專利名稱：視頻幀率測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種視頻幀率測試儀。
背景技術(shù)：
數(shù)字視頻技術(shù)已經(jīng)用于了數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻、電腦、電視會議、手持視頻終 端數(shù)字視頻監(jiān)控等領(lǐng)域，但是對于數(shù)字視頻的重要特性視頻顯示幀率和音視頻同步性能的 準(zhǔn)確測量還沒有十分有效的方法。 目前在行業(yè)內(nèi)有多種測量方法，這些方法中有的方法簡單，缺點是不準(zhǔn)確；有的方 法測試準(zhǔn)確，但是對測試設(shè)備有特殊要求，測試費用高昂，無法滿足目前數(shù)字視頻產(chǎn)品形態(tài) 快速發(fā)展的需求。目前對視頻幀率進(jìn)行測試的主要方法有 (1)將標(biāo)有幀號的圖像序列輸入到編碼設(shè)備，逐幀察看編碼后的文件，通過幀號的 連續(xù)性確定編碼設(shè)備的特性，這個方法很準(zhǔn)確，但是只能用于音視頻編碼的設(shè)備測量，無法 用于其他形態(tài)的產(chǎn)品。 (2)編制專門的測試程序完成顯示幀率的測量，這種方法普遍用于電腦，由于軟件 運行環(huán)境的兼容性，不可能適用于其他軟件平臺。
(3)使用專業(yè)的測試設(shè)備，這種方法需要高昂的測試設(shè)備，同時需要被測設(shè)備提供 一些數(shù)據(jù)和控制接口，適用于數(shù)字電視等設(shè)備的測量，測試時間長，費用高?；蛘卟捎酶咚?攝像機(jī)拍攝顯示屏后分析，可以應(yīng)用于多種設(shè)備測試。這些方法不適宜普遍使用。
(4)主觀測試，使用人眼觀察，這種方法只能測試出幀率偏差大的情況，無法準(zhǔn)確 目前對音視頻同步性能進(jìn)行測試的主要方法有 (1)制作具有音視頻同步標(biāo)識的錄像序列，使用人眼觀察，這種方法只能測試出同 步差異比較大的情況，而且無法準(zhǔn)確測量。 (2)使用專業(yè)的測試設(shè)備，這種方法需要高昂的測試設(shè)備，同時需要被測設(shè)備提供 一些數(shù)據(jù)和控制接口，適用于數(shù)字電視等設(shè)備的測量，測試時間長，費用高。這種方法不適 宜普遍使用。
(3)主觀測試，使用人眼觀察，這種方法只能測試出同步偏差大的情況，無法準(zhǔn)確

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種視頻幀率測試儀。 該測試儀利用對視頻幀率及音視頻同步性能進(jìn)行測試的方法能夠?qū)σ曨l顯示設(shè)備的視頻 顯示幀率和音視頻同步性能進(jìn)行準(zhǔn)確地測試，并且該測試儀使用方便、適用范圍廣、測試范圍大。
本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型提供的視頻幀率測試儀，包括 圖像采集部件，其用于采集被測設(shè)備播放的測試序列上的標(biāo)識，并將采集的標(biāo)識送到數(shù)據(jù)分析部件； 數(shù)據(jù)分析部件，其用于分析被測設(shè)備上標(biāo)識的變化。 進(jìn)一步地，該測試儀還包括音頻采集設(shè)備，其用于采集音頻信號，并將采集的音頻 信號送到數(shù)據(jù)分析部件。 優(yōu)選地，所述圖像采集部件為光敏傳感器，所述數(shù)據(jù)分析部件為CPU。 本實用新型的工作原理是 對視頻幀率進(jìn)行測試時，首先制作指定測試幀率的視頻測試序列，然后在視頻測 試序列每幀的固定位置疊加可識別的標(biāo)識；在被測設(shè)備上播放視頻測試序列，圖像采集部 件采集被測設(shè)備上的標(biāo)識，使用參考時鐘統(tǒng)計每秒鐘內(nèi)標(biāo)識的變化，計算出實際的視頻顯 示幀率。進(jìn)一步地，通過分析標(biāo)識的連續(xù)性，還可確定視頻幀顯示丟失的情況；標(biāo)識連續(xù)時 還可確定視頻幀率偏差和視頻幀顯示的均勻性。 