1、需求概述

交通運(yùn)輸行業(yè)為了高質(zhì)量進(jìn)行視頻圖像傳輸，目前已經(jīng)針對(duì)SD和HD視頻傳輸定義了一些規(guī)范，在傳輸鏈路的頭端和終端定義了視頻編碼器和視頻解碼器，編碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)攝錄的視頻進(jìn)行壓縮，解碼器對(duì)接收到的壓縮視頻解壓縮。

視頻編解碼器是視頻傳輸鏈路中的兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，因此針對(duì)視頻編解碼器的性能評(píng)測(cè)也十分必要。本測(cè)試技術(shù)方案基于德國(guó)R&S公司的視頻分析儀VTE、視頻信號(hào)發(fā)生器VTS及碼流分析儀DVMS1進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)配合我司提供的模擬信號(hào)源VSG、碼流發(fā)生器TSA和視頻分析儀QX來進(jìn)行補(bǔ)充，完整地解決了視頻編解碼器的綜合測(cè)試。

2、視頻編碼器測(cè)試原理

2.1 編碼器簡(jiǎn)介

一個(gè)典型的標(biāo)清(SD)視頻編碼器輸入輸出接口如圖1所示：

視頻編碼器對(duì)輸入的非壓縮或是淺壓縮視頻進(jìn)行壓縮編碼，封裝為TS流后以ASI接口或是SDIoverIP形式輸出給傳輸網(wǎng)絡(luò)。一般的標(biāo)清視頻編碼器主要的輸入是模擬復(fù)合視頻(CCVS)或是SDI接口，也有部分商用產(chǎn)品支持HDMI接口。

一個(gè)典型的高清(HD)視頻編碼器輸入輸出接口如圖2所示：

高清視頻編碼器相比標(biāo)清視頻編碼器最大的區(qū)別就是視頻分辨率要基于HD格式，因此完全應(yīng)用于SD領(lǐng)域的CCVS接口就失去了用武之地，輸入接口變?yōu)榱酥饕腟DI或HDMI接口，輸出接口仍然是ASI或IP接口，承載的仍然是TS流。

2.2 編碼器測(cè)試原理

標(biāo)清視頻編碼器的測(cè)試示意圖如圖3所示：

視頻編碼器因?yàn)槠浜诵墓δ苁菍?duì)輸入的視頻進(jìn)行壓縮然后輸出TS流給傳輸網(wǎng)絡(luò)，因此測(cè)試需要覆蓋各類輸入接口，并需要對(duì)輸出格式進(jìn)行一致性測(cè)試。

無論是哪種輸入，輸出的都是TS流，因此需要利用碼流分析儀進(jìn)行TS一致性測(cè)試。為了使測(cè)試有效，需要對(duì)各個(gè)輸入接口輸入有效的有品質(zhì)保障的視頻信號(hào)，因此針對(duì)SDI/CCVS和HDMI都需要有對(duì)應(yīng)的信號(hào)源，針對(duì)一致性測(cè)試， 無需對(duì)發(fā)生的視頻內(nèi)容做要求，但是接口必須是符合規(guī)范的。

為了對(duì)視頻質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，考慮到編碼器輸出的是TS流，無法對(duì)前端輸入的非壓縮或淺壓縮視頻進(jìn)行有效對(duì)比，為了可直觀進(jìn)行視頻質(zhì)量測(cè)試，交通行業(yè)納入“參考解碼器”的概念，參考解碼器是一種被視頻行業(yè)廣泛認(rèn)可的知名解碼器廠家或是測(cè)試解碼器廠家的知名產(chǎn)品，代表著是解碼行業(yè)的最高水準(zhǔn)，利用這種參考解碼器，可將被測(cè)編碼器的輸出解碼為CCVS信號(hào)，如此一來，即可利用視頻分析儀VTE進(jìn)行復(fù)合視頻測(cè)試，從而可利用視頻信號(hào)源VSG發(fā)生特定的測(cè)試信號(hào)來做具體的指標(biāo)測(cè)試。

注：嚴(yán)格說，參考解碼器也可以解碼出SDI，但是在標(biāo)清視頻領(lǐng)域用的最多的是復(fù)合視頻，因此公路交通行業(yè)主要對(duì)復(fù)合視頻指標(biāo)做了定義。若是要針對(duì)SDI進(jìn)行測(cè)試，則是利用波監(jiān)器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的參數(shù)跟CCVS不同，是另外一套評(píng)價(jià)方式。

