（机械工程专业论文）新一代dvd刻录机在线测试方法及系统研究.pdf

大连理l j 大学专业学位硕十学位论文 摘要 新一代d v d 刻录机融合了计算机技术及多媒体技术，功能强大，使用方便。由于新 代d v d 刻录机接墨多，存储介矮丰富，在大批量生产时，如俺保证快速生产时憨产菇 质量并实现产灞的可追溯管理对制造商来漉是一个巨大的挑战，因衙也是本论文的主 题。 论文酋先分橱了赣代d v d 秦j 录视嚣产燕特点及在线测试薛要求，毫括对音频信号 测试的裂求、视频信号测试的要求及系统龄理的要求。接着研究了音频信号、视频信号 鹣译价方法。在救基磷上；罴焉模块讫莰嚣设计了在线测试系缝熬硬件缝褐，奔缨了主 要板卡的硬件特点及使用方法。最后，论文选择了l a b v i e w 殿t e s t s t a n d 作为虚拟仪器开 发平台及测试流程管理平螽，编写了音频、视频、产晶钫始化等软件模块，并进行了调 试。芄井，系统袋瘸了r f i d 存储技术，实现了d v d n 录视的可追溺褴管理。 论文所开发的新一代d v d 刻蒙机在线测试系统通过了总体调试并已经成用于中幽 华录捡下电子嚣愚毒絮公霭蕊d v d 翦录梳生产线，满是了大懿量生产对测试精度及 难产节拍的要求。实际应用表明系统的丌发是成功的。 关键词：d v d 刻录枫；在线测试；虚撤仪器；t e s t s t a n d ；l a b v t e w s t u d yo fo n l i n em e a s u r e m e n tm e t h o da n ds y s t e m f o ran e wg e n e r a t i o nd v dr e c o r d e r s a b s t r a c t an e wg e n e r a t i o no fd v dr e c o r d e r sh a si n t e g r a t e de m e r g i n gc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n d m u l t i m e d i at e c h n o l o g ya n dt h u sp o s s e s s e sp o w e r f u lf u n c t i o n sa n de a s yo p e r a t i o n s a sd v d r e c o r d e ri se q u i p p e dw i t hm u l t i s y s t e ms o c k e t sa n dv a r i o u ss t o r a g em e d i a ，i ti sac h a l l e n g ei n r a p i dm a s sp r o d u c t i o nf o rm a n u f a c t u r e r st og u a r a n t e et h ep r o d u c tq u a l i t ya n dt o r e a l i z ea t r a c e a b l em a n a g e m e n t t h e s ec o n c e r n sh a v ef o r g e dt h et o p i co ft h ep a p e r f i r s t l yt h ep a p e rh a sa n a l y z e df e a t u r e so ft h en e wg e n e r a t i o no fd v d r e c o r d e r sa n d d e m a n d sf o ro n l i n em e a s u r e m e n t ，w h i c hi n c l u d e st h ed e m a n df o ra u d i os i g n a l sm e a s u r e m e n t ， v i d e o s i g n a l s m e a s u r e m e n ta n ds y s t e mm a n a g e m e n tr e s p e c t i v e l y s e c o n d l y ，s o m e m e a s u r e m e n tm e t h o d sf o re v a l u a t i n ga u d i oa n dv i d e os i g n a l sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d b a s e d o nt h i s ，t h ep a p e rh a sf i g u r e do u tt h eo n l i n em e a s u r e m e n ts y s t e mh a r d w a r ec o n f i g u r a t i o nb y m e a n so fm o d u l a ri n s t r u m e n t sa n dt h e ni n t r o d u c e de a c hm o d u l e sf e a t u r e sa n dp r o g r a m m i n g t e c h n i q u e s f i n a l l yl a b v i e wh a sb