專利名稱：視頻幀率測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種視頻幀率測(cè)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(huì)議、手持視頻終 端數(shù)字視頻監(jiān)控等領(lǐng)域，但是對(duì)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(cè)量還沒有十分有效的方法。 目前在行業(yè)內(nèi)有多種測(cè)量方法，這些方法中有的方法簡單，缺點(diǎn)是不準(zhǔn)確；有的方 法測(cè)試準(zhǔn)確，但是對(duì)測(cè)試設(shè)備有特殊要求，測(cè)試費(fèi)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(duì)視頻幀率進(jìn)行測(cè)試的主要方法有 (1)將標(biāo)有幀號(hào)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(hào)的 連續(xù)性確定編碼設(shè)備的特性，這個(gè)方法很準(zhǔn)確，但是只能用于音視頻編碼的設(shè)備測(cè)量，無法 用于其他形態(tài)的產(chǎn)品。 (2)編制專門的測(cè)試程序完成顯示幀率的測(cè)量，這種方法普遍用于電腦，由于軟件 運(yùn)行環(huán)境的兼容性，不可能適用于其他軟件平臺(tái)。
(3)使用專業(yè)的測(cè)試設(shè)備，這種方法需要高昂的測(cè)試設(shè)備，同時(shí)需要被測(cè)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(cè)量，測(cè)試時(shí)間長，費(fèi)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(cè)試。這些方法不適宜普遍使用。
(4)主觀測(cè)試，使用人眼觀察，這種方法只能測(cè)試出幀率偏差大的情況，無法準(zhǔn)確 目前對(duì)音視頻同步性能進(jìn)行測(cè)試的主要方法有 (1)制作具有音視頻同步標(biāo)識(shí)的錄像序列，使用人眼觀察，這種方法只能測(cè)試出同 步差異比較大的情況，而且無法準(zhǔn)確測(cè)量。 (2)使用專業(yè)的測(cè)試設(shè)備，這種方法需要高昂的測(cè)試設(shè)備，同時(shí)需要被測(cè)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(cè)量，測(cè)試時(shí)間長，費(fèi)用高。這種方法不適 宜普遍使用。
(3)主觀測(cè)試，使用人眼觀察，這種方法只能測(cè)試出同步偏差大的情況，無法準(zhǔn)確

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)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(cè)試儀。 該測(cè)試儀利用對(duì)視頻幀率及音視頻同步性能進(jìn)行測(cè)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(cè)試，并且該測(cè)試儀使用方便、適用范圍廣、測(cè)試范圍大。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供的視頻幀率測(cè)試儀，包括 圖像采集部件，其用于采集被測(cè)設(shè)備播放的測(cè)試序列上的標(biāo)識(shí)，并將采集的標(biāo)識(shí)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(cè)設(shè)備上標(biāo)識(shí)的變化。 進(jìn)一步地，該測(cè)試儀還包括音頻采集設(shè)備，其用于采集音頻信號(hào)，并將采集的音頻 信號(hào)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(shí)用新型的工作原理是 對(duì)視頻幀率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先制作指定測(cè)試幀率的視頻測(cè)試序列，然后在視頻測(cè) 試序列每幀的固定位置疊加可識(shí)別的標(biāo)識(shí)；在被測(cè)設(shè)備上播放視頻測(cè)試序列，圖像采集部 件采集被測(cè)設(shè)備上的標(biāo)識(shí)，使用參考時(shí)鐘統(tǒng)計(jì)每秒鐘內(nèi)標(biāo)識(shí)的變化，計(jì)算出實(shí)際的視頻顯 示幀率。進(jìn)一步地，通過分析標(biāo)識(shí)的連續(xù)性，還可確定視頻幀顯示丟失的情況；標(biāo)識(shí)連續(xù)時(shí) 還可確定視頻幀率偏差和視頻幀顯示的均勻性。 對(duì)音視頻同步性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先制作指定測(cè)試幀率的視頻測(cè)試序列，然后在 視頻測(cè)試序列每幀的固定位置疊加可識(shí)別的標(biāo)識(shí)，并對(duì)應(yīng)于視頻測(cè)試序列的每幀制作不同 頻率的音頻信號(hào)(音頻信號(hào)根據(jù)標(biāo)識(shí)的個(gè)數(shù)來確定，每個(gè)不同的標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)一個(gè)固定頻率的 音頻信號(hào))；在被測(cè)設(shè)備上播放視頻測(cè)試序列，圖像采集部件采集被測(cè)設(shè)備上的標(biāo)識(shí)，音頻 采集部件采集對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)；將采樣的標(biāo)識(shí)與對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算音視頻的 同步性能。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)本實(shí)用新型通過采集被測(cè)設(shè)備上的標(biāo)識(shí)，使用參考時(shí)鐘統(tǒng)計(jì)每秒鐘內(nèi)標(biāo)識(shí)的
變化，能夠準(zhǔn)備計(jì)算出實(shí)際的視頻顯示幀率，測(cè)量誤差小于等于1幀/秒。
