GB/T 38258-2019 信息技术 虚拟现实应用软件基本要求和测试方法

　　ICS 35 . 240 L 60

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38258—2019

　　信息技术

　　虚拟现实应用软件基本要求和测试方法

　　Informationtechnology—

　　virtualrealityapplicationsoftwarebasicrequirementandtestmethod

　　2019-12-10 发布 2020-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 38258—2019

　　GB/T 38258—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本标准由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC 28)提出并归口 。

　　本标准起草单位：中国电子技术标准化研究院、北京理工大学、北京电影学院、深圳赛西信息技术有限公司、福建网龙计算机网络信息技术有限公司、北京航空航天大学、浙江大学、歌尔股份有限公司、中国移动通信有限公司研究院、上海乐相科技有限公司、南昌虚拟现实检测技术有限公司、深圳市掌网科技股份有限公司、湖南财政经济学院、北京大视景科技有限公司、北京微视酷科技有限责任公司、北京科技大学、江苏金刚文化科技集团股份有限公司。

　　本标准主要起草人：王聪、王涌天、宋维涛、刘越、马珊珊、焦廉洁、黄华、林志宏、周忠、章国锋、严小天、杨本植、许孜奕、董立超、纪祥堃、胡翔、孙其民、周俊亮、樊晓平、孙光、隋明宏、黄明华、赵长飞、卓政、周颐、张宏磊、王忠民、赵辰羽、李璐、关建辉、彭涛、曾金盛、周航军、蒋望东。

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　　信息技术

　　虚拟现实应用软件基本要求和测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了虚拟现实应用软件的基本要求以及测试方法。

　　本标准适用于虚拟现实应用软件的性能设计、开发以及性能测试。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　虚拟现实 virtualreality

　　采用以计算机为核心的现代高科技手段生成的逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多感官一体化的数字化人工环境，用户借助一些输入、输出设备，采用 自然的方式与虚拟世界的对象进行交互，相互影响，从而产生亲临真实环境的感觉和体验。

　　2.2

　　虚拟现实应用软件 virtualrealityapplicationsoftware

　　面向虚拟现实设备与平台开发及应用的程序集合。

　　2.3

　　平均响应时间 averageresponsetime

　　虚拟现实应用软件对请求作出响应的平均时间。

　　2.4

　　最大响应时间 maximum responsetime

　　虚拟现实应用软件对请求作出响应的最长时间。

　　2.5

　　渲染帧率 averagerenderingframerate

　　虚拟现实应用软件在运行期间调用 GPU进行渲染时平均每秒渲染帧数。

　　2.6

　　资源冗余数量比 resourceredundancyquantityratio

　　虚拟现实应用软件资源包里所包含重复资源数占总资源数的百分比。

　　2.7

　　资源冗余空间比 resourceredundancyspaceratio

　　虚拟现实应用软件数据库所包含重复资源字节数占总资源字节数的百分比。

　　2.8

　　界面元素 interfaceelement

　　虚拟现实应用软件系统中满足用户交互需求的一系列元素，如窗 口 、对话框、模型、文本、菜单、图形、按钮等。

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　　3 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　CPU：中央处理器(Central Processing Unit)

　　GPU：图形处理器(Graphic Processing Unit)

　　ID：账号(IDentity)

　　MD5：信息摘要算法 5(Message Digest 5)

　　4 概述

　　在用于创建仿真环境的虚拟现实系统中，虚拟现实应用软件的一个共同 目标是为产生多源信息融合的交互式三维动态视景提供支持。 因此，本标准在总体上采用通用的软件质量模型标准中规范的质量特性分类，并按各类特性提出针对虚拟现实应用软件的基本要求，即按各类特性归类虚拟现实应用软件的基本要求。

　　第 5 章下面的一级条款(5.x)是各类特性，每类特性(一级条款)下面的二级条款(5.x.x)或二级条款下的三级条款(5.x.x.x)是相应的基本要求。

　　5 基本要求

　　5 . 1 功能适宜性

　　5 . 1 . 1 输入能力

　　虚拟现实应用软件应具有说明书描述的通过诸如相机、键盘、鼠标、虚拟键盘、触摸屏、麦克风、手柄、数据手套之类信息的一种或几种输入设备向虚拟现实应用软件输入信息的能力。

