虚拟现实（VR） 体验标准技术白皮书虚拟现实（VR） 体验标准技术白皮书 The Technology White Paper of VR User Experience Assessment Standard 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（视频体验联盟） 北京市海淀区学院路40号中国信息通信研究院3G楼6层邮编：100191 电话：010-62300054 邮箱：vrmos@chinavea.cnhttp://www.chinavea.cn 免责声明 本文档可能含有预测信息，包括但不限于有关未来的财务、运营、产品系列、新技术等信息。由于实践中存在很多不确定 因素，可能导致实际结果与预测信息有很大的差别。因此，本文档信息仅供参考，不构成任何要约或承诺，视频体验联 盟不对您在本文档基础上做出的任何行为承担责任。视频体验联盟可能不经通知修改上述信息，恕不另行通知。 版权所有ḡ 视频体验联盟 2019。保留一切权利。 非经视频体验联盟书面同意，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本手册内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。 鸣 谢 GTS 组织及测试单位核心贡献单位 虚拟现实（VR） 体验标准技术白皮书虚拟现实（VR） 体验标准技术白皮书 The Technology White Paper of VR User Experience Assessment Standard”摘要： 本白皮书核心洞察：VR体验，终端创新是基础，内容应用是核心，网络平台是保障。 以终端创新为基础，进一步减轻重量提升佩戴舒适性，进一步提高屏幕分辨率和扩大FOV； 以内容应用为核心，提升VR视频内容从8K全景起步，提高内容帧率到60fps及以上来缓解 眩晕，3D立体景深视觉效果是体验刚需；以运营商网络和Cloud VR平台为保障，在光纤和5G双千兆网络高带宽、低时延能力支持下，提供云渲染能力，加快VR产业大规模应用 进程。 具体在VEA视频体验联盟秘书处及工作组总体规划，在核心贡献单位华为X Labs实验 室、西安电子科技大学多媒体实验室，组织单位华为GTS、首都师范大学机器视觉实验室负责具体组织和实施，并在广大成员单位积极参与主观测试下，领域专家和工程师系统研 究VR体验关键影响因素，构建了评估模型框架，并通过符合ITU规范的主观实验方法，阶段性地建立起VR体验评估模型。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，对分辨率、帧率、码率、FOV、MTP、自由度等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，本白皮书是VR体验评估标准化进程的重要里程碑。当然，现阶 段受限于主观测试数据规模和指标测量手段，后续还需要VEA视频体验联盟和产业伙伴继 续通力合作，提升模型准确性，并对模型实施更新迭代。 罗传飞 杨付正 蒋林涛 丁 中 曹泽军 赵其勇 苏 佳 宋 利 陈 红 许劲松 袁 立 陈亚新 赖亚军 任 卿 陆 薇 吴雪波 林 鹏 杨 崑 杜 斌 韦安明 佟宝生 余 柯 张天若 卢 俊 亓瑞倩 张家斌 张 沛 邹文杰 马志斌 杨友庆 彭振宇 沈 慧 史成龙 黄一宏 王金东 翁冬冬 闫 石 刘长虹 王慧林 台流杰 李晓波 陈玉琨 编委： 撰写：目录 CONTENTS 01背景和范围 P 3 02缩略语、术语和定义 P4 03 042.1 缩略语 2.2 术语和定义 P 5 VR服务用户体验指标体系 P 6 3.1 VR系统简介 P 6 3.2 体验需求 P 73.3 关键指标 P 8 3.4 模型框架 P 93.5 参数采集及指标处理 P11 VR服务用户体验指标构成 P 12 4.1 沉浸体验质量输入参数 P12 4.2 观看体验质量输入参数 P 134.3 交互体验质量输入参数 4.4 VR_MOS综合模型输出参数 P1405VR主观实验及分析方法 P 15 5.1 主观实验方法 P15 5.1.1 通用测试条件 P 15 5.2 VR体验主观实验平台 P18 5.3 PPD测试范围构建 5.4 游戏多自由度交互体验质量测试 P20 5.5 主观实验测试数据示例 5.1.2 特殊测试方法 P 16 5.1.3 主观实验过程 P 175.1.4 主观评分标准 P17 06VR服务用户体验评估模型 P22 07VR体验评估模型的典型值 P 31 08 096.1 总体模型综述 P2 2 6.2 模型三大模块综述 P23 6.2.2 观看体验质量Q ImE P26 6.2.1 沉浸体验质量QPE P23 6.2.3 交互体验质量QInE P29 问题和展望 P 37 参考文献 P38 01 02P19 P20 P13P4 背景和范围 02 缩略语、术语和定义 近年来，随着虚拟现实（VR，virtual reality）技术的不断进步和完善，相关产业得到了蓬勃 的发展。