對音視頻同步性能進(jìn)行測試時，首先制作指定測試幀率的視頻測試序列，然后在 視頻測試序列每幀的固定位置疊加可識別的標(biāo)識，并對應(yīng)于視頻測試序列的每幀制作不同 頻率的音頻信號(音頻信號根據(jù)標(biāo)識的個數(shù)來確定，每個不同的標(biāo)識對應(yīng)一個固定頻率的 音頻信號)；在被測設(shè)備上播放視頻測試序列，圖像采集部件采集被測設(shè)備上的標(biāo)識，音頻 采集部件采集對應(yīng)的音頻信號；將采樣的標(biāo)識與對應(yīng)的音頻信號進(jìn)行比對，計算音視頻的 同步性能。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點 (1)本實用新型通過采集被測設(shè)備上的標(biāo)識，使用參考時鐘統(tǒng)計每秒鐘內(nèi)標(biāo)識的
變化，能夠準(zhǔn)備計算出實際的視頻顯示幀率，測量誤差小于等于1幀/秒。
(2)本實用新型通過采集被測設(shè)備上的標(biāo)識和對應(yīng)的音頻信號，將采樣的標(biāo)識與
對應(yīng)的音頻信號進(jìn)行比對，能夠準(zhǔn)確計算出實際的音視頻同步偏差，準(zhǔn)確度達(dá)到了 1幀/秒。
(3)本實用新型適用范圍廣，能夠用于各種視頻顯示設(shè)備，如數(shù)字電視、IP電視、
電腦、電視會議設(shè)備、手持視頻終端(PDA、 MP4、手機(jī))、數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備。 (4)本實用新型的測試范圍大。通過配合不同的視頻測試序列，不僅能夠用于測試
1 30幀/秒傳統(tǒng)的參數(shù)范圍，而且能夠用于測試高清產(chǎn)品50幀/秒、60幀/秒、甚至更
高的范圍。 (5)本實用新型制作成本低，適合推廣使用。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行說明。
圖1是本實用新型實施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型實施方式的視頻測試序列兩階灰度四位編碼圖標(biāo)示意圖。
圖3是本實用新型實施方式的視頻測試序列圖標(biāo)使用示意圖。 圖4是本實用新型實施方式的信號采集分析示意圖。 圖5是本發(fā)明實施方式的視頻測試序列不同編碼形式圖標(biāo)示意圖，其中(a)為一 位編碼圖標(biāo)示意圖，(b)為兩位編碼圖標(biāo)示意圖，(c)為三位編碼圖標(biāo)示意圖，(d)為另一種 四位編碼圖標(biāo)示意圖，(e)為五位編碼圖標(biāo)示意圖。
具體實施方式對視頻幀率進(jìn)行測試時，測試儀硬件包括圖像采集部件和數(shù)據(jù)分析部件。對音視 頻同步性能進(jìn)行測試時，測試儀硬件還包括音頻采集部件。 如圖1所示，本實施方式中圖像采集部件為光敏傳感器，數(shù)據(jù)分析部件為計算機(jī) (含CPU)。目前國內(nèi)視頻顯示主要使用25幀，所以本實施方式的測試幀率以25幀/秒為 例。本實施方式中可識別的標(biāo)識為不同灰度等級或顏色的圖標(biāo)，優(yōu)選圖2所示的兩階灰度 四位編碼圖標(biāo)，在視頻測試序列每幀的固定位置(優(yōu)選為中間位置，這樣會進(jìn)一步提高測 試的準(zhǔn)確度)疊加兩階灰度四位編碼圖標(biāo)。 測試序列可以是視頻文件(MP4、 MPEG、 AVI、 RM、麗V、 H. 264等標(biāo)準(zhǔn)文件格式)，用 于下載到手機(jī)、MP4播放器等設(shè)備中來測試；測試序列也可以做成光盤(DVD或高清光盤)， 在光盤播放器上播放，用于測試具有視頻輸入的設(shè)備。測試不同的幀率需要制作不同幀率 的測試序列，25幀/秒播放顯示的視頻幀率偏差只能用25幀/秒的視頻測試序列來測試 (測試30幀/秒的設(shè)備需要制作30幀/秒的錄像)。 