劉 雷，韓 東

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所 質(zhì)檢中心校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100015）

VM700T是一種全功能的視頻測(cè)量和視頻監(jiān)視儀器，自問(wèn)世以來(lái)，就得到了世界各國(guó)廣大用戶的青睞，現(xiàn)在仍是各國(guó)廣電部門不可缺少的儀器設(shè)備。它功能強(qiáng)大，使用簡(jiǎn)單方便，測(cè)量結(jié)果精確，在電視系統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)視和測(cè)量中發(fā)揮著不可替代的作用。為了保證使用的VM700測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，必須對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量能力進(jìn)行校準(zhǔn)[1]。

1 當(dāng)前VM700T的校準(zhǔn)方法

當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)視頻測(cè)試儀的校準(zhǔn)方法大致有兩種，分別是基本參量校準(zhǔn)法和標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)校準(zhǔn)法。

1.1 基本參數(shù)校準(zhǔn)法

所謂的基本參數(shù)校準(zhǔn)法就是用標(biāo)準(zhǔn)的視頻幅度和相位校準(zhǔn)裝置對(duì)VM700T視頻測(cè)量?jī)x的基本參數(shù)的測(cè)量精度進(jìn)行校準(zhǔn)。例如，使用幅度校準(zhǔn)儀VAC和電視幅相標(biāo)準(zhǔn)儀APS-1來(lái)分別校準(zhǔn)VM700T對(duì)亮度電平和色度相位的測(cè)量準(zhǔn)確度。而對(duì)于時(shí)間測(cè)量精度則采用類似于校準(zhǔn)普通示波器的時(shí)間測(cè)量精度的方法來(lái)校準(zhǔn)，由于視頻測(cè)量?jī)x器通常只識(shí)別符合視頻信號(hào)制式的信號(hào)，所以這種方法在信號(hào)識(shí)別和校準(zhǔn)參數(shù)的全面性上都存在很多限制。使用這種方法只能實(shí)現(xiàn)VM700T對(duì)于電視信號(hào)的亮度電平、色度相位以及時(shí)間參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確性的校準(zhǔn)，而不能實(shí)現(xiàn)VM700T對(duì)于色度幅度以及亮度非線性、K系數(shù)、DG、DP等失真參數(shù)的測(cè)量功能的校準(zhǔn)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)校準(zhǔn)法

標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)校準(zhǔn)法就是用標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)源來(lái)校準(zhǔn)VM700T視頻測(cè)量?jī)x，具體方法是利用其來(lái)輸出標(biāo)準(zhǔn)的理論上無(wú)誤差和失真的電視信號(hào)，然后讀取被校視頻測(cè)量?jī)x的讀數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)的電視信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)。對(duì)于VM700T的亮度電平、色度電平和相位的測(cè)量準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)采用的是標(biāo)準(zhǔn)的、無(wú)誤差的彩條測(cè)試信號(hào)，然后讀取VM700T的測(cè)量結(jié)果并與標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，由于是使用標(biāo)準(zhǔn)的彩條信號(hào)因而在測(cè)試點(diǎn)的選擇上受到了很大的限制；而對(duì)于亮度非線性、K系數(shù)、DG、DP等失真參數(shù)的測(cè)量功能的校準(zhǔn)則是采用相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的、無(wú)失真的視頻測(cè)試信號(hào)，讀取VM700T的測(cè)量值作為校準(zhǔn)結(jié)果。事實(shí)上測(cè)量值體現(xiàn)的是VM700T與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成的測(cè)量系統(tǒng)所攜帶的失真參數(shù)底度，而不是它對(duì)于上述失真參數(shù)的測(cè)量誤差，更不能反映出當(dāng)視頻信號(hào)中存在以上失真時(shí)，VM700T測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

顯然上述兩種方法都不能對(duì)VM700T的視頻測(cè)量功能進(jìn)行全面的校準(zhǔn)，即使將兩種方法進(jìn)行結(jié)合也只能實(shí)現(xiàn)對(duì)于亮度電平、色度電平和色度相位的測(cè)量功能的準(zhǔn)確度，而對(duì)亮度非線性、K系數(shù)、DG、DP等失真參數(shù)的測(cè)量功能的校準(zhǔn)，則顯得無(wú)能為力。

2 新的VM700T的校準(zhǔn)方法

要想全面的反映VM700T的測(cè)量準(zhǔn)確度，最好的方法就是將帶有指定誤差或者失真的視頻信號(hào)傳輸?shù)絍M700T的輸入端，觀測(cè)VM700T對(duì)這個(gè)視頻信號(hào)的測(cè)量結(jié)果是否與實(shí)際誤差或失真系數(shù)一致，這就需要一臺(tái)具有信號(hào)編輯功能的視頻信號(hào)發(fā)生器及其配套的信號(hào)編輯程序。這里選用的是泰克公司的TG2000信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)編輯程序SDP2000。

