GYT 340-2020 超高清晰度电视图像质量主观评价方法 双刺激连续质量标度法

GY中华人民共和国广播电视和网络视听行业标准GY/T340—2020超高清晰度电视图像质量主观评价方法双刺激连续质量标度法Subjectiveassessmentmethodsforimagequalityofultrahigh-definitiontelevision——Double-stimuluscontinuousquality-scale2020-12-31发布2020-12-31实施国家广播电视总局发布GY/T340—2020I目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语和定义........................................................................14缩略语............................................................................15双刺激连续质量标度法..............................................................15.1概述..........................................................................15.2实验室主观评价条件、显示器技术要求及参数值....................................15.3测试图像......................................................................25.4观看员........................................................................25.5评价测试阶段..................................................................35.6测试图像的演示................................................................35.7评分标度......................................................................45.8结果分析......................................................................55.9结果说明......................................................................6参考文献.............................................................................8GY/T340—2020II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由全国广播电影电视标准化技术委员会（SAC/TC239）归口。本文件起草单位：国家广播电视总局广播电视规划院、中央广播电视总台、广东广播电视台、江西广播电视台、深圳广播电影电视集团、广州市广播电视台、超高清视频（北京）制作技术协同中心。本文件主要起草人：张乾、王惠明、李岩、范创奇、范晓琳、封连伟、滕建新、鲁泳、邓向冬、何杰锋、宁金辉、林小海、彭子舟、周立、何向晖、曾靓、李光辉、王丛璐。GY/T340—20201超高清晰度电视图像质量主观评价方法双刺激连续质量标度法1范围本文件规定了实验室环境下对超高清晰度电视图像质量进行双刺激连续质量标度主观评价的方法（简称双刺激连续质量标度法）。本文件适用于对超高清晰度电视系统和设备的图像质量进行主观评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GY/T307—2017超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值GY/T315—2018高动态范围电视节目制作和交换图像参数值ITU-RBT.500-14电视图像质量主观评价方法（Methodologyforthesubjectiveassessmentofthequalityoftelevisionpictures）3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4缩略语下列缩略语适用于本文件。HDR高动态范围（HighDynamicRange）SDR标准动态范围（StandardDynamicRange）5双刺激连续质量标度法5.1概述双刺激连续质量标度法一般用于评价被测系统的图像质量或传输系统对图像质量的影响。尤其对于考察被测系统整体质量的情况，双刺激连续质量标度法（符合ITU-RBT.500）特别有效。采用该评价方法时，观看员观看一对图像，这两个图像均来自同一个信号源，其中一个是信号源直接输出的源图像，另一个是信号源经过被测系统以后的图像，称为被测图像，源图像和被测图像按伪随机顺序进行排列。观看员需对二者的图像质量进行评价。评价周期最长时间为30min，评价结束后，对源图像和被测图像的评分进行计算。5.2实验室主观评价条件、显示器技术要求及参数值GY/T340—20202实验室主观评价条件要求应符合表1的规定，显示器技术要求及参数值应符合表2的规定。