现代电视中心技术测试与测量幻灯片.ppt
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1、现代电视中心技术测现代电视中心技术测试与测量试与测量第1页,共187页,编辑于2022年,星期一目录目录1 1电视中心系统质量测试的标准框架电视中心系统质量测试的标准框架2 2电视图像质量的主观评价、客观测试标准和方法电视图像质量的主观评价、客观测试标准和方法3 3高清摄像机的测试项目和方法高清摄像机的测试项目和方法4 4高清监视器的测试项目和方法高清监视器的测试项目和方法5 5电视节目各流程的压缩编码参数选择电视节目各流程的压缩编码参数选择6 6国家标准国家标准演播室串行数字信号抖动技术参数与测量方法演播室串行数字信号抖动技术参数与测量方法7 7国家标准国家标准电视广播声音和图像的相对定时电
2、视广播声音和图像的相对定时8 8电视台制播网络质量测试项目和方法电视台制播网络质量测试项目和方法第2页,共187页,编辑于2022年,星期一前言前言实践实践认识论认识论方法论方法论做做dodo怎么做怎么做How doHow do为什么为什么这样做这样做Why doWhy do方法与目标方法与目标第3页,共187页,编辑于2022年,星期一一、电视中心系统质量测试的标准框架一、电视中心系统质量测试的标准框架第4页,共187页,编辑于2022年,星期一技术背景技术背景v长期以来,业内对数字视频的讨论大多数集中在眼图、抖动等长期以来,业内对数字视频的讨论大多数集中在眼图、抖动等接口指标上接口指标上
3、v业内广泛流传业内广泛流传“数字视频出了眼图还能测什么数字视频出了眼图还能测什么”等大家关注而又等大家关注而又长期没有得到正确回答的问题仍然困扰着视频工作者长期没有得到正确回答的问题仍然困扰着视频工作者 第5页,共187页,编辑于2022年,星期一电视中心系统质量测试的标准框架电视中心系统质量测试的标准框架v一、数字视频的层次模型和标准体系一、数字视频的层次模型和标准体系/框架框架v二、物理层和传输层二、物理层和传输层v三、数据链路层和协议层三、数据链路层和协议层v四、表示层四、表示层v五、应用层五、应用层v六、小结六、小结请参考数字视频的全面认识和分层测试第6页,共187页,编辑于2022年
4、,星期一v模拟视频模拟视频:模拟视频信号通过行、场结构的设计和通过色度副:模拟视频信号通过行、场结构的设计和通过色度副载波的幅度和相位,采用一个波形传递所有信息,在层次结构载波的幅度和相位,采用一个波形传递所有信息,在层次结构上耦合紧密,很难在层次接口上进行分割。上耦合紧密,很难在层次接口上进行分割。v数字视频系统:数字视频系统:更本质的变化在于原本相对封闭的视频开始融入到数字信息技术领域,更本质的变化在于原本相对封闭的视频开始融入到数字信息技术领域,视频系统开始借鉴并遵从数字信息系统的结构、层次、流程、规律,视频系统开始借鉴并遵从数字信息系统的结构、层次、流程、规律,以及其他特性以及其他特性
5、 数字视频融入到数字信息系统第7页,共187页,编辑于2022年,星期一数字视频的层次模型和标准框架第8页,共187页,编辑于2022年,星期一物理层和传输层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准物理层和传输层线缆特性11项指标GY/T 224-2007数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法SDI(无压缩标清)接口10项指标GB/T 17953-20004:2:2数字分量图像信号的接口 等效于ITU-R BT.656GY/T159-20004:4:4数字分量视频信号接口等效于ITU-R BT.799HD-SDI(无压缩高清)接口10项指标GY/T 157-2000演
6、播室高清晰度电视数字视频信号接口修改于ITU-R BT.1120ASI(压缩视频)接口8项指标GY/T 170-2001有线数字电视广播信道编码与调制规范的附录A等效于IEC 60728-9第9页,共187页,编辑于2022年,星期一数据链路层和协议层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准数据链路层和协议层SDI信号格式所有要求GB/T 14857-1993演播室数字电视编码参数规范(语法部分)等效于ITU-R BT.601GB/T 17953-20004:2:2数字分量图像信号的接口等效于ITU-R BT.656HD-SDI信号格式所有要求GY/T 155-2000
