GPT-4o仅排第二！北大港大等6所高校联手，发布权威多模态大模型榜单！

夕小瑶科技说 原创
作者 | 谢年年
多模态大模型视频分析能力榜单出炉：

Gemini 1.5 Pro最强，GPT-4o仅排第二？ 曾经红极一时的GPT-4V屈居第三。

最近，北大港大等6所高校联手，发布首个专为视频分析设计的多模态大模型评估基准——Video-MME。在该基准中，冠军Gemini 1.5 Pro甩开第二名GPT-4o近10分，第三名GPT-4V近15分。

而在开源模型中，最高分为LLaVA-NeXT-Video，但总体准确率只有52.5%，远远不及商业模型，还有较大提升空间。

论文标题:
Video-MME: The First-Ever Comprehensive Evaluation Benchmark of Multi-modal LLMs in Video Analysis

论文链接：
https://arxiv.org/pdf/2405.21075

Video-MME是首个专为视频分析设计的多模态大模型评估基准，包含900段视频，并为每段视频设计了2,700个高质量的多选题，如下图例子所示：

Video-MME涵盖6大视觉领域，包括知识、电影与电视、体育竞赛、艺术表演、生活记录和多语言，并进一步细分为天文学、科技、纪录片等30个类别，视频长度从11秒到1小时不等。此外，Video-MME还整合字幕和音频轨道，增强了对视频理解的多模态输入分析。

更难能可贵的是，Video-MME中所有数据，包括问答、视频、字幕和音频，都是手工收集和整理的，确保了该基准的高质量。数据集详细信息可在官方链接中获取：

https://video-mme.github.io/

Video-MME构建过程

Video-MME数据集的构建过程分为三个步骤：

• 视频收集：作者根据YouTube的流行趋势定义了6个关键领域：知识、电影与电视、体育竞赛、生活记录和多语言。每个领域又进一步细分为详细的标签，例如体育竞赛中的足球和篮球，总共得到30个精细分类的视频类别。然后从YouTube中收集不同长度的视频，包括短（少于2分钟）、中（4-15分钟）和长（30-60分钟）视频，同时还获取了视频的字幕与音频。

• 问题-答案标注：为方便评估，该基准采用选择题格式，由本文的所有作者人工标注。所有的标注人员首先观看整个视频内容，然后通过反复观看视频，为每个视频生成3个相关问题，每个问题有4个备选答案，总计获得2,700个QA对。问题类型共有12种如下图所示，包括感知、推理和信息概要等。

  

• 质量审查：不同的标注人员每个QA对交叉审核，确保语言表达准确、问题可答且答案合理。另外为增强问题挑战性，使用Gemini 1.5 Pro过滤需要视频辅助才能回答的QA对。也就是说将纯文本问题输入Gemini 1.5 Pro，如“2022年阿根廷的十大成就是什么？”这类不需要视频也能回答的问题将被过滤。Gemini 1.5 Pro在纯文本问题下的准确率低于15%。

最终Video-MME包含总共900个视频、713个字幕和869个音频文件，大多数视频都配有字幕和音频，为研究外部信息对视频理解性能的影响提供了宝贵的资源。

Video-MME统计分析

QA对质量分析

经过统计，Video-MME中QA对的风格相对统一、答案分布均匀，确保了评价的公平。如下表所示，问题、选项和答案的单词数在不同视频长度之间表现出明显的一致性。四个答案选项（A/B/C/D）的分布较为接近，分别为25.2%/27.2%/25.2%/22.3%。另一方面，字幕的单词数随着视频长度的增加而显著增加，例如，短视频的平均单词数为200.9，而长视频子集的单词数可达6,500。随着字幕的增加量表明较长的视频包含更多信息。

Video-MME挑战性分析

在视频分析领域，确定一个QA对是否有难度，可采用“Certificate Length Analysis（证书长度分析）”的方法^[1]。证书长度计算为识别出的子片段的总时长之和。从下表中可以看到，对于短、中、长视频，其证书长度的中位数分别为26.0秒、167.3秒和890.7秒。与EgoSchema的证书长度相比，Video-MME的中长视频子集需要更长的视频内容理解才能回答问题，也就是说更具挑战性。

Video-MME VS. 其他基准

传统视频基准如MSRVTT-QA、MSVD-QA等多聚焦于电视视频等特定领域，缺乏层次结构，不适用于全面诊断MLLMs的局限性。尽管有一些基准如TempCompass和MVBench涉及开放领域和多级评估，但视频时长较短。

Video-MME作为首个涵盖开放领域、时长从11秒至1小时的手动标注的基准，评估了多层次视频理解能力，并包含字幕、音频等元信息，可全面推动为MLLMs的评估与开发。

