端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置及測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置及測量系統(tǒng)，裝置包括時間戳高速發(fā)生器、至少兩個顯示控制器，所述至少兩個顯示控制器各自分別連接一個顯示單元，所述顯示單元陣列排布構成顯示陣列；所述時間戳高速發(fā)生器每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一個時間戳，依次發(fā)送不同時間產(chǎn)生的所述時間戳到所述至少兩個顯示控制器；所述至少兩個顯示控制器獲取來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的時間戳從而驅動所述顯示陣列；所示顯示陣列依次在每個顯示單元分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。本發(fā)明提高了時延測量精度，以滿足對時延高度敏感的視頻處理系統(tǒng)的時延測量精度要求，同時本發(fā)明的測量系統(tǒng)設備簡單，成本大大降低。
【專利說明】端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置及測量系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲測量領域，特別涉及一種端到端視頻傳輸延遲 測量顯示裝置及測量系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 時間延遲是視頻處理系統(tǒng)輸入與輸出之間的時間先后順序。視頻處理系統(tǒng)的每個 組成單元，如視頻采集、編碼、傳輸、解碼、顯示，以及接口和緩存都會產(chǎn)生延遲。端到端的時 間延遲又稱為⑶L(Capture-t〇-DisplayLatency)，是指從發(fā)送端采集視頻畫面到接收端 顯示視頻畫面所經(jīng)歷的時間差。CDL是衡量視頻傳輸系統(tǒng)服務質(zhì)量的重要指標之一，定量的 表征了系統(tǒng)的實時性。測量端到端視頻的延遲方法較多，國內(nèi)外的研究人員、專業(yè)設備提供 商都給出了相關的解決方案。這些方案主要分為兩大類，具體如下： 第一類稱為侵入式測量方法，主要原理為，發(fā)送端定制產(chǎn)生的特殊的視頻音頻信號，并 送入編碼和傳輸系統(tǒng)，由專門的測量設備在接收端或者指定的測量點接收這些信號，計算 時間差作為兩點之間的時延。采用這類方案的通常是專業(yè)設備廠商，比如羅德與施瓦茨公 司、泰克公司等提供的相關測量設備。其優(yōu)點是測量精度高，支持較多的待測點。缺點是需 要有專業(yè)的、昂貴的設備，因為涉及圖像的采集和顯示，這些專業(yè)設備無法替代用戶使用的 采集和顯示設備，因此侵入式方法難以精確地測量端到端的時延⑶L，特別是發(fā)送端和接收 端不在同一個地點，分屬于遠程異地的情況。
[0003] 第二類稱為非侵入式測量方法，其主要原理是，發(fā)送端在視頻畫面上嵌入可以表 示時間戳的符號，即發(fā)送時間戳，在接收端顯示出帶有發(fā)送時間戳的視頻畫面時，提取發(fā)送 時間戳并與接收端的本地時間戳進行比較，從而獲得時延CDL?，F(xiàn)有的常見方法是在計算機 屏幕上顯示時間戳，用攝像機對著計算機屏幕采集視頻畫面，從而將時間戳融入視頻圖像 內(nèi)，發(fā)送端將帶有時間戳的視頻編碼壓縮，并傳輸?shù)浇邮斩恕＝邮斩私獯a并顯示出帶有時間 戳的視頻畫面?，F(xiàn)有的非入侵的測量方法，時間戳通常有數(shù)字形式、一維條碼、二維碼和設 計的特殊符號。主要目的是希望利用已有的、比較穩(wěn)定、可靠性高的碼字生成器和讀碼器。 雖然這類方法不需要昂貴的專業(yè)測試設備，但是測量的時間延遲的精度受制于計算機顯示 器的刷新率、顯示器顯像延遲、攝像機的幀率、曝光時間、收發(fā)兩端時鐘同步精度的影響從 而使得其測量精度較低。