专利名称：视频帧率测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种视频帧率测试仪。
背景技术：
数字视频技术已经用于了数字电视、网络数字视频、电脑、电视会议、手持视频终 端数字视频监控等领域，但是对于数字视频的重要特性视频显示帧率和音视频同步性能的 准确测量还没有十分有效的方法。 目前在行业内有多种测量方法，这些方法中有的方法简单，缺点是不准确；有的方 法测试准确，但是对测试设备有特殊要求，测试费用高昂，无法满足目前数字视频产品形态 快速发展的需求。目前对视频帧率进行测试的主要方法有 (1)将标有帧号的图像序列输入到编码设备，逐帧察看编码后的文件，通过帧号的 连续性确定编码设备的特性，这个方法很准确，但是只能用于音视频编码的设备测量，无法 用于其他形态的产品。 (2)编制专门的测试程序完成显示帧率的测量，这种方法普遍用于电脑，由于软件 运行环境的兼容性，不可能适用于其他软件平台。
(3)使用专业的测试设备，这种方法需要高昂的测试设备，同时需要被测设备提供 一些数据和控制接口，适用于数字电视等设备的测量，测试时间长，费用高。或者采用高速 摄像机拍摄显示屏后分析，可以应用于多种设备测试。这些方法不适宜普遍使用。
(4)主观测试，使用人眼观察，这种方法只能测试出帧率偏差大的情况，无法准确 目前对音视频同步性能进行测试的主要方法有 (1)制作具有音视频同步标识的录像序列，使用人眼观察，这种方法只能测试出同 步差异比较大的情况，而且无法准确测量。 (2)使用专业的测试设备，这种方法需要高昂的测试设备，同时需要被测设备提供 一些数据和控制接口，适用于数字电视等设备的测量，测试时间长，费用高。这种方法不适 宜普遍使用。
(3)主观测试，使用人眼观察，这种方法只能测试出同步偏差大的情况，无法准确
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种视频帧率测试仪。 该测试仪利用对视频帧率及音视频同步性能进行测试的方法能够对视频显示设备的视频 显示帧率和音视频同步性能进行准确地测试，并且该测试仪使用方便、适用范围广、测试范围大。
本实用新型的技术解决方案是本实用新型提供的视频帧率测试仪，包括 图像采集部件，其用于采集被测设备播放的测试序列上的标识，并将采集的标识送到数据分析部件； 数据分析部件，其用于分析被测设备上标识的变化。 进一步地，该测试仪还包括音频采集设备，其用于采集音频信号，并将采集的音频 信号送到数据分析部件。 优选地，所述图像采集部件为光敏传感器，所述数据分析部件为CPU。 本实用新型的工作原理是 对视频帧率进行测试时，首先制作指定测试帧率的视频测试序列，然后在视频测 试序列每帧的固定位置叠加可识别的标识；在被测设备上播放视频测试序列，图像采集部 件采集被测设备上的标识，使用参考时钟统计每秒钟内标识的变化，计算出实际的视频显 示帧率。进一步地，通过分析标识的连续性，还可确定视频帧显示丢失的情况；标识连续时 还可确定视频帧率偏差和视频帧显示的均匀性。 对音视频同步性能进行测试时，首先制作指定测试帧率的视频测试序列，然后在 视频测试序列每帧的固定位置叠加可识别的标识，并对应于视频测试序列的每帧制作不同 频率的音频信号(音频信号根据标识的个数来确定，每个不同的标识对应一个固定频率的 音频信号)；在被测设备上播放视频测试序列，图像采集部件采集被测设备上的标识，音频 采集部件采集对应的音频信号；将采样的标识与对应的音频信号进行比对，计算音视频的 同步性能。 本实用新型与现有技术相比具有如下优点 (1)本实用新型通过采集被测设备上的标识，使用参考时钟统计每秒钟内标识的
变化，能够准备计算出实际的视频显示帧率，测量误差小于等于1帧/秒。
(2)本实用新型通过采集被测设备上的标识和对应的音频信号，将采样的标识与
对应的音频信号进行比对，能够准确计算出实际的音视频同步偏差，准确度达到了 1帧/秒。
(3)本实用新型适用范围广，能够用于各种视频显示设备，如数字电视、IP电视、
电脑、电视会议设备、手持视频终端(PDA、 MP4、手机)、数字视频监控设备。 (4)本实用新型的测试范围大。通过配合不同的视频测试序列，不仅能够用于测试