7、高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值(语法部分)修改于ITU-R BT.709GY/T 157-2000演播室高清晰度电视数字视频信号接口修改于ITU-R BT.1120第10页,共187页,编辑于2022年,星期一数据链路层和协议层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准数据链路层和协议层附属数据格式所有要求GY/T 160-2000数字分量演播室接口中的附属数据信号格式等效于ITU-R BT.1364GY/T 161-2000数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范等效于ITU-R BT.1305GY/T 162-2000高清晰度电视串行接口中作为附属数
8、据信号的24比特数字音频格式等效于ITU-R BT.1365GY/T 163-2000数字电视附属数据空间内时间码和控制码的传输格式等效于ITU-R BT.1366第11页,共187页,编辑于2022年,星期一数据链路层和协议层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准数据链路层和协议层同步要求GY/T 167-2000数字分量演播室的同步基准信号等效于ITU-R BT.711ASI信号格式和协议的所有要求(TS层)GB/T 17975.1-2000信息技术 运动图像及其伴音信息的通用编码 第1部分 系统等效于ISO/IEC 13818-1GY/T 221-2006有线数
9、字电视系统技术要求和测量方法ITU-T J.133Transport of MPEG-2 signals on packetised networks-Measurement of MPEG-2 transport streams in networks第12页,共187页,编辑于2022年,星期一表示层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准表示层无压缩视频相关参数GB/T 14857-1993演播室数字电视编码参数规范(语义部分)等效于ITU-R BT.601GY/T 155-2000高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值(语义部分)修改于ITU-R BT.709第
10、13页,共187页,编辑于2022年,星期一表示层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准表示层压缩视频相关参数(ES层)GB/T 17975.2-2000信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第2部分 视频(MPEG-2)等效于ISO/IEC 13818-2GB/T 20090.2-2006信息技术 先进音视频编码 第2部分:视频(AVS)ITU-T H.264 Advanced video coding for generic audiovisual services第14页,共187页,编辑于2022年,星期一应用层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准
11、标准代号名称国际标准应用层客观指标经过数字通道以后的以下模拟指标暂归入此:视频幅度、幅频特性、非线性失真、信杂比、K系数、时延、矢量幅度/相位误差GY/T xxx-xxxx标准清晰度串行数字视频通道技术要求和测量方法,正在制定中GY/T xxx-xxxx标准清晰度电视广播测试图,正在制定中第15页,共187页,编辑于2022年,星期一应用层层次应关注的测量参数和指标对其进行规范的标准标准代号名称国际标准应用层图像质量主观评价的客观化测试PQR指标泰克公司的PQA仪器,PQR是Picture Quality Rating的缩写PDMOS指标ITU-R BT.1683“Objective perc
12、eptual video quality measurement techniques for standard definition digital broadcast television in the presence of a full reference”的模型1(英国)VQM(EPSNR)指标ITU-R BT.1683的模型2(韩国)VQR指标ITU-R BT.1683的模型3(巴西)VQM指标ITU-R BT.1683的模型4(美国NTIA),VQM是Video quality metric的缩写第16页,共187页,编辑于2022年,星期一应用层应用层主观评价测试方法GY/T
