新的视频压缩标准对测试技术提出挑战(下)

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　　 编码器或解码器测试上一个非常简单的方法是播放大量的视频节目(最好是来自不同的节目源)，而后观察有无错误发生，也可使用其它销售商的编解码器，来测试您的编解码器的互操作性。这种方法对于用来检查上述复杂视频压缩标准中的许多错误来说，并不是足够严格的测试。不过，使用那些被许多开发商所使用过的工具、而且又是参照同一标准而测试的工具，也许是一种有效的方法。        测试之前要了解标准的所有细节。没有一个人能够把为保证标准一致性所必需的所有信息均存入其记忆之中。为了保证标准的一致性，通常是利用手边的标准将其与已开发的编解码器相比较，这样进展缓慢且容易出错。最好的方法是尽快地进行自动测试。不同的视频压缩标准之间有着重大的差别，从事视频压缩的工程技术人员需要对相关视频标准有着深入的理解，最好使用特定标准的测试工具，这样有助于圆满地完成任务。
        编码器和解码器的测试需求
         编码器比解码器要复杂得多，因为它不仅要产生句法正确的比特流，还能进行智能性的运算以逼近输入视频，这样才能选择最佳的压缩算法，并且速度要尽量地快(也许可以实时进行)。对于一个特定的帧/象条/宏块/象块，要在各种可能的编码方案中作出最佳选择，可能需要较长的时间。在这个过程中，需要从本帧图像的其它部分或者从其它帧图像中寻找相关的或相接近的数据，通过运算看能否以较少的比特从本帧或前后帧中附近某一宏块来复制宏块或预测相关宏块。
        一般来说，为了作出哪种压缩特性或特性的组合能够给出最高压缩比的判决，需要对每帧的每一部分反复进行多次。也许如预期的那样，这需要很长的时间；对于新视频压缩方案，它将在压缩比率和编码速度之间作出折衷处理。
        因此，与一个不能实时工作的编码器相比较，在相同的视频质量下，一个相对简单，速度较快的实时编码器，却可能给出较低的压缩比。优化编码器的一个困难是，如果压缩效率只有少量的改善，在通常情况下，人眼是看不出来的。所以，为了按照一定的方式来提高效率，应当对视频质量进行测量。
        编码器性能的连续改善
        在相同的视频质量下，新一代的编码器具有更高的压缩比，编码器在作出判决时也更加智能化。所必需的附加处理能力也更为合用，编码器技术也得到进一步的提高。要尽可能迅速地获取性能改善曲线，为了在性能和视频质量上作出恰当的处理，就需要深入了解一些技术细节。例如，要能够回答这样的问题:如果运动矢量的搜索范围减小了X倍，那么该种类型的视频质量会降低多少?
        解码器比编码器要简单些；它获取的是给定的比特流，如果在给定的时间内能够得到正确的分析和比特流的解释，也就能够正确地显示每一帧图像。
        在这里理想的状况是:
        1. 用己知性能良好的解码器对YUV显示输出进行逐个比特的比较；2. 如果存在着差别，能够获取该解码器如何对显示象素进行计算的详尽信息，即能够提供反映该解码器内部工作状况的易于理解的完整信息。
        移动电话视频测试案例
        这是欧洲一家生产移动电话的大型公司的事例。该手持式电话生产商遇到一个麻烦：他们生产的新型3G手机不能解码由欧洲一家网络运营商提供的视频节目。网络运营商正计划购置手机以销售给他们的用户，当然，手机厂商竭力想解决这一问题。
        正如所料，对于问题出在哪里，这两家公司存在着争议但这两家公司的工程技术人员都不真正地了解问题究竟在何处：是手机的问题？还是视频编码的方式问题？也不清楚视频是怎样通过网络发送的。
  两个月以后，手机厂商购置了压缩视频基本流分析仪。利用这个测试软件，手机厂商的半导体部门终于发现了问题根本不出在手机上，也不在视频的网络处理上，而是在视频编码器--视频编码器与MPEG-4标准不完全一致，这就是手机不能正确显示视频节目的原因。
        手机厂商不仅能够发现视频中的问题，而且能够清楚地解释是什么样的问题，以及能够说明句法的哪一特定部分存在着错误。更有意思的是，网络运营商是这样回复的:“我们现在知道了我们的视频不符合标准，但这是由我们提供的视频节目-你们应当对这样的视频进行处理。”
        尽管手机厂商对网络运营商的回复并不十分满意，但他们利用分析仪软件提供了详尽的信息，利用这些信息研究出如何改变他们的手机，使之能够接收这种非标准的视频节目。
        本文小结
        最近推出的MTS4EA视频基本流分析仪是一种变革性的新软件产品，它能为新一代和当前使用的视频压缩技术提供灵活的、可升级的测试解决方案，能够给出全面的基本流分析，MTS4EA支持MPEG-2、MPEG-4、H.264/AVC、H.261、H.263、H.263+和3GPP标准。有关所支持的最新视频压缩标准的信息，请访问泰克公司网站：www.tektronix.com.cn/MTS4EA以了解更多信息。
        视频质量的PSNR测量
        PSNR定义为信号功率与噪声功率之比，通常用分贝表示。在图像处理的过程中，可将信号功率当作是峰值图像样值数的平方，而噪声功率可认为是该图像中误码数RMS的平方，即:
PSNR=10log（?2/RMS2)
        在很多精况下，PSNR并不是图像质量的理想测量值，有许多人认为它并不能准确地代表接收的图像质量 (当然，这也是非常难于测量的)。
        还有，在比较不同的视频码流时，PSNR测量值也不能很好地反映不同码流的相对质量。在任何情况下，不过，为了测量原始的、未经压缩的源视频质量，那么测量PSNR仍是必要的。虽然如此，在比较相同的、单个的视频序列时，尽管压缩方式有许多种（例如使用不同的视频压缩标准，或者使用同一标准的不同版本），却也不能提供更好的有用数据。