广播级高清液晶监视器原理及测试要求.doc

目录前言4一、液晶监视器的原理51.1 高清信号的表现能力51.2 高清监视器的分类及原理61.2.1 CRT显示器的原理及特点61.2.2 LCD显示器的原理及特点71.2.3 PDP显示器的原理及特点81.3 高清环境下对专业监视器的使用需求91.3.1 高清专业监视器的画幅要求91.3.2 专业监视器的指标要求101.3.3 使用环境的适应性要求10二、液晶监视器的应用122.1 液晶监视器的传统应用122.1.1 接口122.1.2 传统辅助功能122.2液晶监视器的扩展应用132.2.1 像素到像素显示132.2.2音频电平表132.2.3多摄像机分屏联调142.2.4波形监视功能142.2.5测光功能242.2.6时间码显示功能25三、液晶监视器的测试263.1 常规测试263.1.1范围263.1.2规范性引用文件263.1.3术语和定义263.1.4测量的一般要求273.1.5视频测试信号273.1.6音频测试信号333.1.7测试仪器333.1.8测量条件333.1.9一般测量步骤343.1.10测量位置:343.1.11一般工作条件下的测试353.1.12显示格式353.1.13整机消耗功率363.1.14待机消耗功率363.2图像的显示特性373.2.1亮度373.2.2对比度373.2.3亮度均匀性383.2.4白色色度误差393.2.5基色色度坐标393.2.6色温393.2.7色域覆盖率403.2.8色度均匀性403.2.9重显率413.2.11视角413.2.12像素缺陷433.2.13残留影像433.2.14固有分辨力443.2.15白平衡误差443.2.16亮度均匀性与视角的关系453.2.17色度与视角的关系453.2.18拖尾463.2.19亮度与功率比473.2.20通断比473.2.21响应时间473.2.22灰阶响应时间493.2.23亮度非线性493.2.24亮度启动特性493.2.25漏光503.2.26黑电平图像的亮度稳定性503.3声音通道特性503.3.1声音通道检测说明503.3.2左右声道的增益差503.3.3左右声道的串音513.3.4工作噪声声级513.3.5待机噪声声级523.4测试图示例533.4.1高清晰度复合测试图533.4.2标准清晰度复合测试图533.4.3亮拖尾时间（正）测试卡533.4.4亮拖尾时间（负）测试卡533.4.5暗拖尾时间（正）测试卡533.4.6暗拖尾时间（负）测试卡533.5专项测试573.5.1标准清晰度数字电视主观评价用测试图像583.5.2广播级监视器的清晰度、频率特性、空间频率特性、滤波特性、亮色和色亮 串扰 58四、几款液晶监视器测试比较实例604.1 实例1604.1.1测试仪器：604.1.2被测液晶监视器型号604.1.3 测试项目及方法：614.1.4测试结果624.2 实例2644.2.1测试仪器：644.2.2被测监视器型号644.2.3 测试项目及方法654.2.4测试结果如下65 前言数字化以来电视系统的变革可谓是“天翻地覆”，尤其以奥运会和中华人民共和国六十周年华诞为契机，国内已陆续开播了多个高清频道，高清节目已经开始进入寻常百姓家。同时，专业节目拍摄和制作也进入了高清设备普及期，各个电视台和制作公司都在纷纷采购高清拍摄和制作设备，拍摄和制作工艺也在逐渐转向高清方式。进入高清时代，图像质量便进入了另一个新层次，不能再用标清时代的观点去衡量好坏了。具体来说，聚焦就很难用寻像器将焦点调实，再者如果用光不好图像层次也很难达到要求。由于传输通道、编辑、录像等各个环节的数字化，他们对图像的影响和损伤比模拟系统大大减少，因此，对于提高数字图像的质量必须从前期拍摄和后期制作两个环节同时入手。监视器作为凸现高清与标清信号差别的最终关卡，也就出现了新的技术特点和崭新的发展趋势。具体来说就是测试仪器监视器化和监视器测试仪器化。首先作为测试仪器监视器化的主要代表就是日本利达（Leader），从最早的LV5800到最近的LV5700A以及LV5380和LV5330基本上在监看动态视频的同时可以提供亮度波形、矢量显示、R G B波形、五条（Five Bar）显示，更可以选配功能强大的CINE LITE 和CINE ZONE功能（见附件CINELITE ），但是利达系列产品的价格还是无法作为日常拍摄的标准配置使用；其次，就是以索尼、松下为代表的高清广播级监视器产品，都陆续集成了波形显示、矢量显示以及传统的H/V delay等检测功能，从而可以最大限度的帮助使用者对于前期拍摄和后期制作进行监测和检测。另外，由于监视器产品的特殊性，不管是传统的CRT监视器，还是液晶监视器由于老化问题的存在，为了使监视器准确地重现出图像，定期进行亮度、对比度、色度以及色温的校正成为必须，也就是说监视器厂家能否提供相应的校正服务或者自动校正系统也是选择监视器产品的一个重要因素。