视频体验联盟-虚拟现实-VR-体验标准技术白皮书_21页_1mb

中关村现代信息消费应用产业技术联盟视频体验工作委员会总结

核心内容

视频体验联盟致力于构建VR服务用户体验评估模型，以提升VR体验质量。核心观点为：终端创新是基础，内容应用是核心，网络平台是保障。通过优化终端性能、提升内容质量、保障网络平台的高带宽和低时延，可以有效推动VR产业的广泛应用。

主要观点

• 终端创新：提升屏幕分辨率、扩大FOV（视场角）、优化佩戴舒适性等是提升VR体验的关键。
• 内容应用：提升VR视频内容至8K，帧率至60fps以上，增强3D立体景深视觉效果，是用户体验的刚需。
• 网络平台：依托光纤和5G双千兆网络，提供云渲染能力，保证VR内容的流畅传输。
• 评估模型：构建了包含沉浸体验、观看体验和交互体验三个维度的VR_MOS模型，用于综合评价VR服务的用户体验质量。

关键信息

评估模型框架

VR_MOS是综合评价模型，由以下三部分构成：

• 沉浸体验质量 $Q_{\mathrm{ImE}}$：涵盖视频和音频质量、音视频同步等。
• 观看体验质量 $Q_{\mathrm{PE}}$：关注卡顿、黑边、花屏等传输问题。
• 交互体验质量 $Q_{\mathrm{InE}}$：涉及交互响应时延、自由度、精度等。

模型公式如下：
$$
\mathrm{VR_MOS} = \min\left(\max\left((Q_{\text{ImE}} - 1) \times (1 - v_{59} \times (5 - Q_{\text{InE}})) - v_{60} \times (5 - Q_{\text{PE}}) - v_{61} \times |Q_{\text{InE}} - Q_{\text{PE}}| \right) + 1, 1\right), 5
$$

评估模型输入参数

沉浸体验质量输入参数

• 视频码率（Brv）
• 视频帧率（FR）
• 视频分辨率（Rh, Rv）
• 屏幕分辨率（RSh）
• 屏幕刷新率（RR）
• 视觉通道数（NVC）
• 视频编码算法（Codecv）
• 视场角（FoVh）
• 音频码率（Bra）
• 音频声道数（NAC）
• 音频编码算法（Codeca）
• 音频采样率（Sr_a）
• 音视频同步时延（Tasn）

观看体验质量输入参数

• 卡顿时长（$T_r$）
• 卡顿频率（RF）
• 数据丢失率（PLR）
• 黑边率（$P_{black}$）

交互体验质量输入参数

• 头部MTP时延（MTPh）
• 肢体MTP时延（MTPb）
• 操作响应时延（Tor）
• 空间交互自由度（DOF）
• 空间交互精度（SIA）

模型输出参数

• 视频质量（$Q_P$）
• 音频质量（$Q_A$）
• 沉浸体验质量（$Q_{\mathrm{ImE}}$）
• 观看体验质量（$Q_{\mathrm{PE}}$）
• 交互体验质量（$Q_{\mathrm{InE}}$）
• VR_MOS（综合评分）

模型特性

• 模型参数覆盖广泛，包括VR HMD像素密度、码率、帧率等。
• 能兼顾摄像机拍摄视频和计算机渲染游戏。
• 编码码率增加，$Q_P$ 逐渐增大。
• $Q_P$ 随PPD增加而增大，但当PPD达到一定值后变化趋缓。

主观实验方法

• 主观实验依据ITU标准进行，采用五级评分量表（1~5）。
• 测试环境需控制温度、湿度、显示器亮度与对比度。
• 测试素材包括不同分辨率、帧率的视频序列。
• 测试者需具备正常视力和色彩感知能力，人数不少于15人。
• 测试过程采用随机顺序播放，以减少疲劳影响。

PPD测试范围构建

• 使用4K显示器进行PPD等效测试。
• 通过调整观看距离和分辨率，控制PPD值。
• 为不同PPD值下的画面质量评分，提供模型训练数据。

问题与展望

• 当前模型尚未系统纳入佩戴舒适性评估。
• 未来需进一步完善模型，提升准确性，拓展至触觉、嗅觉、温度感知等。
• 需要更多数据支持，尤其是交互体验和佩戴舒适性。

评估模型应用

• 适用于VR视频和游戏业务，也可参考类似业务（如交互教育）。
• 模型可用于网络、终端、内容等不同层面的体验评估。
• 通过模型，可识别用户体验瓶颈，促进优化。

参与单位

• 核心贡献单位：华为X Labs实验室、西安电子科技大学多媒体实验室。
• 组织及测试单位：中国电信、中国联通、中国移动、未来媒体、终极科技、创维VR、Pico、复旦大学等。

总结

本白皮书是VR体验评估标准化进程的重要里程碑，系统分析了影响VR服务用户体验的主要因素，构建了评估模型框架，并通过符合ITU规范的主观实验方法，阶段性地建立了VR用户体验评估模型。模型可对VR服务的用户体验进行综合评价，也可对不同的影响因素进行定量分析。评估模型从视听沉浸体验质量、观看体验质量和交互体验质量的角度，对20多个指标进行定义、建模和量化，为满足运营商、设备制造商、内容提供商等在不同层面、不同角度的体验评估需求，提供不同的评估模块。未来，需继续提升模型准确性，并对模型实施更新迭代。