　　5 . 1 . 2 输出能力

　　虚拟现实应用软件应具有说明书描述的向用户输出视觉、听觉、触觉、味觉以及嗅觉等一种或多种信息的能力。

　　5 . 1 . 3 定位

　　虚拟现实应用软件应能够确定其承载设备的运动信息，并且能以三 自 由度或六 自 由度方式描述此类运动信息。

　　三自由度方式用于描述旋转类运动信息。旋转信息(r)分解为围绕 X、Y和 Z 轴的旋转信息分量(rX 、rY 和rZ)，见图 1 。

　　图 1 旋转信息的三自由度描述方式示意图

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　　六自由度方式用于描述旋转和平移运动信息。旋转信息(r)分解为围绕 X、Y 和 Z 轴的旋转信息分量(rX 、rY 和rZ)，移动信息 t分解为沿着 X、Y和 Z轴的移动信息分量(tX 、tY 和tZ)，见图 2。

　　图 2 旋转和移动信息的六自由度描述方式示意图

　　5 . 2 运行效率

　　5 . 2 . 1 时间特性

　　5 . 2 . 1 . 1 平均响应时间

　　在软件说明书适应的设备和平台上，按照软件说明书进行测试，测试虚拟现实应用软件界面跳转加

　　载缓冲，平均响应时间不应超过 3 s。

　　按平均响应时间的定义(见 2 . 3) ,平均响应时间 T 表示为式(1) :

　　n

　　T …………………………( 1 )

　　其中：

　　Ti0 — 用户/设备第 i次发出请求的时间，单位为秒(s) ;

　　Ti1 — 执行第 i次请求的结果呈现结束的时间，单位为秒(s) ;

　　n — 总的请求次数。

　　5 . 2 . 1 . 2 最大响应时间

　　在软件说明书适应的设备和平台上，按照软件说明书进行测试，测试虚拟现实应用软件界面跳转加

　　载缓冲，最大响应时间不应超过 8 s。

　　按最大响应时间的定义(见 2 . 4) ,最大响应时间表示为式(3) :

　　Tmax =max{Ti1 -Ti0} …………………………( 3 )

　　式中：

　　Ti0 — 用户/设备第 i次发出请求的时间，单位为秒(s) ;

　　Ti1 — 执行第 i次请求的结果呈现结束的时间，单位为秒(s)。

　　5 . 2 . 1 . 3 渲染帧率

　　选择合适的镜头移动速率，在最准确的时刻渲染出准确的一帧，渲染帧率不应低于显示设备的刷新率。

　　渲染帧率 P 按式(4)计算：

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　　P= …………………………( 4 )

　　式中：

　　N — 运行期间渲染帧数;

　　T — 运行期间时长，单位为秒(s )。

　　5 . 2 . 2 资源利用性

　　虚拟现实应用软件资源利用性宜考虑以下方面：

　　a) CPU 占用率不应高于 85% ;

　　b) 内存占用率不应高于 90% ;

　　c) 硬盘读写时间占比不应高于 90% ;

　　d) 资源冗余数量比不应高于 50% ;

　　e) 资源冗余空间比不应高于 50%。

　　5 . 3 易用性

　　5 . 3 . 1 界面架构清晰性

　　虚拟现实应用软件界面架构应能够支持新用户在没有受到培训情况下按界面提示完成常规的交互操作，如软件打开、退出、选择等。

　　5 . 3 . 2 操作引导有效性

　　虚拟现实应用软件具有以下支持有效引导的能力：

　　a ) 软件界面中应包含用户操作方式引导;

　　b ) 软件应保证用户可以通过操作方式引导完成相应的操作;

　　c ) 用户完成相应操作后，软件应给予用户引导或提示。

　　5 . 3 . 3 操作方式适配性

　　操作方式适配性要求如下：

　　a) 软件的操作方式不应超出设备支持的操作方式;

　　b) 软件的操作方式应至少包含一种设备支持的操作方式。

　　5 . 3 . 4 交互操作舒适性

　　虚拟现实应用软件的交互操作应确保用户在其适宜的使用时间内使用时不易产生疲劳、眩晕等。

　　5 . 3 . 5 交互操作准确性

　　虚拟现实应用软件具有以下支持准确进行交互操作的能力：

　　a) 软件应提供清晰的、容易分辨和选择的界面元素;

