通過捕捉與分析視頻幀來加快視頻設(shè)備的開發(fā)和調(diào)試

墨菲定律告訴我們“有可能出錯(cuò)的事，就一定會(huì)出錯(cuò)”。在視頻設(shè)備的測(cè)試或生產(chǎn)過程中，出問題的時(shí)候往往是我們最不想出問題和最不方便解決的時(shí)候。其中，數(shù)字域的視頻問題經(jīng)常是隨機(jī)發(fā)生，因而最難判斷和隔離。所以，在解決此類問題時(shí)，能夠檢測(cè)視頻信號(hào)中錯(cuò)誤狀態(tài)的視頻監(jiān)控和測(cè)量設(shè)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(hào)出錯(cuò)時(shí)，捕捉一個(gè)完整的視頻幀，并將其保存到儀器內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。

用戶可以通過菜單選項(xiàng)手動(dòng)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(cuò)誤時(shí)，自動(dòng)捕捉一個(gè)視頻幀。表1中的觸發(fā)條件涵蓋了SDI信號(hào)格式或視頻信號(hào)電平中的一系列錯(cuò)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(shè)置為運(yùn)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(cuò)誤。在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，波形監(jiān)視儀會(huì)將包含該錯(cuò)誤的視頻幀捕捉下來，并存儲(chǔ)在儀器的內(nèi)部存儲(chǔ)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(hào)以黃色跡線顯示。用戶可以單獨(dú)觀察捕捉到的信號(hào)跡線，也可將其與當(dāng)前視頻信號(hào)的跡線進(jìn)行比較。這與大家熟知的截屏所用的“凍結(jié)”模式類似，所不同的是，采用截屏方式“凍結(jié)”跡線或圖像后，儀器無法同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)與捕捉到的屏幕圖像不同的新顯示窗口。

采用CaptureVu技術(shù)存儲(chǔ)下來的是一個(gè)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(shè)儀器捕捉到的是包含一個(gè)RGB色域錯(cuò)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(cuò)誤的信號(hào)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(shí)，只需簡(jiǎn)單地將波形顯示模式改為YRGB顯示，儀器就能自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)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(gè)窗口顯示的YRGB模式下的當(dāng)前信號(hào)進(jìn)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(hào)中的色域錯(cuò)誤。此時(shí)，儀器又會(huì)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(cuò)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(chǔ)到USB記憶棒中。之后，也可從USB記憶棒中將數(shù)據(jù)導(dǎo)回本儀器或其他儀器中。例如，工程師在現(xiàn)場(chǎng)捕捉到一幀包含錯(cuò)誤的視頻數(shù)據(jù)后，可以將數(shù)據(jù)帶回測(cè)試中心與同事們共同研究，而測(cè)試中心的工程師則可以在另一臺(tái)波形監(jiān)視儀上恢復(fù)該數(shù)據(jù)，并從中查找問題。

視頻格式錯(cuò)誤，手動(dòng)捕捉，“黃金參考”校準(zhǔn)

再舉個(gè)例子，假設(shè)工作人員要為下次生產(chǎn)校準(zhǔn)相機(jī)。通常相機(jī)校準(zhǔn)是利用一套相機(jī)測(cè)試圖表并在波形監(jiān)視儀上測(cè)量拍攝得到的信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。如果采用了帶CaptureVu功能的泰克監(jiān)視儀，那么在一臺(tái)相機(jī)完成校準(zhǔn)之后，操作員就可以利用CaptureVu手動(dòng)捕捉一組視頻信號(hào)，然后將保存下的數(shù)據(jù)作為“黃金參考”。其他相機(jī)的校準(zhǔn)就可以通過比照其拍攝信號(hào)的顯示與之前保存下來的參考相機(jī)拍攝信號(hào)的顯示來實(shí)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(zhǔn)相機(jī)與參考相機(jī)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(shí)刻相機(jī)的校準(zhǔn)情況，檢查在使用時(shí)間增加后或攝影棚內(nèi)條件變化后，相機(jī)性能是否出現(xiàn)劣化。

