现代电视中心技术测试与测量-邓向冬更新ppt-ASBI.ppt

现代电视中心技术测试与测量 2009年7月 目录 电视中心系统质量测试的标准框架电视图像质量的主观评价 客观测试标准和方法高清摄像机的测试项目和方法高清监视器的测试项目和方法电视节目各流程的压缩编码参数选择国家标准 演播室串行数字信号抖动技术参数与测量方法 国家标准 电视广播声音和图像的相对定时 电视台制播网络质量测试项目和方法 前言 做do 怎么做Howdo 为什么这样做Whydo 方法与目标 一 电视中心系统质量测试的标准框架 技术背景 长期以来 业内对数字视频的讨论大多数集中在眼图 抖动等接口指标上业内广泛流传 数字视频出了眼图还能测什么 等大家关注而又长期没有得到正确回答的问题仍然困扰着视频工作者 电视中心系统质量测试的标准框架 一 数字视频的层次模型和标准体系 框架二 物理层和传输层三 数据链路层和协议层四 表示层五 应用层六 小结 请参考 数字视频的全面认识和分层测试 模拟视频 模拟视频信号通过行 场结构的设计和通过色度副载波的幅度和相位 采用一个波形传递所有信息 在层次结构上耦合紧密 很难在层次接口上进行分割 数字视频系统 更本质的变化在于原本相对封闭的视频开始融入到数字信息技术领域 视频系统开始借鉴并遵从数字信息系统的结构 层次 流程 规律 以及其他特性 数字视频融入到数字信息系统 数字视频的层次模型和标准框架 物理层和传输层 数据链路层和协议层 数据链路层和协议层 数据链路层和协议层 表示层 表示层 应用层 应用层 应用层 应用层 二 电视图像质量的主观评价 客观测试标准和方法 主观评价标准和方法 主观评价和客观测试的关系高标清主观评价GY T134 1998数字电视图像质量主观评价方法ITU RBT 500 11Methodologyforthesubjectiveassessmentofthequalityoftelevisionpictures 标清观看条件 标清观看条件 高清观看条件 高清观看条件 评价系统 测试序列 GY T228 2007标准清晰度数字电视主观评价用测试图像评价人员专业非专业显示设备CRT平板 几个要素 评分方法和评分标度 双刺激连续质量标度法双刺激损伤标度法 双刺激连续质量标度法 方法 双刺激连续质量标度法 评分 双刺激损伤标度法 方法 双刺激损伤标度法 评分 测试图像 GY T228 2007标准清晰度数字电视主观评价用测试图像承担单位 中央电视台 广播电视规划院国外的主观评价用测试素材 由于画面内容 节目种类 敏感色彩 发行格式等与我国情况均有所不同 并有版权等限制国内一直未能拥有一套自己的测试素材 制作考虑 坚持科学严谨的编制原则坚持高起点 确保制定的标准具有先进性充分考虑我国的应用需求和特点 包含中国文化元素自主选材 自主拍摄制作充分考虑标准的适用性 易于推广使用低成本制作原则 制作过程 本标准历时三年 已召开全体会议45次组织了8批的外景拍摄组织了6批的演播室拍摄项目组拍摄完成的素材2220余分钟挑选现有节目素材3940余分钟最终确定图像1144秒 入选率约1 3300我国第一套自行研制的数字电视测试图像库 主要内容 本标准包括测试图像47条其中静止图像5条 演播室图像13条 外景图像13条 后期合成制作图像9条 现有日常节目图像6条 计算机生成图像1条 并且描述了测试图像的主要内容 代表性 运动特性 主要考察属性等同时为了便于查询和使用 还给出了每条图像的示意截图 10秒图像的起止帧 测试图像的选用建议以及测试编解码系统时推荐的图像组合实例附录中给出了图像的数学统计特性 主要内容 PCM数据熵PCM 脉冲编码调制 数据熵 E 代表一幅图像的平均信息量 代表了样值的分布性 由式 B 1 给出 B 1 其中 Imin 图像信号的最小电平 Imax 图像信号的最大电平 P i 图像信号电平i发生的概率 图像的数学统计特性 AC能量AC 任一在一维或二维上频率不为零的DCT系数 能量代表图像空间活动性程度 AC能量被定义为除DC 在二维中频率为零的DCT系数 系数之外的DCT系数的平方和 如式 B 2 所示 B 2 式中 C m n DCT系数 N 在一场 或一帧 中的DCT变换块的数目 ACmax 归一化因子 它是理论上的AC能量最大值 当变换块中一半区域为黑 另一半区域为白时可得到AC能量最大值 图像的数学统计特性 频谱熵频谱熵代表了DCT系数的随机程度 用于评估基于DCT的降比特系统所需的比特率运动矢量运动矢量用一个二维参数来逐块表示对象的运动情况运动补偿预测误差功率运动补偿后的帧 场差分信号 即预测误差 可被用来评估所选的序列是否能够严格检查采用运动补偿技术的降比特系统 图像的数学统计特性 在重大质量评价中的应用 已在我国一些重大质量评价中应用 效果明显中国直播卫星图像码率的确定中国AVS视频编码的图像质量优化调试全国各地的有线数字电视整体转换数字电视编码器和编码参数的选择中央电视台节目传送到播出的码率选择编解码设备入网测试 