e e ns e l e c t e da sv i r t u a li n s t r u m e n td e v e l o p m e n tt o o la n d t e s t s t a n da sm e a s u r e m e n t s e q u e n c e sm a n a g e m e n tt 0 0 1 a p p l i c a t i o n c o d e sh a sb e e n p r o g r a m m e da n dd e b u g g e df o ra u d i o v i d e os i g n a l sa n dp r o d u c ti n i t i a l i z a t i o n s i na d d i t i o n ， r f i ds t o r a g et e c h n o l o g yi sa d o p t e dt or e a l i z eat r a c e a b l em a n a g e m e n ts y s t e m t h eo n l i n em e a s u r e m e n ts y s t e md e v e l o p e di nt h i sp a p e rh a dp a s s e df i e l dt e s ta n dt h e n h a db e e na p p l i e dt ot h ew o r k s h o pf l o o ro fc h i n a h u a l up a n a s o n i ca v cn e t w o r kc o ，l t d ，a d v dm a n u f a c t u r e ri nd a l i a n m e e t i n ga l lr e q u i r e m e n t sf o rt h et i g h tt e s tt o l e r a n c ea n d p r o d u c t i o ns c h e d u l e t h i ss u c c e s s f u la p p l i c a t i o nd e m o n s t r a t e st h a tt h ed e v e l o p e do n l i n e m e a s u r e m e n ts y s t e mi nt h i sp a p e ri sf e a s i b l e k e yw o r d s ：d v dr e c o r d e r ；o n l i n et e s t ；v i r t u a li n s t r u m e n t s ；t e s t s t a n d ；l a b v i e w 1 i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声喷：所呈交的学位论文，是本人在导舜的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他己串请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的阍志对本研究所做的贡献 均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题罄：堑= 垡墅! 銎麴垂拯查塞型这麦鎏丞菱继盟童 。 作者签名_ 。动亟l 鱼 。 曩期- 。垒! 互年厶月一礤 大连理工大学颚士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作酶知识产权属于大连理王大学，允许论文被查阕和借阕。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文昀金罄或部分内容编入有关数据库进行橙索，可以呆爝影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题瑟：蕴兰堇2 1 2 垫迸熟盘壁壁! 熊：墨趟整煎一 作者签名： 导舞签名： 日期：翻年月上日 醛期：型翌年主月l 毯 大连理工大学专业学位硕士学位论文 己l言 丁1 日 新一代d v d 刻录机就是使用光盘为记录媒体，能录像、放像的一种视听产品。它是 在v c d 、超级v c d 、d v d 基础上发展起来的一种替代传统v h s 录像机( 磁带录像机) 的新型 视听产品。新一代d v d 刻录机与v h s 录像机的区别有二：其一是记录影音信息的介质不 同( v h s 录像机是用磁带，而新一代d v d 刻录机用的是光盘) ；其二是纪录的方式不同( v h s 录像机用模拟形式纪录信息，而光盘录像机则是用数字形式纪录信息。光盘存储技术不 仅有原有的若干优点，如容量大、寿命长、碟片可更换、成本低、复制速度快等，而且 光盘可同时记录声音、文字、图形及动、静态图像，是多媒体技术不可缺少的工具，在 国民经济的各领域均有重要用途n 。 新一代d v d 刻录机不但具有普通d v d 的优点，还具有多路模拟音视频信号选择输入 输出端子，调制解调端子输入以及d v 数字信号输入等端子，并可以将这些信号记录到 光盘、硬盘或者s d 卡等媒体上。可以很方便的实现光碟的翻录、电视信号的预约或者 实时刻录和将d v 摄像机的图像以光碟的形式保存下来。