圖2中兩階四位編碼圖標(biāo)使用二進(jìn)制方法表示，白色為O，黑色為l，即0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111實施例-一 對視頻幀率進(jìn)行測試時，首先制作25幀/秒的視頻測試序列，然后在視頻測試序 列每幀的中間位置疊加兩階灰度四位編碼圖標(biāo)。使用視頻編輯軟件在測試序列1 16幀 的中間位置分別嵌入上述序列中的圖標(biāo)，第一幀為第一個圖標(biāo)，第二幀為第二個圖標(biāo)，依此 類推，這樣就可以區(qū)別開1 16幀；以后的序列重復(fù)以上的圖標(biāo)，即17 32幀重復(fù)1 16 圖標(biāo)，33 48幀重復(fù)1 16圖標(biāo)，依此類推。圖標(biāo)在測試序列中的位置如圖3所示，這樣 排列可以使四個光敏傳感器排列成兩排兩列，對于不同尺寸的顯示設(shè)備都可以直接對準(zhǔn)圖 標(biāo)采樣。測試點也可以使用其他方式或分散排列，只是那樣光敏傳感器的位置就與顯示屏 大小有關(guān)，不利于測試。 在被測設(shè)備上播放視頻測試序列，如圖4所示，四個光敏傳感器采集被測設(shè)備上 測試序列中的圖標(biāo)(采樣頻率應(yīng)保證每幀時間內(nèi)至少采集3個點)，把數(shù)據(jù)送入計算機(jī)CPU 中，CPU使用參考時鐘統(tǒng)計每秒鐘內(nèi)標(biāo)識的變化，計算出實際的視頻顯示幀率。進(jìn)一步地， 通過分析標(biāo)識的連續(xù)性，還可確定視頻幀顯示丟失的情況；標(biāo)識連續(xù)時還可確定視頻幀率 偏差和視頻幀顯示的均勻性。 以25幀/秒的錄像測試為例，通過標(biāo)識統(tǒng)計一秒鐘內(nèi)視頻顯示的幀數(shù)即可得到此 時的幀率；通過對標(biāo)識連續(xù)性的分析就知道中間有沒有缺失幀；每一幀顯示時間應(yīng)該為40 毫秒(顯示時間=l秒/幀數(shù))，使用參考時鐘對每一幀顯示的時間進(jìn)行比對，就可得到每 一幀顯示時間偏差，即顯示均勻性特性。 實施例二 對音視頻同步性能進(jìn)行測試時，首先制作25幀/秒的視頻測試序列，然后在視頻測試序列每幀的中間位置疊加兩階灰度四位編碼圖標(biāo)，并對應(yīng)于視頻測試序列的每幀制作 不同頻率的音頻信號(音頻信號由圖標(biāo)的個數(shù)來確定，每個不同的圖標(biāo)對應(yīng)一個固定頻率 的音頻信號，本實施例中16個圖標(biāo)對應(yīng)16個不同頻率的音頻信號)。使用視頻編輯軟件 在測試序列1 16幀的中間位置分別嵌入上述序列中的圖標(biāo)，第一幀為第一個圖標(biāo)，第二 幀為第二個圖標(biāo)，依此類推，這樣就可以區(qū)別開1 16幀；以后的序列重復(fù)以上的圖標(biāo)，即 17 32幀重復(fù)1 16圖標(biāo)，33 48幀重復(fù)1 16圖標(biāo)，依此類推。圖標(biāo)在測試序列中 的位置如圖3所示，這樣排列可以使四個光敏傳感器排列成兩排兩列，對于不同尺寸的顯 示設(shè)備都可以直接對準(zhǔn)圖標(biāo)采樣。測試點也可以使用其他方式或分散排列，只是那樣光敏 傳感器的位置就與顯示屏大小有關(guān)，不利于測試。 在被測設(shè)備上播放視頻測試序列，如圖4所示，四個光敏傳感器采集被測設(shè)備上 測試序列中的圖標(biāo)(光敏傳感器的采樣頻率應(yīng)保證每幀時間內(nèi)至少采集3個點)，把采樣數(shù) 據(jù)送入計算機(jī)CPU中，同時音頻采集部件也同步采集對應(yīng)的音頻信號(音頻采樣頻率應(yīng)保 證正確采樣到測試序列中的音頻信號)，CPU根據(jù)將采樣的標(biāo)識與對應(yīng)的音頻信號進(jìn)行比 對，計算出實際的音視頻同步偏差。 以25幀/秒的錄像測試為例，每一幀顯示時間應(yīng)該為40毫秒，通過標(biāo)識和音頻信 號對應(yīng)關(guān)系，就可得到幀和它原有聲音的時間偏差，即音視頻同步特性。 本實用新型不僅能夠用于測試1 30幀/秒傳統(tǒng)的參數(shù)范圍，而且能夠用于測試 高清產(chǎn)品50幀/秒、60幀/秒、甚至更高的范圍。只要針對不同的測試幀率制作相應(yīng)幀率 的視頻測試序列即可，50幀/秒的錄像測試制作50幀/秒的視頻測試序列，80幀/秒的錄 像測試制作80幀/秒的視頻測試序列。 本實用新型能夠測量幀率偏差和同步誤差范圍為1 16幀，測量誤差小于等于1
