專利名稱：視頻幀率測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種視頻幀率測試儀。
背景技術：
數字視頻技術已經用于了數字電視、網絡數字視頻、電腦、電視會議、手持視頻終 端數字視頻監控等領域，但是對于數字視頻的重要特性視頻顯示幀率和音視頻同步性能的 準確測量還沒有十分有效的方法。 目前在行業內有多種測量方法，這些方法中有的方法簡單，缺點是不準確；有的方 法測試準確，但是對測試設備有特殊要求，測試費用高昂，無法滿足目前數字視頻產品形態 快速發展的需求。目前對視頻幀率進行測試的主要方法有 (1)將標有幀號的圖像序列輸入到編碼設備，逐幀察看編碼后的文件，通過幀號的 連續性確定編碼設備的特性，這個方法很準確，但是只能用于音視頻編碼的設備測量，無法 用于其他形態的產品。 (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 運行環境的兼容性，不可能適用于其他軟件平臺。
(3)使用專業的測試設備，這種方法需要高昂的測試設備，同時需要被測設備提供 一些數據和控制接口，適用于數字電視等設備的測量，測試時間長，費用高。或者采用高速 攝像機拍攝顯示屏后分析，可以應用于多種設備測試。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，無法準確 目前對音視頻同步性能進行測試的主要方法有 (1)制作具有音視頻同步標識的錄像序列，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，而且無法準確測量。 (2)使用專業的測試設備，這種方法需要高昂的測試設備，同時需要被測設備提供 一些數據和控制接口，適用于數字電視等設備的測量，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，無法準確
實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，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行測試的方法能夠對視頻顯示設備的視頻 顯示幀率和音視頻同步性能進行準確地測試，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，其用于采集被測設備播放的測試序列上的標識，并將采集的標識送到數據分析部件； 數據分析部件，其用于分析被測設備上標識的變化。 進一步地，該測試儀還包括音頻采集設備，其用于采集音頻信號，并將采集的音頻 信號送到數據分析部件。 優選地，所述圖像采集部件為光敏傳感器，所述數據分析部件為CPU。 本實用新型的工作原理是 對視頻幀率進行測試時，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識；在被測設備上播放視頻測試序列，圖像采集部 件采集被測設備上的標識，使用參考時鐘統計每秒鐘內標識的變化，計算出實際的視頻顯 示幀率。進一步地，通過分析標識的連續性，還可確定視頻幀顯示丟失的情況；標識連續時 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識，并對應于視頻測試序列的每幀制作不同 頻率的音頻信號(音頻信號根據標識的個數來確定，每個不同的標識對應一個固定頻率的 音頻信號)；在被測設備上播放視頻測試序列，圖像采集部件采集被測設備上的標識，音頻 采集部件采集對應的音頻信號；將采樣的標識與對應的音頻信號進行比對，計算音視頻的 同步性能。 本實用新型與現有技術相比具有如下優點 (1)本實用新型通過采集被測設備上的標識，使用參考時鐘統計每秒鐘內標識的
變化，能夠準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備上的標識和對應的音頻信號，將采樣的標識與
對應的音頻信號進行比對，能夠準確計算出實際的音視頻同步偏差，準確度達到了 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備，如數字電視、IP電視、
電腦、電視會議設備、手持視頻終端(PDA、 MP4、手機)、數字視頻監控設備。 (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/秒傳統的參數范圍，而且能夠用于測試高清產品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。
以下將結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行說明。
圖1是本實用新型實施方式的整體結構示意圖。
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示意圖。
圖3是本實用新型實施方式的視頻測試序列圖標使用示意圖。 圖4是本實用新型實施方式的信號采集分析示意圖。 圖5是本發明實施方式的視頻測試序列不同編碼形式圖標示意圖，其中(a)為一 位編碼圖標示意圖，(b)為兩位編碼圖標示意圖，(c)為三位編碼圖標示意圖，(d)為另一種 四位編碼圖標示意圖，(e)為五位編碼圖標示意圖。
