VR用户体验标准模型.pdf

VR 用户体验标准模型 中国信息消费推进联盟 视频体验联盟 中国智慧家庭产业联盟 虚拟 /增强现实产业推进委员会 VEA-VR 工作组 II 撰写组名单 苏佳（组长） 首都师范大学 罗传飞 中国电信上海研究院 林 鹏 中国联通网络技术研究院 宋 利 上海交通大学 黄一宏 华为技术有限公司 杨付正 西安电子科技大学 吴雪波 德科仕通信（上海）有限公司 翁冬冬 北京理工大学 刘长虹 中国电信四川分公司 王慧林 北京小鸟看看科技有限公司 台流杰 北京千种幻影科技有限公司 李晓波 北京七维视觉科技有限公司 王金东 中兴通讯股份有限公司 陈玉琨 上海乐相科技有限公司 VEA-VR 工作组 III 目 录 总体模型图 . 1 VR 用户体验评估算法及参数分类 . 3 1. 范围 . 3 2. 缩略语 . 3 一、沉浸体验质量 . 5 1. 视频质量 . 5 1.1 有效码率 . 5 1.2 有效分辨率 . 5 1.3 帧率 . 5 1.4 立体视觉 . 5 1.5 编码参数 . 5 2. 音频质量 . 6 2.1 码率 . 6 2.2 编码参数 . 6 2.3 源声道数 . 6 2.4 采样率 . 6 3. 呈现质量 . 6 3.1 屏幕分辨率 . 6 3.2 刷新率 . 7 3.3 视场角 . 8 3.4 音视频同步 . 8 3.5 渲染声道数 . 8 3.6 畸变 . 8 3.7 花屏 . 9 3.8 卡顿 . 9 二、交互体验质量 . 11 1. 响应质量 . 11 1.1 MTP . 11 VEA-VR 工作组 IV 1.2 切换 . 11 1.3 播放操控 . 11 1.4 交互时延 . 11 1.5 加载 . 11 2. 体验质量 . 12 2.1 舒适度 . 12 2.2 空间交互自由度 . 12 2.3 空间交互精确度 . 12 三、融合体验质量 . 16 VEA-VR 工作组 1 总体模型图 VR 用户总体评价角度分为沉浸感质量和交互质量。沉浸感质量侧重于用户使用 VR 设备时眼睛看到的内容质量和耳朵听到的内容质量 ,具体到行业角度，还包括 动态体感，部件匹配度，操作力度，场景沉浸感等维度 。交互质量主要着重于各个感觉通道的匹配度问题，各个感觉获得的内容在时间和空间上不相匹配，势必会丢失交互体验。 视觉保真度是由视频质量和观看质量所决定，视频质量包含了视频比特率，帧率，解析度等等参数，观看质量包含视野双目视差，立体视觉，画面延迟等等。听觉保真度同样受音频质量影响，包括音频采样率，音频比特率等等影响，另外影响沉浸体验的一个重要因素就是空间音频，用户能够感受到优质环绕效果的声音会提高体验质量。 具体模型如图 1所示。 V E S - V R沉 浸 体 验 质 量 Q u a l i t y o f I m m e r s i v e交 互 体 验 质 量Q u a l i t y o f I n t e r a c i t o n有 效 码 率B i t r a t e有 效 分 辨 率R e s o l u t i o n帧 率F r a m e r a t e视 场 角F o V立 体 视 觉S t e r e o s c o p i c v i s i o n视 频 质 量V i d e o Q u a l i t y音 频 质 量A u d i o Q u a l i t yM T P空 间 交 互 自 由 度融 合 体 验 质 量Q u a l i t y o f I n t e g r a t i o n采 样 率S a m p l i n g r a t e码 率B i t r a t e源 声 道 数编 码 参 数屏 幕 分 辨 率D i s p l a y R e s o l u t i o n刷 新 率呈 现 质 量渲 染 声 道 数编 码 参 数卡 顿花 屏切 换加 载播 放 操 控舒 适 度空 间 交 互 精 确 度空 间 定 位精 度音 视 频同 步交 互 时 延畸 变T o b e d e t e r m i n e d响 应 质 量 体 验 质 量图 1 VR 用户体验参数模型 目前，国际上关于 VR提出的参数标准较为集中。在图 2中，我们将国际标准和其涉及到的参数在四个方面（头戴显示器，网络，媒体编码，个体感受）进行了对照汇总。 从图中可以看出，头戴显示器这一方面，包括 ITU-T/SG 12， VQEG， 3GPP 都针对了自由度，视野，刷新率等参数提出标准。 而在媒体内容编码方面， MPEG和 ITU-T/SG 12则关注于编解码器，比特率，解析度等参数。 VQEG， 3GPP， ITU-T/SG 12在网络角度上，对网络带宽，网络延迟，丢包率都提出了标准建议。 VEA-VR 工作组 2 值得一提的是， MPEG-I 和 VQEG 将人体感受列为关注点，特别关注于眩晕这 一角度。 图 2 国际标准涉及参数对照图 VEA-VR 工作组 3 VR 用户体验评估算法及参数分类 1. 