综上所述，应该综合功能、指标和主观评价三个方面才有可能选择出真正符合高清信号要求的监视器产品。一、液晶监视器的原理1.1 高清信号的表现能力从物理指标上看，标清信号与高清电视信号，分辨率从720x576上升到1920x1080，水平分辨率上升了近2.67倍。从实际效果看，不仅仅是图像细节更加清楚了，而是全面的、表现能力的大幅度提升。表现力这种说法似乎不够准确，从表面看高清节目只是物理指标的升级，表现能力是如何提升的呢？它与物理分辨率之间有怎样的关系呢？要说明这一点还是要从分辨率和清晰度的概念来分析。一般电视清晰度的概念是指：人眼宏观看到的图像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终图像的主观感觉。（虽然是主观感觉，但清晰度这种主观感觉是可以进行定量测试的，即可以用黑白相间的线条的粗细来衡量，并有标准的测试方法和测试图，其测量数据有明确的单位，即电视线TVL）。而分辨率与清晰度不同，它不是指人的主观感觉，而是指在摄录、传输和显示过程中所使用的图像质量记录指标，以及显示设备自身具有的表现图像细致程度的固有屏幕结构，说具体点就是指单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格。从上述概念可以看出，清晰度是人眼最终感觉到的图像效果，虽然不同于分辨率，但受到分辨率的制约。从另一个角度说，分辨率的提升必然带来清晰度的提升，清晰度的提升直接带给人眼更好的观赏效果。上述概念中有一点需要引起大家注意：测量清晰度时使用的测试图是使用黑白相间的线条进行的，实际上只反映了极限条件下的图像内容，这种要么最白、要么最黑的图像是完全没有表现力可言的，它不能代表人眼对被观看物体进行欣赏所需求的全部信息。人眼要欣赏一幅图像不仅需要最白和最黑的信息，还需要捕捉到大量由亮到暗的过渡信息，才能感觉到被摄物体的质感。只有提供了均匀、细腻的中间层次，才能实现高水平图像的表现能力。那么清晰度的提升又是如何提升表现力的呢？我们知道，在拍摄相同的景物时，采用不同分辨率的摄像机形成的最终图像的细节不同，如图1和图2，图1表现的是一个较低分辨率的图像，图中的曲线代表某一图像的明暗变化过程，竖条代表取样点位置。低分辨率在取样时只能获得三个像素点的数值，不仅分辨率低，亮度的变化层次也很少。图2表现的是高分辨率的图像，在同样的空间内可以取样八个点，分辨率提升了，同时在没有增加会读取样深度的条件下，灰度层次也大幅度增加，表现出了更加细腻的图像质感。同理，色度信号的取样细节也更加丰富了。可以说高清电视仅仅依靠增加分辨率，就实现了提高图像的清晰度，又增加亮度和色度层次的效果，实现了更加细腻、逼真的表现能力。那么，面对已经大幅度提升了表现能力的高清信号，使用什么样的监视器才能真正表现出这些效果，并且准确判断信号是否存在误差，目前正在使用的高清监视器都有哪些特点呢，我们将在下面加以介绍： 1.2 高清监视器的分类及原理专业监视器主要包括CRT（阴极射线管）、LCD液晶、PDP等离子。下面先分别简要介绍它们的工作原理。1.2.1 CRT显示器的原理及特点CRT又叫做阴极射线管显示器，主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉和玻璃外壳五大部分组成，其原理是利用显像管内的电子枪，将电子束射出，经聚焦、偏转，穿过荫罩上的小孔，打在涂满了三原色荧光粉的内层玻璃层上，电子束的轰击会使得荧光粉发光，最终形成人眼所能看到的画面。CRT按种类分为黑白显像管和彩色显像管，彩色显像管又分为三枪三束和单枪三束等几种。三枪三束荫罩式显像管（原理图见图3）是较早期的技术，由三个电子枪品字形排列，分别发射电子束，经过聚焦、偏转，分别轰击红绿蓝三色荧光粉，使其发出红绿蓝三基色光。通过改变电子束的强度，控制荧光粉发光的明暗，改变三基色配比就可以组合出不同的光色效果。这种显像管的电子束必须非常精确的控制才能达到出色的画面效果。如果不能准确控制电子束，杂散的电子有可能打到相邻像素的荧光粉上，造成颜色不纯、细节下降等问题。解决的办法是在靠近荧光粉的一侧加上一块荫罩板，荫罩板上依据像素的分布打有很多的小孔，每个小孔对应一个由红绿蓝三基色荧光粉组成的像素。当电子束控制正确时，三束电子准确穿过小孔打在各自的荧光粉上，杂乱的电子会被荫罩板遮住，保证颜色的纯度。这类显像管的优点是技术简单、工艺成熟、成本较低，缺点是电子束受到抑制较多，穿透率较低，亮度、对比度受到限制，画面精度不够，有明显的颗粒感。为了改善这些缺点，一些厂家开发了单枪三束荫栅式显像管（原理图见图4），这种显像管的结构与三枪三束式有很大不同。它装有按红绿蓝一字排开的三组灯丝和其它共用的枪体称为单枪三束，而其结构上最大的不同在于将遮挡杂散电子的荫罩改为荫栅，荫栅的结构见附图，它是以垂直的条状金属丝组成栅栏状结构。水平相邻的像素之间电子束的扫描是连续进行的，这种栅栏式的遮罩结构既可以有效的阻挡相邻像素的杂散电子干扰，又可以提高垂直方向电子束的通过率，对于提高亮度、对比度有很大的帮助。