存储格式与发行 存储格式为DVD ROM上的无压缩AVI文件和无压缩的数字录像带 发行载体为硬磁盘 DVD ROM 数字录像带 授权政策联系方式 张乾 010 86062720 国家广电总局广播电视规划院 客观评价方法 ITU RBT 1683 Objectiveperceptualvideoqualitymeasurementtechniquesforstandarddefinitiondigitalbroadcasttelevisioninthepresenceofafullreference PQA图像质量分析仪 对测试图像素材进行图像质量客观评价 PQA为模仿人眼视觉特性 采用JND视觉模型的双端图像质量客观测试设备 PQA的测量指标 PQA将被处理过的图像素材与源图像素材进行逐像素比较 找出其中的差别 即图像质量损伤 经过JND视觉模型的计算 得出测试结果 亮度的PQR PictureQualityRating 亮度和色度的PQR亮度的峰值信噪比PSNRDMOS PQA的型号和区别 PQA200PQA300PQA500 三 高清摄像机的测试项目和方法 数字摄像机原理和框图 主要分类 高清ENG摄像机高清演播室摄像机特殊摄像机 针孔 微波摄像机 高速摄像机等 测试项目 客观性能指标图像质量主观评价自拍图像的主观评价 拍摄能力 ENG多代复制的主观评价 记录部分的压缩效果 摄像机功能使用者主观体验后期流程测试 客观性能指标 电性能 灵敏度定义 在照度为2000 20lx 色温3100 100K的照明条件下 摄像机增益置0dB 拍摄反射率89 9 灰度卡 当视频信号峰峰值达到0 7V时 镜头的相对孔径数 或光圈指数 定义为灵敏度 以 F数 表示 测量方法 设定摄像机的工作状态滤色片 3200K 增益 0dB 开关 ON 0 45 轮廓校正DTL ON拍摄灰度卡 调节白平衡 再调光圈 使信号电平在校正过的波形监视器上峰峰值达到0 7V 然后读取 F数 即为灵敏度 客观性能指标 电性能 注意 显示的数值与实际光圈的差异 以从镜头上直接读到的光圈值为准在多家产品比较选型测试中 可以考虑 固定光圈和幅度比较照度 固定光圈 固定照度比较信号幅度 更易操作 推荐 数字视频测量应用技术 应用编 第一章 客观性能指标 电性能 最低照度定义 摄像机增益置最大值 目前没有技术要求标准 可按最大电子增益条件进行测试 光圈开至最大 拍摄反射率为89 9 的灰度卡 使视频信号电平达到100 峰峰值0 7V 时所需的照度值为最低照度 测量方法 设定摄像机工作状态滤色片 3200K 增益 最大电子增益 开关 ON 0 45 DTL ON光圈开至最大档 客观性能指标 电性能 先以低照度拍摄灰度卡 然后慢慢增加照度 直到波形监视器上的信号电平峰峰值达到0 7V 测量此时灰度卡上的照度值 并记下最大光圈数和最大增益数 建议测试该状态下的信噪比 作为参考 若摄像机 尤其是ENG摄像机 的电子增益很大 可达42dB以上 很低的照度即可使信号电平峰峰值达到700mV 导致照度计测不准此时的照度值 可采用加灰片的方式 如1 64 先测试照度后 再计算最低照度 客观性能指标 电性能 有些厂家说明书给出的最低照度是理论计算出来的 例如 客观性能指标 电性能 调制度定义 以1MHz 2MHz 的调制度为100 读取27 5MHz 26MHz 28MHz 的调制度 测量方法 设定摄像机工作状态滤色片 3200K 增益 0dB 开关 OFF DTL OFFChroma OFF镜头光圈置4和5 6之间 镜头成像较好的位置 拍摄高清多波群卡 客观性能指标 电性能 镜头调到最佳聚焦状态 用波形监视器配合调整 若信号幅度过大 可配合灰片或快门 在波形监视器上 读取参考频率 1MHz 2MHz 的幅度A和测试频率 27 5MHz 26MHz 28MHz 的幅度B 按下式计算调制度 客观性能指标 电性能 调制度的测试结果受镜头的影响 测试报告中应该处测试中采用的镜头 若对比选型测试 应该选用相同镜头测试存在镜头与摄像机配合的问题 分光棱镜与CCD的配合 某镜头适合一种型号摄像机 缺未必特别适合另一种型号摄像机 在对比选型测试中 应该考虑选用几个镜头进行测试 调制度受测试卡的影响很大 用不同厂家 不同种类的测试卡测试得到的结果相差很大 发现会达到20 透射卡的测试结果好于反射卡 客观性能指标 电性能 测试调制度时 除按正常的状态设置摄像机外 要留意摄像机拐点的设置 应关闭 测试调制度时 反射测试卡上的照度应该尽量均匀 采用透射卡时 灯箱表面的亮度应该均匀 注意低频处的信号切割 尤其是用灯箱配合透射卡测试时 灯箱可能很亮 又不能调节亮度 注意拍摄多波群测试卡时的构图 测试卡有效区应该刚好充满图像 高清摄像机的聚焦较难控制 测试中的调节对测试结果有影响 客观性能指标 电性能 信噪比 S N 定义 取亮度通道为标准增益时的不加权信噪比为S N 测量方法 设定摄像机工作状态 滤色片 3200K 增益 0dB 开关 OFF 1 