如何進行VR視頻圖像質量測試，各大VR相機又有啥區別

文章相關引用及參考：映維網

本文來自Pixvana團隊

（映維網 2018年07月23日）VR視頻圖像質量是一個包含深度與廣度的話題，在我們團隊與客戶和合作夥伴聊天時常常會提到。我們是VR視頻愛好者，尤其喜歡與相機打交道，同時鐘愛並排比較各種相機影像的網站。這啟發了我們的創意總監斯科特·斯誇爾斯（Scott Squires），他用了一下午的時間在西雅圖辦公室里設置了一系列測試圖，並在房間中擺放了撲克牌，各種海報，以及奧特曼相關玩具。接下來，這裡成為了「固定擺拍」房間，唯一的變動只是不同的測試相機。

Pixvana 創意總監兼聯合創始人Scott Squires

1. 首先是關於主題和挑戰的觀察：

真正評估VR視頻圖像質量的唯一方法是通過VR頭顯。網頁上的圖像是說明性材料，表示一般質量問題。最終，佩戴頭顯來判斷是唯一的真正考驗。

VR相機包含一系列重要的屬性，包括尺寸，易用性，便攜性，控制和後期製作軟體……在本文中，我們只關注有限的元素，亦即圖像感測器產生的解析度/圖像質量。

由於相機尺寸不同，儘管拍攝測試場景的圖像非常相似，但不完全匹配。不過，這足以幫助我們得出大體的比較。

下面是整體場景的圖像：

2. 測試相機

我們使用了一系列容易獲取，並且代表著市場上價格/質量相對親民的相機：GoPro Fusion，GoPro Omni，Insta360 Pro，以及佳能5d。

我們的目標是將每台相機放置在相同的高度/位置，但相機尺寸的微小差異將導致圖像之間出現略微不匹配。下面是關於所用相機的注意事項：

GoPro Fusion：市場上擁有十多款「雙鏡頭4K相機」，而這一款優秀的代表。這種相機小巧便攜，售價500美元或更低，可生成解析度為5.2K的360度拼接視頻。

GoPro Omni：這款相機是Pixvana的好朋友，因為這種「GoPro裝置」是2015-2016年的首批實用VR相機之一，Omni是一種優秀的解決方案。對於6個GoPros鏡頭，每個可以捕獲2.7K，30fps的圖像，產生更高的總圖像覆蓋解析度，並且可以拼接成8000×4000解析度（「8K」）。

Insta360：這是首批價格合理的「專業相機」，專為VR視頻而設計，支持8K或以上的「專業」解析度。

佳能5D：這不是VR相機。事實上，用這款相機來製作VR視頻並不實際。但我們選擇這款相機進行對比測試，因為相機上的鏡頭，佳能8-15m 2.8通常是利用數碼相機或電影相機系統來構建VR視頻裝置的首選。這種測試圖像能夠說明「全幀感測器」的高質量電影相機或專業攝影相機裝置的能力。Pixvana利用這種級別的相機拍攝了數部短片。這種圖像基本上是系列測試的基準，表明了更高質量感測器和光學元件可以捕獲的內容。然而，因為在這次測試中我們只使用了1台相機，我們拍攝了靜止圖像來構成場景的球面覆蓋圖。出於這個原因，斯科特沒有出現在場景之中，他需要在鏡頭後面按下快門。

3. 8K對比圖像

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

每個圖像的拼接都是由相機系統的附帶軟體生成（我們不擔心拼接質量或優化邊緣，因為我們對不受拼接邊界影響的區域圖像質量更感興趣）。接下來，我們將所有圖像標準化為8000×4000解析度（真正的「8K」通常為7680×3840，但我們在本次研究中選擇了簡單的8000×4000）和常見的白平衡。如果你希望以全解析度瀏覽它們，請按照以下鏈接下載：