当然，新一代d v d 刻录机的刻 录功能是在各种媒体版权允许的情况下进行的。这种d v d 刻录机在生产的时候要向机器 内部写入针对碟片、硬盘以及数字音视频等多种多媒体的版权保护水印。 近几年，随着人们生活水平的日益提高，d v d 亥z j 录机已经广泛深入到人们的日常生 活当中，成为了家庭中必备的娱乐产品。新一代d v d 亥i j 录机能够刻录d v d - r 、d v d - r n v l ， d v d r w 等多种格式碟片。可以通过遥控器的菜单操作，随意选择输入和输出。正因为新 一代d v d 亥u 录机功能强大，包含内容复杂，在生产的时候要对产品的质量进行保证，就 必须对每一路的信号都进行检测。对于d v d 亥t j 录机的生产厂商来说，如何快速高效的生 产出优质的产品，成为了工厂的一个重要课题。 遗憾的是，传统的仪器功能单一，价格昂贵，使用范围窄。一台刻录机有十几组输 入输出端子，检测时或者切换输入输出端子，调整仪器量程：或者购买多台仪器，固定 检测位置。但是，使用前一种方法，需要频繁切换，检测效率低，频繁调整仪器，甚至 容易出现人为的操作和判断错误。使用后一种方法，不但购买多台仪器需要花费更多的 经费，而且多台机器摆放在生产线上，占用的面积很大，不能高效的利用现有的生产 面积。经过测试，按照规格要求检测组装好的机器，使用上述两种方法，无论如何检测 时间都需要三十分钟以上。公司每个月要求的产量是十五万台，按照每个月生产2 5 天，每 天工作1 6 1 j , 时计算，每小时要生产3 7 5 台才能满足要求。这样，暂且先不提“保证质量 ， 就算生产任务，都无法完成! 或者，如果使用传统方式进行生产，那么需要的仪器和操 作人员，占用的生产空间都将是惊人的。 新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统研究 因此，需要寻找一种新的检测方式，既能够高效率的执行任务，又要节约占地空间。 让人感到欣慰的是，近几年虚拟仪器技术的发展和广泛应用，为解决这个问题提供了可 能。 所谓虚拟仪器v i ( v i r t u a li n s t r u m e n t ) ，就是在通用计算机平台上，用户根据自己 的需求来定义和设计仪器的测量功能。其实质是将可以完成传统仪器功能的硬件和计算 机软件技术充分的结合起来，用以实现并扩展传统仪器的功能，来完成数据采集分析及 显示。虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术口1 。在虚拟仪器系统中， 运用计算机灵活强大的软件代替传统的某些部件，用人的智力资源代替许多物质资源， 其本质上是利用计算机机强大的运算能力、图形环境和在线帮助功能，建立具有良好人 机交互性能的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与显示，通过一组软件和硬件， 实现完全由用户自己定义、适合不同应用环境和对象的各种功能。形成既有普通仪器的 基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。在虚拟仪器系统中， 硬件仅仅是解决信号的输入和输出问题的方法和软件赖以生存、运行的物理环境，软件 才是整个仪器的核心，藉以实现硬件的管理和仪器功能的实现。使用者只要通过调整或 修改仪器的软件，便可方便地改变或增减仪器系统的功能与规模，甚至仪器的性质，完 全打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式。给用户一个充分发挥自己的才能 和想象力的空间。卜利。 虚拟仪器从2 0 世纪8 0 年代兴起以来，9 0 年代起才在我国起步。而在我国使用虚拟仪 器对音像产品进行在线测试的厂家目前还未曾有过。本文选择新一代d v d 亥f l 录机在线i 9 l | 试系统作为研究课题既是新的测量技术发展的产物，也是大胆尝试、推进新技术应用的 结果。 新一代d v d 刻录机在线测试系统这一项目得到了国家信息产业部电子发展基金的 资助，项目的文号为信部运2 0 0 5 6 3 5 。 为解决新一代d v d 刻录机的生产与需求的矛盾，论文对新一代d v d 刻录机在线测试 方法及系统进行了研究设计。论文从新一代d v d 刻录机的测试要求出发，研究使用虚拟 仪器进行测试的方法，设计系统的硬件及软件模块化设计，最终要完成一个新一代d v d 刻录机的在线测试系统。 研究开发新一代d v d 刻录机测试系统，首先要清楚它的检测要求。新一代d v d 刻录 机具有多路音视频输入输出端子，这些端子是新一代d v d 刻录机进行刻录节目的节目源 和播放多媒体节目的输入输出端子。作为家庭娱乐设备，新一代d v d 刻录机播放多媒体 节目的音像效果是重中之重。在对音视频端子输入输出信号的检测方法进行设计时，需 要认真考虑音视频端子的类型，传送的信号内容以及这些信号内容的判定方法和指标。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 其次，新一代d v d 刻录桃的另外一个重要功能是可以将输入的节目源刻录到碟片或者硬 盘中，这些刻录的节目源以后可以重新播放观看。这个刻秉的过程是通过新一代d 刻 录机的激光头照射，将光盘内镀膜上的一层2 0 0 至5 0 0 埃( 1 埃= 1 0 + 7 舳) 的薄膜发生变 化，在光盘呈现出平蘧和翻漏。