|
|
Анализатор качества изображения DVQ
Особенности
-
Измерения в реальном масштабе времени
-
Не нуждается в эталонном сигнале
-
Определение уровней качества согласно SSCQE
-
Контроль замирания изображения, пропадания изображения и пропадания звука
-
Декодирование программ
-
Встроенный декодер MPEG2
-
Представление уровней качества в виде гистограммы
-
Запись профиля качества (долговременно)
-
Отчет и статистические данные о появлении событий и ошибок
-
Дополнительная возможность декодирования программ CA
С появлением анализатора качества цифрового видеоизображения DVQ, оценка качества изображения по субъективным критериям превратилась в объективный метод измерения в реальном масштабе времени. Качество изображения оценивается по артефактам, возникающим в результате цифрового сжатия. Метод опирается на анализ видеоданных и, поэтому, может использоваться даже при отсутствии эталонного видеоматериала. Для решения этой задачи используется специальное программное обеспечение Quality Explorer™, которое обеспечивает отображение и анализ всех кодированных данных, а также предоставляет удобные средства дистанционного управления анализатором DVQ и отображает записанные сведения о качестве.
Широкое распространение цифровых компрессированных ТВ сигналов порождает необходимость в средствах мониторинга и оценки качества изображения. Однако оценка качества изображения сильно зависит от субъективного восприятия изображения человеческим глазом.
Анализатор DVQ отлично справляется с этой проблемой. Он определяет качество изображения по отношению к цифровому сжатию и обрабатывает результаты, учитывая субъективные критерии визуального восприятия.
Технические характеристики
Для оценки качества используется метод, основанный на анализе видео данных с кодировкой DCT, поступающих на DVQ в транспортном потоке MPEG2. Дополнительный вход SDI позволяет также обрабатывать декомпрессированные видеоданные. Другой важной чертой является то, что анализ качества выполняется в реальном масштабе времени. В результате, любое ухудшение качества изображения может немедленно распознаваться и устраняться. Кроме того, этот метод позволяет выполнять долговременную запись, мониторинг и обработку качества изображения. Уникальное сочетание способности работать в реальном масштабе времени с независимостью от эталонного сигнала превращает DVQ в незаменимый инструмент для оценки качества цифровых видеопоследовательностей в кодировке DCT.
Представление уровней качества
Полученные в процессе анализа промежуточные значения разделяются по уровню яркости (Y) и цветности (Cb и Cr)(DVQL-U). На следующем шаге автоматической обработки происходит оценка значений качества с учетом субъективных маскирующих эффектов, производимых высокой временной или пространственной активностью фрагментов изображения. Результатом анализа является воспроизводимый уровень качества (DVQL-W), который принимает значения от «очень плохого» (0) до «превосходного» (100) по шкале SSCQE, и оптимально адаптируется к субъективному восприятию изображения.
Получаемые в результате четыре параметра могут считываться в следующих режимах отображения:
-
Линейчатая диаграмма
-
Численное отображение
-
Долговременный профиль
-
Гистограмма
Для долговременной записи уровней качества можно выбрать время от 5 секунд до 5 часов.
Запись ошибок трансляции
DVQ может обнаруживать ошибки в ходе трансляции программы, такие как замирание изображения, пропадание изображения и звука (отдельно правого и левого каналов), а также снижение качества изображения ниже допустимого уровня, и сигнализировать об их появлении. Все эти события непрерывно заносятся в отчет с указанием времени, длительности, наименования программы и т.п. При желании отчет можно фильтровать по типу события. Это позволяет точно воспроизвести любой тип помехи и позже проанализировать его.
Помимо занесения в отчет, события записываются также с указанием типа и длительности ошибки в секундах. Также дается обзор всех программ, присутствующих в транспортном потоке, и их текущего состояния (наличие ошибок и качество изображения).