图3图4 标清时代专业监视器大量使用CRT显示器件。CRT显示器的优点是：亮度、对比度高，色彩鲜艳，色域宽，使用寿命长。缺点是：容易磁化、耗电量大、有辐射，而且CRT存在环保问题，退出历史舞台只是时间问题。1.2.2 LCD显示器的原理及特点LCD也叫液晶屏，它是由不同部分组成的分层结构。主要由两块玻璃基板作骨架，其间均匀布满液晶材料，液晶层中的液滴都分布在细小的单元格结构中，（如果是彩色液晶显示器，则由三个单元格构成屏幕上的一个像素，每个单元格分别对应红、绿、蓝，在这些单元格上面粘贴了相应的彩色滤光片，用于发出三原色），上下两块玻璃基板上粘贴了相互垂直的两块偏振膜。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏背面设有作为光源的灯管，灯管背面还有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以反射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振片过滤后只剩下了单向振动的光线，根据光学原理，这时它只能穿过方向相同的偏振片；而后面一层偏振片与前一片垂直放置，如果光线直射到后一层偏光片上，会因为振动方向与偏光片方向垂直而无法通过。而液晶具有一种特殊的光电效应，对其施以不同的电压刺激会引起光学性质的改变，人们就利用这一特性来控制光线通过液晶的强弱以达到显示图像的目的。具体的办法是在液晶屏的每个细小的单元结构的两面都装有透明的电极，通过控制两个电极间的电压而改变液晶的通光状态（见附图），液晶材料会根据电极的电压改变摆列状态，光线在穿过液晶材料时随着液晶排列的角度转变了振动的方向，当它到达另一面时其振动方向已经与另一边的偏振片平行了，这样光线就能够穿出整个液晶面板了。LCD显示器具有轻薄、省电、亮度高、画面清晰等优点，同时也存在响应时间较长、观看视角较小、背光抑制不足等问题。作为专业显示器，LCD有着很明显的特色，它不是通过控制发光而是通过控制透光来实现图像的显示，其工作机制与CRT、PDP不同，观看效果与观看习惯也不尽相同。（无闪烁） LCD用于专业监视器时间不长，但其优势已尽显现出来，除去市场上一些用普通液晶电视技术冒充专业监视器的低劣产品以外，从国际上来看LCD已经在全面替代CRT监视器。LCD显示器的优点是：清晰度高、轻便、省电、便于携带、不易受干扰。缺点是：响应时间较长、有观看角度的限制图51.2.3 PDP显示器的原理及特点等离子面板也叫气体放电显示面板，它由数量众多体积很小的玻璃气室组成一个平板，气室中通常充有惰性气体（一般是氙气和氖气的混合体），每三个气室排成一行组成一个像素，其中一个气室内壁涂有红色荧光粉，一个涂有绿色、一个蓝色。在每个气室的上下各有一条横向x和纵向y的电极导线，在驱动电路的控制下，每个气室的X、Y电极之间产生放电，而在惰性气体中放电产生的气体等离子体发射出紫外线，紫外线激发荧光粉发光，这就是等离子面板的工作原理。放电产生的紫外线强度与放电的频率有关，频率越高，该像素点的亮度越高，再根据三基色原理组合成想要的不同亮度和颜色。PDP面板因为与CRT显示器一样是由荧光粉发光形成的图像，其图像信号的特点与CRT器件很相似，观看效果与观看习惯相近。PDP器件本身具有轻薄、亮度高、对比度高、色彩丰富等特点，同时也因显示机理造成的成品尺寸较大，工作期间发热量高以及存在烧蚀现象等问题。1.3 高清环境下对专业监视器的使用需求1.3.1 高清专业监视器的画幅要求一般专业监视器在使用过程中，除了必须符合国标规定的电气指标外，会根据具体的环境，配置适当的画幅尺寸。标清时代技术监看时，为了准确发现图像中的问题工程师一般观看距离会比较近。对于这种接近监视器观看的方式，工程师一般会选择对角线长度为14或15英寸的监视器。其主要原因是在距离监视器很近的情况下，人眼的分辨率相对提高，有时甚至超过监视器的实际分辨率，以便更容易发现图像中的问题。以一般工作台的尺寸计算，工作人员距监视器的距离约为15英寸监视器对角线的2-3倍，根据人眼的生理特性，这样的观看距离上，如果保持眼睛不转动，视角涵盖的范围约为监视器面积的四分之一，视频工程师需要比一般观众更加注意细节，在这样的观看距离上更有利于发现问题。然而过大的监视器在这样的距离上将很难看到完整的图像，对于一些活动频繁的图像，工程师需要不断的更换观看位置及角度才能及时发现问题，予以修正，有时就会因观看角度不佳而错过关键的技术细节造成技术失误。选择15英寸的监视器，既可以比较容易看清图像各部分的细节又可以不必大幅度摇头，使用起来比较方便。然而，高清环境下的监视器尺寸就无法依照这个规律进行监视器尺寸的选择了。高清信号的特点，不仅仅是分辨率提升了，信号的层次也大幅地增加了。为了在监视器上显现出这些特点来，就必须加大屏幕尺寸。