范围 本标准规定了应用于 VR 视频服务业务用户体验质量的评估场景和模型，分析了影响 VR视频服务用户体验质量的关键因素，定义了用于评估 VR 视频服务用户体验质量的参数和技术方法。 本标准适用于对电信运营商、广电运营商、互联网视频服务商和其它相关厂商提供的 VR视频服务用户体验质量进行综合评估，还适用于产业各方对影响视频服务质量的因素进行量化和分析。 2. 缩略语 以下缩略语适用于本文件。 缩略语 中文全称 英文全称 VR 虚拟显示 Visual Reality AR 增强现实技术 Augmented Reality HD 高清晰度 High Definition UHD 超高清晰度 Ultra High Definition HMD 头戴式可视设备 Head Mount Display DoF 自由度 Degree of Freedom FoV 视场角 /视野 Field of View PPI 像素密度 -每寸 Pixels Per Inch PPD 像素密度 -每度 Pixel Per Degree I/O 输入输出系统 Input output system MIMO 多入多出技术 Multiple-Input Multiple-Output OFDMA 正交频分多址 Orthogonal Frequency Division Multiple Access QAM 正交振幅调制 Quadrature Amplitude Modulation MU-MIMO 多用户多入多出技术 Multi-User Multiple-Input Multiple-Output VEA-VR 工作组 4 IP 互联网协议 Internet Protocol TCP 传输控制协议 Transmission Control Protocol PSNR 峰值信噪比 Peak Signal to Noise Ratio WS-PSNR 加权球形峰值信噪比 Weighted Spherical Peak Signal to Noise Ratio VEA-VR 工作组 5 一、沉浸体验质量 1. 视频质量 1.1 有效码率 有效码率指观看视域内每像素的平均比特数。 码率是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码流率。码率越大，说明单位时间内取样率越大，数据流精度就越高，这样表现出来的的效果就是：视频画面更清晰画质更高。 1.2 有效分辨率 有效 分辨率指 视频 观看 视频时 可视区域 内 的视频像素数。 1.3 帧率 称为帧的连续图像的频率。 VR 内容的帧速率应与显示设备的帧速率属性兼容。 VR服务中的帧速率比普通的 2D 视频服务要求更高，这是因为较低帧率是导致 VR 眩晕的原因之一。对于 VR 游戏应用来说，它的要求更高，其中场景由 GPU渲染，而不是由摄像机创建。 1.4 立体视觉 立体视觉 (steroscopic vision) 是感受三维视觉空间，感知深度的能力。立体视觉以双眼单视为基础。其形成是由于两眼在观察一个三维物体时，由于两眼球之间存在距离 ,故而存在视差角 ,物体在两眼视网膜上的成像存在相似性及一定的差异，形成双眼视差 (binocular disparity)。视中枢融像时，双眼水平视差信息形成了我们感知物体的三维形状及该物体与人眼的距离或视野中两个物体相对关系的深度知觉。 1.5 编码参数 影响编码效率的参数，如编码标准 (H.264、 H.265)和编解码器等。 VEA-VR 工作组 6 2. 音 频质量 2.1 码率 码率是指在一个数据流中每秒钟能通过的信息量，也可以理解为：每秒钟用多少比特的数据量去表示。原则上，音频码率越高质量越好。 声音中的码率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，是间接衡量音频质量的一个指标。视频中的码率原理与声音中的相同，都是指由模拟信号转换为数字信号后，单位时间内的二进制数据量。 2.2 编码参数 影响音频编码效率的参数，如编码标准和编解码器。编码标准包括 MPEG-2,3,4、杜比AC-3（ Dolby Digital）、 DTS、 AVS等。 2.3 源声道数 声道 (Sound Channel) 是指声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号，所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。 2.4 采样率 音频采样率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。目前采样频率一般共分为 22.05KHz、 44.1KHz、 48KHz三个等级， 22.05KHz只能达到 FM 广播的声音品质， 44.1KHz则是理论上的 CD 音质界限， 48KHz则更加精确一些。 3. 呈现质量 3.1 屏幕分辨率 显示分辨率是屏幕的基本属性，用于指示屏幕支持的每英寸像素数。相对于视频分辨率，适当的屏幕分辨率将提供最佳和舒适的体验。