　　b ) 软件应确保同一用户完成同一操作的准确性达到 90%以上。

　　5 . 3 . 6 交互操作反馈

　　虚拟现实应用软件具有以下交互操作反馈能力：

　　a) 用户完成交互操作后，软件应在界面上呈现操作结果，如界面跳转、色彩变化、界面元素变化、动作特效、声音或其他类型的反馈;

　　b) 从交互操作完成到呈现出操作结果，其间延迟不宜超过 2 s。

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　　5 . 4 可靠性

　　5 . 4 . 1 成熟性

　　虚拟现实应用软件具有以下防止错误后果蔓延的能力：

　　a) 软件运行期间出现错误后，软件应给出针对该错误的反馈信息;

　　b) 软件运行期间出现错误后，软件不应出现非正常退出或导致操作系统或其他软件的崩溃;

　　c) 软件运行期间出现错误后，软件其他功能不应出现失效。

　　注：“错误”指的是，在软件运行中，按照软件说明进行操作时，软件没有出现说明中指示出现的结果。

　　5 . 4 . 2 容错性

　　虚拟现实应用软件容错要求如下：

　　a) 输入操作错误时，软件应能呈现相应的出错提示信息;

　　b) 输入操作错误时，软件不应出现非正常退出或崩溃;

　　c) 输入操作错误时，不应导致软件其他功能失效。

　　5 . 4 . 3 易恢复性

　　虚拟现实应用软件具有以下能力：

　　a) 系统对应用软件系统的数据应进行可靠备份;

　　b) 应用软件系统的重启应能完成软件系统重组和降级使用;

　　c) 应用软件应记录故障前后的状态，搜集有用信息。

　　5 . 5 可维护性

　　5 . 5 . 1 失效诊断准确性

　　可维护点个数与软件实际需要进行维护的失效点个数的比值为失效诊断的准确性。

　　失效诊断的准确性应大于 90%。

　　5 . 5 . 2 可自动验证性

　　已 自动验证的维护点个数与软件实际需要进行维护的失效点个数的比值为可自动验证性。

　　可自动验证性应大于 10%。

　　5 . 5 . 3 维护完整性

　　已维护成功的点个数与软件实际需要进行维护的失效点个数的比值为维护完整性。

　　维护完整性应大于 60%。

　　5 . 6 可移植性

　　可移植性宜考虑对不同环境的适用性：

　　a ) 被移植的虚拟现实应用软件应在新的 目标硬件、操作系统、支撑软件环境下易于安装，安装后应能够正常启动，功能应可以正常实现，其他软件或设备运行应不受影响;

　　b ) 移植过程中虚拟现实应用软件的开发修改工作量与原软件的开发工作量占比宜小于 10%。

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　　5 . 7 兼容性

　　5 . 7 . 1 共存性

　　在与其他常见产品或组件(如办公软件或者杀毒软件等)共享通用的环境和资源条件下，虚拟现实应用软件应能有效执行其功能并且不会对其他产品或组件造成负面影响。

　　5 . 7 . 2 接口兼容性

　　应能与说明书描述的虚拟现实外置系统接口兼容。

　　5 . 7 . 3 分辨率兼容性

　　软件界面元素的尺寸和布局应能适应说明书描述的平台和设备的屏幕分辨率。

　　6 测试方法

　　6 . 1 功能适宜性

　　6 . 1 . 1 输入能力

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 运行虚拟现实应用软件，接入相机、键盘、鼠标、虚拟键盘、触摸屏、麦克风、手柄、数据手套等输入设备;

　　b) 检查输入设备向虚拟现实应用软件传递输入数据时，应用软件有响应。

　　6 . 1 . 2 输出能力

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 运行虚拟现实应用软件，接入屏幕、头戴式显示设备、耳机、力反馈设备、味觉发生设备、嗅觉发生设备等一种或多种输出设备;

　　b) 检查虚拟现实应用软件向输出设备传递视觉、听觉、触觉、味觉以及嗅觉等一种或多种信息。

　　6 . 1 . 3 定位

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 设计任意一个移动轨迹，包括空间直线、空间曲线;

　　b) 运行虚拟现实应用软件，按设计好的轨迹移动设备，并在运动过程中进行旋转和平移;

　　c) 检验从虚拟现实应用软件中获取设备运动过程中的坐标信息及自由度信息。

　　6 . 2 运行效率

　　6 . 2 . 1 时间特性

　　6 . 2 . 1 . 1 平均响应时间

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 统计用户/设备发出请求的时间 T0 ;

　　b) 统计结果呈现结束的时间 T1 ;

　　c ) 计算响应时间 Ti;

　　d) 共统计 n次;