Декодер
Кроме модуля анализа, DVQ имеет встроенный декодер для декодирования аудио- и видеоданных в формате Mainprofile @ MainLevel (основной профиль на основном уровне) и 4:2:2 Profile @ MainLevel (профиль 4:2:2 на основном уровне). Анализируемая программа декодируется и может одновременно просматриваться на подключенном мониторе (в форматах CCVS, ITU-R 601 или SMPTE259M). Аудио сигнал выводится на внешние разъемы как в аналоговой, так и в цифровой форме (AES/EBU).
Выходы сигнализации
В стандартную конфигурацию входят 12 релейных выходов, которые можно назначать на одно или на несколько событий (объединение по ИЛИ). Режим включения (замкнуто или разомкнуто в активном состоянии) можно устанавливать независимо для каждого реле. Таким образом, помимо интерфейсов для вывода данных имеются контакты для внешней сигнализации об ошибках и ухудшении качества. Назначение этих контактов определяется пользователем.
Режим сканирования нескольких программ
Транспортный поток MPEG2 состоит обычно из нескольких программ, содержащих потоки видео- и аудиоданных. Для автоматического мониторинга всех программ в DVQ предусмотрен режим сканирования, который позволяет последовательно анализировать все или только выбранные программы и оценивать качество изображения и помехи в течение указанного времени. В режиме сканирования отдельно для каждой программы можно установить пороги обнаружения замирания изображения, пропадания изображения и звука, а также снижения качества изображения ниже допустимого уровня. Кроме того, пользователь может установить (для каждого теста и отдельно для каждой программы), в скольких сканированиях подряд должна повториться данная ошибка, чтобы она была записана и обработана. Благодаря этим двум настройкам, мониторинг можно оптимально приспособить к специфическим характеристикам каждой передаваемой программы.
Сравнительная оценка качества
Для сравнительной оценки качества анализ качества выполняется одновременно на двух различных сигналах. При этом анализ выполняется совершенно независимо для каждого сигнала, и конечные результаты формируются на основе найденных различий. Этот режим работы ни в коей мере не использует попиксельного сравнения изображений.
Эталонный сигнал, в виде декомпрессированного видеопотока SDI (согласно ITU-R 601/656 или SMPTE259M) или в виде транспортного потока (ASI, SPI или SMPTE310M с дополнением DVQ-B3), подается на свободный вход DVQ. DVQ автоматически компенсирует любые задержки между эталонным и исследуемым сигналом в пределах до ±5 с.
Работа с прибором
Анализатором DVQ можно управлять вручную с клавиатуры, используя клавиши быстрого доступа для работы с основным меню и программируемые клавиши – для вызова подменю. Четко организованное содержимое экрана прибора вставляется в декодированное изображение и подается вместе с ним на видеовыход. Таким образом, подключенный рекордер может, одновременно с изображением, записывать оценку качества.
Дистанционное управление
Всеми функциями DVQ можно управлять дистанционно через интерфейс RS232 или по сети Ethernet с помощью командного языка SCPI. При работе через Ethernet можно использовать протоколы TCP/IP и SNMP. DVQ имеет встроенную память объемом 32 Мбита для сохранения данных транспортного потока. В зависимости от скорости потока данных, этой памяти хватает примерно на 5…10 секунд видеозаписи. Записанная видеопоследовательность может считываться через один из интерфейсов для более глубокого анализа, например, с помощью программного обеспечения Quality Explorer™.
Сферы применения
Уникальное сочетание способности работать в реальном масштабе времени с независимостью от эталонного сигнала открывает для DVQ широкую сферу применения. Долговременная запись и обработка позволяют выполнять оценку качества, которая значительно ближе к реальности, чем оценка, получаемая на основе коротких стандартизированных испытательных последовательностей.
Мониторинг качества в распределительных сетях
Анализатор DVQ позволяет следить за качеством передаваемой программы в реальном масштабе времени. Ухудшение качества и ошибки обнаруживаются на ранних стадиях, что позволяет вовремя их устранять. Поскольку используемый метод анализа обходится без эталонного сигнала, DVQ может применяться везде, где используется передача или запись видеоданных в кодировке MPEG2.
