[发明专利]一种精确测量视频延时的设备和方法

说明书

本发明公开一种精确测量视频延时的设备，包括：信号发生器、第一亮度监测单元、第二亮度监测单元以及电压波形比对单元，通过第一亮度监测单元监测信号发生器产生的光场信号或视频信号，产生第一电压波，通过第二亮度监测单元监测被测视频设备与/或视频传输系统产生的光场信号与/或视频信号，产生第二电压波形，通过电压波形比对单元按统一的时间坐标呈现第一电压波形和第二电压波形，从而精确测量待测视频设备或视频传输系统造成的视频延时，能够测量摄像机视频延时、传输系统视频延时、显示器视频延时，测量精度高，并且能直观呈现，易于操作。

技术领域

本发明涉及视频测量领域，尤其涉及一种精确测量视频延时的设备和方法。

背景技术

随着摄像、显示、数据传输等技术的快速发展，视频在通信、医疗、安全、工业、娱乐、广播等领域得到了越来越多的应用。这些应用对端到端(E2E)的视频延时要求越来越高，端到端视频延时也称为玻璃到玻璃(G2G)延时，是指构成视频图像的光流从进入摄像机镜头玻璃，经过传感器光电转换、图像信号处理(ISP)、视频压缩(H.264/H.265Encoder)、网络传输、视频解压(H.264/H.265Decoder)、图层叠加、显示面板电光转换，最后离开面板玻璃的总时间。

为了优化系统设计，不仅需要精确测量E2E视频延时(D_e₂e)，还需要精确测量摄像机的视频延时(D_camera)、传输系统视频延时(D_transmission)、显示器视频延时(D_display)。其中D_camera包括传感器光电转换、图像信号处理造成的延时；D_transmission包括视频压缩、网络传输、视频解压造成的延时；D_display包括图层叠加、显示面板电光转换造成的延时。

虽然真实世界的光流信号的亮度是连续变化的，但在摄像端的视频信号是按固定的频率采样的图像帧，每个图像帧又是从上到下逐行扫描或隔行扫描的，每个扫描行的图像是从左到右逐像素扫描的。每个像素的亮度是固定尺寸(通常是微米级)的感光单元在固定的曝光时间内对光流信号的累计。在Global Shutter(全局快门)模式下，所有感光单元的曝光起始时刻是相同的，曝光结束时刻也是相同的。在Rolling Shutter(卷帘快门)模式下，同一行的感光单元的曝光起始时刻是相同的，曝光结束时刻也是相同的；但不同行的感光单元的曝光起始时刻是逐行推迟的，曝光结束时刻也是逐行推迟的。视频信号的亮度在显示器上的呈现也是逐行、逐帧或逐场刷新的。光流信号的亮度变化与视频信号的亮度变化不完全同步，也会给精确的视频延时测量带来困扰。

现有技术中，秒表拍照法，因为容易实施而被经常用于D_e₂e的测量，但因为其测试精度太低，测试结果经常遭到质疑并造成很大的困惑。所谓秒表拍照法，就是用PC机运行数字化秒表并在监视器上呈现；用待测系统拍照PC监视器并在另一个待测显示器上呈现；PC监视器与待测监视器并排摆放，用测试相机同框拍照；对比PC监视器与待测监视器上的秒表差异，可以计算出端到端视频延时。正是因为光流信号的亮度变化与视频信号的亮度变化不完全同步，使得该方法的测试精度非常低。

现有技术中，有很多文献公开了时戳标记法，用于测试D_transmission。但因为该测试方法不直观，测试结果也容易遭到质疑或怀疑，在现实中很少被采用。所谓时戳标记法，是在视频信号进入被测设备前用时戳记录视频信号进入被测设备的时刻；在在视频信号从被测设备输出后用时戳记录视频信号离开被测设备的时刻；比较两个时戳的差异，可以计算出被测设备或被测系统的额传输延时。所谓时戳，就是被视频信号携带的时间信息，比如水印时戳、OSD时戳、消隐期数据时戳。这些时戳很容易在被测设备的图像处理过程中被破坏或丢失，造成视频延时测试结果异常，或者得不到测试结果。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种精确测量视频延时的设备和方法，解决视频延时测量精度不足或者测试结果呈现不直观的问题。