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如何进行VR视频图像质量测试,各大VR相机又有啥区别

2018年07月23日 08:09:2570610网络

VR视频图像质量是一个包含深度与广度的话题,在我们团队与客户和合作伙伴聊天时常常会提到。我们是VR视频爱好者,尤其喜欢与相机打交道,同时钟爱并排比较各种相机影像的网站。这启发了我们的创意总监斯科特·斯夸尔斯(Scott Squires),他用了一下午的时间在西雅图办公室里设置了一系列测试图,并在房间中摆放了扑克牌,各种海报,以及奥特曼相关玩具。接下来,这里成为了“固定摆拍”房间,唯一的变动只是不同的测试相机。

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Pixvana 创意总监兼联合创始人Scott Squires

1. 首先是关于主题和挑战的观察:

  1. 真正评估VR视频图像质量的唯一方法是通过VR头显。网页上的图像是说明性材料,表示一般质量问题。最终,佩戴头显来判断是唯一的真正考验。

  2. VR相机包含一系列重要的属性,包括尺寸,易用性,便携性,控制和后期制作软件……在本文中,我们只关注有限的元素,亦即图像传感器产生的分辨率/图像质量。

  3. 由于相机尺寸不同,尽管拍摄测试场景的图像非常相似,但不完全匹配。不过,这足以帮助我们得出大体的比较。

下面是整体场景的图像:

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2. 测试相机

我们使用了一系列容易获取,并且代表着市场上价格/质量相对亲民的相机:GoPro Fusion,GoPro Omni,Insta360 Pro,以及佳能5d。

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我们的目标是将每台相机放置在相同的高度/位置,但相机尺寸的微小差异将导致图像之间出现略微不匹配。下面是关于所用相机的注意事项:

  1. GoPro Fusion:市场上拥有十多款“双镜头4K相机”,而这一款优秀的代表。这种相机小巧便携,售价500美元或更低,可生成分辨率为5.2K的360度拼接视频。

  2. GoPro Omni:这款相机是Pixvana的好朋友,因为这种“GoPro装置”是2015-2016年的首批实用VR相机之一,Omni是一种优秀的解决方案。对于6个GoPros镜头,每个可以捕获2.7K,30fps的图像,产生更高的总图像覆盖分辨率,并且可以拼接成8000×4000分辨率(“8K”)。

  3. Insta360:这是首批价格合理的“专业相机”,专为VR视频而设计,支持8K或以上的“专业”分辨率。

  4. 佳能5D:这不是VR相机。事实上,用这款相机来制作VR视频并不实际。但我们选择这款相机进行对比测试,因为相机上的镜头,佳能8-15m 2.8通常是利用数码相机或电影相机系统来构建VR视频装置的首选。这种测试图像能够说明“全帧传感器”的高质量电影相机或专业摄影相机装置的能力。Pixvana利用这种级别的相机拍摄了数部短片。这种图像基本上是系列测试的基准,表明了更高质量传感器和光学元件可以捕获的内容。然而,因为在这次测试中我们只使用了1台相机,我们拍摄了静止图像来构成场景的球面覆盖图。出于这个原因,斯科特没有出现在场景之中,他需要在镜头后面按下快门。

3. 8K对比图像

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以上拼接图像,做了白平衡。GoPro Fusion (左上),GoPro Omni (右上),Insta360 Pro (左下),and Canon 5D (右下)

每个图像的拼接都是由相机系统的附带软件生成(我们不担心拼接质量或优化边缘,因为我们对不受拼接边界影响的区域图像质量更感兴趣)。接下来,我们将所有图像标准化为8000×4000分辨率(真正的“8K”通常为7680×3840,但我们在本次研究中选择了简单的8000×4000)和常见的白平衡。如果你希望以全分辨率浏览它们,请按照以下链接下载:

