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測試與測量  

透過擷取與分析視訊訊框來加速視訊設備的開發和除錯速度

上網時間: 2007年08月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:CaptureVu  波形監視儀  視訊訊號 

墨菲定律告訴我們,有可能出錯的事,就一定會出錯。在視訊設備的測試或生產過程中,出問題的時候往往是我們最不想出問題和最不方便解決之際。其中,數位域的視訊問題經常隨機產生,最難判斷和隔離。所以,在解決此類問題時,能夠檢測視訊訊號中錯誤狀態的視訊監控和測量設備是不可或缺的。具備CaptureVu功能的Tektronix波形監視儀,能在視訊訊號出錯時擷取一個完整的視訊訊框,並將其保存到儀器內部的記憶體中。

用戶可透過選單選項手動擷取視訊數據,也可以讓儀器在發現表1所列的任何一種視訊錯誤時,自動擷取一個視訊訊框。表1中的觸發條件涵蓋了SDI訊號格式或視訊訊號電平中的一系列錯誤。

用戶可以使用‘觸發類型(Trigger Type)’選單在儀器所支援的觸發類型中任意選擇。配置好觸發選單後,就可以將儀器設置為執行模式,等待第一次出現任何與用戶所選觸發模式匹配的錯誤。在發現錯誤後,波形監視儀會將包含該錯誤的視訊訊框擷取下來,並儲存在儀器的內部記憶體中。

擷取樣本

波形監視儀可以在波形視窗、向量視窗、色域視窗或影像視窗顯示擷取到的數據。在波形視窗(向量視窗、色視窗和影像視窗),擷取到的訊號以黃色跡線顯示。用戶可單獨觀察擷取到的訊號跡線,也可將其與目前視訊訊號的跡線進行比較。這與眾所周知擷取螢幕影像所用的‘凍結’模式類似;不同之處在於,採用擷取螢幕影像方式‘凍結’跡線或影像後,儀器無法同時製作一個與擷取到螢幕影像不同的新顯示視窗。

採用CaptureVu技術儲存下來的是一個完整的視訊訊框,因此儀器可根據擷取到的數據重建任何一種它本身支援的顯示影像。例如,假設儀器擷取到的是包含一個RGB色域錯誤的視訊訊框,而最初儀器是在配置為YPbPr顯示模式的波形視窗下顯示擷取到的數據。為了看清包含色域錯誤的訊號成分,用戶可能想在配置為YRGB顯示模式的顯示視窗下查看該數據。這時,只需簡單地將波形顯示模式改為YRGB顯示,儀器就能自動製作一個新的波形顯示視窗,以YRGB模式顯示擷取到的數據。用戶可將其與另一個視窗顯示之YRGB模式下的目前訊號進行比較。此外,用戶還可選擇利用Tektronix的Diamond顯示來分析擷取到的訊號色域錯誤。此時,儀器會為擷取到的數據製作一種全新的顯示。

用戶還可採用儀器面板上的USB介面將擷取到的視訊訊框數據儲存到USB快閃碟中。之後,也可從USB快閃碟中將數據導回本儀器或其他儀器中。例如,工程師在現場擷取到一訊框包含錯誤的視訊數據後,可將數據帶回測試中心與同事們共同研究,而測試中心的工程師則可以在另一台波形監視儀上恢復該數據,並從中查找問題。

圖1:利用WFM7100的CaptureVu功能擷取存在RGB色域錯誤的影像。影像在擷取時以YPbPr波形顯示,但也可重建為YRGB或Diamond顯示,以便進一步分析。
圖1:利用WFM7100的CaptureVu功能擷取存在RGB色域錯誤的影像。影像在擷取時以YPbPr波形顯示,但也可重建為YRGB或Diamond顯示,以便進一步分析。

表1:Tektronix波形監視儀的觸發類型。
表1:Tektronix波形監視儀的觸發類型。

視訊格式錯誤

再舉個例子,假設工作人員要為下一次的生產先行校準相機。通常相機校準是利用一套相機測試圖表並在波形監視儀上測量拍攝到的訊號實現的。如果採用了帶CaptureVu功能的Tektronix監視儀,那麼在一台相機完成校準之後,工作人員就可以利用CaptureVu手動擷取一組視訊訊號,然後將保存下的數據作為‘黃金參考’。其他相機的校準就可透過比照其拍攝訊號的顯示情況,與之前保存下來的參考相機拍攝訊號顯示來實現。由於CaptureVu是利用原始視訊數據來製作顯示影像,因此工作人員可透過各種波形顯示、向量顯示、色域顯示和影像顯示來比較被校準相機與參考相機的輸出。而且,透過將數據儲存在USB快閃碟中,工作人員還能比較不同時刻相機的校準情況,檢查在使用時間增加後或攝影棚內條件變化後,相機性能是否出現劣化。