DTL OFFChroma OFF 客观性能指标 电性能 拍摄灰度卡 调好黑白平衡 将光圈调至使亮度信号幅度达到峰峰值0 7V 盖上镜头盖 或置于关闭状态 使视频信号中黑电平保持在5 35mV 处 用测试级的D A转换器将HDSDI信号转成模拟分量信号 送视频杂波仪测量不加权S N 滤波器条件 应接入100kHz高通 30MHz低通 建议数字域测量 客观性能指标 电性能 建议采用在数字域下直接测试信噪比 用无压缩的设备记录摄像机HDSDI输出信号 再用软件计算 我单位已开发了测试软件 测试 开关 ON 0 45 的状态 更接近实际工作状态 下的信噪比作为参考 打开后 会提高噪声电平 小信号 降低信噪比 摄像机的信噪比测试一般要开机半小时后进行测试 预热与否会查0 5 1dB 注意有些摄像机有降噪开关 客观性能指标 电性能 动态范围定义 当入射光远远超过白电平限幅值时 摄像机能够适应外界光线变化的能力 称为动态范围 通过DCC 动态对比度控制 电路可扩展动态范围 600 能使视频电平在标称值范围内重现高亮度景物的层次细节 测量方法 设定摄像机的工作状态滤色片 3200K 增益 0dB 开关 ON 0 45 DTL ON拍摄灰度卡 调节白平衡 客观性能指标 电性能 再调光圈 使信号电平在校正过的波形监视器上峰峰值达到0 7V 然后读取 F数 即为灵敏度 增大光圈两档半 相当于增加600 进光量 当将DCC开关置ON后 调节拐点的位置 在波形监视器上尽可能多地显现不同的灰度电平 记录能分清的灰度级数 也可采用减小光圈的方式 使波形监视器能显现全部的灰度级 记录此时的光圈 通过光圈值计算动态范围 客观性能指标 电性能 疵点定义 CCD上失去感光作用的像素传感器 在画面上形成斑点 称为疵点 测量方法 设定摄像机的工作状态滤色片 3200K 增益 0dB 开关 ON 0 45 DTL ON拍摄灰度卡 调节白平衡 客观性能指标 电性能 盖上镜头盖 或关闭镜头 从小到大调整电子增益 在监视器上观看图像 仔细检查图像上的黑点 白点 红点 绿点 蓝点 记录其数量和位置 厂家一般可以通过相关技术 相邻像素计算 处理疵点 测试中应该注意处理前后的变化情况 客观性能指标 案例 A高清摄录一体机 docB高清摄录一体机 docC高清摄录一体机 doc 图像质量主观评价 自拍图像的主观评价 拍摄能力 ENG多代复制的主观评价 记录部分的压缩效果 摄像机功能 使用者主观体验 后期流程测试 新闻类后期流程 后期流程 专题类后期流程 四 高清监视器的测试项目和方法 1高清与平板显示 平板显示器正在展示出与CRT相似的显示性能 随着时间推移和工艺水平的发展 其性能将继续得到改善 并且作为主监视器在电视节目制作的监测中 平板显示器将可能逐步取代CRT显示器 主监视器是检测图像质量的测试仪器 它必须如实 可靠地显示出信号的实际情况 对输入信号既不能衰减 也不能 增强 为确保这点 应当将对信号或图像的改变降低到最低程度 并且显示的图像与GY T152 2000 高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值 的规范要求应该一致 2依据标准 GY T155 2000 高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值 SJ T11348 2006 数字电视平板显示器测量方法 ITU RBT 2129UserrequirementsforaFlatPanelDisplay FPD asaMastermonitorinanHDTVprogrammeproductionenvironmentEBU TECH3320UserrequirementsforVideoMonitorsinTelevisionProductionEBU TECH3325MethodsfortheMeasurementoftheperformanceofStudioMonitorsGY T134 1998 数字电视图像质量主观评价方法 3客观测试参数和测量方法 本部分介绍重要的20项指标和测试方法 1 亮度 表示显示器 在标准工作状态下 的白场亮度和峰值亮度 技术要求 100 250cd m2 测试信号 电平为100 的平场信号和109 白窗信号 测量方法 给显示器分别输入全白场信号和109 的白窗信号 用亮度计测量画面中心P0点的亮度 关闭ABL自动亮度限幅功能 结果分别以显示器的白场亮度和峰值亮度给出 单位为cd m2 2 对比度 表示显示器的对比度 在标准工作状态下 技术要求 对比度 350 1 测试信号 黑白窗口信号 测试环境 黑 测量方法 显示器输入黑白窗口信号 用亮度计分别测量白窗口的亮度L0 黑窗口的亮度L1 L2 L3和L4 计算对比度 对比度 4L0 L1 L2 L3 L4 结果对比度以计算值比1来表示 3 亮度不均匀性 表示显示器全屏亮度的不均匀程度技术要求 0 10测试信号 50 和100 