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　　e ) 计算平均响应时间。

　　6 . 2 . 1 . 2 最大响应时间

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 统计用户/设备发出请求的时间为 T0 ;

　　b) 统计结果呈现结束的时间为 T1 ;

　　c ) 计算响应时间 Ti;

　　d ) 计算最大响应时间 Tmax 。

　　6 . 2 . 1 . 3 渲染帧率

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 确定显示设备的刷新率;

　　b) 测量运行期间渲染帧数 N 和运行期间时长 T[以秒(s)计];

　　c) 计算渲染帧率 P。

　　6 . 2 . 2 资源利用性

　　6 . 2 . 2 . 1 CPU 占用率

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 系统初始化，清除虚拟现实应用以外的用户程序;

　　b ) 获取虚拟现实应用的进程 ID;

　　c) 待程序稳定运行后，获取虚拟现实应用软件的 CPU 占用率均值。

　　6 . 2 . 2 . 2 内存占用率

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 系统初始化，清除虚拟现实应用以外的程序;

　　b ) 获取虚拟现实应用的进程 ID;

　　c) 待程序稳定运行后，获取虚拟现实应用软件的内存占用率均值。

　　6 . 2 . 2 . 3 GPU 占用率

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 系统初始化，清除虚拟现实应用以外的用户程序;

　　b ) 获取虚拟现实应用的进程 ID;

　　c) 待程序稳定运行后，获取虚拟现实应用软件的 GPU 占用率均值。

　　6 . 2 . 2 . 4 资源冗余数量比

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a ) 解压图片资源;

　　b ) 以递归方式遍历资源目录下的资源文件，得到 MD5 计算结果，并写入资源哈希表，并保存文件的大小;

　　c ) 如果 MD5 已存在，则不进行统计，统计最后去重的文件数 N1 ,以及总文件数 N0 ;

　　d) 计算资源冗余数量比 N，见式(5)。

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　　N …………………………( 5 )

　　式中：

　　N0 — 总文件数;

　　N1 — 去重的文件数。

　　6 . 2 . 2 . 5 资源冗余空间比

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a ) 解压图片资源;

　　b ) 以递归方式遍历资源目录下的资源文件，得到 MD5 计算结果，并写入资源哈希表，并保存文件的大小;

　　c ) 如果 MD5 已存在，则不进行统计，统计最后去重的文件总大小 M1 ,以及总文件大小 M0 ;

　　d) 计算资源冗余空间比 M，见式(6)。

　　M …………………………( 6 )

　　式中：

　　M0 — 总文件大小;

　　M1 — 去重的文件总大小。

　　6 . 3 易用性

　　6 . 3 . 1 界面架构清晰性

　　新用户在不查看软件帮助文档的情况下，完成软件的打开、退出、选择等操作。

　　6 . 3 . 2 操作引导有效性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a ) 查看软件界面的操作方式引导;

　　b ) 跟随操作方式引导完成相应的操作;

　　c ) 检查完成操作后是否给予用户引导或提示。

　　6 . 3 . 3 操作方式适配性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 查看软件的操作方式是否有设备不支持的操作方式;

　　b) 检查软件的操作方式是否至少包含一种设备支持的操作方式。

　　6 . 3 . 4 交互操作舒适性

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

　　a) 选择不少于 20 个普通用户，使其操作虚拟现实应用软件;

　　b) 统计正常使用软件 15 min后产生明显疲劳、眩晕、眼睛干涩或流泪、恶心等的用户数量，用户产生不舒适感的比例不应高于 30%。

　　6 . 3 . 5 交互操作准确性

　　该特性的测试应按照以下步骤，并设定相应的数值：

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　　a ) 打开虚拟现实应用软件，准确地选择软件界面元素;

　　b) 选定 2~3 个典型任务，连续执行 10 次。

　　6 . 3 . 6 交互操作反馈性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a ) 查看软件是否存在操作后没有反馈的元素，比如界面跳转、色彩变化、界面元素变化、动效反馈、声音反馈或其他类型;