这样在光驱读取平面和豳洞所产生的0 与王的信号， 经过译码器译码后，组成音像资料播放出来。信号经过转换后，不可避免的要产生损失， 在研究新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统的时候，也溺样要研究刻录功能指标的判 定。 分析了产品的测试需求和测试方法后，接下来的任务就是创建一个可以完成新代 d v d 刻录机各种测试需求的在线检测系统。根据新一代d v d 刻录机的各种测试参数和测 试方法，选择合适的虚拟仪器测试模块。面对各种测试模块，要达到既能够满足生产测 试需要又能够节约投资的蕃的，需要对产品和虚拟仪器模块都经过详细的分析和验涯。 开始要分析产品的硬件性能，然后考察软件控制功能，分析硬件和软件结合后在系统中 的作用，判定其是否可以满足检测系统的要求，最后创建硬件系统。 新一代d v d 刻录机在线测试系统的软件是整个系统的控制核心，硬件部分是整个系 统的基础。只有成功的编写好各个测试部分的模块才能更好的实现系统的测试功能。在 本文研究的进行当中，对软件编写的方法和使用技巧上，需要花费大量的时闻，从而避 免疏漏。保证在成功的开发在线检测系统的同时，熟练掌握虚拟仪器控制软件的编程， 以便将来更加灵活的应用虚拟仪器来解决更多的难题。鉴于新一代d v d 刻录机功能强大， 将测试内容按照功能划分，按照模块化的编程方式来实现。模块化的编程方式，既可以 降低软件编程的难度，又可以提高软件的通用性，缩短开发周期。 针对新一代d v d 刻录机的各种功能，创建新一代d v d 刻录机在线测试系统是本文的 主要任务。而新一代d v d 刻录机强大的功能，复杂的生产流程，如果不进行跟踪管理的 话，在产品质量发生问题的时候穰难判断是哪个环节产生的以及产生问题的原因。所以 在检测系统开发的过程中，要设计一个管理流程，既要记录产品的生产状况，又要保证 产品销售到市场后，根据产品的条形码标签就可以查询到产燕生产时的信息。这种可追 溯管理可以加速产品问题对应，提高产品质量。 为了验证新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统的实用性，论文最后要给出系统验 证检测的数据。 新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统研究 1 新一代d v d 刻录机在线测试要求 1 1 新一代d v d 刻录机简介 本文研究的d v d 刻录机可以刻录d v d r a m 碟片，记录的图像内容采用的是 m p e g 2 格式，碟片的直径为1 2 厘米，容量为4 7 g b 。亥! 录时间可达6 小时。当然，带 硬盘的机种也可以将信号的内容记录在硬盘中，这个容量与硬盘的大小有关。 图1 1 是新一代d v d 亥【 录机的构成框图。由构成框图可以清楚的看到，新一代d v d 刻录机由数字p 板、主p 板、操作p 板、电源p 板及机芯构成。另外新一代d v d 刻录 机有的机种还带有h d d ( 硬盘) 、s d p c 卡、d v 接口等。在这些硬件的基础上，新一 代d v d 刻录机处理输入的信号，或者将其刻录到硬盘、s d p c 卡等媒体上，或者播放 输入信号，并通过输入输出端子在电视上显示。 ，- _ - f 一： 图1 1d v d 刻录机构成框图 f i g 1 1d v dr e c o r d e rd i a g r a m 新一代d v d 刻录机的a v 输入信号可以通过多种端子传送给刻录机，常见的有 r c a 端子、s 端子、d 端子( 日本专用 以及传送高清音视频信号的h d m i 端子，传送 数字音频信号的光纤( o p t i c a l ) 端子、同轴( c o a x i a l ) 端子等。 简而言之，新一代d v d 刻录机的主要功能是存储信号到各种媒体上和播放输入信 号和碟片。在进行d v d 刻录机的性能测试的时候，要确保各种端子可以正常接收输入 的信号，判定输入的信号经过刻录机刻录或者播放以后输出的信号失真程度是否满足产 品设计规格要求。因此测试过程中最主要的是要进行音视频的测试。新一代d v d 刻录 大连理工大学专业学位硕士学位论文 机的输入输出端子主要集中在前面板和后面板上。下面通过新一代d v d 刻录机的前面 板和后面板图片详细的说明刻录机的各种输入输出端子。 圈12d v d 刻录机前面板照片 f i g1 2p i c t u r eo fd v dr e c o r d cf r o n tp a n e l 1 2 音频测试要求 圈13d v d 刻录机后面板图片 f i g13p i c t u r eo f9 v dr e c o r d e rb a c kp a n e l 121 音频信号输入输出通道 新一代d v d 刻录机的音频信号包括模拟和数字两种信号，模拟音频信号是通过 r c a 端子传输的。这种端子是目前最常见的音视频传输端子采用的是同轴传输信号 的方式，中轴用来传输信号，外沿一圈接触层用来接地。r c a 音频端子一般成对的使 用，不同的颜色表示不同的声道：右声道用红色，左声道用白色。如图1 4 所示。 新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统研究 图14r c a 端子鹰图片 f i g14i i c ac o n n e c t o r 新一代d v d 刻录机的数字音频端子包括同轴端子、光纤端子和既能够传送数字音 频又能够传送数字视频的d v i 、h d m i 端子。 