ITU-R BT 1438 FRENCH-2000 SUBJECTIVE ASSESSMENT OF STEREOSCOPIC TELEVISION PICTURES《立体电视图像的主观评价》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1438 1 RECOMMANDATION UIT-R BT.1438 VALUATION SUBJECTIVE DES IMAGES DE TLVISION STROSCOPIQUES (Question UIT-R 234/11) (2000) Rec. UIT-R BT.1438 LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que des tudes sont en cours en vue de dvelopper la tlvision stroscopique en tant que

2、 futur service de tlvision ventuel; b) que la Recommandation UIT-R BT.1198 a t labore pour spcifier la tlvision stroscopique base sur deux voies oeil droit et oeil gauche; c) que les valuations subjectives sont un lment essentiel de la conception et de la mise en place des systmes de tlvision strosc

3、opique; d) que la fatigue ressentie par lobservateur peut tre influence par les conditions de la prise de vues, les conditions dobservation et le type dcran; e) quil convient dtablir des conditions dvaluation communes pour les systmes de tlvision stroscopique, savoir: les mthodes dvaluation, les con

4、ditions de prise de vues, les conditions dobservation, les images dessai utiliser dans les mthodes dvaluation et de slection, pour sassurer que les observateurs ont une perception normale de la profondeur, recommande que les spcifications donnes ci-aprs soient prises en compte dans lvaluation subjec

5、tive des systmes de tlvision stroscopique. 1 Facteurs dvaluation Il serait possible dappliquer aux systmes de tlvision stroscopique les facteurs dvaluation gnralement utiliss pour les images de tlvision monoscopiques, savoir la rsolution, le rendu des couleurs, le rendu du mouvement, la qualit gnral

6、e, la nettet, la profondeur, etc. A cela sajouteraient de nombreux facteurs propres aux systmes de tlvision stroscopique. Certains dentre eux sont numrs ci-dessous; les tudes devront tre poursuivies pour en identifier dautres et pour tablir des dfinitions physiques. Rsolution en profondeur Rsolution

7、 spatiale dans la direction de la profondeur. Une rsolution mdiocre dans la direction de la profondeur peut abaisser la qualit de limage en tlvision stroscopique. Mouvement en profondeur Facteur qui indique si le dplacement ou le mouvement dans la direction de la profondeur est reproduit sans -coups

8、. Effet de thtre de marionnettes Type de distorsion dans les images 3-D reproduites. Les objets stroscopiques sont parfois perus comme tant anormalement grands ou petits. Effet cartes jouer (cardboard effect) Autre type de distorsion dans les images 3-D. Les positions 3-D des objets stroscopiques so

9、nt perues stroscopiquement mais ils paraissent anormalement minces. 2 Mthodes dvaluation Les mthodes dcrites dans la Recommandation UIT-R BT.500 pourraient tre utilises pour valuer la qualit gnrale des images obtenues avec les systmes stroscopiques, ainsi que la nettet et la profondeur (voir lAnnexe

10、 2). Lorsquon dispose dune image de rfrence, on peut appliquer la mthode double stimulus utilisant une chelle de qualit 2 Rec. UIT-R BT.1438 continue ou la mthode double stimulus utilisant une chelle de dgradation. A titre dexemples de ces valuations, citons la comparaison des systmes de visualisati

11、on, lvaluation de la qualit des systmes de codage, etc. En labsence de rfrence, on peut avoir recours la mthode du Jugement catgorique, par exemple pour prciser les avantages des systmes stroscopiques. Un complment dtude est ncessaire en ce qui concerne les mthodes permettant dvaluer les caractristi

12、ques particulires des systmes de tlvision stroscopique. 3 Conditions dobservation Il convient de prendre en compte deux caractristiques importantes propres la stroscopie: leffet de cadre dcran et le manque de cohrence entre accommodation et convergence. Les images stroscopiques semblent manquer beau

13、coup de naturel lorsque les objets placs devant lcran se rapprochent du cadre de lcran. Cet effet de manque de naturel a reu le nom deffet de cadre. Il est gnralement moindre avec un grand cran parce que les observateurs ont alors moins conscience de lexistence du cadre. Loeil humain accommode sur u

14、n objet en fonction de la distance de cet objet. En mme temps, nous rglons aussi le point de convergence (point de visualisation) sur lobjet. Il ny a donc aucune incohrence entre accommodation et convergence dans la vie de tous les jours. En revanche, lorsquon regarde des images stroscopiques, le po

15、int de focalisation (accommodation) doit toujours tre fixe sur lcran, indpendamment du point de convergence, qui rsulte de la disparit des signaux. Faute de cela, lobservateur est incapable daccommoder avec prcision. Il existe donc un manque de cohrence entre accommodation et convergence dans les sy

16、stmes stroscopiques. On dit gnralement que la profondeur de champ minimale de loeil humain est de 0,3 D (dioptrie: inverse de la distance (m) Hiruma et Fukuda, 1990. Cela signifie que nous pouvons percevoir limage sans dfocaliser tant que lobjet reste dans les limites de 3 D. Lorsquon regarde la tlv