1 30帧/秒传统的参数范围，而且能够用于测试高清产品50帧/秒、60帧/秒、甚至更
高的范围。 (5)本实用新型制作成本低，适合推广使用。
以下将结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行说明。
图1是本实用新型实施方式的整体结构示意图。
图2是本实用新型实施方式的视频测试序列两阶灰度四位编码图标示意图。
图3是本实用新型实施方式的视频测试序列图标使用示意图。 图4是本实用新型实施方式的信号采集分析示意图。 图5是本发明实施方式的视频测试序列不同编码形式图标示意图，其中(a)为一 位编码图标示意图，(b)为两位编码图标示意图，(c)为三位编码图标示意图，(d)为另一种 四位编码图标示意图，(e)为五位编码图标示意图。
具体实施方式对视频帧率进行测试时，测试仪硬件包括图像采集部件和数据分析部件。对音视 频同步性能进行测试时，测试仪硬件还包括音频采集部件。 如图1所示，本实施方式中图像采集部件为光敏传感器，数据分析部件为计算机 (含CPU)。目前国内视频显示主要使用25帧，所以本实施方式的测试帧率以25帧/秒为 例。本实施方式中可识别的标识为不同灰度等级或颜色的图标，优选图2所示的两阶灰度 四位编码图标，在视频测试序列每帧的固定位置(优选为中间位置，这样会进一步提高测 试的准确度)叠加两阶灰度四位编码图标。 测试序列可以是视频文件(MP4、 MPEG、 AVI、 RM、丽V、 H. 264等标准文件格式)，用 于下载到手机、MP4播放器等设备中来测试；测试序列也可以做成光盘(DVD或高清光盘)， 在光盘播放器上播放，用于测试具有视频输入的设备。测试不同的帧率需要制作不同帧率 的测试序列，25帧/秒播放显示的视频帧率偏差只能用25帧/秒的视频测试序列来测试 (测试30帧/秒的设备需要制作30帧/秒的录像)。 图2中两阶四位编码图标使用二进制方法表示，白色为O，黑色为l，即0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111实施例-一 对视频帧率进行测试时，首先制作25帧/秒的视频测试序列，然后在视频测试序 列每帧的中间位置叠加两阶灰度四位编码图标。使用视频编辑软件在测试序列1 16帧 的中间位置分别嵌入上述序列中的图标，第一帧为第一个图标，第二帧为第二个图标，依此 类推，这样就可以区别开1 16帧；以后的序列重复以上的图标，即17 32帧重复1 16 图标，33 48帧重复1 16图标，依此类推。图标在测试序列中的位置如图3所示，这样 排列可以使四个光敏传感器排列成两排两列，对于不同尺寸的显示设备都可以直接对准图 标采样。测试点也可以使用其他方式或分散排列，只是那样光敏传感器的位置就与显示屏 大小有关，不利于测试。 在被测设备上播放视频测试序列，如图4所示，四个光敏传感器采集被测设备上 测试序列中的图标(采样频率应保证每帧时间内至少采集3个点)，把数据送入计算机CPU 中，CPU使用参考时钟统计每秒钟内标识的变化，计算出实际的视频显示帧率。进一步地， 通过分析标识的连续性，还可确定视频帧显示丢失的情况；标识连续时还可确定视频帧率 偏差和视频帧显示的均匀性。 以25帧/秒的录像测试为例，通过标识统计一秒钟内视频显示的帧数即可得到此 时的帧率；通过对标识连续性的分析就知道中间有没有缺失帧；每一帧显示时间应该为40 毫秒(显示时间=l秒/帧数)，使用参考时钟对每一帧显示的时间进行比对，就可得到每 一帧显示时间偏差，即显示均匀性特性。 实施例二 对音视频同步性能进行测试时，首先制作25帧/秒的视频测试序列，然后在视频测试序列每帧的中间位置叠加两阶灰度四位编码图标，并对应于视频测试序列的每帧制作 不同频率的音频信号(音频信号由图标的个数来确定，每个不同的图标对应一个固定频率 的音频信号，本实施例中16个图标对应16个不同频率的音频信号)。使用视频编辑软件 在测试序列1 16帧的中间位置分别嵌入上述序列中的图标，第一帧为第一个图标，第二 帧为第二个图标，依此类推，这样就可以区别开1 16帧；以后的序列重复以上的图标，即 17 32帧重复1 16图标，33 48帧重复1 16图标，依此类推。