　　b) 若反馈正常，用户在进行交互操作后提供的结果反馈延迟是否超过 2 s。

　　6 . 4 可靠性

　　6 . 4 . 1 成熟性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 选择概率最大的前 25%的可造成软件异常输入元素构成虚拟现实应用软件运行剖面;

　　b) 检查软件否有针对该错误的反馈信息;

　　c) 检查软件运行出现异常时是否出现失去响应、非正常退出、功能失效或造成操作系统崩溃等异常现象;

　　d) 检查虚拟现实应用软件是否提供终止、退出的功能。

　　6 . 4 . 2 容错性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a ) 分别做出无效动作、无效选择、输入超出合理范围的动作;

　　b) 检查软件否有针对该错误的反馈信息;

　　c) 软件是否出现非正常退出或崩溃;

　　d) 软件其他功能是否失效。

　　6 . 4 . 3 易恢复性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 通过人为的强制性手段让软件出现故障。例如，虚拟现实设备都有一个最佳操作区域，当用户离开这个区域时，数据传送失败，使软件出现故障;

　　b ) 检查软件是否能正确重启(自动和人工均可);

　　c) 检查软件是否记录了故障前后的状态，搜集了可供调试分析的有用信息;

　　d) 检查软件重启后是否可正常使用。

　　6 . 5 可维护性

　　6 . 5 . 1 失效诊断准确性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 确定软件实际需要进行维护的失效点个数 B;

　　b) 针对每一个维护记录，收集相关的维护线索;

　　c) 统计维护者依据维护线索而无需借助于其他方法能成功分析失效原因的维护点个数 A;

　　d ) 计算测试结果。

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　　6 . 5 . 2 可自动验证性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 确定软件实际需要进行维护的失效点个数 B;

　　b) 维护操作结束之后，依据相关文档，观察系统与软件是否已经进行了 自动验证;

　　c) 检查已 自动验证的维护点个数 A;

　　d ) 计算测试结果。

　　6 . 5 . 3 维护完整性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 确定软件实际需要进行维护的失效点个数 B;

　　b) 在实际的维护操作中，邀请专家评定由于现有技术条件、成本限制、时间按照等因素未进行成功修改的点个数;

　　c) 统计已维护成功的点个数 A;

　　d ) 计算测试结果。

　　6 . 6 可移植性

　　可移植性测试宜按照对不同环境的适用性：

　　a ) 在新的 目标硬件、操作系统、支撑软件环境下安装、运行虚拟现实应用软件，确定软件易于安装，并能够正常启动，功能可以正常实现，其他软件或设备运行不受影响;

　　b) 计算虚拟现实应用软件移植过程中的开发修改工作量和原版的开发工作量，确定比值<10%。

　　6 . 7 兼容性

　　6 . 7 . 1 共存性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a) 确定需要共存的其他软件的软件类型(如需兼容办公软件、多媒体软件、数据库中间件等);

　　b) 确定操作系统、数据库中间件与被测软件共存的其他软件所构成的环境;

　　c) 根据需要共存的软件类型选取符合软件类型的评测样本(如金山办公软件等);

　　d ) 启动需要评测的虚拟现实应用软件和需兼容的软件样本;

　　e ) 观察被测虚拟现实应用软件和样本软件运行情况;

　　f) 观察不同类型样本软件与被测虚拟现实应用软件的共存情况;

　　g) 依次记录软件的运行时间、被测虚拟现实软件的软件名称、共存软件的软件名称、被测虚拟现实软件的运行情况以及共存软件的运行情况(功能是否正常、是否出现程序崩溃现象等)。

　　6 . 7 . 2 接口兼容性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

　　a ) 检查软件是否能够与外置系统进行连接;

　　b ) 检查软件与外置系统连接成功后，是否能够进行交互操作;

　　c ) 检查软件与外置系统之间进行交互操作时，是否能够对交互的数据流进行正确处理。

　　6 . 7 . 3 分辨率兼容性

　　该特性的测试应按照以下步骤：

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　　a) 确定平台的屏幕分辨率;

　　b ) 测量软件界面元素的尺寸和布局;

　　c) 对照所确定的平台屏幕分辨率比较测量结果，检查其适应程度。