我们假设监视器上的象素点尺寸不变（如果像素尺寸变化，那么观看距离也要相应变化，才能保证人眼的分辨率保持不变），那么高清监视器的水平尺寸将是标清监视器的2.67倍，垂直尺寸也扩大到了接近2倍，整个监视器的面积将是标清监视器的5倍。如果观看距离仍然保持不变，那么工程师在原来的位置上能看到的屏幕面积只有整个屏幕的二十分之一了。从控制图像质量的角度出发，这种状态无法保证技术工作的顺利进行。从实际使用的角度分析，高清监视器的尺寸，既要能够表现高清信号的细节，又要照顾到工作人员的实际需求。另一方面，从实际使用情况看，小尺寸的高清监视器（包括9、14、15、17英寸）虽然电路部分都可以处理高清信号，但在屏幕上由于每个像素过小，是无法达到真正的高清水平的。当然不是说监视器的绝对指标无法做到，这里面包含两个方面的问题：一是以现有的工艺水平生产这么小尺寸的高规格显示器，会因为过于复杂的加工工艺形成过高成本，绝大多数客户无法承担；二是在这么小的尺度范围内，人眼的生理指标也无法实现这么高的分辨率。经过实践表明，对角线长度小于17英寸的专业监视器是无法达到监视高清节目的目的的。这一点我们可以从监视器的指标得以证明。CRT显示器的最小点距为0.23mm左右，如果要做到1920X1080的分辨率，至少要做到对角线尺寸大于20英寸才可以。根据上述分析，我们可以得出以下结论：在高清节目制作环节，要达到真正显示完整高清信号的目的，显示器的对角线长度尺寸至少不小于20英寸，最好不低于24英寸。作为技术监看和审查级别的监视器，最好选择大于24英寸。1.3.2 专业监视器的指标要求1993年广电总局对广播用图像监视器出台了行业标准，其中对32项电气指标进行了数值规定，只有符合这些要求才能满足对电视节目制作的要求。这个标准已经出台十余年了，随着技术的不断进步，现有的标清设备都已经能够满足这个标准的要求了。但是对于高清节目，这里面的一些指标又出现了一些新的问题。例如：对于标清监视器，白场的色度不均匀性和亮度不均匀性指标都不是很高，标清监视器尺寸不大，指标容易控制。到了高清节目后，屏幕尺寸大幅度增加，这些不均匀性指标控制起来就要困难许多，比如：高清CRT显示器的磁化现象比标清监视器严重得多，消磁很困难。液晶显示器使用背光板作发光源，背光板是由灯管和反光板共同组成的，使用一段时间后就会出现灯管亮度不匀的现象，这些现象影响了屏幕亮度的均匀性。另一些指标如：中央分辨率、会聚误差等指标对于液晶、等离子等点阵显示器件基本失去了意义。而等离子屏幕的烧蚀现象、液晶屏幕的响应时间等问题也很难套用现有指标进行约束和测量。对于这些现象和问题我们采取的办法是：综合考虑不同的使用环境和节目形式，选配适当的监视器。如：对于经常需要变动地点的制作系统进行综合的匹配，不仅使用图像监视器查看图像质量，同时使用其它技术手段共同保证节目的信号质量。对于技审系统，要对各项技术指标进行综合考虑。1.3.3 使用环境的适应性要求电视制作的环境大体上可以分为两类：室内与室外。室内环境相对较好，温度、湿度、环境光线、电源供给、电磁辐射等都可以控制，在室内使用的监视器对环境适应性的要求不高。室外环境就很难控制了，温度、湿度和照明情况随时都可能发生变化，如果是在野外拍摄可能供电的状况也是不稳定的。这些条件的变化有可能带来显示器性能的变化，下面我们逐个进行分析，看看变化的环境会带来哪些现象。首先看温度变化时对显示器产生的影响。广播级设备在设计时都会考虑到工作环境温度变化时对设备产生的影响，所以在产品手册上一般会标明工作温度的范围和贮藏温度的范围。当工作温度接近或达到手册标称值时，设备的性能指标一般不会发生改变。这是因为厂家在设计产品时都会留有余量，手册上标称的数值是产品工作环境要求的最低限，实际可以忍受的数值范围肯定会大于标称值的。当然制作节目时也会出现极端条件的，这种环境下就要事先考虑到温度升高时，设备可能出现的问题。对于不同类型的监视器，极端温度条件造成的影响是不同的，环境温度过热时，CRT类的监视器容易出现屏幕磁化、电子束散焦、电源额定功率下降造成偏转电压降低，画幅尺寸收缩等现象。环境温度过低时，LCD类的监视器会因为液晶分子活性降低出现响应时间延长，拖尾现象加重；PDP类监视器会因为低温而导致放电效率下降，屏幕亮度下降。湿度的变化对各种类型的监视器造成影响是相似的，过于潮湿的环境主要是造成电器线路的短路，引发元件烧毁，或是潮湿环境造成材料的锈蚀导致是设备失效。最容易受到电磁辐射干扰的就是CRT类的显示器了，工作环境中的电信号、磁信号都可能对其产生影响，例如电梯、日光灯甚至于相邻的监视器之间都可能成为干扰源。对于高清监视器，由于屏幕尺寸的增大，地磁的影响也明显高于普通标清监视器，这些干扰造成色散、磁化、图像扭曲、偏色、闪烁等现象，严重影响图像质量。而这些干扰基本上无法对LCD和PDP显示器造成影响。环境光线对监视器的影响因发光机制的不同分为两类：一类是自身不发光的LCD，另一类是自发光的CRT和PDP。