在視訊設備的設計和除錯中,工程師可利用這種擷取功能診斷視訊格式中的錯誤。通常,這些錯誤類型都是間歇性出現的,而且可能很難將其從視訊訊號中分離出來。但有了CaptureVu,工程師只需配置好波形監視儀,就能利用儀器監視視訊訊號,擷取包含錯誤的視訊訊框。該儀器在檢測並擷取到一個錯誤訊框之後,會在錯誤日誌中記錄擷取時間。如此一來,工程師透過查看錯誤日誌就能確定,當視訊訊號通路中的某些設備或其他系統產生改變,導致視訊訊號源出現了變動時,這些錯誤是否以某個固定的時間間隔出現。

CaptureVu擷取到的完整視訊訊框中包含了有效影像數據與輔助數據,這些數據以一種專有格式儲存至USB快閃碟中。Tektronix已開發了一套程式,可依下列多種方式讀取和格式化擷取到的數據:

1. 簡單的CSV文件,其中包含所擷取數據中的原始Cb、Y、Cr、Y*樣本。該文件不能直接導出至電子表格軟體,但用戶自行開發的應用程式可將其作為原始文件輸入。

2. 針對Excel最佳化的CSV文件,可導出至Excel,包含單獨的樣本和行序號。

3. TektronixTG700測試訊號產生器可使用的*.PIC文件。以這種格式儲存的數據可直接作為一個訊框完整的影像發送到TG700。文件中只包含TG700需要的有效影像數據,輔助數據和空白數據由TG700模組自行插入。

當採用Excel電子表格格式時,數據按照Cb、Y、Cr、Y*的順序出現。每個16進制數值之前都有一個‘x’前綴,而且在電子表格頂部會出現一個如表2所示的表頭。

表2:電子表格的表頭格式。
表2:電子表格的表頭格式。

表頭提供的資訊包括被擷取數據出現的時間、擷取數據中存在的觸發錯誤類型以及視訊訊號格式。在表2所示的例子中,訊號是一個包含1920x1080有效影像面積的1080i_59.94訊號。

在電子表格程式中,工程師可採用各種方法對數據進行分類和搜尋,也可以開發Visual Basic程式,透過多種方式進行數據搜尋和格式化。例如,它們可以在所有數據中查找有效視訊的起始點和結束點(序號為x3FF、x000、x000)。類似的,工程師還可透過查找數據圖案為x000、x3FF、x3FF的數據,或查找相應視訊標準所規定的數據標誌(DID)對輔助數據進行分類。利用這些工具,工程師就能確定某個特定的視訊設備所輸出的輔助數據序列中是否包含由設備程式碼或作業差錯導致的錯誤。

觀察偽影、測試訊號

通常,工程師透過測量一個測試訊號經過被測元件(DUT)後得到的輸出訊號來測試被測元件。有了CaptureVu後,就可以在波形監視儀中先擷取一個測試訊號的視訊訊框,然後將其與測試訊號通過DUT之後的現場輸出進行比較,以尋找二者的差異。通過被測元件之前和之後的測試訊號均可在被擷取後存入USB記憶體,因此,工程師們還可以利用多種方法對這兩個文件進行比較,以尋找測試訊號和被測元件輸出訊號的差異。

在視訊設備的設計階段,工程師可能會發現設備對某種特殊的視訊序列或者某種類型的影像處理起來比較困難。此時,他們就可以利用CaptureVu擷取一個視訊訊號,並將其儲存至USB記憶體,然後將儲存下來的文件(*.cap文件)轉換為可下載至Tektronix TG700的影像(*.pic文件)。透過配置測試訊號產生器,還可讓該訊框影像水平或垂直移動,產生運動的測試影像,以方便工程師觀察設備產品的任何偽影。由於此時測試訊號是由擷取到的視訊訊框轉換而來,因此工程師仍可讓這一已知的視訊數據源通過DUT,以比較DUT輸出訊號和原始測試訊號的差異。

由於CaptureVu具備視訊數據擷取功能,允許工程師對各種視訊訊號進行快速比較,因此可降低視訊設備開發、安裝和維護所需的時間和精力。而其在多個波形顯示視窗重建視訊數據的能力又為工程師們提供了比簡單的波形影像凍結更豐富的處理方法,同時也讓用戶能夠更方便地確定視訊訊號中的各種問題。總而言之,CaptureVu的優點就是能讓工程師用簡單的技術方法快速找到視訊訊號中的錯誤,幫助他們確定和隔離其設備或視訊訊號通路中存在的問題。

作者:Mike Waidson

視訊應用工程師

Tektronix公司




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