图标在测试序列中 的位置如图3所示，这样排列可以使四个光敏传感器排列成两排两列，对于不同尺寸的显 示设备都可以直接对准图标采样。测试点也可以使用其他方式或分散排列，只是那样光敏 传感器的位置就与显示屏大小有关，不利于测试。 在被测设备上播放视频测试序列，如图4所示，四个光敏传感器采集被测设备上 测试序列中的图标(光敏传感器的采样频率应保证每帧时间内至少采集3个点)，把采样数 据送入计算机CPU中，同时音频采集部件也同步采集对应的音频信号(音频采样频率应保 证正确采样到测试序列中的音频信号)，CPU根据将采样的标识与对应的音频信号进行比 对，计算出实际的音视频同步偏差。 以25帧/秒的录像测试为例，每一帧显示时间应该为40毫秒，通过标识和音频信 号对应关系，就可得到帧和它原有声音的时间偏差，即音视频同步特性。 本实用新型不仅能够用于测试1 30帧/秒传统的参数范围，而且能够用于测试 高清产品50帧/秒、60帧/秒、甚至更高的范围。只要针对不同的测试帧率制作相应帧率 的视频测试序列即可，50帧/秒的录像测试制作50帧/秒的视频测试序列，80帧/秒的录 像测试制作80帧/秒的视频测试序列。 本实用新型能够测量帧率偏差和同步误差范围为1 16帧，测量误差小于等于1
帧/秒，满足大多数情况下的使用。超过16帧的误差人眼会很容易识别出来。 如果采用两阶灰度两位二进制编码，那么测量范围为1 4帧。 采用下面两种方法制作的测试仪能够更精确地测试视频帧率及音视频同步性
能 (1)采用高精度的光敏传感器，通过制作不同灰度等级或颜色的图标来区别不同 的帧。比如采用16阶灰度图标1位编码就可以达到测量范围为1 16帧，采用四阶灰度 图标两位编码就可以达到测量范围为1 16帧，3位编码就可以达到测量范围为1 64 帧。图5为其他排列形式的图标，其中(a)为一位编码图标示意图，(b)为两位编码图标示 意图，(c)为三位编码图标示意图，(d)为另一种四位编码图标示意图，(e)为五位编码图标 示意图。 (2)采用更长的编码方式，比如5位2阶编码测量范围为1 32帧。 图标灰度级的选择与光敏传感器有关，采用高精度的光敏传感器可以使用多灰度
/颜色的图标进行测量，减少编码位数；采用2阶灰度可以使用一般的光敏传感器测量，同
时很容易适应不同特性的显示设备。 本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限 制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰， 均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求视频帧率测试仪，其特征在于包括图像采集部件，其用于采集被测设备播放的测试序列上的标识，并将采集的标识送到数据分析部件；数据分析部件，其用于分析被测设备上标识的变化。
2. 根据权利要求1所述的视频帧率测试仪，其特征在于该测试仪还包括音频采集部 件，其用于采集音频信号，并将采集的音频信号送到数据分析部件。
3. 根据权利要求1所述的视频帧率测试仪，其特征在于所述图像采集部件为光敏传感器。
4. 根据权利要求1所述的视频帧率测试仪，其特征在于所述数据分析部件为CPU。
专利摘要本实用新型涉及一种视频帧率测试仪，包括(1)图像采集部件，其用于采集被测设备播放的测试序列上的标识，并将采集的标识送到数据分析部件；(2)数据分析部件，其用于分析被测设备上标识的变化。进一步地，该测试仪还包括(3)音频采集部件，其用于采集测试序列中的音频信号，并将采集的音频信号送到数据分析部件。本实用新型能够对视频显示设备的视频显示帧率和音视频同步性能进行准确地测试，并且使用方便、适用范围广、测试范围大。
文档编号H04N17/00GK201467383SQ200920110518
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者张海峰 申请人:北京汉邦高科数字技术有限公司