  1. Photoshop文件,所有图层均为8000分辨率

  2. Photoshop文件,所有图层均为4000分辨率

  3. 只是相机A:GoPro Fusion,8k jpeg或RAW

  4. 只是相机B:GoPro Omni,8k jpeg或者RAW

  5. 只是相机C:Insta360,8k jpeg或者RAW

  6. 只是相机D:佳能5d,8k jpeg或者RAW

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对于我们采取的后期制作步骤(拼接,在Photoshop中缩放,白平衡)为所有图像带来了轻微的插值伪影,们永远不会看到“raw”文件。但这种“标准化”图像允许我们以更直接的并排方式比较它们的相对清晰度,颜色和图像细节等等。

4. 对比结果

我们首先看看一系列的裁剪区域,其中我们可以看到不同图像的条状区域并排,分辨率为1:1像素。我们计划构建一个交互式微件以允许你浏览多个裁剪区域,但现在它们只是按顺序排列。

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请注意字母G位置的水平条纹和垂直条纹,我们看到5d拍摄的影像可以清晰辨别,但其他相机则有不程度的模糊。Fusion的清晰度实际上相当惊人,毕竟其分辨率只有其他相机的1/4。

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这组对比图的细节和颜色范围非常清晰。

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4. 对比结果——A/B比较

现在,我们通过比较不同的相机来进行“A/B”比较。微件中的滑块允许你从左到右进行交互式擦除,从而显示任何两个相机结果的裁剪区域。在对5.2k GoPro Fusion图像与佳能5d进行比较时,分辨率和图像保真度的差异非常明显。在比较图像时,你可以看到不太明显但仍然非常不同的图像差异。




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GoProOmni


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GoProFusion


移动滑块进行对比(更多对比参考pixvana示例)


5. 结论

图像质量包含一系列不同的变量,过程中的每个步骤都会导致质量下降。测试表明,即使采用相同数量的像素,两台不同的相机也可以产生不同的表面分辨率。

我们可以更深入地探讨成像过程中的调制传递函数(MTF),或者不同传感器的噪点水平等问题,但我们在此概述的内容为比较,以及进一步讨论提供了良好的基础。我们在本测试中跳过的一件事情是,当相机将图像录制为视频时发生的额外压缩和质量损失。在某些情况下,相机厂商还会积极地过滤和压缩视频,以便更快地编写视频和减少对存储卡的存储需求。



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GoProFusion


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佳能5d

最低端相机(GoPro Fusion)到高端相机(佳能5d)的分辨率差异很大,但没有我们预期那么大。与较高端的相机系统相比,较便宜封装中的较小传感器必然会有所妥协。如果我们将它与高端的RED影院级相机进行比较,差异会更大。如果我们是对比标准镜头,而不是鱼眼镜头,则可能会出现更多差异。虽然佳能8-15mm镜头是专业的静态镜头,但没有与高端影院镜头同级别的鱼眼镜头。另外请记住,GoPro Fusion是消费领域的高端相机,而市场上还有许多成本更低,质量更低的相机。

对于要匹配现代影院质量,家用70英寸高清和4K电视,以及笔记本电脑和现代智能手机上超高像素密度显示屏的保真度,360度视频管道的技术挑战,以及当今VR头显的局限性使得这种尝试非常具有挑战性。导致质量下降的每一步都会使其远离观众的期望。

6. 我们的建议

我们认为GoPro Fusion和同类产品中的其他消费级相机非常适合实验和测试,但低于VR视频制作要求的最低阀值要求。

由于最终质量永远不会超过初始捕捉的质量,因此请始终尝试用最佳相机系统并以最高分辨率拍摄,从而满足你特定的制作需求。根据你的创意需求,预算,单视场/立体视场,尺寸/重量等因素也会影响相机的选择。

为了在后期制作过程中保持最低的图像质量损失,在进入拼接和进行最终编辑时请仔细选择文件格式和设置。请不要用比捕获系统更高的分辨率拼合视频,因为这将不必要地增加时间和复杂性,同时不会对质量产生任何好处。

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