回顾:莫斯科国立大学视频质量测量工具
莫斯科国立大学 视频质量测量工具 (MSU VQMT)是我用来计算和可视化VMAF等客观指标的常用工具, PSNR值, 和SSIM. 在版本13中, MSU增加了编解码器兼容性和度量性能, 添加了新的HDR指标和显示功能, 并增强了VQMT已经是一流的可视化工具. 如果您是VQMT用户,那么这是一个必要的升级. 如果你没有,现在是考虑的好时机 购买 999美元的实用程序.
AV1支持
您可以访问新特性的完整列表 在这里. 排名靠前的是对av1编码视频的原生支持. 在以前的版本中,您必须在VQMT中分析AV1文件之前将其解码为YUV. 在版本13中,您现在可以将AV1文件直接输入到VQMT中,这非常方便.
快VMAF
VMAF无疑是我运行得最多的基准,计算VMAF本来就很慢,因为它由四个独立的指标组成(这就是为什么它被称为Video) 多重方法 评估融合). 在版本13中, MSU通过OpenCL加速了VMAF,它应该可以在AMD和NVIDIA显卡上工作. 您可以通过在Metric规范屏幕中选择该变量来启用该特性,如图所示 图1.
![莫斯科国家CUDA加速Netflix VMAF](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138287-MSU_VQMT13_Figure1-ORG.png)
图1. CUDA加速Netflix的VMAF指标.
我在两台电脑上测试了这个新功能, HP Z840工作站,两个E5-2687W v3 Xeon cpu,运行速度为3.1 GHz,总共40核,以及基于Quadro K2200 gpu的显卡. 我还在一台运行至强E3-1505M CPU和Quadro M1000M GPU的8核惠普ZBook Studio G3上进行了测试.
在对两台计算机的第一次测试中,我计算了一个10秒文件的VMAF. 在Z840上,基于gpu的方法快了67%,这是相当惊人的. 在Z-book上, 使用功能较弱的移动GPU, the improvement was 40%; still impressive but less so. 然后我在一个VQMT实例中测试了两个10秒的文件, 两台电脑的相对性能略有提高(表1).
![](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138289-MSU_VQMT13_Table1-ORG.png)
表1. GPU加速VMAF计算带来的性能提升.
然后,我使用同时运行的四个VQMT实例测试了四个同步计算. 我经常同时运行计算,因为VMAF计算是单线程的,运行4到6个实例比只运行1到2个实例获得更好的吞吐量, 特别是在Z840上. 有趣的是, 在这里, Z840的相对性能下降到41%, 而笔记本电脑的收益则增加到49%.
我正在进行测试,看看在基于cpu的计算可能有意义的VQMT实例数量方面是否存在一个交叉点, 虽然我的测试没有显示出这个阈值. 如果您在具有弱GPU的快速多核计算机上运行多个VQMT实例, 您可以执行类似的测试来衡量基于gpu的计算的好处. 为了记录,我检查了基于GPU和cpu的分数,它们是相同的.
二次抽样的操作
如果你时间紧迫的话, 您应该知道版本12中引入的另一个特性:次采样操作. 在Subsampling中选择它 & 性能选项卡显示在左侧 图2,使用右上方的控件. 在图中,我每隔四帧进行一次评分,这应该会大大加快操作速度,而且确实如此. 问题是,它如何改变得分? 答案是肯定的,但不多.
![MSU计算VMAF每四帧](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138290-MSU_VQMT13_Figure2-ORG.png)
图2. 计算每四帧的VMAF.
你可以在 表2. 在两个一分钟的测试文件上测试每一帧需要131秒, 当每四帧测试时,哪一帧下降到42秒, 虽然没有达到预期的75%,但已经很接近了. 然而, 既不是VMAF平均值,也不是低帧分数(一种测量瞬时质量问题可能性的方法), 任何地方都有相应的变化.
![莫斯科国立大学处理时间](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138291-MSU_VQMT13_Table2-ORG.png)
表2. 当不测试每帧时,处理时间显著下降.
在我的研究采用抽样方法之前,我会用其他文件确认这些结果, 但当你急需VMAF分数时,这种方法看起来很有希望.
