VM700T视频测量仪的校准方法的改进

2012-03-15刘雷，韩东

电视技术 2012年16期

刘雷，韩东

（中国电子科技集团公司第三研究所质检中心校准实验室，北京 100015）

VM700T是一种全功能的视频测量和视频监视仪器，自问世以来，就得到了世界各国广大用户的青睐，现在仍是各国广电部门不可缺少的仪器设备。它功能强大，使用简单方便，测量结果精确，在电视系统的质量监视和测量中发挥着不可替代的作用。为了保证使用的VM700测量结果准确可靠，必须对其各项参数的测量能力进行校准[1]。

1 当前VM700T的校准方法

当前国内对视频测试仪的校准方法大致有两种，分别是基本参量校准法和标准视频信号校准法。

1.1 基本参数校准法

所谓的基本参数校准法就是用标准的视频幅度和相位校准装置对VM700T视频测量仪的基本参数的测量精度进行校准。例如，使用幅度校准仪VAC和电视幅相标准仪APS-1来分别校准VM700T对亮度电平和色度相位的测量准确度。而对于时间测量精度则采用类似于校准普通示波器的时间测量精度的方法来校准，由于视频测量仪器通常只识别符合视频信号制式的信号，所以这种方法在信号识别和校准参数的全面性上都存在很多限制。使用这种方法只能实现VM700T对于电视信号的亮度电平、色度相位以及时间参数测量准确性的校准，而不能实现VM700T对于色度幅度以及亮度非线性、K系数、DG、DP等失真参数的测量功能的校准。

1.2 标准视频信号校准法

标准视频信号校准法就是用标准电视信号源来校准VM700T视频测量仪，具体方法是利用其来输出标准的理论上无误差和失真的电视信号，然后读取被校视频测量仪的读数，并与标准的电视信号的各项参数进行比对。对于VM700T的亮度电平、色度电平和相位的测量准确度的校准采用的是标准的、无误差的彩条测试信号，然后读取VM700T的测量结果并与标准彩条信号的参数进行比对，由于是使用标准的彩条信号因而在测试点的选择上受到了很大的限制；而对于亮度非线性、K系数、DG、DP等失真参数的测量功能的校准则是采用相对应的标准的、无失真的视频测试信号，读取VM700T的测量值作为校准结果。事实上测量值体现的是VM700T与标准信号源组成的测量系统所携带的失真参数底度，而不是它对于上述失真参数的测量误差，更不能反映出当视频信号中存在以上失真时，VM700T测量结果的准确性。

显然上述两种方法都不能对VM700T的视频测量功能进行全面的校准，即使将两种方法进行结合也只能实现对于亮度电平、色度电平和色度相位的测量功能的准确度，而对亮度非线性、K系数、DG、DP等失真参数的测量功能的校准，则显得无能为力。

2 新的VM700T的校准方法

要想全面的反映VM700T的测量准确度，最好的方法就是将带有指定误差或者失真的视频信号传输到VM700T的输入端，观测VM700T对这个视频信号的测量结果是否与实际误差或失真系数一致，这就需要一台具有信号编辑功能的视频信号发生器及其配套的信号编辑程序。这里选用的是泰克公司的TG2000信号发生器和信号编辑程序SDP2000。

2.1 TG2000信号发生器

TG2000是美国泰克公司生产的可编程的电视测试信号发生器，完全支持VM700T的测量程序，可以提供多种制式的模拟和数字测试信号，符合模拟和数字、视频和音频的工业标准。TG2000还可以在Windows操作系统下利用SDP2000信号编辑程序对标准的电视测试信号进行编辑、修改以满足不同的测试需求。

2.2 SDP2000信号编辑程序

SDP2000是一种以Windows为基础的软件程序，可在厂家提供的测试信号库里编辑信号，以及产生特殊应用的新型测试信号。行和场的编辑功能可迅速简便地变换全场测试信号以及复合多字段矩阵信号以用于自动测试。经过修改的以及新的信号可在厂家的测试信号库或者用户新生成的信号库中得以命名和存储。

利用SDP2000信号编辑程序编辑测试信号主要包括行信号的编辑和场信号的编辑两个部分。由于VM700T对电视信号的测量主要体现在某一行的信号上，因此行信号的编辑是信号编辑的核心内容。在行信号的编辑上，SDP2000提供了很多现成的波形成分用户可以自行调用，比如：方波、脉冲、台阶、正弦波、色度包、噪声等，只需设置相应的参数即可。而且还可以对这些波形进行简单的数学运算产生需要的波形。