17、ision stroscopique, le point daccommodation est fixe sur lcran, de sorte que les images stroscopiques doivent de prfrence tre prsentes dans cet intervalle. Les programmes de tlvision ordinaires comportent des images situes une distance infinie (D = 0); en consquence, on considre que lintervalle souh

18、aitable de profondeur dans les systmes stroscopiques est compris entre 0 et 0,6 D. Autrement dit, on considre que la distance optimale est dfinie par 0,3 D, soit 3,3 m. Pour dterminer les conditions dobservation (dimensions de lcran), il faut tenir compte des caractristiques des camras (distance de

19、sparation des camras, angle de convergence des camras, distance focale de lobjectif), du pouvoir de rsolution du systme et de leffet de cadre. Dans le cas de la TVHD, lorsquon regarde la distance dobservation standard de 3 H (H = hauteur de limage), distance dobservation de 3,3 m correspondant un cr

20、an de 90 pouces (229 cm). Avec les systmes de tlvision dfinition normale (TVDN), lorsquon regarde la distance standard de 6 H, cette distance correspond un cran de 36 pouces (91 cm). En utilisant un systme TVHD stroscopique, on sest livr une valuation subjective de la relation existant entre les dim

21、ensions de lcran et la perception de la profondeur. Les rsultats ont montr que la perception la plus naturelle de la profondeur tait obtenue avec un cran de 120 pouces (305 cm), ce qui correspond une distance dobservation de 2,2 H Yamanoue et autres. 4 Observateurs Les observateurs doivent avoir une

22、 acuit visuelle normale (voir la Recommandation UIT-R BT.500), ainsi quune vision stroscopique (stropsie) normale. Pour vrifier leur stropsie, on peut utiliser les images de test dcrites dans lannexe. 5 Images de test On trouvera dans lAnnexe 1 la description dimages de test servant slectionner les

23、observateurs ainsi que des squences fixes et en mouvement de scnes naturelles. Les effets 3-D obtenus avec des images stroscopiques dpendent en grande partie des conditions de prise de vues, par exemple la distance de sparation des camras, langle de convergence des camras et la distance focale de lo

24、bjectif. Les squences en mouvement ont t filmes avec une sparation de 65 mm entre les camras, correspondant la distance de sparation moyenne des yeux. La plupart dentre elles ont t produites dans un dispositif de camras non croises, qui ralise une condition orthostroscopique Yamanoue et autres, 1998

25、. Rec. UIT-R BT.1438 3 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES HIRUMA, N. et FUKUDA, T. dcembre 1990 Accommodation response to binocular stereoscopic TV images and their viewing conditions, J. SMPTE, 102, 12, p. 2047-2054. YAMANOUE, H. et autres octobre 1997 Subjective study on the orthostereoscopic conditions

26、for 3D-HDTV, ITE Tech. Report, Vol. 21, 63, p. 7-12. YAMANOUE, H. et autres 1998 Orthostereoscopic conditions for 3-D HDTV. Proc. SPIE, 3295, Stereoscopic displays and applications IV. ANNEXE 1 Images dessai pour lvaluation subjective des images de tlvision stroscopiques 1 Tests de visionnage Le Tab

27、leau 2 donne la liste des mires utilises pour les tests de visionnage. Ces 12 tests ont t choisis selon la hirarchie de lappareil oculaire humain, depuis le plus bas niveau jusquau niveau le plus lev. On trouvera ci-aprs la description de huit tests de visionnage (VT, vision tests) principaux, les q

28、uatre autres tant rservs lusage clinique. Les observateurs doivent avoir une stropsie normale, cest-dire quils doivent satisfaire au test VT-04 pour la stropsie fine et au test VT-07 pour la stropsie dynamique. Les six autres tests ont pour objet une caractrisation plus dtaille. Les mires doivent tr

29、e regardes une distance gale au triple de la hauteur de lcran (3 H). Ci-aprs, des images stylises, de droite et de gauche, sont prsentes cte cte pour la fusion libre avec croisement, aux fins dexplication. a) VT-01 : Perception simultane (test du lion) Test de laptitude percevoir simultanment, et da

30、ns la position correcte, des images en prsentation dichoptique. A un oeil, on prsente limage dune cage et lautre oeil, limage dun lion dont la position se dplace de 12/s. La taille de chaque image est fixe 10, ce qui permet aux observateurs de capter les images dans leur zone paramaculaire. Les obse

31、rvateurs dots dune vue normale peuvent voir le lion dans la cage un certain instant de la priode de prsentation. 1438-01FIGURE 1Mire pour le test VT-01Image de droite Image de gaucheFIGURE 1/BT.1438.D01 = 3 CM 4 Rec. UIT-R BT.1438 b) VT-02 : Fusion binoculaire (test aux 4 points de Worth) Test de la

32、ptitude percevoir deux images dichoptiques dans loeil gauche et loeil droit comme une seule image. Limage destine lun des yeux comporte deux points, celle destine lautre oeil en comporte trois, avec un point en commun. Les observateurs dots dune vue normale voient 4 points. 1438-02FIGURE 2Mire pour