(2)本實(shí)用新型通過采集被測(cè)設(shè)備上的標(biāo)識(shí)和對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)，將采樣的標(biāo)識(shí)與
對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出實(shí)際的音視頻同步偏差，準(zhǔn)確度達(dá)到了 1幀/秒。
(3)本實(shí)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(huì)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(shí)用新型的測(cè)試范圍大。通過配合不同的視頻測(cè)試序列，不僅能夠用于測(cè)試
1 30幀/秒傳統(tǒng)的參數(shù)范圍，而且能夠用于測(cè)試高清產(chǎn)品50幀/秒、60幀/秒、甚至更
高的范圍。 (5)本實(shí)用新型制作成本低，適合推廣使用。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施方式的視頻測(cè)試序列兩階灰度四位編碼圖標(biāo)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施方式的視頻測(cè)試序列圖標(biāo)使用示意圖。 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施方式的信號(hào)采集分析示意圖。 圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的視頻測(cè)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(shí)施方式對(duì)視頻幀率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試儀硬件包括圖像采集部件和數(shù)據(jù)分析部件。對(duì)音視 頻同步性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試儀硬件還包括音頻采集部件。 如圖1所示，本實(shí)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(jì)算機(jī) (含CPU)。目前國內(nèi)視頻顯示主要使用25幀，所以本實(shí)施方式的測(cè)試幀率以25幀/秒為 例。本實(shí)施方式中可識(shí)別的標(biāo)識(shí)為不同灰度等級(jí)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(cè)試序列每幀的固定位置(優(yōu)選為中間位置，這樣會(huì)進(jìn)一步提高測(cè) 試的準(zhǔn)確度)疊加兩階灰度四位編碼圖標(biāo)。 測(cè)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(cè)試；測(cè)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(cè)試具有視頻輸入的設(shè)備。測(cè)試不同的幀率需要制作不同幀率 的測(cè)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(cè)試序列來測(cè)試 (測(cè)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(shí)施例-一 對(duì)視頻幀率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先制作25幀/秒的視頻測(cè)試序列，然后在視頻測(cè)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(cè)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(gè)圖標(biāo)，第二幀為第二個(gè)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(cè)試序列中的位置如圖3所示，這樣 排列可以使四個(gè)光敏傳感器排列成兩排兩列，對(duì)于不同尺寸的顯示設(shè)備都可以直接對(duì)準(zhǔn)圖 標(biāo)采樣。測(cè)試點(diǎn)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(cè)試。 在被測(cè)設(shè)備上播放視頻測(cè)試序列，如圖4所示，四個(gè)光敏傳感器采集被測(cè)設(shè)備上 測(cè)試序列中的圖標(biāo)(采樣頻率應(yīng)保證每幀時(shí)間內(nèi)至少采集3個(gè)點(diǎn))，把數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)CPU 中，CPU使用參考時(shí)鐘統(tǒng)計(jì)每秒鐘內(nèi)標(biāo)識(shí)的變化，計(jì)算出實(shí)際的視頻顯示幀率。進(jìn)一步地， 通過分析標(biāo)識(shí)的連續(xù)性，還可確定視頻幀顯示丟失的情況；標(biāo)識(shí)連續(xù)時(shí)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(cè)試為例，通過標(biāo)識(shí)統(tǒng)計(jì)一秒鐘內(nèi)視頻顯示的幀數(shù)即可得到此 時(shí)的幀率；通過對(duì)標(biāo)識(shí)連續(xù)性的分析就知道中間有沒有缺失幀；每一幀顯示時(shí)間應(yīng)該為40 毫秒(顯示時(shí)間=l秒/幀數(shù))，使用參考時(shí)鐘對(duì)每一幀顯示的時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，就可得到每 一幀顯示時(shí)間偏差，即顯示均勻性特性。 實(shí)施例二 對(duì)音視頻同步性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先制作25幀/秒的視頻測(cè)試序列，然后在視頻測(cè)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(duì)應(yīng)于視頻測(cè)試序列的每幀制作 不同頻率的音頻信號(hào)(音頻信號(hào)由圖標(biāo)的個(gè)數(shù)來確定，每個(gè)不同的圖標(biāo)對(duì)應(yīng)一個(gè)固定頻率 的音頻信號(hào)，本實(shí)施例中16個(gè)圖標(biāo)對(duì)應(yīng)16個(gè)不同頻率的音頻信號(hào))。