2.1 TG2000信號(hào)發(fā)生器

TG2000是美國(guó)泰克公司生產(chǎn)的可編程的電視測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，完全支持VM700T的測(cè)量程序，可以提供多種制式的模擬和數(shù)字測(cè)試信號(hào)，符合模擬和數(shù)字、視頻和音頻的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TG2000還可以在Windows操作系統(tǒng)下利用SDP2000信號(hào)編輯程序?qū)?biāo)準(zhǔn)的電視測(cè)試信號(hào)進(jìn)行編輯、修改以滿足不同的測(cè)試需求。

2.2 SDP2000信號(hào)編輯程序

SDP2000是一種以Windows為基礎(chǔ)的軟件程序，可在廠家提供的測(cè)試信號(hào)庫(kù)里編輯信號(hào)，以及產(chǎn)生特殊應(yīng)用的新型測(cè)試信號(hào)。行和場(chǎng)的編輯功能可迅速簡(jiǎn)便地變換全場(chǎng)測(cè)試信號(hào)以及復(fù)合多字段矩陣信號(hào)以用于自動(dòng)測(cè)試。經(jīng)過(guò)修改的以及新的信號(hào)可在廠家的測(cè)試信號(hào)庫(kù)或者用戶新生成的信號(hào)庫(kù)中得以命名和存儲(chǔ)。

利用SDP2000信號(hào)編輯程序編輯測(cè)試信號(hào)主要包括行信號(hào)的編輯和場(chǎng)信號(hào)的編輯兩個(gè)部分。由于VM700T對(duì)電視信號(hào)的測(cè)量主要體現(xiàn)在某一行的信號(hào)上，因此行信號(hào)的編輯是信號(hào)編輯的核心內(nèi)容。在行信號(hào)的編輯上，SDP2000提供了很多現(xiàn)成的波形成分用戶可以自行調(diào)用，比如：方波、脈沖、臺(tái)階、正弦波、色度包、噪聲等，只需設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)即可。而且還可以對(duì)這些波形進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算產(chǎn)生需要的波形。

2.3 測(cè)試信號(hào)的編寫

SDP2000提供了一些比較常用的標(biāo)準(zhǔn)的電視測(cè)試信號(hào)，例如彩條信號(hào)、白場(chǎng)信號(hào)、插入測(cè)試行信號(hào)等?？梢詫?duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行編輯來(lái)生成VM700T的校準(zhǔn)信號(hào)。下面以插入測(cè)試行測(cè)試信號(hào)中的17行測(cè)試信號(hào)進(jìn)行編輯來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)VM700T的K系數(shù)、色亮增益、色亮?xí)r延、亮度非線性這4個(gè)參數(shù)的測(cè)量性能進(jìn)行校準(zhǔn)。這里對(duì)17行測(cè)試信號(hào)進(jìn)行修改、編輯實(shí)現(xiàn)攜帶下列失真參數(shù)的VM700T校準(zhǔn)信號(hào)：Kpb=5%，Kp=5%，色亮增益=5%，色亮?xí)r延=50 ns，亮度非線性=5%。

2.3.1 行信號(hào)的編寫

利用SDP2000軟件打開CCIR17.EQN，如圖1所示。從圖中可以看出它是由方波、脈沖、色度脈沖以及五階梯這4個(gè)波形組成。其中方波和脈沖攜帶了K系數(shù)失真參數(shù)，色度脈沖攜帶了色亮增益和色亮?xí)r延失真參數(shù)，五階梯攜帶了亮度非線性失真參數(shù)。由于是標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)，因此理論上這些失真參數(shù)都是0。雙擊面板可以得到這個(gè)信號(hào)的各種組成成分以及相應(yīng)的參數(shù)，如圖2所示。對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)地修改并加入必要的新的波形成分就可得到攜帶一定的失真參數(shù)的VM700T校準(zhǔn)信號(hào)。

1）K系數(shù)失真參數(shù)的編寫

K系數(shù)主要包括和Kpb和Kp，其中Kpb指的是2T脈沖與條幅脈沖幅度之比，它的計(jì)算公式為

式中：P為脈沖高度，L為方波幅度，在標(biāo)準(zhǔn)17行信號(hào)P=L=700 mV，因此只需將方波的幅度改為840 mV或者560 mV即可得到Kpb=5%，為了避免輸入電平過(guò)高而損傷VM700T，這里設(shè)置方波幅度為560 mV。

Kp是指2T脈沖通過(guò)視頻通道后，輸出雙回波相對(duì)幅度的百分?jǐn)?shù)的加權(quán)值。帶有回波的脈沖波形如圖3所示。

由于不同位置的回?fù)芊葘?duì)電視圖像的影響程度不同，因此VM700T在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行了加權(quán)處理。具體公式為