2.3 测试信号的编写

SDP2000提供了一些比较常用的标准的电视测试信号，例如彩条信号、白场信号、插入测试行信号等。可以对这些标准的测试信号进行编辑来生成VM700T的校准信号。下面以插入测试行测试信号中的17行测试信号进行编辑来实现对VM700T的K系数、色亮增益、色亮时延、亮度非线性这4个参数的测量性能进行校准。这里对17行测试信号进行修改、编辑实现携带下列失真参数的VM700T校准信号：Kpb=5%，Kp=5%，色亮增益=5%，色亮时延=50 ns，亮度非线性=5%。

2.3.1 行信号的编写

利用SDP2000软件打开CCIR17.EQN，如图1所示。从图中可以看出它是由方波、脉冲、色度脉冲以及五阶梯这4个波形组成。其中方波和脉冲携带了K系数失真参数，色度脉冲携带了色亮增益和色亮时延失真参数，五阶梯携带了亮度非线性失真参数。由于是标准的测试信号，因此理论上这些失真参数都是0。双击面板可以得到这个信号的各种组成成分以及相应的参数，如图2所示。对这些参数进行相应地修改并加入必要的新的波形成分就可得到携带一定的失真参数的VM700T校准信号。

1）K系数失真参数的编写

K系数主要包括和Kpb和Kp，其中Kpb指的是2T脉冲与条幅脉冲幅度之比，它的计算公式为

式中：P为脉冲高度，L为方波幅度，在标准17行信号P=L=700 mV，因此只需将方波的幅度改为840 mV或者560 mV即可得到Kpb=5%，为了避免输入电平过高而损伤VM700T，这里设置方波幅度为560 mV。

Kp是指2T脉冲通过视频通道后，输出双回波相对幅度的百分数的加权值。带有回波的脉冲波形如图3所示。

由于不同位置的回拨幅度对电视图像的影响程度不同，因此VM700T在测量过程中进行了加权处理。具体公式为

以上公式分母中的4，2，1是加权值，从计算结果中，应选最大的值作为测试系统的Kp[2-3]。

VM700T对Kp的测量方法是根据上面的加权值拟合出一条曲线作为刻度线，如图4所示。然后使该刻度线与2T脉冲的回波相切，读取刻度线在±8T处偏离出基准电平的幅度为作为a‴1,2，带入±8T处的公式计算出Kp。根据VM700T的测量原理，要想得到带有失真参数Kp=5%的测试信号，只需在距离主脉冲±8T处加上一个幅度35 mV的脉冲即可。但事实并非如此，因为现实中标准的电视信号经过失真系统后所产生的回波一定包含正负两个方向成分的，只包含正方向成分或者负方向成分的回波是不存在的，因此如果只加正方向的脉冲，VM700T在测量过程中会误认为在正脉冲幅度的一半是基准电平而使拟合的刻度线上提，反之下沉，导致测量测量结果错误。为了避免这个问题，在距离主脉冲的±8T的两个位置分别加一个+35 mV和一个-35 mV的脉冲，这样VM700T就可以正确的判断出基准电平位置，从而得出正确的测量结果。

2）色度亮度增益和时延失真参数的编写

色度亮度增益和时延是通过对色度脉冲的测量得到的，实际上色度脉冲是由一个色度包和一个脉冲组成的。在标准的无失真的电视测试信号中，它们的幅度相同，中心位置也相同，但在通过失真的传输系统后，该信号发生失真，色度包和脉冲的幅度会有所改变，中心位置也不相同，它们的幅度比例的变化即为色度亮度增益，中心位置的差异即为色度亮度时延。这里将色度包的幅度增加5%，并向后延时50 ns来得到色度增益为5%、色亮时延为50 ns的测试信号。

3）亮度非线性失真参数的编写

VM700T对亮度非线性的测量是通过测量五阶梯信号的5个台阶幅度并取最大的和最小的，然后利用公式计算得出。因此想要模拟出带有5%的亮度非线性失真的测试信号只需改变任意台阶高度即可。

至此，行信号编写完毕，保存为test.eqn，由于在电视信号中有些行是没有色同步的，因此还需要一个testnb.eqn行信号文件，可以通过删除test.eqn中的色同步获得。

2.3.2 场信号的编写

场信号的编写相对容易，只是对编辑好的行信号进行调用，具体程序如下：

编写好程序后运行File→Build，生成图像文件test.cmp，并将这个文件通过软盘或者RS232串口下载到TG2000中。

2.4 测试信号的验证

使用VM700T视频测量仪对编写的测试信号进行验证，编写的测试信号通过TG2000发射后在VM700T上显示如图5，VM700T对上述失真参数的测量结果分别如图6～图8所示。可见，校准信号在VM700T中各项参数的测量结果分别为Kpb=5.0%，Kp=5.1%，色亮增益=4.6%，色亮时延=51.5 ns，亮度非线性=5.1%，与编辑时的设定值基本一致，校准信号编写正确。