DVQ можно использовать для документированной оценки качества передачи изображения через межсетевой интерфейс. Компании, вещающие на контрактной основе, могут, например, использовать эту запись в качестве доказательства в спорных ситуациях. Способность DVQ работать в составе сети обеспечивает оптимальную интеграцию в системы мониторинга. В сочетании с DTV рекордером/генератором DVRG и, как вариант, с мониторинговым приемником DVRM, DVQ образует полную систему мониторинга, способную записывать даже очень редкие нарушения изображения. Выходы реле DVQ и DVRM подключаются к входу запуска DVRG, расширенные возможности синхронизации которого позволяют записывать секцию транспортного потока произвольной длины до и после возникновения ошибки и использовать эту запись для последующего детального анализа.
Оценка качества программы
И снова следует упомянуть, что используемый метод измерения основан на анализе видеоданных и не нуждается в эталонном изображении. Вместо длительного наблюдения, выполняемого испытателем, качество изображения неизвестной программы может проверяться автоматически.
Разработка, оценка и настройка аппаратных средств
В следующих примерах применения в основном используется сравнительная оценка качества, поскольку в этих случаях особую роль играют изменения качества изображения. DVQ может выполнять быструю автоматическую оценку алгоритмов кодирования и методов мультиплексирования. Преимущества этого метода в том, что оценка выполняется согласно субъективным аспектам в реальных условиях эксплуатации с реальным содержимым программы.
Кроме того, DVQ предоставляет средства оптимизации рабочих параметров, что позволяет организовать передачу максимально эффективно с минимальными затратами ресурсов, при сохранении требуемого минимального качества.
Тестирование телевизионных абонентских приставок
Анализатор DVQ позволяет легко определять влияние приемника и внутренней обработки на качество изображения. Для этого транспортный поток MPEG2 ответвляется на общем интерфейсе телевизионной абонентской приставки с помощью подходящего адаптера (SFQZ17).
Используя режим эталона, можно исключить из анализа артефакты тестового сигнала, порожденные кодированием. Благодаря двум интерфейсам дистанционного управления, DVQ идеально интегрируется в автоматические производственные линии и системы.
Дополнения
Дешифраторы систем условного доступа DVQ-B1x Платные ТВ программы передаются, как правило, в зашифрованном виде, чтобы защитить их от несанкционированного просмотра. Для этого используются различные системы условного доступа (CA). Для анализа, декодирования и воспроизведения изображения и звукаэти программы нужно соответствующим образом дешифровать. DVQ поставляется с дополнениями для работы с наиболее распространенными системами CA. В состав этих дополнений входит устройство считывания карточки, слот которого расположен на передней панели модуля. Он принимает смарт-карту, выпущенную вещательной компанией, и работает подобно идентификационной карте абонента. Смарт-карта не входит в состав дополнений DVQ-B1x и должна предоставляться самим пользователем.
В каждый DVQ можно устанавливать одно дополнение CA. При установленной смарт-карте дополнение декодирует изображение, звук и телетекст программы, содержащейся в транспортном потоке, который поступает на вход DVB/ASI. Этот же транспортный поток с расшифрованным содержимым выводится на выход DVB/ASI дополнения.
Дополнение DVQ-B3: интерфейс SMPTE310M Это дополнение представляет собой последовательный интерфейс для ATSC, соответствующий стандарту SMPTE310M. Он устанавливается вместо входа TS/ASI на передней панели DVQ.
Дополнение DVQ-B1: ПО Quality Explorer™ Это дополнительное программное обеспечение устанавливается на внешнем компьютере Pentium II и подключается к DVQ через последовательный интерфейс или через сеть Ethernet. Оно позволяет подробно отображать, анализировать и декодировать кодированные видеоданные в формате MPEG2 до уровня битов и байтов. Программа поддерживает следующие режимы отображения:
-
Заголовок и расширенные данные на уровне последовательности, группы и изображения
-
Информация на уровне изображения, сегмента и макроблока
-
Тип, значение постоянной составляющей и векторы перемещения для каждого макроблока
-
Статистические данные макроблока и результаты декодирования каждого отдельного макроблока
ПО Quality Monitor™
Это программное обеспечение можно бесплатно скачать с сайта компании Rohde & Schwarz. Оно позволяет дистанционно управлять модулем и считывать измеренные значения (временную или пространственную активность, скорость потока данных, значения качества DVQL-W) с помощью внешнего компьютера, работающего под управлением операционной системы Windows. DVQ подключается к компьютеру через последовательный интерфейс или по локальной сети Ethernet. Измеренные значения могут непрерывно сохраняться в памяти данных и отображаться графически, для чего используется специальный совместимый формат для обмена информацией (CSV).