使用視頻編輯軟件 在測(cè)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(gè)圖標(biāo)，第二 幀為第二個(gè)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(cè)試序列中 的位置如圖3所示，這樣排列可以使四個(gè)光敏傳感器排列成兩排兩列，對(duì)于不同尺寸的顯 示設(shè)備都可以直接對(duì)準(zhǔn)圖標(biāo)采樣。測(cè)試點(diǎn)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(cè)試。 在被測(cè)設(shè)備上播放視頻測(cè)試序列，如圖4所示，四個(gè)光敏傳感器采集被測(cè)設(shè)備上 測(cè)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(shí)間內(nèi)至少采集3個(gè)點(diǎn))，把采樣數(shù) 據(jù)送入計(jì)算機(jī)CPU中，同時(shí)音頻采集部件也同步采集對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)(音頻采樣頻率應(yīng)保 證正確采樣到測(cè)試序列中的音頻信號(hào))，CPU根據(jù)將采樣的標(biāo)識(shí)與對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)進(jìn)行比 對(duì)，計(jì)算出實(shí)際的音視頻同步偏差。 以25幀/秒的錄像測(cè)試為例，每一幀顯示時(shí)間應(yīng)該為40毫秒，通過標(biāo)識(shí)和音頻信 號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可得到幀和它原有聲音的時(shí)間偏差，即音視頻同步特性。 本實(shí)用新型不僅能夠用于測(cè)試1 30幀/秒傳統(tǒng)的參數(shù)范圍，而且能夠用于測(cè)試 高清產(chǎn)品50幀/秒、60幀/秒、甚至更高的范圍。只要針對(duì)不同的測(cè)試幀率制作相應(yīng)幀率 的視頻測(cè)試序列即可，50幀/秒的錄像測(cè)試制作50幀/秒的視頻測(cè)試序列，80幀/秒的錄 像測(cè)試制作80幀/秒的視頻測(cè)試序列。 本實(shí)用新型能夠測(cè)量幀率偏差和同步誤差范圍為1 16幀，測(cè)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(huì)很容易識(shí)別出來。 如果采用兩階灰度兩位二進(jìn)制編碼，那么測(cè)量范圍為1 4幀。 采用下面兩種方法制作的測(cè)試儀能夠更精確地測(cè)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(jí)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(cè)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(cè)量范圍為1 16幀，3位編碼就可以達(dá)到測(cè)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(cè)量范圍為1 32幀。 圖標(biāo)灰度級(jí)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(cè)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(cè)量，同
時(shí)很容易適應(yīng)不同特性的顯示設(shè)備。 本實(shí)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(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限 制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求視頻幀率測(cè)試儀，其特征在于包括圖像采集部件，其用于采集被測(cè)設(shè)備播放的測(cè)試序列上的標(biāo)識(shí)，并將采集的標(biāo)識(shí)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(cè)設(shè)備上標(biāo)識(shí)的變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻幀率測(cè)試儀，其特征在于該測(cè)試儀還包括音頻采集部 件，其用于采集音頻信號(hào)，并將采集的音頻信號(hào)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(cè)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(cè)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(shí)用新型涉及一種視頻幀率測(cè)試儀，包括(1)圖像采集部件，其用于采集被測(cè)設(shè)備播放的測(cè)試序列上的標(biāo)識(shí)，并將采集的標(biāo)識(shí)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(cè)設(shè)備上標(biāo)識(shí)的變化。進(jìn)一步地，該測(cè)試儀還包括(3)音頻采集部件，其用于采集測(cè)試序列中的音頻信號(hào)，并將采集的音頻信號(hào)送到數(shù)據(jù)分析部件。本實(shí)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(cè)試，并且使用方便、適用范圍廣、測(cè)試范圍大。
文檔編號(hào)H04N17/00GK201467383SQ200920110518
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京漢邦高科數(shù)字技術(shù)有限公司