通過捕捉與分析視頻幀來加快視頻設備的開發(fā)和調(diào)試

墨菲定律告訴我們“有可能出錯的事，就一定會出錯”。在視頻設備的測試或生產(chǎn)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的時候。其中，數(shù)字域的視頻問題經(jīng)常是隨機發(fā)生，因而最難判斷和隔離。所以，在解決此類問題時，能夠檢測視頻信號中錯誤狀態(tài)的視頻監(jiān)控和測量設備就顯得必不可少。具備CaptureVu功能的泰克公司最新波形監(jiān)視儀就能在視頻信號出錯時，捕捉一個完整的視頻幀，并將其保存到儀器內(nèi)部的存儲器中。

用戶可以通過菜單選項手動捕捉視頻數(shù)據(jù)，也可以讓儀器在發(fā)現(xiàn)表1所列的任何一種視頻錯誤時，自動捕捉一個視頻幀。表1中的觸發(fā)條件涵蓋了SDI信號格式或視頻信號電平中的一系列錯誤。

用戶可以使用“觸發(fā)類型(Trigger Type)”菜單在儀器所支持的觸發(fā)類型中任意選擇。配置好觸發(fā)菜單后，就可以將儀器設置為運行模式，等待第一次出現(xiàn)任何與用戶所選觸發(fā)模式相匹配的錯誤。在發(fā)現(xiàn)錯誤后，波形監(jiān)視儀會將包含該錯誤的視頻幀捕捉下來，并存儲在儀器的內(nèi)部存儲器中。

參考樣本的捕捉

波形監(jiān)視儀可以在波形窗口、矢量窗口、色域窗口或圖像窗口顯示捕捉到的數(shù)據(jù)。在波形窗口(矢量窗口、色窗口和圖像窗口)，捕捉到的信號以黃色跡線顯示。用戶可以單獨觀察捕捉到的信號跡線，也可將其與當前視頻信號的跡線進行比較。這與大家熟知的截屏所用的“凍結”模式類似，所不同的是，采用截屏方式“凍結”跡線或圖像后，儀器無法同時創(chuàng)建一個與捕捉到的屏幕圖像不同的新顯示窗口。

采用CaptureVu技術存儲下來的是一個完整的視頻幀，因此儀器可以根據(jù)捕捉到的數(shù)據(jù)重建任何一種它本身支持的顯示圖像。例如，假設儀器捕捉到的是包含一個RGB色域錯誤的視頻幀，而最初儀器是在配置為YPbPr顯示模式的波形窗口下顯示捕捉到的數(shù)據(jù)。為了看清包含色域錯誤的信號成分，用戶可能想在配置為YRGB顯示模式的顯示窗口下查看該數(shù)據(jù)。這時，只需簡單地將波形顯示模式改為YRGB顯示，儀器就能自動創(chuàng)建一個新的波形顯示窗口，以YRGB模式顯示捕捉到的數(shù)據(jù)。用戶可以將其與另一個窗口顯示的YRGB模式下的當前信號進行比較。此外，用戶還可選擇利用泰克的Diamond顯示來分析捕捉到的信號中的色域錯誤。此時，儀器又會為捕捉到的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一種全新的顯示。

圖1 利用WFM7100的CaptureVu功能捕捉存在RGB色域錯誤的圖像。

用戶還可采用儀器面板上的USB接口將捕捉到的視頻幀數(shù)據(jù)存儲到USB記憶棒中。之后，也可從USB記憶棒中將數(shù)據(jù)導回本儀器或其他儀器中。例如，工程師在現(xiàn)場捕捉到一幀包含錯誤的視頻數(shù)據(jù)后，可以將數(shù)據(jù)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臺波形監(jiān)視儀上恢復該數(shù)據(jù)，并從中查找問題。

視頻格式錯誤，手動捕捉，“黃金參考”校準

再舉個例子，假設工作人員要為下次生產(chǎn)校準相機。通常相機校準是利用一套相機測試圖表并在波形監(jiān)視儀上測量拍攝得到的信號實現(xiàn)的。如果采用了帶CaptureVu功能的泰克監(jiān)視儀，那么在一臺相機完成校準之后，操作員就可以利用CaptureVu手動捕捉一組視頻信號，然后將保存下的數(shù)據(jù)作為“黃金參考”。其他相機的校準就可以通過比照其拍攝信號的顯示與之前保存下來的參考相機拍攝信號的顯示來實現(xiàn)。由于CaptureVu是利用原始視頻數(shù)據(jù)來創(chuàng)建顯示圖像，因此操作員可以通過各種波形顯示、矢量顯示、色域顯示和圖像顯示來比較被校準相機與參考相機的輸出。而且，通過向USB記憶棒中保存數(shù)據(jù)，操作員還可以比較不同時刻相機的校準情況，檢查在使用時間增加后或攝影棚內(nèi)條件變化后，相機性能是否出現(xiàn)劣化。