在視頻設(shè)備的設(shè)計(jì)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(cuò)誤。通常，這些錯(cuò)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(hào)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(hào)，捕捉包含錯(cuò)誤的視頻幀。儀器檢測(cè)并捕捉到一個(gè)錯(cuò)誤幀之后，會(huì)在錯(cuò)誤日志中記錄捕捉時(shí)間。如此一來，工程師通過查看錯(cuò)誤日志就能確定，當(dāng)視頻信號(hào)通路中的某些設(shè)備或其他系統(tǒng)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致視頻信號(hào)源出現(xiàn)了變動(dòng)時(shí)，這些錯(cuò)誤是否以某個(gè)固定的時(shí)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(chǔ)至USB記憶棒中。泰克已為此開發(fā)了一套實(shí)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(jiǎn)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(dǎo)出至電子表格軟件，但用戶自行開發(fā)的應(yīng)用程序可將其用作原始文本文件輸入。

針對(duì)Excel優(yōu)化的CSV文件，可導(dǎo)出至Excel，包含單獨(dú)的樣本和行序號(hào)。

泰克TG700測(cè)試信號(hào)發(fā)生器可使用的 *.PIC文件。以這種格式存儲(chǔ)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(shí)用程序可從泰克網(wǎng)站上下載。

當(dāng)采用Excel電子表格格式時(shí)，數(shù)據(jù)按照Cb, Y, Cr, Y*的順序出現(xiàn)。每個(gè)16進(jìn)制數(shù)值之前都有一個(gè)“x”前綴，而且在電子表格頂部會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(shí)間、捕獲數(shù)據(jù)中存在的觸發(fā)錯(cuò)誤類型以及視頻信號(hào)格式。在表2所示的例子中，信號(hào)是一個(gè)包含1920x1080有效圖像面積的1080i59.94信號(hào)。

在電子表格程序中，工程師可以采用各種手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和搜索，也可以開發(fā)Visual Basic程序，通過多種方式進(jìn)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(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)(序號(hào)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(yīng)視頻標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的數(shù)據(jù)標(biāo)志(DID)對(duì)輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。利用這些工具，工程師就能確定某個(gè)特定的視頻設(shè)備所輸出的輔助數(shù)據(jù)序列中是否包含由設(shè)備代碼或操作差錯(cuò)導(dǎo)致的錯(cuò)誤。

觀察假影噪聲，測(cè)試信號(hào)

通常，工程師通過測(cè)量一個(gè)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過被測(cè)器件(DUT)后得到的輸出信號(hào)來測(cè)試被測(cè)器件。而有了CaptureVu后，就可以在波形監(jiān)視儀中先捕捉一個(gè)測(cè)試信號(hào)的視頻幀，然后將其與測(cè)試信號(hào)通過DUT之后的現(xiàn)場(chǎng)輸出進(jìn)行比較，以尋找二者的差異。通過被測(cè)器件之前和之后的測(cè)試信號(hào)均可在被捕捉后存入U(xiǎn)SB存儲(chǔ)器，因此，工程師們還可以利用多種手段對(duì)這兩個(gè)文件進(jìn)行比較，以尋找測(cè)試信號(hào)和被測(cè)器件輸出信號(hào)的差異。

在視頻設(shè)備的設(shè)計(jì)階段，工程師可能會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備對(duì)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(shí)，他們就可以利用CaptureVu捕捉一幀此類視頻信號(hào)，并將其存儲(chǔ)至USB存儲(chǔ)器，然后將存儲(chǔ)下來的文件(*.cap文件)轉(zhuǎn)換為可下載至Tektronix TG700的圖像(*.pic文件)。通過配置測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，還可讓這幀圖像水平或垂直移動(dòng)，從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的測(cè)試圖像，以方便工程師觀察設(shè)備產(chǎn)品的任何假影噪聲。由于此時(shí)測(cè)試信號(hào)是由捕捉到的視頻幀轉(zhuǎn)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(hào)和原始測(cè)試信號(hào)的差異。

由于CaptureVu具備視頻數(shù)據(jù)捕捉功能，允許工程師對(duì)各種視頻信號(hào)進(jìn)行快速比較，因此可以降低視頻設(shè)備開發(fā)、安裝和維護(hù)所需的時(shí)間和精力。而其在多個(gè)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(jiǎn)單的波形圖像凍結(jié)更豐富的處理手段，同時(shí)也讓用戶能夠更方便地確定視頻信號(hào)中的各種問題。總而言之，CaptureVu的優(yōu)點(diǎn)就是能讓工程師用簡(jiǎn)單的技術(shù)手段快速找到視頻信號(hào)中的錯(cuò)誤，從而幫助他們確定和隔離其設(shè)備或視頻信號(hào)通路中存在的問題。