Photoshop文件，所有圖層均為8000解析度

Photoshop文件，所有圖層均為4000解析度

只是相機A：GoPro Fusion，8k jpeg或RAW

只是相機B：GoPro Omni，8k jpeg或者RAW

只是相機C：Insta360，8k jpeg或者RAW

只是相機D：佳能5d，8k jpeg或者RAW

對於我們採取的後期製作步驟（拼接，在Photoshop中縮放，白平衡）為所有圖像帶來了輕微的插值偽影，們永遠不會看到「raw」文件。但這種「標準化」圖像允許我們以更直接的並排方式比較它們的相對清晰度，顏色和圖像細節等等。

4. 對比結果

我們首先看看一系列的裁剪區域，其中我們可以看到不同圖像的條狀區域並排，解析度為1：1像素。我們計劃構建一個互動式微件以允許你瀏覽多個裁剪區域，但現在它們只是按順序排列。

請注意字母G位置的水平條紋和垂直條紋，我們看到5d拍攝的影像可以清晰辨別，但其他相機則有不程度的模糊。Fusion的清晰度實際上相當驚人，畢竟其解析度只有其他相機的1/4。

這組對比圖的細節和顏色範圍非常清晰。

4. 對比結果——A/B比較

現在，我們通過比較不同的相機來進行「A/B」比較。微件中的滑塊允許你從左到右進行互動式擦除，從而顯示任何兩個相機結果的裁剪區域。在對5.2k GoPro Fusion圖像與佳能5d進行比較時，解析度和圖像保真度的差異非常明顯。在比較圖像時，你可以看到不太明顯但仍然非常不同的圖像差異。

GoProOmni

GoProFusion

5. 結論

圖像質量包含一系列不同的變數，過程中的每個步驟都會導致質量下降。測試表明，即使採用相同數量的像素，兩台不同的相機也可以產生不同的表面解析度。

我們可以更深入地探討成像過程中的調製傳遞函數（MTF），或者不同感測器的噪點水平等問題，但我們在此概述的內容為比較，以及進一步討論提供了良好的基礎。我們在本測試中跳過的一件事情是，當相機將圖像錄製為視頻時發生的額外壓縮和質量損失。在某些情況下，相機廠商還會積極地過濾和壓縮視頻，以便更快地編寫視頻和減少對存儲卡的存儲需求。

GoProFusion

佳能5d

最低端相機（GoPro Fusion）到高端相機（佳能5d）的解析度差異很大，但沒有我們預期那麼大。與較高端的相機系統相比，較便宜封裝中的較小感測器必然會有所妥協。如果我們將它與高端的RED影院級相機進行比較，差異會更大。如果我們是對比標準鏡頭，而不是魚眼鏡頭，則可能會出現更多差異。雖然佳能8-15mm鏡頭是專業的靜態鏡頭，但沒有與高端影院鏡頭同級別的魚眼鏡頭。另外請記住，GoPro Fusion是消費領域的高端相機，而市場上還有許多成本更低，質量更低的相機。

對於要匹配現代影院質量，家用70英寸高清和4K電視，以及筆記本電腦和現代智能手機上超高像素密度顯示屏的保真度，360度視頻管道的技術挑戰，以及當今VR頭顯的局限性使得這種嘗試非常具有挑戰性。導致質量下降的每一步都會使其遠離觀眾的期望。

6. 我們的建議

我們認為GoPro Fusion和同類產品中的其他消費級相機非常適合實驗和測試，但低於VR視頻製作要求的最低閥值要求。

由於最終質量永遠不會超過初始捕捉的質量，因此請始終嘗試用最佳相機系統並以最高解析度拍攝，從而滿足你特定的製作需求。根據你的創意需求，預算，單視場/立體視場，尺寸/重量等因素也會影響相機的選擇。

為了在後期製作過程中保持最低的圖像質量損失，在進入拼接和進行最終編輯時請仔細選擇文件格式和設置。請不要用比捕獲系統更高的解析度拼合視頻，因為這將不必要地增加時間和複雜性，同時不會對質量產生任何好處。

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