HDR指标和可视化
下一个主要的版本13添加是HDR参数, 特别是PSNR值值, SSIM, MSSSIM, VQM, 和Delta ICtCp. 顺便说一下背景, 当应用于HDR视频时,SDR指标已被证明是不可靠的,因为SDR和HDR使用不同的传递函数和色彩空间,具有非常不同的亮度水平(参见 HDR图像质量评价的客观质量指标的基准 和 高动态范围图像和视频质量预测的实用性. 有关不同色彩空间和传递函数的简单说明,请参见 在这里). 在本质上, SDR指标并不像人眼在HDR显示器上看到的那样“看到”像素,因此无法准确预测人类的评分.
底线是,你不能可靠地使用SDR指标来分析HDR视频. VMAF doesn't have an HDR version; in this video Netflix的Christos Bampis承认,是否可以在HDR视频中使用VMAF是一个悬而未决的问题. In 这篇博文, 备受尊敬的压缩学家Fabio Sonnati表示:“VMAF 4K没有针对HDR进行调整,所以我将把我的考虑限制在SDR的情况下.“如果你是一名HDR制作人,这些新指标将使VQMT与你的实践格外相关.
操作HDR指标非常灵活. 例如, 在开始测量之前,您可以选择视频的输入颜色空间, 比如BT.709、BT-2020等. 在运行度量之后, 您可以使用不同的显示颜色空间来显示视频帧,以模拟视频在另一台设备上的外观(图3). 然而,几乎没有任何解释, 因此,除非您非常熟悉色彩空间,否则您可能会发现灵活性令人生畏. 当然了, 但随着HDR的日益突出,有一个带有功能的工具来解决它是件好事.
图3. 您可以在许多不同的显示颜色空间中显示源帧和编码帧.
来了解一下新的HDR指标, 以及它们与SDR版本的区别, 我使用SDR和HDR版本的PSNR值测试了一个HDR剪辑, SSIM, 及MS SSIM (表3). 正如你所看到的,分数是不同的,尽管不是完全不同. 不过,如果你要对HDR质量进行基准测试,你应该使用HDR指标. 为了完成, 请注意,SSIMWAVE的SSIMPLUS度量是HDR兼容的,提供了另一个有价值的选项(参见 在这里).
![SDR和HDR评分莫斯科国立大学](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138293-MSU_VQMT13_Table3-ORG.png)
表3. 同一视频片段上的SDR和HDR评分.
改进的可视化工具
视频质量指标经常被批评为主观评价的不准确预测. 出于这个原因, 通过实际观看视频和观察帧来确认关键分数是至关重要的. VQMT通过生成结果图(图4),在文件持续时间内显示一个或两个剪辑的分数,以直观地识别任何问题区域. 然后,您可以将播放头移动到该帧并单击右下角的Show frame以查看源和压缩帧.
![](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138294-MSU_VQMT13_Figure4-ORG.jpg)
图4. VQMT的结果图便于直观地验证客观度量.
在以前的版本中, you could load the frames side-by-side or toggle between the views with simple keystrokes (Ctrl + 1 for original frame; Ctrl +2 for first encode; Ctrl +3 for second encode). 然而, 并排视图很难看到细微的差异,在运行VQMT时,源帧和编码帧的顺序查看是有效的,但很难在PowerPoint演示文稿或报告中显示.
![](http://dzceab466r34n.cloudfront.net/Images/ArticleImages/InlineImages/138295-MSU_VQMT13_Figure5-ORG.jpg)
图5. VQMT版本13中增强的可视化工具
使用版本12, MSU增加了通过残差图可视化帧差的能力 图5 具有可配置的颜色托盘和伽马校正的可视化. 在此视图中,可视化图中的残差越大,失真越大. 这不仅有助于在亲自驾驶工具时验证您的观察结果, 这是一种以图形形式显示编码相关缺陷的非常有用的方法.
自从我在2015年左右开始使用这个工具以来,我一直是VQMT(和MSU团队)的忠实粉丝, 和 MSU continues to evolve the tool in all relevant vectors; performance, 包括质量指标, 和可用性. 如果你真的想尝试不同的编解码器和/或编码参数, 这是一个绝对必要的工具.
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