具體實施方式對視頻幀率進行測試時，測試儀硬件包括圖像采集部件和數據分析部件。對音視 頻同步性能進行測試時，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，數據分析部件為計算機 (含CPU)。目前國內視頻顯示主要使用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識為不同灰度等級或顏色的圖標，優選圖2所示的兩階灰度 四位編碼圖標，在視頻測試序列每幀的固定位置(優選為中間位置，這樣會進一步提高測 試的準確度)疊加兩階灰度四位編碼圖標。 測試序列可以是視頻文件(MP4、 MPEG、 AVI、 RM、麗V、 H. 264等標準文件格式)，用 于下載到手機、MP4播放器等設備中來測試；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/秒的設備需要制作30幀/秒的錄像)。 圖2中兩階四位編碼圖標使用二進制方法表示，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。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，第一幀為第一個圖標，第二幀為第二個圖標，依此 類推，這樣就可以區別開1 16幀；以后的序列重復以上的圖標，即17 32幀重復1 16 圖標，33 48幀重復1 16圖標，依此類推。圖標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備都可以直接對準圖 標采樣。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，不利于測試。 在被測設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備上 測試序列中的圖標(采樣頻率應保證每幀時間內至少采集3個點)，把數據送入計算機CPU 中，CPU使用參考時鐘統計每秒鐘內標識的變化，計算出實際的視頻顯示幀率。進一步地， 通過分析標識的連續性，還可確定視頻幀顯示丟失的情況；標識連續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，通過標識統計一秒鐘內視頻顯示的幀數即可得到此 時的幀率；通過對標識連續性的分析就知道中間有沒有缺失幀；每一幀顯示時間應該為40 毫秒(顯示時間=l秒/幀數)，使用參考時鐘對每一幀顯示的時間進行比對，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，并對應于視頻測試序列的每幀制作 不同頻率的音頻信號(音頻信號由圖標的個數來確定，每個不同的圖標對應一個固定頻率 的音頻信號，本實施例中16個圖標對應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，第一幀為第一個圖標，第二 幀為第二個圖標，依此類推，這樣就可以區別開1 16幀；以后的序列重復以上的圖標，即 17 32幀重復1 16圖標，33 48幀重復1 16圖標，依此類推。圖標在測試序列中 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 示設備都可以直接對準圖標采樣。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，不利于測試。 在被測設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備上 測試序列中的圖標(光敏傳感器的采樣頻率應保證每幀時間內至少采集3個點)，把采樣數 據送入計算機CPU中，同時音頻采集部件也同步采集對應的音頻信號(音頻采樣頻率應保 證正確采樣到測試序列中的音頻信號)，CPU根據將采樣的標識與對應的音頻信號進行比 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，每一幀顯示時間應該為40毫秒，通過標識和音頻信 號對應關系，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/秒傳統的參數范圍，而且能夠用于測試 高清產品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來區別不同 的幀。比如采用16階灰度圖標1位編碼就可以達到測量范圍為1 16幀，采用四階灰度 圖標兩位編碼就可以達到測量范圍為1 16幀，3位編碼就可以達到測量范圍為1 64 幀。圖5為其他排列形式的圖標，其中(a)為一位編碼圖標示意圖，(b)為兩位編碼圖標示 意圖，(c)為三位編碼圖標示意圖，(d)為另一種四位編碼圖標示意圖，(e)為五位編碼圖標 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。 圖標灰度級的選擇與光敏傳感器有關，采用高精度的光敏傳感器可以使用多灰度
/顏色的圖標進行測量，減少編碼位數；采用2階灰度可以使用一般的光敏傳感器測量，同
時很容易適應不同特性的顯示設備。 本實用新型說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知技術。 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，凡是依據本實用新型的技術實質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方案的保護范圍。
權利要求視頻幀率測試儀，其特征在于包括圖像采集部件，其用于采集被測設備播放的測試序列上的標識，并將采集的標識送到數據分析部件；數據分析部件，其用于分析被測設備上標識的變化。
2. 根據權利要求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據分析部件。
3. 根據權利要求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. 根據權利要求1所述的視頻幀率測試儀，其特征在于所述數據分析部件為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，其用于采集被測設備播放的測試序列上的標識，并將采集的標識送到數據分析部件；(2)數據分析部件，其用于分析被測設備上標識的變化。進一步地，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據分析部件。本實用新型能夠對視頻顯示設備的視頻顯示幀率和音視頻同步性能進行準確地測試，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 優先權日2009年7月27日
發明者張海峰 申請人:北京漢邦高科數字技術有限公司