Характеристики
|
Транспортный поток MPEG2 |
согласно стандарту ISO/IEC 13818-1 |
|
Длина пакетов данных |
188/204/208 байтов |
|
Синхронный параллельный интерфейс (SPI-LVDS, согласно DVB-A010) |
25-контактный разъем на передней панели от 100 мВ до 2 В (размах), 100 Ом |
|
Скорость потока данных |
до 80 Мбит/с |
|
Асинхронный последовательный интерфейс 270 Мбит/с (ASI, согласно DVB-A010) |
разъем BNC на передней и задней панели от 200 мВ до 1 В (размах), 75 Ом |
|
Скорость потока данных |
до 72 Мбит/с |
|
Синхронный последовательный интерфейс (SSI, согласно SMPTE310M) |
разъем BNC на передней панели с дополнением DV-B310 |
|
Скорость потока данных |
19,392658 Мбит/с, ±500 Гц |
|
Последовательный цифровой видео интерфейс 270 Мбит/с (SDI, согласно ITU-R 601/656 или SMPTE259M) |
разъем BNC на задней панели согласно SMPTE259M |
|
Последовательный цифровой аудио интерфейс (AES/EBU) |
Разъемы LEMO Triax на задней панели от 400 мВ до 12 В (размах), 110 Ом |
|
Транспортный поток MPEG2 |
согласно стандарту ISO/IEC 13818-1 |
|
Асинхронный последовательный интерфейс 270 Мбит/с (ASI, согласно DVB-A010) |
разъем BNC на задней панели сквозное соединение со входом |
|
Видео CCVS (PAL, SECAM, NTSC, транспортный поток MPEG2) |
разъем BNC на задней панели 1 В ±1% (размах), 75 Ом |
|
Усиление C/L (дифференциальное усиление) |
±2% (измеренное на сигнале 20T) |
|
Задержка C/L (дифференциальная фаза) |
±30 нс (измеренная на сигнале 20T) |
|
Потери на отражение (от 0 до 6 МГц) (согласование) |
>34 дБ |
|
от 0 МГц до 3 МГц |
+2% / –2% |
|
< 4 МГц |
+2% / –5% |
|
< 5 МГц |
+2% / –15% |
|
Последовательный цифровой видео интерфейс 270 Мбит/с (SDI, согласно ITU-R 601/656 или SMPTE259M) |
разъем BNC на задней панели 800 мВ (размах), 75 Ом |
|
Аудио |
несимметричный, без гальванической развязки |
|
Уровень (полный размах) |
6/9/12/15 дБмкВ ±0,5 дБ |
|
Неравномерность АЧХ (от 60 Гц до 15 кГц) |
±0,5 дБ по отношению к 1 кГц, на 600 Ом |
|
Отношение С/Ш |
>70 дБ, невзвешенное |
|
Гармонические искажения |
>70 дБ |
|
Выход левого и правого каналов |
Разъемы LEMO Triax на задней панели, <50 Ом> |
|
Последовательный цифровой аудио интерфейс (AES/EBU) |
Разъемы LEMO Triax на задней панели 4 В (размах), 110 Ом |
|
Управление |
|
Ручное управление |
клавиши на передней панели с ЖК-дисплеем, вывод результатов тестирования на ЖК-дисплей, а также вставка текста в выходной видеосигнал |
|
Дистанционное управление |
через интерфейс RS232 или Ethernet (локальная сеть) | |
|