這類方法常用于IP網(wǎng)絡的視頻時延低精度測量，其測量精度無法 滿足對時延高度敏感的視頻處理系統(tǒng)的測量要求，比如地面數(shù)字電視、無人機實時偵察、紅 外成像制導武器、遠程手術系統(tǒng)等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中所存在的上述不足，提供一種端到端視頻傳輸 延遲測量顯示裝置及測量系統(tǒng)，以滿足對時延高度敏感的視頻處理系統(tǒng)的時延測量精度要 求，降低成本。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種端到端視頻傳輸延遲測 量顯示裝置，包括時間戳高速發(fā)生器，所述時間戳高速發(fā)生器連接至少兩個顯示控制器，所 述至少兩個顯示控制器各自分別連接一個顯示單元，所述顯示單元陣列排布構成顯示陣 列； 所述時間戳高速發(fā)生器，用于每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一個時 間戳，依次發(fā)送不同時間產(chǎn)生的所述時間戳到所述至少兩個顯示控制器；其中所述預定時 間為毫秒級； 所述至少兩個顯示控制器，用于獲取來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的時間戳從而驅 動所述顯示陣列； 所示顯示陣列，用于依次在每個顯示單元分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
[0006] 優(yōu)選的，所述時間戳高速發(fā)生器通過總線連接所述至少兩個顯示控制器，所述至 少兩個顯示控制器各自具有唯一的總線地址； 所述時間戳高速發(fā)生器具體用于每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一 個時間戳，將每個所述時間戳生成帶有所述總線地址的總線數(shù)據(jù)幀，依次發(fā)送所述總線數(shù) 據(jù)幀到所述總線； 所述至少兩個顯示控制器具體用于分別根據(jù)各自的所述總線地址從所述總線上獲取 與各自的所述總線地址唯一對應的來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的所述總線數(shù)據(jù)幀，解 析所述總線數(shù)據(jù)幀提取其中的時間戳從而驅動所述顯示陣列； 所示顯示陣列，用于依次在每個顯示單元分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
[0007] 優(yōu)選的，若所述至少兩個顯示控制器中的任意一個顯示控制器第二次收到所述時 間戳高速發(fā)生器發(fā)送來的與其唯一的所述總線地址對應的所述總線數(shù)據(jù)幀，則所述顯示陣 列中與所述任意一個顯示控制器連接的顯示單元顯示與當前的所述總線數(shù)據(jù)幀對應的時 間戳，否則始終顯示之前的所述時間戳。
[0008] 優(yōu)選的，所述顯示陣列中每個顯示單元按照所述顯示單元從左到右、從上到下的 先后排布順序分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
[0009] 優(yōu)選的,所述顯示陣列中的每個顯示單元為IXD顯示單元，多個IXD顯示單元按照 行列對齊構成LCD顯示陣列。
[0010] 本發(fā)明還提供一種端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，包括： 第一測量顯示裝置，即上述的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置，用于在發(fā)送端生成 并在所述顯示陣列上按照陣列方式顯示不同時間產(chǎn)生的時間戳； 第一視頻采集單元，用于采集所述第一測量顯示裝置的顯示陣列上顯示的不同時間產(chǎn) 生的時間戳圖像畫面，將所述圖像畫面編碼壓縮生成視頻流發(fā)送到視頻傳輸網(wǎng)絡； 