详细分析MLLMs在Video-MME上的表现

评估采用“整段视频帧+完整字幕（可选）+带有提示的问题”的格式。默认模型的原有的提示，如果没有则使用如下常见的提示:

正如前文提到，在3个商业模型以及5个开源视频多模态语言模型，还有3个先进的图像多模态语言模型的横向对比中，Gemini 1.5 Pro大获全胜。

Gemini 1.5 Pro表现突出

另外，如下图所示，Gemini 1.5 Pro在六大视频类别中，电影与电视识别准确率最高（79.1%），体育竞赛最低（71.1%）。随着视频时长增长，其性能下降14.8%，凸显了模型在捕捉长时序关系方面的不足。尽管如此，Gemini 1.5 Pro在长视频上的表现仍超越所有开源模型在短视频上的性能。

除视觉帧外，Gemini 1.5 Pro还支持字幕和音频输入，**在融合了音频后，长视频中准确率提高了7.2%，特别是多语言类别提高了16.6%**。这表明，字幕和音频对于提升模型的视频理解能力有所帮助。

开源模型仍存在显著差距

在不同类的任务中，开源模型如LLaVA-NeXT-Video和InterVL-Chat-V1.5离商业模型还有很大的差距，特别是在计数问题、动作识别和时间感知方面，差距明显。

Video-MME也可用于评估图像MMLMs

除了视频多模态模型，Video-MME也可用于评估图像MMLMs。据下表所示，基于图像的Qwen-VL-Max和InterVL-Chat-V1.5模型在性能上与LLaVA-NeXT-Video相当，这一发现充分展示了图像MMLMs在序列数据处理上的出色泛化能力。同时，这也进一步强调了图像理解作为视频理解基础的重要地位。

除此之外，本文还做了额外的分析，探索哪些因素会影响模型视频理解的性能。

影响视频理解性能的因素有哪些

额外的模态是否能提升性能

大多数评估仅使用视频帧作为输入，要求模型仅依赖视觉上下文来回答问题。然而，许多视频本质上包含来自其他模态的额外信息，如字幕和音频。

视频本身就是一个多模态集合体，除了视觉帧外，还包含字幕、音频等其他模态，这些模态对视频理解是否有帮助？答案是肯定的。作者发现：

• 引入字幕和音频能显著提升模型性能。 例如，Gemini 1.5 Pro在添加音频后，长视频准确率提高了16.6%，额外的模态为回答问题提供了关键信息。
• 对于长视频，字幕和音频的作用尤为明显。在短视频中，字幕仅带来2.4%的提升，但在长视频中提升至8.8%，这可能是因为长视频包含更多需要推理的难题，需要模型利用更多模态信息。
• 在多模态模型中，字幕比音频更有效。字幕主要捕捉语音内容，而音频则包含更多环境声音。在实验中，字幕通常带来更高的性能提升。特别在多语言任务中字幕质量对效果的影响很大。

MLLMs如何应对不同视频时长的挑战？

通过对比不同模型在短、中、长视频上的性能，作者发现随着视频时长增加，无论是开源还是商业模型，性能均出现显著下滑。

LLaVA-NeXT-Video的准确率从短视频到中视频减少了12%，从短视频到长视频更是减少了18.5%；而Gemini 1.5 Pro的准确率也分别下降了7%和14.8%。

性能下降的原因本文主要总结了三点：

• 一是长视频中困难任务比例增加，尤其是推理问题增多，对模型构成更大挑战；
• 二是帧采样稀疏，导致输入信息减少，许多模型固定输入帧数，如8帧，这在长视频中造成信息密度过低，影响模型预测；
• 三是长文本理解难度增大，即使Gemini 1.5 Pro增加了帧采样数，长上下文理解仍是一个挑战。

虽然引入额外模态如字幕，可以有效补充缺失信息，提升模型性能。但部分开源MLLMs仅支持有限的输入帧难以理解长序列任务，因此需要创新的架构来扩展上下文。在未来提升多模态大模型的长序列理解能力将成为一大研究趋势。

结语

数据集是大模型领域技术进步的基石，相比文本和图像数据集来说，目前视频数据集仍然不足，特别是涉及长视频的复杂高质量数据集更是凤毛麟角。本文提出的首个全面的视频分析多模态基准——Video-MME正好弥补了这一不足。其涵盖了各种类型的视频、不同的时长和多种数据模态，所有内容都配以高质量、专家标注的问答对，对于现有的开源模型来说极具挑战性，相信其能激发MLLMs的进一步发展的需求。

参考资料