LCD的原理已经在前面做过介绍，它的图像是经过对液晶的控制，达到控制背光通过量形成图像的明暗变化的。目前大多数的专业液晶监视器，已经可以做到200cd/以上的亮度，基本上不会受到环境光线的干扰。CRT和PDP显示器都是在屏幕的内表面涂有荧光粉，荧光粉受激发发光。它们的亮度较高，不容易受到环境光线的影响。但是，由于这两种器件都是负压真空器件，屏幕外壳的玻璃较厚，容易在屏幕表面形成清晰的环境映像，对光看效果造成影响。电压的变化一般不会对LCD和PDP显示器造成影响，除非电压过低设备无法启动。CRT显示器的偏转、扫描对电压的要求比较高，过低的电压可能造成扫描电压过低，画幅尺寸收缩，图像不能满屏。LCD的主要问题是有延时以及观看缺陷。延时问题已经在前面有过讨论，这里重点讨论观看缺陷问题，主要包含两个方面：器件固有缺陷和观看习惯的差别。器件固有缺陷指的是液晶屏幕对于背光抑制不够，造成图像信号中黑色部分不够黑，整体图像偏灰的现象。这一缺陷直接导致图像观看时灰度层次不准确，对于摄像师判断曝光量造成误导。这种情况尤其对拍摄夜景最为不力，在图像大面积较暗的情况下，无法判断暗部的曝光数据。观看习惯的差别指的是在图像的高光和过曝光部分与CRT显示器不同，传统的CRT显示器处理高光图像时会因为电子束发射过强，造成电子束散焦而轰击到了相邻的像素，同时还会引起电子的外溢，这些因素共同作用，使得过曝光部分的图像及其周围的图像发生虚化和灰度增加，其现象与肉眼直接观看过亮的物体时产生的晕光接近，使人更容易接受的方式；而LCD因为是透射式发光，在过曝光的图像部分不会出现特殊的表现，因而曝光过渡也不易引起观看者的主意，这一点与传统的CRT显示器不同，形成了不同的观看习惯，如果不加注意，就会造成节目质量的损失。所以，波形监视等功能就变得更为重要起来。二、液晶监视器的应用随着高清信号和LCD监视器的日益普及，监视器的应用也从传统的简单监视视频信号质量过渡到提供更多的辅助技术手段提高高清信号监测水平。具体趋势就是仪器监视器化和监视器仪器化两个方面。也给用户提供了更为方便快捷和经济灵活的新选择。2.1 液晶监视器的传统应用无论作为传统CRT监视器和作为其替代品的液晶监视器，最基本的功能就是在前期拍摄和后期制作的过程中提供对于图像的监视，同时作为广电行业专用的设备还应该具备专业接口和一些传统的辅助功能。2.1.1 接口2.1.1.1 模拟接口模拟接口应该包括复合、分量两种传统接口，部分监视器还会提供VGA接口。2.1.1.2 数字接口SDI接口，包括3G，HD，SD三种标准，一般来讲都是向下兼容的。DVI接口2.1.1.3 音频接口音频输入输出接口2.1.1.4 功能接口常见的功能接口有GPI、RS232、RS485、以太网，前三种接口都是较为常用的接口，重点要提到的是以索尼为代表的高端广播级液晶监视器已经开始集成以太网口，这会为电视台在数字化改造中提高管理的方便性和效率带来非常大的便利。2.1.2 传统辅助功能2.1.2.1 纯蓝模式（Blue Only）以纯蓝模式显示，易于进行色度和色相的调整，允许对信号噪波进行精确估算。2.1.1.2 H/V 延迟H/V Delay (水平/垂直延迟) 功能允许通过显示屏幕中央的水平和垂直间距，对消隐区域和同步/脉冲信号进行观察。2.1.1.3 多种标记16：9模式和4：3模式下可以显示多种标记2.1.1.4 黑白模式在这种模式下，可以显示黑白图像。2.1.1.5欠扫描功能选择Underscan (欠扫描) 模式后，对全部有效图像区域进行显示。这使操作者可以看到整幅图像，从而对图像的边缘进行检查。2.2液晶监视器的扩展应用2.2.1 像素到像素显示当液晶屏的物理像素与输入视频分辨率不一致时，根据实际尺寸在监视器上以1：1的比例显示。2.2.2音频电平表显示SDI嵌入音频的音频电平表。2.2.3多摄像机分屏联调屏幕左侧可以冻结视频帧，将其显示为一幅静止图像。利用该功能可以让现场摄像机匹配早些时候（或另一台摄像机）拍摄的视频帧。2.2.4波形监视功能目前广播级液晶监视器基本上都已集成了亮度波形和矢量波形，更高端的则集成了更多的波形形式，以辅助高清视频拍摄和节目制作。2.2.4.1 亮度波形 2.2.4.2 矢量波形2.2.4.3 R G B波形由于R，G，B信号源之于图像，最后还原成图像，所以数字时代最准确、最科学、最有效的监测手段就是使用示波器直接监测R、G、B信号的状况。2.2.4.4 Y R G B峰值波形以下以利达公司的监视器为例介绍这些波形的实际使用。2.2.4.5 依据示波器在前期拍摄中对摄像机进行正确的调整要想拍摄完美的画面对摄像机进行正确的调整是必须的，这也正是我们强调在前期拍摄中就进行数字监测的根本原因所在。只有采用科学有效的数字监测手段，对摄像机进行正确的黑平衡、白平衡、曲线的设定等等，才能拍摄出完美的画面来。1.黑电平（BLACK PED）的监测执行摄像机自动黑平衡调整（ABB），观察RGB三路波形，确认在关闭光圈时每路波形幅度一致且低平。