所述視頻傳輸網(wǎng)絡，與所述第一視頻采集單元連接，用于傳輸所述視頻流； 視頻顯示單元，與所述視頻傳輸網(wǎng)絡連接，用于接收所述視頻流，對所述視頻流進行解 碼并顯示解碼后的圖像畫面； 第二測量顯示裝置，與所述第一測量顯示裝置相同，且與所述第一測量裝置同時啟動， 用于在接收端生成并在所述顯示陣列上按照陣列方式顯示不同時間產(chǎn)生的時間戳； 第二視頻采集單元，用于同時采集錄制所述第二測量顯示裝置的顯示陣列上顯示的 不同時間產(chǎn)生的時間戳圖像畫面和所述視頻顯示單元顯示的解碼后的圖像畫面的視頻信 息； 分析單元，用于對所述第二視頻采集單元采集到的所述第二測量顯示裝置和所述視頻 顯示單元的所述視頻信息進行解碼，將每一幀保存為一幅圖像，然后在圖像中的所述第二 測量顯示裝置區(qū)域提取最大的第一時間戳，在圖像中所述視頻顯示單元區(qū)域提取最大的第 二時間戳，計算所述第一時間戳和第二時間戳的差值即為時間延遲測量值。
[0011] 優(yōu)選的，所述第二視頻采集單元采集錄制所述第二測量顯示裝置和所述視頻顯示 單元的圖像畫面視頻的時間為3-5分鐘。
[0012] 優(yōu)選的，所述分析單元還用于對每幀圖像分別計算所述時間延遲測量值，取多個 所述時間延遲測量值的平均值作為傳輸系統(tǒng)端到端的時間延遲測量值。
[0013] 優(yōu)選的，所述第一視頻采集單元的采集頻率為/s，所述視頻顯示單元的刷新率為 /d，所述第二視頻采集單元的采集頻率為/;，其中，/d彡/;彡/s。
[0014] 優(yōu)選的，所述第一視頻采集單元和第二視頻采集單元均為攝像機，所述視頻顯示 單元為IXD顯示器。
[0015] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明測量顯示裝置中設計了可顯示多 個時間戳的顯示單元構成的顯示陣列，在不同的位置顯示不同的時間戳，避免了在同一個 位置快速顯示時間戳，前后時間戳重疊，從而形成了清晰的時間戳圖像，提高了時間戳識別 的準確度。利用其測量端到端視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲時可生成更精確的、更清晰的時間戳 圖像，進而提高時延測量精度，以滿足對時延高度敏感的視頻處理系統(tǒng)的時延測量精度要 求，同時本發(fā)明的測量系統(tǒng)設備簡單，成本大大降低。
[0016]

【專利附圖】

【附圖說明】： 圖1是本發(fā)明實施例中的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例中LCD陣列示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例中的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)示意圖； 圖4是視頻采樣過程和偏差示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例中的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)發(fā)送端視頻采集過程示意圖； 圖6是本發(fā)明實施例中的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)接收端視頻采集過程示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明 上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范 圍。
[0018] 本發(fā)明測量顯示裝置中設計了可顯示多個時間戳的顯示單元構成的顯示陣列，在 不同的位置顯示不同的時間戳，避免了在同一個位置快速顯示時間戳，前后時間戳重疊，從 而形成清晰的時間戳圖像，提高了時間戳識別的準確度。