电平的平场信号 测量方法 显示器分别输入50 和100 电平的平场信号 并测量图像中P0 P8各点的亮度值 亮度不均匀性 测量最大值 测量最小值 平均值 结果以亮度不均匀性的计算值的百分比给出 4 白色色度误差 表示显示器白色色度与参考白D65的色度坐标误差的程度 技术要求 u 0 0010 v 0 0015 CIE1976色度误差值 测试信号 100 平场信号 测量方法 测量图像中心P0点的色度坐标 u v 色度误差 u u u 0 v v v 0其中 u 0 v 0为参考白色温D65的色坐标 结果以白色色度误差计算值给出 5 基色色度坐标 表示显示器R G B基色色度坐标 技术要求 u 0 0010 v 0 0015 v CIE1976色度差值 测试信号 0 100 的全场R G B信号 测量方法 显示器分别输入0 100 步进为5 或10 全场R G B信号 分别测量R G B基色图像中心P0点的色度坐标 u v 并计算色度误差 色度误差 u u u 0 v v v 0 其中 u 0 v 0分别为R G B基色的标称色度坐标 结果分别以R G B基色色度误差值表格的形式给出 6 色温 表示显示器白色色温 或色度坐标 技术要求 参考白色温6500K D65 或 u 0 0010 v 0 0015 CIE1976色度差值 测试信号 平场信号 亮度电平分别为25 50 75 和100 测量方法 显示器分别输入25 50 75 和100 电平的平场信号 测量图像中心P0点的色坐标 u v 色度误差 u u u 0 v v v 0 其中 u 0 v 0 为参考白色温D65的色坐标 结果以白色色度 坐标 误差表示 7 色域覆盖率 表示显示器的均匀色度空间坐标中基色 R G B 所对应三角形的面积 技术要求 按照行标 GY T155 2000 要求 测试信号 100 R G B基色信号 测量方法 显示器分别输入电平为100 的R G B基色信号 并测量R G B基色图像中心P0点的色度坐标 u r v r u g v g 和u b v b 色域面积 1 2 ur ub vg vb ug ub vr vb 色域覆盖率 色域面积 0 1972x100 结果以色域覆盖率计算值的百分比表示 8 白色色度不均匀性 表示显示器全屏白色色度不均匀的程度 技术要求 0 10 测试信号 100 和50 平场信号 测量方法 显示器分别输入100 和50 平场信号 并分别测量P0 P8点的白色色度坐标 色度不均匀性 测量最大值 测量最小值 平均值结果以色度不均匀性的计算值来表示 9 重显率 表示显示器显示图像的完整程度 技术要求 默认模式下为100 的图像重显率 还应具有5 以内的过扫描和欠扫描模式供选择 测试信号 HDTV图像重显率测试信号 测量方法 用主观方法读取图像重显率的数值 结果以图像重显率的百分比表示 10 清晰度 静态 表示显示器静态图像的清晰程度 技术要求 1080TVL 测试信号 含高清清晰度楔形条的图像信号 测量方法 显示器输入含高清清晰度楔形条的图像信号 用主观方法分别读取楔形条中清晰可分辨的水平和垂直电视线数 结果以电视线数 TVL 为单位表示显示器的垂直和水平清晰度 11 可视角 表示显示器的亮度和色度随着观看角改变而变化的程度 技术要求 1 水平和垂直的观看角小于 45 时 屏幕重现颜色的偏差应不可察觉 2 水平 垂直和对角观看角在 30 以内时 亮度值的下降小于10 3 水平 垂直和对角观看角度在 30 和 45 之间时 亮度值的下降小于20 4 当观看角度在 20 45 之内时 水平和垂直方向的色度误差 u v 0 02 5 对于黑电平 当观看角小于 20 时 无论水平和垂直方向的色度误差 u v 0 01 11 可视角 测试信号 100 和0 电平的全白场和全黑场信号 测量方法 监视器输入全白场信号 当将亮度计的位置分别水平和垂直移动 保持测试距离不变 与屏幕中心垂直轴夹角到达指定范围时 测量P0点的亮度L或色度坐标 u v 监视器输入全黑场信号 当亮度计的位置与屏幕中心垂直轴夹角到达指定范围时并保持测试距离不变 测量P0点的黑色色度坐标 u v 亮度下降百分比 L L0色度误差 u u u 0 v v v 0 其中 L0 u 0 v 0 是与屏幕中心垂直轴夹角为零的P0点亮度和色度坐标测量值 L u v 是与屏幕中心垂直轴夹角为指定范围的亮度和色度坐标测量值 结果以指定视角的亮度下降百分比和色度误差值给出 12 像素缺陷 表示显示器像素不能正常工作的状况 技术要求 主观不可察觉 测试信号 100 平场信号 0 黑场信号和100 红 绿 兰基色信号 测量方法 分别用放大镜观察和记录输入全白场 红 绿 兰基色场信号图像中不正常发光的像素数 用放大镜观察和记录全黑场图像中不熄灭点的像素数 结果以上述五种情况下像素缺陷点数来表示 13 残留影像 表示显示器在长时间显示静止画面时 画面消失后显示器残留影像的程度 技术要求 不可察觉 测试信号 棋盘格信号 100 