高清視頻編碼器的測(cè)試示意圖如圖4所示：

HD視頻編碼器的測(cè)試原理與SD視頻編碼器沒有太多的概念區(qū)別，仍然采用“參考解碼器”來做橋接。區(qū)別在于HD視頻編碼器再無CCVS信號(hào)輸入，因此視頻分析儀VTE配置的模塊也不再是復(fù)合視頻測(cè)試，而應(yīng)該是HD分量測(cè)試模塊和HDMI測(cè)試模塊。

注1: 無論輸入的是SDI信號(hào)還是HDMI信號(hào)，參考解碼器的輸出都有可能是Y/Cb/Cr/RGB或是HDMI信號(hào)，VTE都可以測(cè)試。

注2: 公路交通行業(yè)目前主要定義HDMI輸入接口，實(shí)際很多商用產(chǎn)品也支持Y/Cb/Cr和RGB輸入，只要參考解碼器支持Y/Cb/Cr/RGB或是HDMI信號(hào)輸出，VTE都可以測(cè)試。

注3:依照公路交通行業(yè)的指導(dǎo)要求，即便利用的是HDMI接口進(jìn)行測(cè)試，評(píng)價(jià)的指標(biāo)仍然是以Y/Cb/Cr和RGB分量模式，因此視頻信號(hào)源VTS輸出的HDMI信號(hào)仍然是要符合“模擬HD分量測(cè)試”要求的測(cè)試圖卡，只是利用HDMI接口輸出而已。從這個(gè)角度分析，若編碼器直接支持模擬HD分量輸入，而且有這樣的一個(gè)視頻信號(hào)源可輸出同樣測(cè)試圖卡的模擬分量視頻，那么也可以與VTE對(duì)接進(jìn)行高清分量測(cè)試。

注4: 交通行業(yè)的指導(dǎo)要求并沒有對(duì)HDMI傳輸協(xié)議一致性進(jìn)行約束(屬于CTS測(cè)試范疇)，僅僅提及了物理層的指標(biāo)要求。因此本技術(shù)方案遵循指導(dǎo)要求，不做HDMICTS協(xié)議測(cè)試說明，僅僅提供VTE的時(shí)域測(cè)試模塊來實(shí)現(xiàn)眼圖和抖動(dòng)測(cè)試。

2.3 編碼器測(cè)試參數(shù)

視頻編碼器的測(cè)試參數(shù)主要包括3個(gè)層面，1)接口電氣特性參數(shù)；2) TS流協(xié)議一致性參數(shù)；3)視頻質(zhì)量參數(shù)。

2.3.1 接口電氣特性參數(shù)

關(guān)于接口電氣特性測(cè)試，主要是涉及如下幾個(gè)接口的電氣指標(biāo)測(cè)試：

復(fù)合視頻接口(CCVS):此為模擬SD視頻接口，由于是模擬視頻，所以接口的物理參數(shù)直接影響到圖像質(zhì)量，并且在復(fù)合視頻指標(biāo)里面都有對(duì)應(yīng)體現(xiàn)，比如電平要求700 mV就在白條電平里面有指標(biāo)定義，因此復(fù)合視頻接口的電氣特性測(cè)試可直接在視頻參數(shù)里面體現(xiàn)。

針對(duì)編碼器而言，主要需要約束編碼的輸出接口，按照公路交通行業(yè)要求，ASI輸出接口要求如下：

嚴(yán)格說，編碼器SDI輸入和HDMI輸入也是需要有對(duì)應(yīng)的要求，本技術(shù)方案推薦的儀器設(shè)備也可以做此方面的測(cè)試， 但是不是測(cè)試重點(diǎn)。

IP接口：IP接口一般為GE電口或SFP光口，對(duì)于IP接口的電氣特性測(cè)試是屬于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的范疇，可以利用通用的IP網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)儀來實(shí)現(xiàn)，本方案不做討論。針對(duì)IP接口傳輸TS流，RFC定義了MDI參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，由于IP僅是TS流和視頻內(nèi)容之間的一個(gè)承載方式，因此我們將IP接口的MDI要求列入基礎(chǔ)要求，公路交通所要求的參數(shù)如下：

(注：此要求須在特定的碼率條件下測(cè)試，本技術(shù)方案推薦的DVMS1設(shè)備可測(cè)試MDI參數(shù))

2.3.2 TS流協(xié)議一致性參數(shù)

編碼器的輸出無論是ASI還是IP，本質(zhì)上承載的都是TS流， 無論是MPEG2，還是采用H.264或是HEVC編碼壓縮，傳輸層都會(huì)被封包為188字節(jié)的TS，因此TS流的協(xié)議一致性就十分重要，按照公路交通行業(yè)的要求，具體的一致性參數(shù)如下：