[0019] 利用其測量端到端視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲時可生成更精確的、更清晰的時間戳圖 像，進而提高時延測量精度，以滿足對時延高度敏感的視頻處理系統(tǒng)的時延測量精度要求， 同時本發(fā)明的測試系統(tǒng)設備簡單，成本大大降低。下面結合附圖具體說明。
[0020] 本發(fā)明的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置，包括時間戳高速發(fā)生器，所述時間 戳高速發(fā)生器連接至少兩個顯示控制器，所述至少兩個顯示控制器各自分別連接一個顯示 單元，所述顯示單元陣列排布構成顯示陣列。
[0021] 所述時間戳高速發(fā)生器，用于每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一 個時間戳，依次發(fā)送不同時間產(chǎn)生的所述時間戳到所述至少兩個顯示控制器；其中所述預 定時間為毫秒級，本領域技術人員可根據(jù)具體情況設置。
[0022] 所述至少兩個顯示控制器，用于獲取來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的時間戳從 而驅動所述顯示陣列。
[0023] 所示顯示陣列，用于依次在每個顯示單元分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
[0024] 具體的，參看圖1，所述時間戳高速發(fā)生器通過總線連接所述至少兩個顯示控制 器，所述至少兩個顯示控制器各自具有唯一的總線地址。所述時間戳高速發(fā)生器具體用于 每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一個時間戳，將每個所述時間戳生成帶有 所述總線地址的總線數(shù)據(jù)幀，依次發(fā)送所述總線數(shù)據(jù)幀到所述總線；所述至少兩個顯示控 制器具體用于分別根據(jù)各自的所述總線地址從所述總線上獲取與各自的所述總線地址唯 一對應的來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的所述總線數(shù)據(jù)幀，解析所述總線數(shù)據(jù)幀提取其 中的時間戳從而驅動所述顯示陣列；所示顯示陣列，用于依次在每個顯示單元分別顯示不 同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
[0025] 優(yōu)選的，若所述至少兩個顯示控制器中的任意一個顯示控制器第二次收到所述時 間戳高速發(fā)生器發(fā)送來的與其唯一的所述總線地址對應的所述總線數(shù)據(jù)幀，則所述顯示陣 列中與所述任意一個顯示控制器連接的顯示單元顯示與當前的所述總線數(shù)據(jù)幀對應的時 間戳，否則始終顯示之前的所述時間戳。也就是說每個顯示單元依次始終顯示各自收到的 時間戳，直到重新收到一個最新產(chǎn)生的時間戳則開始顯示最新的時間戳。
[0026] 優(yōu)選的，所述顯示陣列中每個顯示單元按照所述顯示單元從左到右、從上到下的 先后排布順序分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。由于所述時間戳是所述時間戳高速發(fā) 生器每隔預定時間連續(xù)產(chǎn)生的，時間戳的時間值是不斷增大的，按照陣列方式從左到右、從 上到下的先后排布順序分別顯示，這樣在采集圖像分析時可便于快速確定有效時間戳（即 最大值的時間戳)，一般位于圖像的右下角，提高分析處理的效率。
[0027] 優(yōu)選的，所述顯示陣列中的每個顯示單元為IXD顯示單元，多個IXD顯示單元按照 行列對齊構成LCD顯示陣列。