13、134-1998数字电视图象质量主观评价方法修改于ITU-R BT.500测试素材GY/T xxx-xxxx标准清晰度数字电视主观评价用测试图像,正在制定中质量要求端到端ITU-R BT.1203User requirements for generic video bit-rate reduction coding of digital TV signals for an end-to-end television system标清(传送)ITU-R BT.800User requirements for the transmission through contribution and p
14、rimary distribution networks of digital television signals defined according to the 4:2:2 standard of Recommendation ITU-R BT.601高清(传送)ITU-R BT.1121User requirements for the transmission through contribution and primary distribution networks of digital HDTV signals第17页,共187页,编辑于2022年,星期一应用层应用层特定应用GY
15、/T 165-2000电视中心播控系统数字播出通路技术指标和测量方法GY/T 222-2006数字电视转播车技术要求和测量方法GY/T 212-2005标准清晰度数字编码器、解码器技术要求和测量方法GY/T xxx-xxxx非线性编辑系统技术要求和测量方法,GY/T xxx-xxxx虚拟演播室系统技术要求和测量方法,GY/T xxx-xxxx高清编码器技术要求和测量方法 GY/T xxx-xxxx数字切换矩阵技术要求和测量方法 第18页,共187页,编辑于2022年,星期一二、电视图像质量的主观评价、客观测试二、电视图像质量的主观评价、客观测试标准和方法标准和方法第19页,共187页,编辑于2
16、022年,星期一主观评价标准和方法v主观评价和客观测试的关系v高标清主观评价GY/T 134-1998 数字电视图像质量主观评价方法ITU-R BT.500-11 Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures第20页,共187页,编辑于2022年,星期一标清观看条件标清观看条件序号项目SDTV参数值1观看距离4倍到6倍图像高度2显示屏幕的峰值亮度70cd/m23束流截止时,屏幕亮度与峰值亮度之比0.024暗室中,黑电平亮度与峰值亮度之比约0.015显示器背景亮度与峰值亮度之比约0.
17、15第21页,共187页,编辑于2022年,星期一序号项目SDTV参数值6室内环境光照明低7背景光和照明光光源色温D658背景光部分对观看员的角度高43,宽579观看员的座位布局水平方向在中垂线30内10显示图像(对角线)尺寸至少50厘米标清观看条件标清观看条件第22页,共187页,编辑于2022年,星期一序号项目HDTV参数值1观看距离约3倍图像高度2显示屏幕的峰值亮度150250cd/m23束流截止时,屏幕亮度与峰值亮度之比0.024暗室中,黑电平亮度与峰值亮度之比约0.015显示器背景亮度与峰值亮度之比约0.15高清观看条件高清观看条件第23页,共187页,编辑于2022年,星期一序号项
18、目HDTV参数值6室内环境光照明低7背景光和照明光光源色温D658背景光部分对观看员的角度高53,宽839观看员的座位布局水平方向在中垂线30内10显示图像(对角线)尺寸大于32英寸高清观看条件高清观看条件第24页,共187页,编辑于2022年,星期一评价系统评价系统第25页,共187页,编辑于2022年,星期一v测试序列:测试序列:GY/T 228-2007 GY/T 228-2007 标准清晰度数字电视主观评价用测试图像标准清晰度数字电视主观评价用测试图像 v评价人员评价人员专业专业非专业非专业v显示设备显示设备CRTCRT平板平板几个要素几个要素第26页,共187页,编辑于2022年,星
19、期一评分方法和评分标度评分方法和评分标度v双刺激连续质量标度法v双刺激损伤标度法第27页,共187页,编辑于2022年,星期一双刺激连续质量标度法双刺激连续质量标度法v方法第28页,共187页,编辑于2022年,星期一双刺激连续质量标度法双刺激连续质量标度法v评分第29页,共187页,编辑于2022年,星期一双刺激损伤标度法双刺激损伤标度法v方法第30页,共187页,编辑于2022年,星期一双刺激损伤标度法双刺激损伤标度法v评分第31页,共187页,编辑于2022年,星期一测试图像测试图像vGY/T 228-2007 GY/T 228-2007 标准清晰度数字电视主观评价用测试图像标准清晰度数