白场信号和0 黑场信号 测量方法 连续显示棋盘格信号6 或3 个小时后 换成100 白场信号和0 黑场信号 观察和记录棋盘格影像消失所需的时间 或者测量棋盘格中间三格的亮度 结果以棋盘格残留影像消失所需的时间 或者棋盘格的亮度 表示 14 固有分辨率 表示显示器的水平及垂直的物理像素的个数 技术要求 1920 x1080像素 测试信号 HDTV单像素信号 测量方法 用主观方法观察显示器所显示的HDTV单像素图是否与其源信号图完全一致 15 白平衡误差 表示显示器的白色色度坐标随图像亮度的变化而改变的程度 技术要求 u 0 0010 v 0 00 CIE1976色度差值 测试信号 电平分别为25 50 75 和100 的平场信号 测量方法 分别测量上述四种电平下图像中心P0点的白色坐标值 u v 结果以与参考白D65标称坐标 u 0 v 0 值之差 u v 的最大值来表示 16 响应时间 表示显示器从暗到亮和从亮到暗的响应过程 测试信号 全黑场信号和全白场信号 测量方法 显示器依次输入全黑场信号 全白场信号 全黑场信号 用光电转换器 放大器和示波器记录监视器暗 亮 暗的变化曲线 分别记录暗 亮变化10 90 的上升时间和亮 暗变化90 10 的下降时间 计算响应时间 响应时间 上升时间 下降时间 结果以响应时间的计算值来表示 16 响应时间 响应时间示意图 17 运动图像拖尾时间 表示显示器显示运动图像时在屏幕上产生短暂残留影像的程度 技术要求 与CRT显示器相当 测试信号 亮拖尾信号和暗拖尾信号 测量方法 用主观方法观察显示器屏幕上的拖尾图像 找到图中出现临界点的图形单元 计算拖尾时间 拖尾时间 场周期x临界点图形单元数值 结果以计算值 单位为ms 来表示运动图像拖尾时间 18 亮度非线性 表示显示器亮度与输入信号电平之间对应的线性程度 技术要求 显示器的伽玛特性 电 光转换特性 与参考CRT显示器的特性相当 测试信号 5 100 电平的平场信号 或白窗信号 测量方法 显示器输入平场信号或白窗信号 分别测量各电平 步进为5 平场信号或白窗信号图像中心P0点的亮度 结果以亮度 电平的关系曲线 即电 光转换特性 来表示 19 漏光 表示显示器在全黑场信号下屏幕的亮度 技术要求 0 01cd m2 测试信号 0 全黑场信号 测量方法 测量全黑场最亮点的亮度 结果以亮度测量值 cd m2 来表示 20 黑电平稳定性 表示显示器黑电平的亮度随着图像平均电平变化的稳定程度 测试信号 黑窗信号和0 全黑场信号 测量方法 分别测量黑窗和全黑场信号图像中心P0点的亮度Lw和Lb 计算黑电平稳定性 黑电平稳定性 Lw Lbx100 结果以黑电平稳定性计算值的百分比来表示 4显示器图像质量的主观评价 在相同条件下评价显示器图像的总体质量主观评价用测试图像包含对各种质量要素比较敏感的图像素材 如 1 不同精细程度的细节图像 2 色彩丰富 如肤色 国旗红 草绿和天蓝等色彩 的图像 3 不同质地物体的场景 4 对比度高 层次丰富的场景 5 同速度 不同方式运动的场景等 如 少女肖像 食品和器皿 故宫 中速转盘 马拉松 篮球 和 片尾字幕 主观评价观看条件和观看员 参照GY T134 1998 数字电视图像质量的主观评价方法 主观评价方法 单刺激连续质量评分方法 五 电视节目各流程的压缩编码参数选择 1 几个基本理念2 常见编解码环节3 编码参数选择和建议4 规划设计原则 主要内容 1 要考虑到级联编码的影响2 级联编码中的I帧对齐3 仿真台内实际处理环节4 要满足ITU的质量要求传送研究的案例 从第118页开始介绍 几个基本理念 常见编解码环节 传送台外信号采集后向台内的信号传递 传输台内信号收录后 在台内以及由台向用户的信号传递 收录编辑制作媒资存储播出上载新媒体分发 4 2 2和4 2 0 ITU RBT 1203建议书对节目传送要求使用4 2 2 仅在一次分配 二次分配及地面 卫星 到用户 中使用4 2 0 考虑到目前的应用状况 对于低码率的高清和标清均增加了4 2 0方式 新闻类节目回传可采用4 2 0方式 体育比赛采用4 2 2方式 视频编码标准 MPEG 2ISO IEC13818 对应GB T17975 2 2000H 264ITU TVCEG和ISO IECMPEG共同开发的视频压缩标准 ITU T作为H 264 ISO IEC作为国际标准14496 10 MPEG 4第10部分 高级视频编码 AVC 相关编码标准 AVSGB T20090 2 2006 信息技术先进音视频编码第2部分 视频 AVS JPEG2000ISO IEC15444 JPEG组织负责制定MPEG 4ISO IEC14496的第2部分VC 1SMPTE标准 相关编码标准 音频编码标准 GB T17191 3 1997信息技术具有1 5Mbit s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码第3部分 音频 简称MPEG 1音频 