[0028] 具體的，所述顯示陣列由多個極小尺寸的IXD顯示單元按照行列對齊，規(guī)則地拼 接成一個緊湊的LCD陣列，圖2為LCD陣列的示意圖。參看圖1，時間戳面板(即端到端視頻 傳輸延遲測量顯示裝置）由IXD陣列、GPS授時時鐘、顯示控制器、時間戳高速發(fā)生器、總線 等五個部分組成。每個LCD顯示單元具有各自獨立的顯示控制器，并通過總線與時間戳高 速發(fā)生器連接在一起。每個顯示控制器具有唯一的總線地址，從總線上獲取來自時間戳高 速發(fā)生器發(fā)送給本地址的時間戳，并驅動IXD顯示單元顯示出時間戳。GPS授時時鐘獲取 外部GPS信號，生成同步時間。時間戳高速發(fā)生器從GPS授時時鐘獲取同步時間，按照LCD 顯示單元的顯示控制器的總線地址，順次發(fā)送產(chǎn)生的時間戳到對應的IXD顯示單元進行顯 示。時間戳高速發(fā)生器每隔1//。秒產(chǎn)生一個時間戳，經(jīng)過總線送給指定的LCD顯示單元顯 示。每個LCD顯示單元會始終顯示對應的時間戳值，直到顯示控制器接收到新的時間戳或 者清除顯示命令。LCD陣列上的時間戳按從左到右、從上到下的先后順序顯示。時間戳顯示 陣列能提供的最小時間粒度為1//。。時間戳顯示陣列上會顯示多個時間戳，其中的最大值 的時間戳稱為有效時間戳。
[0029] 由于常規(guī)的非入侵的時延測量方法通常是對著時鐘或者秒表采集時間戳。因為不 斷變化時間戳顯示在一個顯示裝置的同一個位置或者緊鄰的位置，前后不同的時間戳重疊 在一起，形成模糊的時間戳圖像。本發(fā)明設計了時間戳顯示陣列面板，在不同的位置顯示不 同的時間戳，避免了在同一個位置快速顯示時間戳，前后時間戳重疊，從而形成清晰的時間 戳圖像，提高了時間戳識別的準確度。利用其測量端到端視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲時可生成 更精確的、更清晰的時間戳圖像，進而提高時延測量精度，以滿足對時延高度敏感的視頻處 理系統(tǒng)的時延測量精度要求。
[0030] 本發(fā)明還提供一種端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，包括： 第一測量顯示裝置，即上述實施例的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置（也稱時間戳 面板，下同），用于在發(fā)送端生成并在所述顯示陣列上按照陣列方式顯示不同時間產(chǎn)生的時 間戳； 第一視頻采集單元(如攝像機)，用于采集所述第一測量顯示裝置的顯示陣列上顯示的 不同時間產(chǎn)生的時間戳圖像畫面，將所述圖像畫面編碼壓縮生成視頻流發(fā)送到視頻傳輸網(wǎng) 絡； 所述視頻傳輸網(wǎng)絡，與所述第一視頻采集單元連接，用于傳輸所述視頻流； 視頻顯示單元(如IXD顯示器)，與所述視頻傳輸網(wǎng)絡連接，用于接收所述視頻流，對所 述視頻流進行解碼并顯示解碼后的圖像畫面； 第二測量顯示裝置，與所述第一測量顯示裝置相同，且與所述第一測量裝置同時啟動， 用于在接收端生成并在所述顯示陣列上按照陣列方式顯示不同時間產(chǎn)生的時間戳； 第二視頻采集單元(如攝像機)，用于同時采集錄制所述第二測量顯示裝置的顯示陣列 上顯示的不同時間產(chǎn)生的時間戳圖像畫面和所述視頻顯示單元顯示的解碼后的圖像畫面 的視頻信息。
[0031] 優(yōu)選的，在一個示例中，所述第二視頻采集單元采集錄制所述第二測量顯示裝置 和所述視頻顯示單元的圖像畫面視頻的時間為3-5分鐘，這樣可采集足夠的畫面供后續(xù)處 理。第二視頻采集單元也可以保存采集的視頻信息。
[0032] 分析單元，用于對所述第二視頻采集單元采集到的所述第二測量顯示裝置和所述 視頻顯示單元的所述視頻信息進行解碼，將每一幀保存為一幅圖像，然后在圖像中的所述 第二測量顯示裝置區(qū)域提取最大的第一時間戳，在圖像中所述視頻顯示單元區(qū)域提取最大 的第二時間戳，計算所述第一時間戳和第二時間戳的差值即為時間延遲測量值。所述分析 單元可以是具有視頻、圖像處理的任何計算裝置。
[0033] 本發(fā)明利用所述測量顯示裝置測量端到端視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲，可生成更精確 的、更清晰的時間戳圖像，進而提高時延測量精度，以滿足對時延高度敏感的視頻處理系統(tǒng) 的時延測量精度要求，同時本發(fā)明的測量系統(tǒng)設備簡單，成本大大降低。