1）PCR抖動(dòng)及核心表格重復(fù)間隔要求

2）TS流三級(jí)錯(cuò)誤參數(shù)

2.3.3 視頻質(zhì)量參數(shù)

1）支持的視頻格式和編碼方式要求

2）標(biāo)清視頻評(píng)價(jià)參數(shù)

3）高清Y/Cb/Cr視頻評(píng)價(jià)參數(shù)

4）高清RGB視頻評(píng)價(jià)參數(shù)

3、視頻解碼器測(cè)試原理

3.1 解碼器簡(jiǎn)介

一個(gè)典型的標(biāo)清(SD)解碼器輸入輸出接口如圖5所示：

視頻解碼器與視頻編碼器正好是一對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮TS流的解碼，因此輸入輸出接口與編碼器正好相反。標(biāo)清視頻解碼器的輸入主要仍然是ASI或IP接口，輸出主要是復(fù)合視頻CCVS接口，同時(shí)也可選SDI和HDMI接口。

注：公路交通行業(yè)對(duì)輸入也定義了并行TS流接口(SPI)，由于此接口目前視頻行業(yè)已經(jīng)不再主流，因此本技術(shù)方案暫不考慮。同時(shí)，由于標(biāo)清領(lǐng)域的主要模擬接口是CCVS，因此本技術(shù)方案主要基于CCVS來進(jìn)行測(cè)試考慮。

一個(gè)典型的高清(HD)解碼器輸入輸出接口如圖6所示：

高清視頻解碼器與標(biāo)清視頻解碼器沒有概念區(qū)別，同樣是不再具有CCVS接口。公路交通行業(yè)主要要求高清解碼器支持HDMI輸出。

3.2 解碼器測(cè)試原理

標(biāo)清視頻解碼器的測(cè)試示意圖如圖7所示：

針對(duì)SD解碼器測(cè)試，原理是利用碼流發(fā)生器輸出攜帶SD測(cè)試圖卡的TS流，輸出給被測(cè)解碼器，然后利用視頻分析儀VTE進(jìn)行復(fù)合視頻指標(biāo)測(cè)試。

高清視頻解碼器的測(cè)試示意圖如圖8所示：

與SD解碼器測(cè)試原理類似，原理也是利用碼流發(fā)生器輸出攜帶SD測(cè)試圖卡的TS流，輸出給被測(cè)解碼器，然后利用視頻分析儀VTE進(jìn)行高清視頻指標(biāo)測(cè)試。只是有所區(qū)別的是，因?yàn)楣方煌ㄐ袠I(yè)主要要求的是HDMI接口，同時(shí)指標(biāo)參數(shù)約束的是模擬高清分量指標(biāo)，因此視頻分析儀需要提供基于HDMI接口的模擬高清分量測(cè)試。

注：公路交通行業(yè)并未對(duì)HDMI協(xié)議一致性做要求，本技術(shù)方案不做考慮。

3.3 解碼器測(cè)試參數(shù)

視頻解碼器的測(cè)試參數(shù)主要包括2個(gè)層面：1)接口電氣特性參數(shù)；2)視頻質(zhì)量參數(shù)。

3.3.1 接口電氣特性參數(shù)
解碼器接口的電器特性測(cè)試主要是考慮最主要類型的ASI輸入接口和各類解碼輸出接口，分別要求如下：

1）解碼器ASI輸入接口要求

2）解碼器SDI輸出接口要求

3）解碼器HDMI輸出接口

以上這些物理參數(shù)測(cè)試都可以利用示波器或是本技術(shù)方案推薦的視頻分析儀QX及VTE配置相應(yīng)的模塊來實(shí)現(xiàn)。

3.3.2 視頻質(zhì)量參數(shù)

1）支持的視頻格式和解碼方式要求

2）標(biāo)清視頻評(píng)價(jià)參數(shù)

3）高清Y/Cb/Cr視頻評(píng)價(jià)參數(shù)

4）高清RGB視頻評(píng)價(jià)參數(shù)

核心設(shè)備資料(可聯(lián)系銷售索取以下詳細(xì)資料)

J模擬視頻發(fā)生器VSG

JHDMI信號(hào)源VTS

JSDI信號(hào)源QX

JTS分析儀DVMS1

JTS記錄回放器TSA

J視頻分析儀VTx