同轴端子也是用r c a 端子传输的，它可以传送立体声( c d 格式) 或多声道( 杜比 数字d t s ) 数字信号，插头一般用桔红色进行标注。尽管任何采用r c a 插头的线材都 可以用来传输数字音频信号，但是最好还是使用专门为数字音频设计的线材，以取得尽 可能好的传输效果，也就是说，插头和插孔的阻抗要匹配( 一般都为7 5 n ) 。 光纤是由导光材料制成的纤维丝，由芯线、包层和涂层等组成m i 。新一代d v d 刻 录机的光纤端子和同轴r c a 端子功能是一样的，都传送数字音频格式，但是光纤传送 信号不是通过波动的电流，而足通过脉动的光波，采用特殊的光纤维作介质。从光纤的 输出端口，可以看到红色的光线，这不是激光，也不会对人眼有害。污物和灰尘会阻碍 光波的传输，所以使用时不要用手接触连接口，不用的时候也要把防尘帽套到端口上， 另外，光纤线也不能够过分地弯折扭曲，否则会造成永久性的损伤而不能使用。 h d m i 端子的英文全称是“h i g h d e f i n i t i o n m u l t i m e d i a i n t e r f a c e ”，即高清晰度多媒 体接口。h d m i 接口可以提供高达5 g b p s 的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号 及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数模或者模，数转换，可以保证最高 质龌的影占情弓传送。应j ji i d m i 的好处是只需要条i i d m i 线，便可以同时传送影 音信号，而不像现在需要多条线材来连接。由于无需进行数模或者模数转换，能取得 更高的音频和视频传输质量。对消费者而言，h d m i 技术不仅能提供清晰的画质，而且 由于音频，视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。h d m i 端子及连接线 缆如图l5 所示。h d m i 各个管脚传送的信号如表l1 所示。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 圈15h d m i 端子座及h d m i 连接 f i gl 5h d m ic o n n e c t o r a n dh d m ic a b l e 表llh d m i 各个接地片传送的信号 t a b 】1s i g n a lt y p et r a n s m i t t e db ye a c hp i n so f h d m i d v 数字接口端子在d v d 刻录机的面板上，是一个扁平的六芯端口，符合i e e e 3 9 4 标准，具有以下三个特点： ( 1 ) 直接传输数字数据，因此没有图像和音频的劣化； ( 2 ) 只需要一根电缆，将视频、音频、控制等信号进行数据多工传输； ( 3 ) 具有热插拔功能，可在多种设各之间进行数据传输。 新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统研究 1 2 2 音频判定指标 音频信号的输入输出是新一代d v d 刻录机功能的重要组成部分，对这部分功能的 测试是在一定的条件下完成的。这个条件是根据d v d 产品要遵守的本身及其相关联的 一些技术规范。表1 2 列出了d v d 刻录机声音信号的接续条件。 表1 2 声音信号的接续条件 t a b 1 2c o n n e c tc o n d i t i o no fa u d i os i g n a l 新一代d v d 刻录机音频信号的接续条件是测试新一代d v d 刻录机音频指标的基 础。测试规格中规定的各种参数，都是在这个基础之上测量得到的。因此在评价新一代 d v d 刻录机的音质指标的时候，也要遵循这个接续条件的规定。 声音的质量是指经过传输、处理后音频信号的保真度，除了频率范围外，还往往用 其它的方法来进一步描述音质标准。人能听到的声音频率在2 0 h z 到2 0 k h z 之间，这种 声波被称为音频信号，主要分为三种：语音，频率在2 0 0 h z 一3 4 k h z 之间；音乐声，频 率在2 0 h z - 2 0 k h z 之间；效果声，如自然现象产生的刮风、下雨、打雷等声音，或人工 产生的爆破声、拟音等，对语音和音乐起补充作用【7 j 。d v d 刻录机作为家庭视听产品， 对声音进行判定当然就落到了1 0 0 h z 班5 k h z 这个范围内。在检测过程中，采用了4 0 0 h z 和1 k h z 这两个频率点的声音作为了标准信号。电平值用来规定声音信号音量大小，频 率用来定义声音信号的范围，这两个是声音特征的基本描述参数，测试中必须要检测。 另外，声音信号是一个标准的正弦波信号，它是有多次谐波叠加而成，要想更详细的描 述声音信号的质量还需要加上谐波失真这个参数。如果谐波失真越小，叠加后的波形就 越接近标准正弦波，音质就越好。在刻录机处理声音信号的过程中，如果有干扰信号信 号或者有信号的波动，在声音信号的波峰和波谷会出现不规则的高于正弦波峰值的信 号，称之为“过冲”。如果“过冲 太高，声音中同样会出现杂音，检测时同样要对“过 冲值加以限定。