如果不一致可以手动调整摄像机R、G、B的底电平。2.调整白平衡使用灰度卡，执行摄像机自动白平衡调整；我们每到一个场景都会根据环境来选择色温进行校白（尽量不用自动白平衡）。当拍摄的场景、光照、色温发生变化时，一定要对照示波器来调整摄像机的R、G、B增益，直至达到满意的效果为止。单机外出有便携CCU选件可用（一般忽视购买这个选件）。图1、2示出了它们的比较。图1 未执行白平衡调整时拍摄的灰度卡，RGB三路波形幅度不一致，说明偏色。图2 执行自动白平衡调整（AWB）之后，RGB三路波形幅度一致，且五条显示图形无信号超标报警。3.杂散光（Flare）调整图3 确认a、b、c处黑电平幅度一致，且低电平。如不一致，则需调整R/G/B Flare值。4.GAMMA曲线的设定GAMMA值反映的是亮度与输出电信号幅度的关系，一般摄像机的预设值为0.45，呈线性。不同值的选定要根据拍摄画面的明暗对比来决定。图4 GAMMA值0.45呈线性图5 GAMMA值0.6，图像亮部层次丰富，暗部层次压缩。图6 GAMMA值0.3，图像暗部层次丰富，亮部层次压缩。图7 实际拍摄中如果将暗部物体作为拍摄主体，使用默认GAMMA值（0.45）则主体图像电平都集中在中低部区域，显得画面暗淡暗部层次不清。图8 同样光圈，GAMMA值为0.3，高光部分电平不变，拍摄主体电平扩展到中部区域，画面层次变丰富。5.黑电平的监测黑电平不要过高，画面该黑的部分要足够黑，否则会向上挤压中高亮度电平的动态范围从而造成画面偏淡。要充分利用0-700mv的有效范围。图9 拍摄高亮度画面时黑电平成分少图10 适当调低主黑电平，使电平得以展开，画面对比度增强。在某些拍摄条件下，适当降低主黑电平，可以将画面高亮度区域电平下移，营造出亮暗分明的画面。6.拐点的选择在拍摄高亮度画面时，可适当降低拐点，使画面亮部层次更丰富，而暗部细节不丢失。图11 拐点为95，五条显示报警图12 拐点降至90，五条显示正常7.监测色调通过分析波形为使用摄像机遥控单元调整摄像机RGB各路增益提供依据。图13 根据示波器可以发现B、R分量超标，应作适当调整。图14 调整后的画面8.一个拍摄成功的画面当五条显示和波形都是满的，即充分利用了0-700mv的有效空间而不报警就是成功的画面。2.2.5测光功能测光可以用细点来测定一帧画面里的任意一点亮度值。以前，在测定灰度时不易分辨波形监视器上所显示的是画面上的哪部分值。但是，如果使用此功能，F值的相对曝光量(F STOP)、百分比或是色度值都可以立即显示出来。屏幕上显示的数字是 以18的灰卡为基准的F值的差值。 测光功能还包括可在显示屏上直接用游标来确定显示点。这个功能在照明色键背景时尤其方便（见图）。2.2.6时间码显示功能三、液晶监视器的测试3.1 常规测试 以下是国标SJ/T 113482006，在进行液晶监视器评测的过程中部分常规测试可参照此标准执行。3.1.1范围本标准规定了标准清晰度、高清晰度平板显示器(以下简称显示器)的测量条件和测量方法。本标准适用于液晶电视显示器和等离子电视显示器，其他类型的平板电视显示器可参照执行。3.1.2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是标注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 6882-1986 声学噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密法GB/T 14857-1993 演播室数字电视编码参数规范（idt ITU 601-3：1992）GB/T 17309.1-1998 电视广播接收机测量方法 第1部分：一般考虑 射频和视频电性能测量以及显示性能的测量（idt IEC 107-1：1995）SJ/T 11157 电视广播接收机测量方法 第2部分：伴音通道的电性能测量，一般测量方法和单声道测量方法（idt IEC 107-2：1995）SJ/T XXXX-XXXX 数字电视接收设备术语GY/T 155-2000 高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值（idt ITU-R BT709-3）3.1.3术语和定义SJ/T XXXX-XXXX 确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1.3.1数字电视平板显示器 digital television flat panel display数字电视平板显示器指。3.1.3.2响应时间 response time显示器各像素点在激励信号作用下，亮度由暗变亮和由亮变暗的全过程所需的时间，响应时间等于上升时间和下降时间之和。3.1.3.3上升时间 rise time显示器各像素点在激励信号作用下，图像亮度从10%上升到90%所需的时间。