以上公式分母中的4，2，1是加權(quán)值，從計(jì)算結(jié)果中，應(yīng)選最大的值作為測(cè)試系統(tǒng)的Kp[2-3]。

VM700T對(duì)Kp的測(cè)量方法是根據(jù)上面的加權(quán)值擬合出一條曲線作為刻度線，如圖4所示。然后使該刻度線與2T脈沖的回波相切，讀取刻度線在±8T處偏離出基準(zhǔn)電平的幅度為作為a?1,2，帶入±8T處的公式計(jì)算出Kp。根據(jù)VM700T的測(cè)量原理，要想得到帶有失真參數(shù)Kp=5%的測(cè)試信號(hào)，只需在距離主脈沖±8T處加上一個(gè)幅度35 mV的脈沖即可。但事實(shí)并非如此，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中標(biāo)準(zhǔn)的電視信號(hào)經(jīng)過(guò)失真系統(tǒng)后所產(chǎn)生的回波一定包含正負(fù)兩個(gè)方向成分的，只包含正方向成分或者負(fù)方向成分的回波是不存在的，因此如果只加正方向的脈沖，VM700T在測(cè)量過(guò)程中會(huì)誤認(rèn)為在正脈沖幅度的一半是基準(zhǔn)電平而使擬合的刻度線上提，反之下沉，導(dǎo)致測(cè)量測(cè)量結(jié)果錯(cuò)誤。為了避免這個(gè)問(wèn)題，在距離主脈沖的±8T的兩個(gè)位置分別加一個(gè)+35 mV和一個(gè)-35 mV的脈沖，這樣VM700T就可以正確的判斷出基準(zhǔn)電平位置，從而得出正確的測(cè)量結(jié)果。

2）色度亮度增益和時(shí)延失真參數(shù)的編寫

色度亮度增益和時(shí)延是通過(guò)對(duì)色度脈沖的測(cè)量得到的，實(shí)際上色度脈沖是由一個(gè)色度包和一個(gè)脈沖組成的。在標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)失真的電視測(cè)試信號(hào)中，它們的幅度相同，中心位置也相同，但在通過(guò)失真的傳輸系統(tǒng)后，該信號(hào)發(fā)生失真，色度包和脈沖的幅度會(huì)有所改變，中心位置也不相同，它們的幅度比例的變化即為色度亮度增益，中心位置的差異即為色度亮度時(shí)延。這里將色度包的幅度增加5%，并向后延時(shí)50 ns來(lái)得到色度增益為5%、色亮?xí)r延為50 ns的測(cè)試信號(hào)。

3）亮度非線性失真參數(shù)的編寫

VM700T對(duì)亮度非線性的測(cè)量是通過(guò)測(cè)量五階梯信號(hào)的5個(gè)臺(tái)階幅度并取最大的和最小的，然后利用公式計(jì)算得出。因此想要模擬出帶有5%的亮度非線性失真的測(cè)試信號(hào)只需改變?nèi)我馀_(tái)階高度即可。

至此，行信號(hào)編寫完畢，保存為test.eqn，由于在電視信號(hào)中有些行是沒(méi)有色同步的，因此還需要一個(gè)testnb.eqn行信號(hào)文件，可以通過(guò)刪除test.eqn中的色同步獲得。

2.3.2 場(chǎng)信號(hào)的編寫

場(chǎng)信號(hào)的編寫相對(duì)容易，只是對(duì)編輯好的行信號(hào)進(jìn)行調(diào)用，具體程序如下：

編寫好程序后運(yùn)行File→Build，生成圖像文件test.cmp，并將這個(gè)文件通過(guò)軟盤或者RS232串口下載到TG2000中。

2.4 測(cè)試信號(hào)的驗(yàn)證

使用VM700T視頻測(cè)量?jī)x對(duì)編寫的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，編寫的測(cè)試信號(hào)通過(guò)TG2000發(fā)射后在VM700T上顯示如圖5，VM700T對(duì)上述失真參數(shù)的測(cè)量結(jié)果分別如圖6～圖8所示?？梢?，校準(zhǔn)信號(hào)在VM700T中各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果分別為Kpb=5.0%，Kp=5.1%，色亮增益=4.6%，色亮?xí)r延=51.5 ns，亮度非線性=5.1%，與編輯時(shí)的設(shè)定值基本一致，校準(zhǔn)信號(hào)編寫正確。

3 結(jié)束語(yǔ)

與傳統(tǒng)的VM700T視頻測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)方法相比，新的校準(zhǔn)方法更能全面地反映出VM700T的實(shí)際測(cè)量準(zhǔn)確度，改變了以往在失真參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確度上無(wú)能為力的局面。新的校準(zhǔn)方法已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室的具體校準(zhǔn)工作中，提高了實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)工作技術(shù)水平。

[1]劉丙清，王世學(xué).VM700T在電視系統(tǒng)測(cè)量中的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2002，26（2）：96-98.

[2]國(guó)家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所,天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院.數(shù)字電視原理與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[3]SJ/T10445—1993，合放式電視發(fā)射機(jī)測(cè)量方法[S].1993.