[0034] 為了進一步提高測量精度，在一個示例中，所述分析單元還用于對每幀圖像分別 計算所述時間延遲測量值，取多個所述時間延遲測量值的平均值作為傳輸系統(tǒng)端到端的時 間延遲測量值。
[0035] 優(yōu)選的，所述第一視頻采集單元的采集頻率為/s，所述視頻顯示單元的刷新率為 /d，所述第二視頻采集單元的采集頻率為/；，其中，/d彡/；彡/；。
[0036] 下面通過一個實施例具體說明本發(fā)明的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)。
[0037] 參看圖3,本發(fā)明測量系統(tǒng)由被測系統(tǒng)設備和測試設備兩部分組成，測試設備包括 發(fā)送端時間戳面板SSTPanel(即第一測量顯示裝置，下同)、接收端時間戳面板RSTPanel (即第二測量顯示裝置，下同)、接收端攝像機RCamera(即第二視頻采集單元）三個部 分。被測系統(tǒng)設備主要為發(fā)送端設備攝像機SCamera(即第一視頻采集單元)、傳輸網(wǎng)絡 TransmissionNetworks、接收端的終端設備液晶顯示器DispIXD(即視頻顯示單元)。
[0038] 發(fā)送端SSTPanel快速生成連續(xù)的毫秒級時間戳，并順次顯示在面板的顯示單元 陣列上供發(fā)送端設備SCamera采集。SCamera采集視頻圖像畫面，編碼壓縮生成視頻流，并 將視頻流發(fā)送到傳輸網(wǎng)絡TransmissionNetworks。在測量過程中，SCamera對著SSTPanel 拍攝視頻，記錄下了SSTPanel上不斷變化的時間戳，形成了帶有時間戳的輸入視頻畫面。 TransmissionNetworks為視頻流提供傳輸通路，將視頻從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩耍瓿梢曨l 數(shù)據(jù)流的傳輸。DispLCD是接收終端，實現(xiàn)視頻接收解碼顯示，將解碼的視頻畫面呈現(xiàn)給用 戶，在測量的過程中，DispIXD顯示發(fā)送端送過來的帶有發(fā)送時間戳的視頻畫面。RSTPanel 與SSTPanel功能類似，主要快速生成連續(xù)的毫秒級時間戳，并順次顯示在面板上供接收端 RCamera米集。RCamera為攝像機，在接收端同時對著DispIXD和RSTPanel快速記錄來自 發(fā)送端的時間戳和接收端本地時間戳。
[0039] 被測傳輸系統(tǒng)的發(fā)端采集帶有發(fā)送時間戳7；的視頻畫面，接收端解碼顯示帶有發(fā) 送時間戳的視頻畫面，再與接收端的本地時間戳面板顯示的接收時間戳7；同時被接收端的 高幀率攝像機RCamera采集顯示，通過分析視頻圖像，提取7；和7；并計算時間差，從而獲得 到端到端傳輸延遲的測量值。本發(fā)明計算簡單、精度高，測量設備簡單，成本大大降低。
[0040] 具體的，本實施例中SSTPanel和RSTPanel均由500個極小尺寸的液晶顯示單元 組成，排列成20行，每行25個顯示單元。液晶顯示單元的尺寸為寬25. 4毫米，高14毫米。 時間顯示格式為M.SS.XXX，其中M分鐘，SS為秒鐘，XXX為毫秒，共8個字符，因此測量的 延遲范圍可達10分鐘，滿足現(xiàn)有所有的網(wǎng)絡。所述總線使用CAN總線，總線速率為1Mbps。 高速時間戳發(fā)生器主要由DSP實現(xiàn)，每隔2毫秒通過串行口從GPS授時時鐘獲取精確的時 間戳值，并生成帶有目的總線地址的CAN數(shù)據(jù)幀，通過CAN總線發(fā)送給指定的顯示單元的顯 示控制器。相鄰兩個時間戳的差為2毫秒，因此有時鐘頻率/e=500HZ。
[0041] 本實施例中發(fā)送端的攝像機SCamera的分辨率為1920X1080,幀率/s=60Hz，視頻 傳輸網(wǎng)絡TransmissionNetworks為DVB-T無線傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)端的調(diào)制器和功放、發(fā)端 天線、接收端天線、接收端解調(diào)器、接收端解碼器（圖未示)。接收端的DispLCD顯示屏幕的 分辨率為1920X1080,刷新率/d=60Hz。接收端的攝像機RCamera的分辨率為1920X1080， 中貞率/^SOHz。