3.1.3.4下降时间 fall time显示器各像素点在激励信号作用下，图像亮度从90%下降到10%所需的时间。3.1.3.5残留影像 residual image当平板显示器过长时间显示静止画面时，某些像素点会在该画面消失后仍留有残余的影像。3.1.3.6拖尾（trailing）当显示的图像为一物体相对于静止的背景运动时，运动物体在背景上或背景在动物体上留下残影的现象称为拖尾。拖尾包含亮拖尾和暗拖尾。3.1.3.7亮拖尾时间和暗拖尾时间运动物体的亮度比静止背景的亮度高的场合下的拖尾时间称为亮拖尾时间，运动物体的亮度比静止背景的亮度低的场合下的拖尾时间称为暗拖尾时间。3.1.4测量的一般要求3.1.4.1工作条件除非另有规定，音频部分和视频部分应处于工作状态，对比度和亮度调节应按4.4.2.2的规定。如调节的位置不同，应在测量结果中予以说明。3.1.4.2环境条件在下列范围内的温度、湿度和气压条件下进行测量。 环境温度：1535，优选20； 相对湿度：25%75%； 大气压力：86kPa 106kPa 。3.1.4.3电源测量显示器的特性应在额定电源电压条件下，测试时电源电压的变化不应超过2%；当采用交流电网供电时，电源频率的波动应不超过2%，谐波分量不超过5%。3.1.4.4稳定时间为了确保在测量开始后，显示器的特性不随时间而有明显的变化，显示器应在额定测量条件下工作30min，以使显示器性能稳定。3.1.4.5测试场地测量应在不受来自外界电磁场干扰的室内进行。如果干扰可影响测量结果，测量应在屏蔽室内进行。测量亮度、色度时应在暗室中进行, 杂散光照度 1 lx 。3.1.4.6消声室和有关的测量条件应符合SJ/T 11157-1998的有关规定。3.1.5视频测试信号视频测试信号概述标准清晰度测试信号与高清晰度测试信号除特殊信号做出说明外，其余图形相同幅型比不同的测试信号只给出了16：9幅型比的高清晰度测试信号图形。标准清晰度信号符合GB/T 14857-1993的规定，高清晰度测试信号符合GY/T 155-2000的规定。一般说明从消隐电平开始测量图像信号的幅度，并以基准白电平幅度的百分数来表示。黑电平与消隐电平相同。白基准电平可由本标准定义的复合测试图中的亮度信号中得到。3.1.5.1彩条信号彩条信号是由垂直色带组成，按亮度高低从左至右排列。显示器的测量应采用由（100/0/100/0）组成的100%的彩条信号。R、G、B的基色条信号由图1所示。 Y 、PB和PR信号波形如图2所示。红基色信号绿基色信号蓝基色信号图1 R、G、B的基色信号 Y信号PB 信号PR 信号图2 彩条信号的Y 、PB、PR3.1.5.2全白和全黑信号全白和全黑信号是平坦的亮度信号，其幅度分别为100%和0% ，如图3和图4所示。 图3 全白信号图4 全黑信号3.1.5.3极限八灰度等级信号极限八灰度等级信号是一个亮度信号，它是在100%的白色背景上产生两排灰度等级如图5所示。全黑场电平=0%，全白场电平=100%,第一排灰度为：0%、5%、10%、15%;第二排灰度为：85%、90%、95%、100%，每个灰度矩形占满屏面积的5%，并且具有与整个显示图像一致的幅型比。该信号用来调整显示器的标准状态。图5 极限八灰度等级信号3.1.5.4白窗口信号白窗口信号是一个亮度信号，它是在黑色背景上形成一个白色窗口信号，如图6所示。窗口的宽度是图像高度的1/2，窗口信号的幅度从10%100%可变。图6 白窗口信号3.1.5.5黑窗口信号黑窗口信号是一个亮度信号，它是在白色背景上形成一个黑色窗口信号，如图7所示。窗口的宽度是图像高度的1/2。 图7 黑窗口信号3.1.5.6黑白窗口信号黑白窗口信号是一个亮度信号，它可在50%和40%的灰色背景上产生一个白色的矩形窗口和四个黑色矩形窗口，如图8和9所示，白窗口的尺寸分别是图像高度的2/15（HDTV）和1/6（SDTV）。该信号用来测量显示器的对比度。图8 HDTV 黑白窗口信号图9 SDTV黑白窗口信号3.1.5.7棋盘格信号棋盘格信号是一个亮度信号，图像由55矩形组成，单个矩形的尺寸分别为图像的宽度1/5及高度1/5，矩形框信号幅度分别为100%及0% 如图10所示。该信号用来测量显示器的残留影像。图10 棋盘格信号3.1.6音频测试信号频率可变的正弦波信号。3.1.7测试仪器推荐使用下列测试仪器。3.1.7.1视频测试信号发生器视频测试信号发生器应能产生规定的测试信号，其形式为显示器所采用的Y、PB、PR分量信号或R、G、B基色信号。3.1.7.2音频测试信号发生器音频测试信号发生器应能产生规定的测试信号，其输出电平为0.5V有效值，输出阻抗为低阻。3.1.7.3亮度计和色度计亮度计测量屏幕上小面积的亮度，其范围至少满足0.2cd/m22000cd/m2。色度计应能够在亮度低于2cd/m2时，测量屏幕上小面积色度坐标（x，y）或（，）。推荐采用分光型色度计。