综上，音频信号在检测过程中需要检测电平值、频率、谐波失真和过 冲这四个参数。更详细的检测原理和检测方法请参照3 1 节音频参数的评估方法。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 3 视频测试要求 新一代d v d 刻录机根据使用的地域不同，分别配有各种视频端子。常见的视频端 子有复合视频端子、s 端子，还有i ：t 本专用的d 端子及欧洲专用的s c a r t 端子，壤近 几年发展起来的数字接口h d m i 和d v 接口。在对这些端子进行测量之前，需要了解这 些端子的用途及相应图像的特点。 181 模拟复合视频信号 复合视频信号波形( 额定峰间幅值为7 0 0 m v ) 和同步信号波形( 额定峰间幅值为 3 0 0 m v ) 相加后形成峰问幅值为i v 的复合视频信号。同步脉冲置于复合视频信号中不 包含有效图像信息的部分，这些部分已被消隐( 强制为黑电平或低于黑电平) 嗍。复合 视频信号通过r c a 端子传输的。虽然它实现了音频和视频的分离传输，避免了因为音， 视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于这种视频信号仍然是一种辉度色度( y c ) 混合的视频信号需要显示设备对其进行亮，色分离和色度解码才能成像，这种混合再分 离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的相互干扰，从 而影响虽终输出信号的质量。本文中使用的复合视频图像如图l6 所示。 图16 检测系统使j i 的模拟复台视频圈像 f i g 1 6 c o m p o s i t e a n a l o g v i d e os i g n a lo f m e a s u r e m e n ts y s t e m 色差分量端子是将辉度和色度分离开来传输的信号端子，信号在传输过程中，分别 使用三根信号线，颜色通常为绿( y ) 、蓝( c b ) 、红( c r ) ，它们三者的关系满足下 面的公式： y = o2 9 9 r + 05 8 7 0 + 0 1 1 4 b( 11 ) c b = 05 6 4 ( b y )( 12 ) c r = 0 7 13 ( r y )( 13 ) 公式中的r 、g 、b 代表的是伽玛补正后的三原色信号。色差端子将辉度信号和色 度信号实现了分离，提高了信号传输的质量。色差分量接口是模拟接口，支持传送 4 8 0 i 4 8 0 p 5 7 6 p 7 2 0 p 1 0 8 0 i 1 0 8 0 p 等各式的信号，本身不传送音频信号。 新一代d v d 刻录饥在线测试方法及系统研究 132 s 图像信号 s 图像信号时由y 和c 两种信号构成的图像信号s - v i d e o 端子又称为亮色分离端 予，是一种专业视频标准接口，只传输视频信号。s 即s e p a r a t e ，是分离的意思，将视 频信号的亮度信号y 和色度信号c 进行分离，分别以不同的通道进行传输，减少影像 传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，同时降低信号之间 的互扰。y 信号是复合图像信号中的辉度信号和同步信号构成的，不包含信号中的颜色 成分。c 信号是复合信号中的颜色成分，其中不包含辉度信号和同步信号。 s 图像端子输出接口支持设备的最大分辨率为1 0 2 4 x 7 6 8 。目前市场上常见的s 端 子有三种：4 针、7 针和9 针。d v d 刻录机上使用的是4 针的s 端子。图示为传送s 图像的信号线。s 端子线为单根多芯结构，长度一般在3 米之内，最长不能超过5 米， 否则有可能出现显示画面黑白或者无信号输出的状况。s 信号传输线端子及针脚定义说 明如图l7 所示。 圈17s 传输线端子及针脚名称定义 f i g l7s c a b l e c o n n e c t o r p o r ta n dp i n sd e f i n i t i o n y ：y 信号的输入输出 y g ：y 信号的地 c ：c 信号的输入输出 c g ：c 信号的地 在新代d v d 刻录机在线检测系统中，检测s 端子使用的是1 0 0 彩条信号，如图 8 所示。 用 圈i81 0 0 彩条信号 f i gl 81 0 0 c o l o r b a r s i g n a l 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 3 3 d 端子信号 d 端子中的d 即d i g i t a l ，其通过处理芯片将视频信号处理成符合其传输标准的数字 信号，采用了类似电脑的多针d 型插接头，通过数字方式传输视频信号，直接输入到具 备d 视频接收端子的视频显示设备，避免了通过模拟视频信号传输方式传输信号的过程 中的数字一模拟的转换过程，因而更能提升数字视频还原质量。d 端子依据规格的不同， 分为五个级别，目前d 端子接口只出现在日本的视听设备中。d 端子的具体结构如图 1 9 所示。 瞰蝴 图1 9 d 端子结构图 f i g 。