在視頻設備的設計和調(diào)試中，工程師可以利用這種捕捉功能診斷視頻格式中的錯誤。通常，這些錯誤類型都是間歇性出現(xiàn)的，而且可能很難將其從視頻信號中分離出來。但有了CaptureVu，工程師只需配置好波形監(jiān)視儀，利用儀器監(jiān)視視頻信號，捕捉包含錯誤的視頻幀。儀器檢測并捕捉到一個錯誤幀之后，會在錯誤日志中記錄捕捉時間。如此一來，工程師通過查看錯誤日志就能確定，當視頻信號通路中的某些設備或其他系統(tǒng)發(fā)生改變，從而導致視頻信號源出現(xiàn)了變動時，這些錯誤是否以某個固定的時間間隔出現(xiàn)。

CaptureVu捕捉到的完整視頻幀中既包含有效圖像數(shù)據(jù)也包含輔助數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)以一種專有格式存儲至USB記憶棒中。泰克已為此開發(fā)了一套實用程序，可按以下多種方式讀取和格式化捕捉到的數(shù)據(jù)：

簡單的CSV文件，其中包含捕捉到的數(shù)據(jù)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件，但用戶自行開發(fā)的應用程序可將其用作原始文本文件輸入。

針對Excel優(yōu)化的CSV文件，可導出至Excel，包含單獨的樣本和行序號。

泰克TG700測試信號發(fā)生器可使用的 *.PIC文件。以這種格式存儲的數(shù)據(jù)可以直接作為一幀完整的圖像發(fā)送到TG700中去。文件中只包含TG700需要的有效圖像數(shù)據(jù)，輔助數(shù)據(jù)和空白數(shù)據(jù)由TG700模塊自行插入。該實用程序可從泰克網(wǎng)站上下載。

當采用Excel電子表格格式時，數(shù)據(jù)按照Cb, Y, Cr, Y*的順序出現(xiàn)。每個16進制數(shù)值之前都有一個“x”前綴，而且在電子表格頂部會出現(xiàn)一個如表2所示的表頭。

表頭提供的信息包括被捕獲數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時間、捕獲數(shù)據(jù)中存在的觸發(fā)錯誤類型以及視頻信號格式。在表2所示的例子中，信號是一個包含1920x1080有效圖像面積的1080i59.94信號。

在電子表格程序中，工程師可以采用各種手段對數(shù)據(jù)進行分類和搜索，也可以開發(fā)Visual Basic程序，通過多種方式進行數(shù)據(jù)搜索和格式化。例如，它們可以在所有數(shù)據(jù)中查找有效視頻的起始點和結束點(序號為x3FF, x000, x000)。類似的，工程師還可以通過查找數(shù)據(jù)圖案為x000, x3FF, x3FF的數(shù)據(jù)，或者查找相應視頻標準所規(guī)定的數(shù)據(jù)標志(DID)對輔助數(shù)據(jù)進行分類。利用這些工具，工程師就能確定某個特定的視頻設備所輸出的輔助數(shù)據(jù)序列中是否包含由設備代碼或操作差錯導致的錯誤。

觀察假影噪聲，測試信號

通常，工程師通過測量一個測試信號經(jīng)過被測器件(DUT)后得到的輸出信號來測試被測器件。而有了CaptureVu后，就可以在波形監(jiān)視儀中先捕捉一個測試信號的視頻幀，然后將其與測試信號通過DUT之后的現(xiàn)場輸出進行比較，以尋找二者的差異。通過被測器件之前和之后的測試信號均可在被捕捉后存入USB存儲器，因此，工程師們還可以利用多種手段對這兩個文件進行比較，以尋找測試信號和被測器件輸出信號的差異。

在視頻設備的設計階段，工程師可能會發(fā)現(xiàn)設備對某種特殊的視頻序列或者某種類型的圖像處理起來比較困難。此時，他們就可以利用CaptureVu捕捉一幀此類視頻信號，并將其存儲至USB存儲器，然后將存儲下來的文件(*.cap文件)轉換為可下載至Tektronix TG700的圖像(*.pic文件)。通過配置測試信號發(fā)生器，還可讓這幀圖像水平或垂直移動，從而產(chǎn)生運動的測試圖像，以方便工程師觀察設備產(chǎn)品的任何假影噪聲。由于此時測試信號是由捕捉到的視頻幀轉換來的，因此工程師仍可讓這一已知的視頻數(shù)據(jù)源通過DUT，以比較DUT輸出信號和原始測試信號的差異。

由于CaptureVu具備視頻數(shù)據(jù)捕捉功能，允許工程師對各種視頻信號進行快速比較，因此可以降低視頻設備開發(fā)、安裝和維護所需的時間和精力。而其在多個波形顯示窗口重建視頻數(shù)據(jù)的能力又為工程師們提供了比簡單的波形圖像凍結更豐富的處理手段，同時也讓用戶能夠更方便地確定視頻信號中的各種問題?？偠灾?，CaptureVu的優(yōu)點就是能讓工程師用簡單的技術手段快速找到視頻信號中的錯誤，從而幫助他們確定和隔離其設備或視頻信號通路中存在的問題。