测量传声器：在自由声场中使用已知校准的自由场型测量传声器。3.1.7.4测量设备方框图测量设备的通用方框图如图11所示。图11 测量设备方框图3.1.8测量条件除非另有规定，应采用本条所规定的条件。3.1.8.1额定输入信号电平：高清晰度（HDTV）视频测试信号在基带信号输入端上的输入电压值如下：a) Y、PB、PR分量信号1) Y： 700mV （不含同步信号）2) PB：350mV（不含同步信号）3) PR：350mV（不含同步信号）b) 当用100%彩条信号测量时，Y信号应含有同步信号。c) 同步信号（三电平）：300mV输入端上的Y、PB和PR之间的时延差应在3ns以内。应当注意：如采用独立电缆连接视频信号发生器的输出端和显示器的输入端时，三路信号应采用相同型号的电缆、长度应相等。如果采用R、G、B信号，对于不含同步信号的白色基准信号，其电平为700mV。音频信号频率为1kHz时，额定输入电压为500mV（有效值）。标准清晰度（SDTV）视频测试信号符合GB/T 17309.1-1998的规定。3.1.8.2显示器标准工作状态的调整a.输入信号电平采用4.4.1条规定的额定电平。b.图像对比度和亮度的调整输入极限八灰度等级信号，改变对比度和亮度控制器位置，调整到极限八灰度等级信号能够清晰分辨的极限状态。如果不能得到上述状态，应调整到最佳图像质量，同时在测量结果中加以说明。此时对比度、亮度的位置分别定义为“正常对比度位置”和“正常亮度位置”。c.色温的调整将显示器色温置于出厂位置，如果没有预置的位置设置，应调整到最佳图像质量。d.图像（质量增强）控制或开关将显示器控制开关置于出厂位置，如果没有预置的位置设置，将其调整到关闭状态。e.彩色（饱和度）和色调控制将显示器控制器置于出厂位置，如果没有预置的位置设置，将其调到中心位置。f.音频控制如果有音频放大器和扬声器，则将音频控制作如下调整： 若有音调控制，应将调到中心位置或获得平坦的音频响应输出位置； 若有立体声平衡控制，则应将左右声道的控制调整到平衡位置。g其它控制若有其它用户控制，将其置于出厂位置，如果没有预置的位置设置，将它们调整到能获得最佳图像和声音的位置。3.1.9一般测量步骤除非另有规定，应按下列步骤进行测量： 在每一项测量之前，在额定电源电压条件下，将显示器调整到4.4.2所规定的调整位置上； 除测量方法需要外，不加音频信号。3.1.10测量位置:光学测试仪器设备的光轴应与显示屏中心区域正交垂直，测试距离为3倍（HDTV）、4倍（SDTV）显示器屏幕高度，如图12所示。S被测显示器驱动信号源支撑架光学测试设备电源3倍（或4倍）显示屏高度图12 测量位置图3.1.11一般工作条件下的测试3.1.11.1电源电压变化的影响虽然规定了过压和欠压条件下某些对电源电压敏感的特性进行测量方法，但其它特性也可能受电源电压变化的影响，因此，应进行下述的测量：a） 在过压和欠压范围内，改变显示器的电源电压，检查性能变化，如图像失步，图像尺寸的变化；b） 如果用户控制器能调整上述变化，则重新调整并重复测试。假如通过调整也不能得到正常性能，或者没有用户控制器，则应将这些变化记录下来。 如果有必要，应在电源过压和欠压条件下，对有关性能进行补充测量。电源电压的变化范围，通常为额定电压的10%；若生产厂家规定了不同的值，则按其规定进行测试。3.1.11.2电源频率变化的影响在规定的频率范围内，改变显示器的电源频率，检查性能变化，如图像失步，图像尺寸的变化以及黑电平的变化。如果用户控制器能够调整上述变化，则重新调整并重复测试。假如通过调整也不能得到正常性能，或者没有用户控制器，则应将这些变化记录下来。3.1.12显示格式3.1.12.1支持图像的显示格式支持图像的显示格式如表1所示。表1支持图像的显示格式输出信号参数输入信号格式隔行比扫描行数行频（kHz）场频（Hz）幅型比720576 I2:162515.625504:3720576 P1:162531.250504:31280720 P1:175045.0006016:919201080 I2:1112528.1255016:919201080 I2:1112533.7506016:919201080 I2:1125031.2505016:93.1.12.2支持计算机的显示格式支持计算机的显示格式如下：a) VGA-640480b) SVGA-800600c) XGA-1024768d) SXGA-12801024e) UXGA-160012003.1.12.3测量方法测量条件：视频测试信号：彩条信号。测量步骤：a） 输入视频信号是R、G、B基色分量形式，如图1所示；输入视频信号是Y、PB、PR分量信号形式，如图2所示。b） 分别按4.6.1和4.6.2中的显示格式要求，显示器输入端加彩条信号，检查其能否正常显示，能否符合相应格式，并记录所出现的现象。3.1.12.4结果表示：用符合或不符合表示结果。3.1.13整机消耗功率 概述：本条是测量整机在工作