1 9d c o n n e c t o rd i a g r a m d 端子分为5 种，实际的接口和传输线都完全相同，只是传输的信号格式不同，详 细信息如表1 3 所示： 表1 3d 端子分类及其信号规格 t a b 1 3t y p eo fda n ds i g n a lc o n t e n t 1 3 4s c a r t 接口端子 s c a r t 接口是一种专用的音视频接口，它是由法国公司p e r i t e l 开发的视听设备互 联工业标准。标准的s c a r t 接口为2 1 针连接器，外形呈直角型。这2 1 针中定义了音 频和视频信号，可以用来传输c v b s 和隔行r g b 信号等信号，也可以传送立体声音频 信号。2 1 针同时传输2 1 个信号，这2 1 个信号可以分为视频信号、音频信号、控制信号、 新代d v d 刻录机在线测试方法及系统研究 地线和数据线几种。另外，s c a r t 接口还是双向传输，即输出的针脚也可以作为同类 信号的输入端。s c a r t 接口如图1 1 0 所示，s c a r t 信号规格如表1 4 所示。 p hn o 2 0p h n o 2 图1 1 0s c a r t 接口图 f i g 1 1 0s c a r t c o n n e c t o r 表1 4s c a r t 接口定义 t a b s c a r tc o n n e c t o rd e f i n i t i o n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 3 5 视频信号判定指标 人眼在生活中见到的景物，其反射光由电视摄像机按特定的扫描格式转变成电平随 时间变化的电信号，这种电信号称为视频信号。当摄像机、d v d 等记录的影音信号需要 在电视上播放的时候，需要换算成与电视画质相同的单位。 因此要对新一代d v d 刻录机的视频信号进行测试时，需要先了解一下电视信号系 统。目前国际上有三种模拟电视标准1 9 , 1 0 。 ( 1 ) n t s c ( 国家电视制式委员会) ，5 2 5 线和每秒3 0 帧( 或是一个6 0 半帧的系统) 。 ( 2 ) s e c a m ( 顺序彩色与存储制式) ，6 2 5 线和2 5 帧的系统。 ( 3 ) p a l ( 逐行倒相制式) ，6 2 5 线和2 5 帧的系统。 我国使用的是p a l 制式标准。在不同地区销售的d v d 刻录机要符合当地的电视标 准，同时也要符合d v d 刻录机本身的视频规格。测量d v d 刻录机视频信号的条件如 表1 4 所示。 表1 4 视频信号的接续条件： t a b 1 4c o n n e c tc o n d i t i o no fv i d e os i g n a l 注： v s 比，是复合视频信号或y 信号的v ( v i d e o 图像部分) 和s ( s y n c ：同步信号) 的振幅 的比值。 视频信号分为静态图像信号和动态图像信号，无论如何，刻录机的输出图像质量应 该尽可能的接近输入的信号源的质量。由前面的端子介绍得知，不同的端子对图像质量 的损失是不同的，因此对各种图像的检测应该采取不同的方法。 耨一代d v d 亥录枫在线测试方法及系统研究 1 ，4 系统管理的要求 开发设计新一代d v d 刻录机在线测试系统的目的是检测d v d 刻录机的各项性能 指标。由于测试的需要，在开发设计新一代d v d 刻录机的时候，开发了两种模式：d v d 刻录机的工厂模式和用户模式。劾录机在工厂的生产过程中使用的是工厂模式，生产检 测完成后设定为用户模式即用户使用的模式。为了确保出厂时刻录机的模式正确， 需要对生产测试流程需要管理。新一代d v d 刻录枫具有亥i 录节蠢的功能，为了使d v d 刻录机的生产合法，必须具有著作权保护功能，需要向机器内写入水印，写入的水印都 具有独立性，不允许重复，每次写入成功后都需要将其从测试系统中烈除，这需要一定 的管理方法来实现水印的成功写入和可靠删除。另外，工厂生产的隧标是1 0 0 良品， 但万一市场或者后工程出现不良，需要生产商可以快速对应，查出问题的原因，这就需 要对产品进行可追溯管理。本节将对这些问题进行深入讨论。 1 。4 1出厂设定 市场上销售的新一代d v d 刻录机，可以通过前面板上的操作按键和遥控器来使射 录机执行用户需要的操作。但是这两种操作方法如果应用于生产测试就存在弊端。例如 操作按键进入内部菜单需要逐级进入，操作时间长，而且刻录枫的多种功麓是通过遥控 器来执行的，用按键无法完成。使用遥控器进行操作，虽然可以完成所有的功能，但是， 遥控器是透过红外线来传送信号的，只要在d v d 瓤录枫的遥控接收器接收范围内，刻 录机都会有相同的响应，这使得测试过程中干扰因素加大，变得不可靠。因此在工厂的 性能测试过程中，使用遥控器来调整刻录机的状态这种方法都无法达到要求。 为了使大批量生产测试d v d 刻录机成为可能，在刻录机的开发阶段，设计者开发 了d v d 刻录机的另外一种运行模式正程模式。这个模式允许用户直接通过计算机 与d v d 亥| j 录橇的操作系统进行遥讯，透过计算祝设定亥g 录机的状态，选择设定d v d 刻录机使用特定输入信号通道，设定选定的通道为当前的信号输出通道。而在工程模式 下信号选择的机器内部通路和在用户模式下刻录机所使用魏通路是一致的。这可以使 d v d 刻录机在工程模式下的测试完全可以代替在用户模式下的测试。而且，在工程模 式下，在没有指令要求按键动作的情况下，按键是无效的，这就更进一步保证了操作者 不会因为误操作影响测试结果。 