表1实验室主观评价条件序号项目技术要求1测试观看距离a7680×4320图像0.8倍图像显示高度3840×2160图像1.6倍图像显示高度2水平方向测试观看角度7680×4320图像±96º3840×2160图像±58º3显示器后的背景亮度与图像峰值亮度的比值SDR约0.15HDR≤0.0054环境亮度≤5cd/m25背景色温D65a如果对被测系统的图像清晰度进行评价，则应选择测试观看距离；如果对被测系统的图像评价要素不包括清晰度，对于3840×2160图像观看距离可以选择1.6～3.2倍图像高度，7680×4320图像观看距离可以选择0.8～3.2倍图像高度。表2显示器技术要求及参数值序号项目技术要求及参数值1显示器尺寸7680×4320图像对角线的尺寸宜大于等于1.78m（70in）3840×2160图像对角线的尺寸应不小于1.40m（55in），宜大于1.78m（70in）2显示器物理分辨率7680×4320图像≥7680×43203840×2160图像≥3840×21603显示器色域支持BT.2020色域4显示器峰值亮度(cd/m2)aSDR150～300HDR宜大于等于10005显示器对比度bSDR≤0.02HDR≤0.000005a峰值亮度是指100%峰值视频电平下的亮度。b该值为显示器黑场亮度与峰值亮度之比，会受到环境光的影响。5.3测试图像测试图像的格式应符合GY/T307—2017和/或GY/T315—2018的要求。一套测试图像应包含至少4个图像,这些图像可以是静止图像或具有运动特性的图像序列，每个运动图像序列大约持续10s～15s。对被测系统而言，测试图像应具有最佳的图像质量。测试图像应是“严格的，但又不过分”的通用测试图像，既包含对各种评价因素比较敏感的内容，同时又能代表电视节目的典型内容。图像质量的评价要素包括：清晰度、动态清晰度、亮度层次（高亮度部分层次重现、低亮度部分层次重现）、对比度、彩色还原和运动特性等。5.4观看员观看员即应邀参加主观评价的评分人员，通常有两种类型，即专业观看员和非专业观看员。一般由非专业观看员来进行主观评价，当需要精确判断时，可由受过专业训练的专业观看员来进行评价和分析。GY/T340—20203观看员应具有代表性，即应包括不同性别、年龄、文化层次的观众；应具有正常的视力（含校正视力）和色觉；应具有一定分析判断能力；应能较快地接受和掌握评价方法和要求。主观评价所需观看员的人数应大于等于15人。5.5评价测试阶段在每个评价周期开始时，应向观看员详细、准确地介绍评价方法、质量要素或可能出现的损伤类型、评分标度、测试图像和评价时间长度，并进行评价示范显示。示范显示应使用不同于正式测试的图像或序列，但示范演示图像或序列应代表将要评价的被测系统损伤的类型和损伤的程度范围，且与正式测试中使用的图像或序列具有可比性。一个评价周期包括示范说明在内应不超过30min。在正式测试开始前，应引入3至5个评价序列来稳定观看员的判别力，其结果数据不纳入测试结果的统计中。不同测试图像的显示顺序采用伪随机方式。为了检测相关性，有些测试可以重复进行，但要避免相同测试图像在相继的评价序列中出现。评价周期的显示流程见图1。图1评价周期的显示流程5.6测试图像的显示一个评价周期由多次播放显示组成。在每一次播放显示时，首先要显示一次或多次信号A和信号B，每次持续时间相同，以便使观看员得出相应的判断，然后再显示一次或多次这两个信号，观看员进行评分。重复的次数取决于测试序列的长度。对于静止图像，使用3s～4s的序列并重复5次（在最后2次显示图像期间评分）。对于活动图像，使用10s的序列并重复两次（在第二次重复期间评分）。图2表示了播放显示顺序。其中，信号A和信号B均有可能是源图像或被测图像，且不告知观看员哪一个是源图像和哪一个是被测图像。打分灰场3s信号A灰场信号B灰场3s3s3s～4s信号A灰场信号B灰场3s3s信号A灰场信号B灰场3s3s信号A灰场信号B灰场3s3s信号A灰场信号B灰场3s3s3s～4s3s～4s3s～4s3s～4s3s～4s3s～4s3s～4s3s～4s3s～4sa)静止图像稳定序列测试阶段的主体部分示范序列空白(此时允许回答观看员提出的问题)GY/T340—20204灰场信号A打分灰场信号B信号A信号B灰场灰场灰场3s10s3s10s3s10s3s10s5s～11sb)活动图像注：对于SDR信号的评价，灰场是电平为200mV的中灰视频信号；对于HDR信号的评价，灰场是30%HDR电平的中灰视频信号。图2双刺激连续质量标度法的测试图像演示顺序5.7评分标度评价时，观看员应在垂直标尺上标出记号来确定每次演示图像的总体质量。垂直标尺是成对的，对应每个测试图像的两次演示。为了防止量化误差，标尺提供了连续的评分机制，并分成了长度相等的5段，对应优、良、中、差、劣5个等级。图3给岀了典型评分标度。为了防止在标尺与测试结果之间出现混淆，标尺用黑色印刷，评分结果用红色记录。GY/T340—20205优良中差劣AB...ABNABN+1ABN+2ABN+3AB...图3典型评分标度5.8结果分析5.8.1评分量化将每个测试条件下的源图像和被测图像从评分标度上的度量长度转换为0至100范围内的评分，然后计算源图像与被测图像之间的差值。5.8.2平均分计算对评分结果进行分析的第一步是计算每一显示片段的平均评分𝑢̅𝑗𝑘𝑟，见公式（1）。𝑢̅𝑗𝑘𝑟=1𝑁∑𝑢𝑖𝑗𝑘𝑟𝑁𝑖=1.....................................(1)式中：𝑢𝑖𝑗𝑘𝑟——观看员i在测试条件𝑗、测试序列/测试图像𝑘、重复𝑟次情况下的评分；N——观看员数量。类似的，可计算出每一测试条件和每一测