GB T17975 3 2002信息技术 运动图像及其声音信号的通用编码第3部分 音频 简称MPEG 2音频 GB T17975 7 2002信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第7部分 先进音频编码 简称AAC音频 GB T22726 2008多声道数字音频编解码技术规范 简称DRA音频 相关编码标准 MPEG 2高清编码器产品较多 较成熟当前在有线 地面 卫星高清数字电视系统中仍然应用广泛H 264当前已有多家推出H 264高清编码器 如日本NTT公司和富士通公司H 264高清硬件编码器已达到相当性能 但仍有优化空间 未来用途将很大 高清节目信源编码产品 AVS本月已推出AVS高清实时编码器JPEG2000我院测试过EvertzAsiaLtd 的JPEG2000高清编码器采用小波变换和帧内压缩方式 压缩图像质量高 码率较大 可用于高清节目回传 非线性编辑等环节 高清节目信源编码产品 除采用更先进的编码方式之外 可考虑采用统计复用方式可采用一般的统计复用和统计再复用等方式可采用客观测试和主观评价等进行评估测试 统计复用问题 不同压缩算法的比较 MPEG 2H 264AVSVC 1 3JPEG20002006年的例子 从第69页开始 规划院视音频主观评价室 规划院视音频主观评价室 专利使用费 1 H 264报价有效期限2010年12月31日 H 264 AVS还需支付MPEG 2系统层的费用0 5美元 台 专利使用费 2 H 264报价有效期限2010年12月31日 专利使用费 3 SDTV码率 建议SDTV传送码率为20 25Mbps 收录 编辑制作 媒资为50Mbps 播出上载为15 25Mbps 传输为3 2 8Mbps 建议4 5Mbps 为保证广播级质量的码率 HDTV码率 ITU RBO 788建议书中对HDTV 透明传输 的压缩码率进行测试的结果 1994年 在105Mbps码率下可察觉损伤 但程度很轻微 在140Mbps码率下损伤不可见 达到 透明 在60Mbps码率下 单次压缩满足图像质量下降小于12 该建议书推荐使用的码率为110Mbps 澳大利亚使用的HDTV传送码率为90Mbps 日本NHK使用的HDTV传送码率为80Mbps HDTV码率 HDTV传送码率为80 90Mbps 收录 编辑制作 媒资为110 120Mbps 高端185Mbps播出上载为100 120Mbps 传输为16 20Mbps HDTV合理码率为SDTV的大约4倍 为保证广播级质量的码率 规划设计原则 为减少重复编解码和转码造成的节目质量损伤 在系统业务流程设计中应当考虑以下几个方面 1 在系统链路中 尽量避免A D D A转换和YUVRGB色域转换 2 尽量采用文件传输 避免往复使用磁带进行上下载 3 合理规划各个环节的视音频文件编码格式和码流 尽量减少系统链路中编解码 转码的次数 除特殊情况外 最多不应超过4次 规划设计原则 4 对于级联编解码 尽量采用相同的编码算法和GOP结构 采样方式 建议选用具备GOP结构重用功能的高质量编解码设备 减少质量的劣化 5 提倡原码上载 原码编辑 板块之间相互调用素材文件时 尽量直接迁移源格式文件 减少反复转码造成的质量损伤 规划设计原则 6 由于最终到户的图像会经过多次的编解码 在台内各环节应使用尽可能高的码率 或采用主流码率 7 根据ITU RBT 1203 节目制播环节对图像质量的损伤必须控制在12 之内 六 国家标准 演播室串行数字信号抖动技术参数与测量方法 采标来源 演播室串行数字信号抖动技术参数与测量方法 采用ITU RBT 1363 1 1998 建议书 符合ITU RBT 656 ITU RBT 799和ITU RBT 1120建议书的串行数字信号抖动技术要求和测量方法 定义 抖动jitter数字信号跳变沿在时间上相对理想位置的变动 定时抖动timingjitter高于规定频率 规定频率一般为10Hz或以下 的数字信号跳变沿位置变动 校准抖动alignmentjitter信号跳变沿相对于从该信号中所提取时钟跳变沿在位置上的变动 时钟提取处理带宽决定了校准抖动中的低频极限值 定义 固有抖动intrinsicjitter不存在输入抖动时设备输出端口上的抖动输入抖动容限inputjittertolerance外加在设备输入端口上使设备差错性能发生规定程度劣化的正弦抖动的峰 峰幅度 抖动传递jittertransfer外加在设备输入端口上的抖动经设备后在输出端口产生的抖动 定义 抖动传递函数jittertransferfunction输出抖动与所加输入抖动之比的频率函数 输出抖动outputjitter系统或网络中设备输出端口上的抖动 包括固有抖动和设备输入抖动的抖动传递 单位时间间隔unitinterval一个时钟的周期 相应于串行信号跳变之间最小的标称时间 固有抖动和输出抖动 固有抖动和输出抖动用抖动峰 峰值来表示 并且在规定的抖动频带上进行测量 