視領域中，通常引起音視頻同步問題的原因是由于對電視節目的視頻部分進行了大量處理所致，通常由視頻壓縮編解碼產生。ClearView測量視頻源和處理后的A/V序列之間的時間偏移，然后對壓縮解碼器提供一個偏移量來補償處理延遲。

視頻質量評估

當今，視頻設備制造商憑主觀驗證視頻質量。主觀測試具有創造性但無法很好地量化。如何測試成千上萬套設備？如何進行回歸測試？如何根據主觀反饋來矯正測試設備和增加功能？

我們曾經提出這樣的問題—人眼評測客觀嗎？文中指出主觀視頻分析只能作為視頻質量的精確評估(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和評估，而無助于操作監控、生產線測試、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的視頻質量測試。

最小可覺差法

ClearView采用眾所周知的人體視覺系統，即最小可覺差法 (JND)來客觀地評估視頻質量。JND根據算法來預測視頻質量，這些算法的根據是對數以百計的評估專家的觀測進行建模，并根據觀測距離、感知的缺陷、觀測角度以及電視顯示器尺寸等進行打分。

開始時，記錄下面兩個視頻序列：

1. 視頻源序列

2. 處理后的視頻

在開始JND之前，視頻在時間上和空間上被對齊，模擬噪聲被歸一化。我們的JND產生一個平均評價得分(MOS)，分值等級從0到100，小于5為視頻質量優異。(有關JND的更多信息，請查閱Sarnoff實驗室的白皮書)。

計算一個JND的主要目的是自動地評估觀測者平均評估得分，不過得到用戶評估的最好的方法還是直接詢問他們！使用ClearView的最簡單方法就是在相同條件下，在同一顯示器上觀測比較兩個視頻序列，并主觀地決定哪一個更好。視頻可以分屏顯示、無縫分屏，鏡像分屏(蝶形)，或A-B(源-結果)方式，分割可以是水平分割，也可以是豎直分割。回放支持用于深入分析的縮放、慢動作、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”對視頻進行完評分后，該得分可以與任意數量的單元進行比較進行回歸測試。該視頻將被視作為后來參照的“黃金(樣板)”。在該例中，ClearView將兩個視頻序列對齊，并比較他們的視頻質量。任何得分低于用戶規定門限的視頻序列，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”序列進行比較

7. ClearView記錄每幀的合格/不合格，并產生一個總的合格/不合格得分

8. ClearView生成一個具有結果的記錄文件

所有的參數數據都被存儲在一個小日志文件中。該日志文件可以在任何一臺能夠訪問原始視頻序列的ClearView機器上回放，以便在解決異常現象時能夠確保一個可重復環境。更進一步，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文件中進行離線觀看。

GUI測試與自動腳本的比較

可以通過其GUI或其指令線接口來控制ClearView。使用ClearView最簡單的方式是通過其交互式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時，該功能效果更好。 當開發和系統驗證團隊工作在不同國家并使用不同語言時，會出現一些細節問題。ClearView包括一個可編寫腳本(scriptable)的指令線接口，可以提供與GUI相同的功能，這又兩個額外的好處：

1. 指令可以從通過網絡可以訪問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

使用指令線接口，一個位于美國的測試人員可以發現不正常并將報告發給位于印度或中國的研發團隊。其他的團隊成員可以訪問ClearView日志，然后進行復制并進行處理。語言問題被減到最小，系統驗證可以圍繞著時鐘進行。

本文結論

視頻質量測試是一個難題。視頻處理系統的性能差異很大，并且與輸入視頻信號的動態特性有關，如大量的運動或空間細節。通過將視頻服務器、視頻錄像機、視頻播放機和視頻質量分析儀整合到一套具有交互式GUI和自動可編寫腳本的接口的系統中，視頻清晰度變成一個客觀性的視頻質量分析，也使得回歸測試成為現實。