[0042] 具體工作過程如下： (1)開啟被測系統(tǒng) 分別啟動SCamera、傳輸網(wǎng)絡TransmissionNetworks、接收端設備DispIXD。
[0043] (2)啟動測試設備 分別啟動SSTPanel和RSTPanel，直到均顯示出時間戳，并將DispLCD和RSTPanel并 列緊放在一起。
[0044] (3)發(fā)送端采集時間戳視頻 將SCamera放在SSTPanel正前面，觀察SCamer取景框，適當調(diào)整距離，使得SSTPanel 形成較為清晰的畫面。SCamera開始錄制帶有時間戳的視頻。
[0045] (4)接收端采集時間戳視頻 當發(fā)送端時間戳面板SSTPanel的畫面在DispLCD顯示出后，將RCamera放在RSTPanel和DispIXD前面，觀察RCamera取景框，調(diào)整到適當距離，使得RSTPanel的畫面和DsipIXD 的畫面同時在RCamera形成清晰的畫面。RCamera錄制3-5分鐘視頻，并保存視頻文件。 [0046] (5)分析圖像計算時間延遲⑶L 將RCamera錄制的視頻進行解碼，將每幀保存為一幅圖像。按照錄制的先后順序，觀 測每幀圖像的發(fā)送時間戳畫面和接收時間戳畫面。由于RCamera同時采集RSTPanel和 DispIXD的畫面，因此在保存的每幀對應的所述圖像中存在兩個區(qū)域，即DispIXD成像區(qū)域 和RSTPanel成像區(qū)域。在RCamera采集的視頻轉換的圖像內(nèi)，從DispIXD的區(qū)域里找到最 大的時間戳/；，從RSTPanel區(qū)域里找到最大的時間戳/；，計算延遲的測量值itehj-T；-/；。 [0047] 為了進一步提高測量精度，從每幀圖像里計算出一個測量值取100幀圖像 的計算它們的算數(shù)平均值作為傳輸系統(tǒng)端到端的時間延遲CDL。
[0048] 下面對計算時間延遲⑶L做出具體說明：由于受顯示控制狀態(tài)切換延遲的限制， 一方面顯示畫面不是瞬間完成的，存在延遲過程；另一方面受刷新率的制約，視頻顯示的畫 面視覺上是連續(xù)的，但是實際上是離散的，相鄰兩幅畫面之間有一定的時間間隔。在顯示下 一幀畫面之前，上一幀畫面會一直停留在屏幕上。因此，在此時間間隔內(nèi)可以將其看成脈沖 信號，其幅度保持不變。
[0049] 視頻采集過程也不是瞬態(tài)突變的完成的。受成像感光機制的制約，采集畫面時需 要一個曝光時間段，在整個曝光的時間內(nèi)，攝像機的CCD都對拍攝的畫面進行感光累積，也 就是電荷累積的過程，類似于對一維曲線積分。如果被拍攝的畫面沒有劇烈變化時，累積的 畫面將會不斷加強，視覺上顏色加深。如果被拍攝的畫面有劇烈變化時，累積的畫面存在重 疊，呈現(xiàn)模糊的畫面。
[0050] 視頻采集和顯示的過程都是對不斷變化的二維信號的采樣過程。如果過程都是離 散的周期性過程，因頻率不能完全一致，而且無法達到精確同步，則會存在采樣誤差。設存 在一個絕對精確的連續(xù)時間（，頻率為的采樣信號&，周期為l//h的高頻周期離散過程 和周期為1//\低頻周期離散過程A。采樣信號對高頻和低頻過程的采樣如圖4所示 意。在rm時刻，A同時對總和八采樣。在/;時刻觀察到A采到的信號，仍然是/\在時 亥IJ的值，A在rk時刻的值，由于1/Z； > 1/4,因此顯然有A4 <A匕。采樣保持期間，即 使被采信號發(fā)生了變化，但是采樣值仍然不會隨之變化，因此會產(chǎn)生誤差。從時間上看，對 過程采集的信號更加接近rn時刻的值，因此時間誤差要小一些。當4越大，則偏離誤差 的范圍則越小。