本标准规定了两个测量频带 定时抖动测量通频带和校准抖动测量通频带 其中校准抖动测量通频带是定时抖动测量通频带的子频带 输入抖动容限 用抖动容限模板来规定输入抖动容限 该抖动容限模板表示输入抖动容限的下限 满足输入抖动容限要求的设备应具有大于该要求的实际抖动容限 抖动传递 用抖动传递模板来规定抖动传递 抖动传递模板是最大抖动传递增益的频率函数 见图4 满足抖动传递要求的设备应具有小于该抖动传递模板规定增益值的抖动传递函数 七 国家标准 电视广播声音和图像的相对定时 标准的引入 GB T22150 2008 电视广播声音和图像的相对定时 1 总容限 电视广播声音和图像相对定时的总容限 应不超过 90ms和 185ms 可察觉门限大约为 45ms和 125ms 不对称 1 总容限 2 总误差容限分配 定时参考点 定时参考点位于最后节目源选择点 它作为以后声音和图像相对定时测量的参考点 2 总误差容限分配 总容限电视节目采集源端 图1中的点1 和定时参考点间的相对定时误差应不超过 25ms和 100ms 从定时参考点至传输分配的输入 图1中点4 端之间引入的相对定时误差应不超过 22 5ms和 30ms 如果其中包含一个或多个数字编解码器 则由单个编解码器引入的相对定时误差应在 2ms以内 如果无法对声音和图像的相对定时进行校正 则每一个下行设备引入的相对定时误差应在 2ms以内 3 相对延时的测量 测量框图 八 电视台制播网络质量测试项目和方法 制播网络定义 电视台数字化网络化建设白皮书2006版 的定义 电视台网是指以现代信息技术和数字电视技术为基础 以计算机网络为核心 实现电视节目的采集 编辑 存储 播出交换以及相关管理等辅助功能的网络化系统 广播台网的定义与此相当 制播网络总体架构 制播网络总体架构及其分层结构 以电视台网为例 最底层是基础支撑平台 由基础网络平台 系统软件平台组成 它为电视台网业务系统提供软硬件基础运行环境 并实现各业务系统在网络层的互联互通 第二层是业务支撑平台 由公共服务平台 互联互通平台组成 它为电视台网各业务系统提供用户认证 服务注册 消息 报表 转码 迁移 智能监控 数据交换 流程控制等公共服务 并实现全台业务系统的统一管理和互联互通 第三层是业务系统 由节目生产业务板块 简称为生产板块 和综合管理业务系统 简称为管理系统 组成 其中生产板块实现电视台节目生产 采 编 播 存 管 各个业务环节全流程的数字化 网络化和信息化 管理系统实现电视台节目生产的辅助管理 最上层是统一信息门户 是电视台网各分散业务系统的统一访问入口 根据服务对象和操作权限的不同 可以进行个性化的设置 实现单点登录和信息集成 制播网络总体架构 制播网络主要板块 主要板块采集交换板块新闻制播板块综合制作板块播出分发板块数字内容管理板块 制播网络质量控制 技术质量控制体系模型质量对策质量监控质量管理质量回溯这四个部分是相互关联的 质量设计是基础 质量监控是手段 质量管理是关键 质量回溯是保障 制播网络质量控制对策 选择高效的音视频压缩编码格式选择合适的音视频文件码率合理规划业务流程系统设计评估网络架构精心配置设备运行策略高度重视系统后期管理与维护 制播网络测试项目 音视频指标测试音频主客观质量测试视频主客观质量测试视音频接口物理特性测试其他 例如同步系统 音视频相对延时 杜比音频加解嵌 高标清上下变换系统等 制播网络测试项目 网络性能测试网络基础性能测试网络存储性能测试信息安全性评估及测试应用系统服务性能测试等 制播网络测试项目 物理安全测试关键物理节点冗余备份电源质量测试及电源安全检测物理信道冗余检测等软件测试功能测试性能测试 网络测试 GB T21671 2008 基于以太网技术的局域网系统验收测评规范 适用范围本标准主要适用于基于以太网技术的局域网 以下简称以太网 系统的验收测试 评估测试以及日常维护中的相关测试 在某些情况下 也可用于设计 施工中的相关测试 其它类型的局域网可参照执行 局域网系统 局域网系统是一种承载了网络应用服务 并受网络管理系统监控的 有业务支撑的管理网络 一般由网络设备 传输媒体 网络管理系统 提供网络服务的设备组成 局域网系统 网络设备是局域网系统的核心部分 目前主要设备类型有 集线器 交换机 路由器 防火墙等 传输介质主要有双绞线 光缆等 网管系统是对整个局域网系统进行管理的软硬件系统 提供基本网络服务的设备是保证局域网正常工作和实现各种功能的服务器 局域网系统 根据局域网系统实际部署情况 一般都可以将其划分为核心层 汇聚层和接入层 局域网系统的通用结构如图1所示 GB T21671 2008 GB T21671 2008规定了局域网系统基本性能指标 包括 连通性传输速率吞吐率丢包率传输延迟广播率错误率线路利用率碰撞率并给出相应的限值和测试方法 GB T21671 2008 GB T21671 2008规定了包括DHCP DNS Web Email 文件服务等应用性能的指标要求和测试方法 规定了包括子网划分 VLAN