20、字电视主观评价用测试图像v承担单位:中央电视台、广播电视规划院承担单位:中央电视台、广播电视规划院v国国外外的的主主观观评评价价用用测测试试素素材材,由由于于画画面面内内容容、节节目目种种类类、敏敏感感色色彩彩、发行格式等与我国情况均有所不同,并有版权等限制发行格式等与我国情况均有所不同,并有版权等限制v国内一直未能拥有一套自己的测试素材国内一直未能拥有一套自己的测试素材第32页,共187页,编辑于2022年,星期一制作考虑制作考虑1.1.坚持科学严谨的编制原则坚持科学严谨的编制原则2.2.坚持高起点,确保制定的标准具有先进性坚持高起点,确保制定的标准具有先进性3.3.充分考虑我国的应用需求和
21、特点,包含中国文化元素充分考虑我国的应用需求和特点,包含中国文化元素4.4.自主选材、自主拍摄制作自主选材、自主拍摄制作5.5.充分考虑标准的适用性,易于推广使用充分考虑标准的适用性,易于推广使用6.6.低成本制作原则低成本制作原则第33页,共187页,编辑于2022年,星期一制作过程制作过程v本标准历时三年,已召开全体会议本标准历时三年,已召开全体会议45次次v组织了组织了8批的外景拍摄批的外景拍摄v组织了组织了6批的演播室拍摄批的演播室拍摄v项目组拍摄完成的素材项目组拍摄完成的素材2220余分钟余分钟v挑选现有节目素材挑选现有节目素材3940余分钟余分钟v最终确定图像最终确定图像1144秒
22、,入选率约秒,入选率约1/3300v我国第一套自行研制的数字电视测试图像库我国第一套自行研制的数字电视测试图像库第34页,共187页,编辑于2022年,星期一主要内容主要内容v本标准包括测试图像本标准包括测试图像47条条其中静止图像其中静止图像5条、演播室图像条、演播室图像13条、外景图像条、外景图像13条,后期合成制条,后期合成制作图像作图像9条,现有日常节目图像条,现有日常节目图像6条,计算机生成图像条,计算机生成图像1条条第35页,共187页,编辑于2022年,星期一v并且描述了测试图像的主要内容、代表性、运动特性、主要考察属并且描述了测试图像的主要内容、代表性、运动特性、主要考察属性等
23、性等v同时为了便于查询和使用,还给出了每条图像的示意截图、同时为了便于查询和使用,还给出了每条图像的示意截图、10秒秒图像的起止帧、测试图像的选用建议以及测试编解码系统时推荐的图像图像的起止帧、测试图像的选用建议以及测试编解码系统时推荐的图像组合实例组合实例v附录中给出了图像的数学统计特性附录中给出了图像的数学统计特性主要内容主要内容第36页,共187页,编辑于2022年,星期一lPCM数据熵数据熵PCM(脉冲编码调制)数据熵(脉冲编码调制)数据熵(E)代表一幅图像的平均信息量,代)代表一幅图像的平均信息量,代表了样值的分布性,由式(表了样值的分布性,由式(B.1)给出。)给出。(B.1)其中
24、:其中:Imin图像信号的最小电平;图像信号的最小电平;Imax图像信号的最大电平;图像信号的最大电平;P(i)图像信号电平图像信号电平i发生的概率。发生的概率。图像的数学统计特性第37页,共187页,编辑于2022年,星期一lAC能量能量AC(任一在一维或二维上频率不为零的(任一在一维或二维上频率不为零的DCT系数)能量代表图像空系数)能量代表图像空间活动性程度。间活动性程度。AC能量被定义为除能量被定义为除DC(在二维中频率为零的(在二维中频率为零的DCT系系数)系数之外的数)系数之外的DCT系数的平方和,如式(系数的平方和,如式(B.2)所示。)所示。(B.2)式中:式中:C(m,n)D
25、CT系数;系数;N在一场(或一帧)中的在一场(或一帧)中的DCT变换块的数目;变换块的数目;ACmax归一化因子,它是理论上的归一化因子,它是理论上的AC能量最大值,当变换块中一能量最大值,当变换块中一半区域为黑,另一半区域为白时可得到半区域为黑,另一半区域为白时可得到AC能量最大值。能量最大值。图像的数学统计特性第38页,共187页,编辑于2022年,星期一l频谱熵频谱熵频谱熵代表了频谱熵代表了DCT系数的随机程度,用于评估基于系数的随机程度,用于评估基于DCT的降的降比特系统所需的比特率比特系统所需的比特率 l运动矢量运动矢量运动矢量用一个二维参数来逐块表示对象的运动情况运动矢量用一个二维
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