如今，虚拟现实技术已经进入到教育、娱乐、军事、医疗、环保、交通运输、公共卫生等各种 与人们生产、生活息息相关的领域当中。相比传统的视频业务，VR具有多视角，交互性强等优点，为用户提供了一种全新的视觉体验，具有极大的应用价值和商业潜力。 VR设备、内容和平台自身在不断地发展完善的同时，把VR体验评估模型作为重要的牵引工具， 对用户体验现状进行评估，识别体验瓶颈进而促进优化，可以有效地推动E2E产业发展。因此，VR体验评估模型具有重要的现实价值。 本白皮书系统分析了影响VR服务 [1]用户体验的主要因素，基于模型完整性和建模可行性，构建评估模 型框架，并基于符合ITU规范的主观实验方法，阶段性地建立VR用户体验评估模型。 模型不仅可对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。注：[1]VR服务包括全景/FOV视频，巨幕电影，交互游戏和教育等，本白皮书以VR视频和游戏业务作为典型来研究体验建模，但通常也适用于类似特征的业务（例如交互教育的体验模型可以参考交互游戏）。然而，目前VR HMD仍存在屏幕分辨率低，佩戴舒适性较差，MTP较长（或在终端ATW/ASW 机制下存在黑边）等影响用户体验的诸多问题。在推进用户体验主观测试的同时，VEA视频体验联盟成员单位也实施了4K显示器和4K VR HMD的用户选择意愿调研。调研结果表明，有55.8%的用户选择使用显示器观看视频，影响用户选择的主要原因则是VR HMD佩戴舒适性较差和画面清晰度低。 2.1 缩略语 缩略语 中文全称 英文全称 VR HMD GPU ITU KPI KQIOTT MOS ACR MTP PPDDOF Br FR QP BPPTCP UDP FEC QoE QoSRTT ATW ASW虚拟现实 头戴式可视设备 图形处理器 国际电信联盟 关键性能指标 关键质量指标 互联网服务商向用户提供的应用服务 主观体验评分 绝对等级评价法 移动视觉感知延迟 角分辨率 自由度 码率 帧率 压缩量化参数 每像素编码比特数 传输控制协议 用户数据报协议 前向纠错 体验质量 服务质量 往返时延 异步时间扭曲 异步空间扭曲 Virtual Reality Head Mount Display Graphics Processing Unit International Telecommunication Union Key Performance Indicator Key Quality Indicator Over The Top Mean Opinion Score Absolute Category Rating Motion To Photons (Latency) Pixels Per Degree Degree Of Freedom Bitrate Frame Rate Quantization Parameter (coded) Bits Per Pixel Transmission Control Protocol User Datagram Protocol Forward Error Correction Quality of Experience Quality of Service Round-Trip Time Asynchronous Time Warp Asynchronous Space Warp以下缩略语适用于本白皮书 。 55.80%44.20%36.50% 32.20%29.60% 1.70%设置偏好 VR设备选择显示器原因 显示器更加舒适 清晰度高VR设备不舒适 其他 图2 VR设备与4K显示器的用户选择偏好及原因调研 03 040 2018 2019 2020 2021 2022 202350.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0V