幀/秒，滿足大多數(shù)情況下的使用。超過16幀的誤差人眼會很容易識別出來。 如果采用兩階灰度兩位二進(jìn)制編碼，那么測量范圍為1 4幀。 采用下面兩種方法制作的測試儀能夠更精確地測試視頻幀率及音視頻同步性
能 (1)采用高精度的光敏傳感器，通過制作不同灰度等級或顏色的圖標(biāo)來區(qū)別不同 的幀。比如采用16階灰度圖標(biāo)1位編碼就可以達(dá)到測量范圍為1 16幀，采用四階灰度 圖標(biāo)兩位編碼就可以達(dá)到測量范圍為1 16幀，3位編碼就可以達(dá)到測量范圍為1 64 幀。圖5為其他排列形式的圖標(biāo)，其中(a)為一位編碼圖標(biāo)示意圖，(b)為兩位編碼圖標(biāo)示 意圖，(c)為三位編碼圖標(biāo)示意圖，(d)為另一種四位編碼圖標(biāo)示意圖，(e)為五位編碼圖標(biāo) 示意圖。 (2)采用更長的編碼方式，比如5位2階編碼測量范圍為1 32幀。 圖標(biāo)灰度級的選擇與光敏傳感器有關(guān)，采用高精度的光敏傳感器可以使用多灰度
/顏色的圖標(biāo)進(jìn)行測量，減少編碼位數(shù)；采用2階灰度可以使用一般的光敏傳感器測量，同
時很容易適應(yīng)不同特性的顯示設(shè)備。 本實用新型說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知技術(shù)。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何形式上的限 制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求視頻幀率測試儀，其特征在于包括圖像采集部件，其用于采集被測設(shè)備播放的測試序列上的標(biāo)識，并將采集的標(biāo)識送到數(shù)據(jù)分析部件；數(shù)據(jù)分析部件，其用于分析被測設(shè)備上標(biāo)識的變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻幀率測試儀，其特征在于該測試儀還包括音頻采集部 件，其用于采集音頻信號，并將采集的音頻信號送到數(shù)據(jù)分析部件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻幀率測試儀，其特征在于所述圖像采集部件為光敏傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻幀率測試儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)分析部件為CPU。
專利摘要本實用新型涉及一種視頻幀率測試儀，包括(1)圖像采集部件，其用于采集被測設(shè)備播放的測試序列上的標(biāo)識，并將采集的標(biāo)識送到數(shù)據(jù)分析部件；(2)數(shù)據(jù)分析部件，其用于分析被測設(shè)備上標(biāo)識的變化。進(jìn)一步地，該測試儀還包括(3)音頻采集部件，其用于采集測試序列中的音頻信號，并將采集的音頻信號送到數(shù)據(jù)分析部件。本實用新型能夠?qū)σ曨l顯示設(shè)備的視頻顯示幀率和音視頻同步性能進(jìn)行準(zhǔn)確地測試，并且使用方便、適用范圍廣、測試范圍大。
文檔編號H04N17/00GK201467383SQ200920110518
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者張海峰 申請人:北京漢邦高科數(shù)字技術(shù)有限公司