QoS NAT 设备和线路备份 组播等在内的主要网络功能要求及其测试方法 规定了网络管理功能的要求和测试方法 GB T21671 2008 规定了验收测评和日常维护测试两种测试类型 以及需要测试的项目和判据 技术要求 6 1传输介质要求6 2网络设备要求6 3网络系统性能要求6 4网络系统应用性能要求6 5网络系统功能要求6 6网络管理功能要求6 7环境适应性要求6 8系统文档要求 传输介质的要求 双绞线系统五类线超五类线六类线传输指标 测试方法 GB50311 2007 设计规范 GB50312 2007 验收规范 IEC61280 4 1 IEC61280 4 2 传输介质的要求 光纤系统多模光纤单模光纤传输指标 测试方法 GB50311 2007 设计规范 GB50312 2007 验收规范 IEC61280 4 1 IEC61280 4 2 网络设备要求 集线器 RFC2544交换机 YD T1099 2005 YD T1255 2003路由器 YD T1096 2001 YD T1097 2001防火墙 GB T18019 1999 GB T18020 1999 系统性能要求 1 1 系统连通性的要求用测试工具对网络的关键服务器 核心层和汇聚层的关键网络设备 如交换机和路由器 进行10次Ping测试 每次间隔1s 以测试网络连通性 测试路径要覆盖所有的子网和VLAN 系统性能要求 1 抽样规则以不低于接入层设备总数的10 的比例进行抽样测试 抽样少于10台设备的 全部测试 每台抽样设备中至少选择一个端口 即测试点 测试点应能够覆盖不同的子网和VLAN 合格判据测试点到关键服务器的Ping测试连通性达到100 时 则判定该测试点符合要求 系统性能要求 2 2 链路传输速率测试必须在空载网络中进行对于交换机 测试工具1在发送端口产生100 满线速流量 系统性能要求 2 抽样规则对核心层的骨干链路 应进行全部测试 对汇聚层到核心层的上联链路 应进行全部测试 对接入层到汇聚层的上联链路 以不低于10 的比例进行抽样测试 抽样链路数不足10条时 按10条进行计算或者全部测试 合格判据 系统性能要求 3 3 吞吐率测试必须在空载网络下分段进行 包括接入层到汇聚层链路 汇聚层到核心层链路 核心层间骨干链路 及经过接入层 汇聚层和核心层的用户到用户链路 系统性能要求 3 抽样规则对核心层的骨干链路 和汇聚层到核心层的上联链路 应进行全部测试 对接入层到汇聚层的上联链路 以不低于10 的比例进行抽样测试 抽样链路数不足10条时 按10条进行计算或者全部测试 对于端到端的链路 即经过接入层 汇聚层和核心层的用户到用户的网络路径 以不低于终端用户数量5 比例进行抽测 抽样链路数不足10条时 按10条进行计算或者全部测试 系统性能要求 3 系统的吞吐率要求 系统性能要求 4 4 传输时延从测试工具1 发送端口 向测试工具2 接口端口 均匀地发送一定数目的1518字节的数据帧 使网络达到GB T216717 1 3节中所测得的最大吞吐率 在左图中 由测试工具1向被测网络发送特定的测试帧 在数据帧的发送和接收时刻都打上相应的时间标记 Timestamp 测试工具2接收到测试帧后 将其返回给测试工具1 在右图中 测试工具通过发送端口发出带有时间标记的测试帧 在接收端口接收测试帧 测试工具1计算发送和接收的时间标记之差 便可得一次结果 重复步骤1 3 20次 传输时延是对20次测试结果的平均值 系统性能要求 4 在左图中 从测试工具2向测试工具1发送数据包 重复步骤1 3 所得到时延是双向往返时延 单向时延可通过除2计算获得 在右图中 交换收发端口 重复步骤1 3 所得到时延是单向时延 抽样规则对核心层的骨干链路和汇聚层到核心层的上联链路 应进行全部测试 对接入层到汇聚层的上联链路 以不低于10 的比例进行抽样测试 抽样链路数不足10条时 按10条进行计算或者全部测试 对于端到端的链路 即经过接入层 汇聚层和骨干层的用户到用户的网络路径 以不低于终端用户数量5 比例进行抽测 抽样链路数不足10条时 按10条进行计算或者全部测试 系统性能要求 4 合格判据若系统在1518字节帧长情况下 从两个方向测得的最大传输时延都 1ms时 则判定系统的传输时延符合要求 系统性能要求 4 系统性能要求 5 5 丢包率测试工具1向被测网络加载70 的流量负荷 测试工具2接收负荷 测试数据帧丢失的比例 分别需按照不同的帧大小 包括 64 128 256 512 1024 1280 1518字节 重复步骤抽样规则和传输时延一样 系统性能要求 5 合格判据所有被测链路必须满足表中的要求 丢包率要求 系统性能要求 6 6 以太网链路层健康状况指标用测试工具对被监测的网段进行流量统计 至少测试5分钟以上 测试广播和组播率 错误率 线路利用率 碰撞率等指标 抽样规则对核心层的骨干链路 应进行全部测试 对汇聚层到核心层的上联链路 应进行全部测试 对接入层到汇聚层的上联链路 以不低于30 的比例进行抽样测试