33、le test VT-02Image de droite Image de gaucheFIGURE 2/BT.1438.D02 = 3 CM c) VT-03 : Stropsie grossire (test de la libellule) Test de laptitude percevoir des images en prsentation dichoptique avec une parallaxe, sous la forme dune image unique donnant une impression de relief (profondeur) grossire. Le

34、s images destines aux deux yeux sont une paire stro dimages reprsentant une libellule dont les ailes sont dployes. Des observateurs dots dune vue normale voient les ailes en avant de lcran. 1438-03FIGURE 3Mire pour le test VT-03Image de droite Image de gaucheFIGURE 3/BT.1438.D01 = 3 CM d) VT-04 : St

35、ropsie fine (test des cercles) Test de laptitude percevoir des images en prsentation dichoptique avec une parallaxe, sous la forme dune image unique donnant une impression de relief (profondeur) fine. On prsente neuf losanges de test contenant chacun quatre cercles dont un seul a une petite parallax

36、e. Des observateurs dots dune vue normale voient un cercle avec petite parallaxe en avant de lcran. Le Tableau 1 donne le numro des tests, les rponses correctes et langle de stropsie la distance 3 H. Rec. UIT-R BT.1438 5 TABLEAU 1 Rponses correctes et parallaxe 1438-04FIGURE 4Mire pour le test VT-04

37、Image de droite Image de gaucheFIGURE 4/BT.1438.D04 = 3 CM e) VT-05 : Limite de fusion avec croisement (test des barres) Test de laptitude percevoir comme une image unique des images en prsentation dichoptique avec des disparits croises. On prsente une paire stro forme de barres dont la parallaxe va

38、rie de 10/s. Il est possible de mesurer les limites de la fusion pour les sries croissante et dcroissante. Il est demand aux observateurs de signaler leur rupture de fusion ds quils voient deux images dans la srie croissante et le rtablissement de la fusion ds quils voient les images dichoptiques co

39、mme une image unique dans la srie dcroissante. 1438-05FIGURE 5Mire pour le test VT-05Image de droite Image de gaucheFIGURE 5/BT.1438.D05 = 3 CM Test N Rponses correctes Angle de stropsis la distance 3 H (“) 1 En bas 480 2 Gauche 420 3 En bas 360 4 En haut 300 5 En haut 240 6 Gauche 180 7 Droite 120

40、8 Gauche 60 9 0 6 Rec. UIT-R BT.1438 f) VT-06 : Limite de fusion sans croisement (test des barres) Test de laptitude percevoir comme une image unique des images en prsentation dichoptique avec des disparits non croises. Les images prsentes sont les mmes que dans le test crois prcdent, mais les image

41、s de droite et de gauche sont interverties. 1438-06FIGURE 6Mire pour le test VT-06Image de droite Image de gaucheFIGURE 6/BT.1438.D06 = 3 CM g) VT-07 : Stropsie dynamique (test avec strogramme dynamique en points alatoire) Test de laptitude percevoir la profondeur dans des images formes par des stro

42、grammes en points alatoires en mouvement. Des observateurs dots dune vue normale peroivent une forme rectangulaire et un mouvement sinusodal de la profondeur dans le strogramme. 1438-07FIGURE 7Mire pour le test VT-07Image de droite Image de gaucheFIGURE 7/BT.1438.D07 = 3 CM h) VT-08 : Acuit binocula

43、ire (test dacuit) Test de lacuit binoculaire avec fusion binoculaire, y compris une dissymtrie ventuelle de lacuit monoculaire qui pourrait empcher une bonne stropsie. Les images contiennent quatre colonnes et cinq lignes composes de caractres E dorientation et de dimensions varies. Les deux colonne

44、s centrales peuvent tre vues avec les deux yeux; les deux colonnes de gauche peuvent tre vues seulement avec loeil gauche, et les deux colonnes de droite seulement avec loeil droit. Des observateurs dots dune vue normale peuvent distinguer correctement lorientation des caractres E. Les dimensions de

45、s caractres correspondent des acuits denviron 1,0, 0,5, 0,33, 0,25 et 0,125 la distance 3 H. Rec. UIT-R BT.1438 7 1438-08FIGURE 8Mire pour le test VT-08Image de droite Image de gaucheFIGURE 8/BT.1438.D08 = 3 CM 2 Images naturelles Les images naturelles consistent en 15 images fixes et 15 squences en

46、 mouvement (voir les Tableaux 3 et 4). Certaines dentre elles sont reproduites dans lAppendice 1. Le tirage de chaque image se fait de gauche droite: image de gauche, image de droite, image de gauche. Limage 3-D est obtenue par fusion de la paire la plus gauche (yeux non croiss) ou de la paire la pl

47、us droite (yeux croiss). 3 Etat actuel de lutilisation des images de test stroscopiques Lutilisation des images de test est strictement rserve aux activits suivantes. Evaluation technique, savoir: recherche et dveloppement pour les quipements et les systmes, essais des quipements dans les processus de dveloppement et de production, tests des conditions de transmission pour la radiodiffusion et les tlcommunications, maintenance des quipements. Dmonstration, savoir: exposs devant des confrences et des journe