在通讯的过程中，首先需要设定刻录机的串阴通讯波特率，然后由计算机的串行通 讯圈向刻录枕发送代码，刻录枫响应后，反馈相应的字符串信息。计算杭在控制过程巾， 为了可靠的设定机器的状态，只需要检测机器的反馈字符串即可。这种方式不但提高了 大连理t 大学专业学位硕士学位论文 检测效率也将检测的可靠性提高到百分之百。计算机控制d v d 亥i 录机的示意图如图 所示。 图11 1 计算机控制d v d 刻录机示意图 f i g i1 ic o m p u t e rc o n t r o l d v d r e c o r d e r d i a g r a m 新一代d v d 刻录机在工程模式下需要设定才能够进入用户模式，这个设定的过程 是发送一个工厂初始化的代码，让d v d 刻录机进行自检，通过后关闭电源。下一次通 电开始，如果不进行特殊的工程代码设定，d v d 刻录机自动进入用户模式。为了保证 这个工厂初始化过程可靠，将发送初始化代码、刻录机反馈信息判定以及刻录机断电的 过程全部通过软件自动控制完成。 142 水印的管理 新一代d v d 刻录机功能强大，除了可以播放d v d r ，d v d r a m ，d v d r w 等多 种格式碟片外还可以将节目源刻录到这些可记录的媒体上。为了保护媒体开发商的权 益，不允许将节目源无限制的被复制，于是通过写入水印的方法来进行著作权保护。水 印实际j 就是播放或者刻录已经加密的节目源的“钥匙”。不同的节目源，不同的载体 就需要不同的水印，根据d v d 刻录机的功能需要来写入不同的水印。并且随着刻录机 新功能的增加，不断的有更新种类的水印被发明出来。 各种水印根据保护内容的不同，采用加密的方式也不同。实验中使用的各种水印的 作用如表1 5 所示。当刻录机不写入c p p m 水印的时候将无法播放d v d - a u d i o 碟片内 容，如果不写c p r m 水印，d v d 刻录机将无法播放d v d r a m 碟片，无法显示画面内 容。d v d 刻录机写入h d d 水印以后，如果将刻录机硬盘的内容复制到碟片中复制完 成后h d d 硬盘中的节目内容将自动被删除。新一代d v d 刻录机带有d v ( 1 3 9 4 ) 接口， 这个接口可以直接连接到计算机等设各上进行节目传输，写入1 3 9 4 ( e u i 6 4 僦是给d v d 刻录及的d v 接口定义一个可供识别得i d 号码。h d c p 水印是对h d m i 高清数字信号 进行保护。它的保护方式不同于以上几种水印。h d c p 是一种数字多媒体内容版权加密 圆一 新一代d v d 刻录机在线测试方法及系统研究 技术，通过嵌入软硬件中对传输内容进行校验，实际上就是数字加扰解扰，保证高清视 频内容只能在经过授权的设备上播放，而不能随意非法的复制、翻录。如果系统中有不 支持h d c p 的设备，那高清信号将会以1 4 的分辨率播出，效果无从谈起，也就是预览 的水平，所以h d c p 的主要用意不是防止盗版，而是对非法复制进行干扰，降低非法复 制出影像的质量，从而对“高清 进行保护。 表2 4 1d v d 刻录机写入的水印作用一览表 t a b 2 4 1k e yu s e db yd v dr e c o r d e r d v d 刻录机生产商在生产的时候就要把解读媒体内容的能力加载到产品中，这个 加载的过程就是水印的写入过程。水印是产品的设计者制作的，生产厂商购入后用于生 产。由于每一台d v d 刻录机对应一个水印，所以必须保证水印在使用后销毁。水印生 产管理流程如图1 1 2 所示。 ，、 (开始) 图1 1 2 水印写入管理流程 f i g 1 12s t r c t u r eo fk e yw r i t i n g 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 4 3 可追溯性管理 可追溯管理是为了有效的识别从原材料到产品的销售过程中产品出现的质量事故， 通过追溯某批次产品原材料的原始状态、生产过程和使用情况，以便查找不舍格原因， 采取褶应的纠正预防措施。可追溯的内容包括时闻，状态及相关的数据等等。每一台d v d 刻录机都是一个独立的整体，在刻录机每一次进行检测时都要有一个能够标识当时状态 的刻录机i d 号码，并将这个王d 号码与其它状态相关联。新一代d v d 刻录概扶原材料的 采购，组装生产及性能检测到最后销售完成，中间经过很多环节。论文主要讨论在线测 试系统及产品包装完成逸一环节的可追溯管理的实现方法。 新一代d v d 刻录机的在线测试和包装，由于节拍、场地及工作性质等因素影响，必 须分开进行。因此要达到可追溯性调查，必须记录在线测试i d 号和包装后d v d 刻录机 的条码标签号码。生产过程中的管理流程匿1 圭3 所示。 ( 开 始) i 写入最初的i d 号码 ( 默试凳错误麓号鹃) 将不良的产品内容以不良的 p 号为主键，记录型数摄库 中。 写入最终的l d 号码 竣产品的l d 号为主键，将检 测的参数及设定的结果全部 ( 标识产晶为良品的号码) 记录到数据库中。 r 建立数据库，| 美枧器上贴纣的 包装，称重，装箱，条形码贴 条形码为主键，记录其相关参 付 数及产晶的l d 号码 1r f i f o 出荷、贩卖 j 、 1 r ( 结束) 图1 1 3d v d 刻录机生产管理流程图 f i g 1 。13d v d r e c o r d e rp