[0051] 在測量視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲的發(fā)送端的時間戳面板SSTPanel，時鐘的頻率為 /。，即每隔1//。秒鐘生成一個新的時間戳顯示在顯示陣列上最新的位置上。攝像機SCamera 的幀率為/；，每隔l//s秒鐘對時間戳面板（即第一測量顯示裝置）采集一幀圖像，記錄時間 戳面板上顯示的最新時間。采集過程的示意圖如圖5所示。當相機攝像機SCamera在^時 刻對時間戳面板采集圖像，則獲取的最新的時間戳為面板上7；時刻顯示的時間值，產(chǎn)生的 誤差為A(s，其范圍為0彡A(s〈l//。。SCamera采集的時間戳視頻經(jīng)過編碼壓縮后，形成視 頻流被送入傳輸網(wǎng)絡。
[0052] 在測量視頻傳輸系統(tǒng)時間延遲的接收端的時間戳面板RSTPanel，時鐘的頻率也 為/。，也就是每隔1//。秒鐘生成一個新的時間戳，顯示在最新的位置。接收端解碼顯示器 DispIXD的刷新率為/d，即每隔l//d秒鐘顯示一幀圖像。攝像機RCamera的幀率為/；，即 每隔1//；秒鐘對時間戳面板采集一幀圖像，記錄時間戳面板上顯示的時間。通常情況下有 /d >/； >/s，因此解碼顯示屏幕上的時間更新頻率等效為/s。也就是說，在接收端顯示的 有效時間戳頻率為按照發(fā)送端攝像機SCamera的采集頻率/s。RCamera采集雙時間戳的過 程如圖6所示。RCamera在7；時刻采集RSTPanel時間戳實際是在7；時刻生成的時間戳， 誤差為A々=/；_/；，顯然有0彡A夂彡1//。。RCamera在7；時刻采集的顯示屏幕DispLCD 的時間戳雖然是7；時刻刷新的時間戳，但是實際上為7；時刻解碼顯示的時間戳。也就是7； 時刻顯示的時間戳與7；時刻的時間戳是一致，因為/d彡/；，所以是屬于重復顯示。因此誤 差為A&=/；_/；，顯然0彡A&彡l//s。
[0053] 接收端RCamera從RSTPanel和DispIXD同時采集接收端本地有效時間戳和解碼 顯示有效時間戳的視頻畫面。因為A /s，所以/；時刻從DispIXD獲得的時間戳應 為時刻刷新的畫面，實為/；時刻的畫面所顯示的時間戳。該時間戳實際等效于發(fā)送端的 發(fā)送時間戳，因此綜合圖5和圖6可知，端到端時間延遲⑶L可由下式計算：

【權利要求】
1. 一種端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置，其特征在于，包括時間戳高速發(fā)生器，所述 時間戳高速發(fā)生器連接至少兩個顯示控制器，所述至少兩個顯示控制器各自分別連接一個 顯示單元，所述顯示單元陣列排布構成顯示陣列； 所述時間戳高速發(fā)生器，用于每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一個時 間戳，依次發(fā)送不同時間產(chǎn)生的所述時間戳到所述至少兩個顯示控制器；其中所述預定時 間為毫秒級； 所述至少兩個顯示控制器，用于獲取來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的時間戳從而驅 動所述顯示陣列； 所示顯示陣列，用于依次在每個顯示單元分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
2. 根據(jù)權利要求1所述的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置，其特征在于，所述時間 戳高速發(fā)生器通過總線連接所述至少兩個顯示控制器，所述至少兩個顯示控制器各自具有 唯一的總線地址； 所述時間戳高速發(fā)生器具體用于每隔預定時間從GPS授時時鐘獲取同步時間產(chǎn)生一 個時間戳，將每個所述時間戳生成帶有所述總線地址的總線數(shù)據(jù)幀，依次發(fā)送所述總線數(shù) 據(jù)幀到所述總線； 所述至少兩個顯示控制器具體用于分別根據(jù)各自的所述總線地址從所述總線上獲取 與各自的所述總線地址唯一對應的來自所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送的所述總線數(shù)據(jù)幀，解 析所述總線數(shù)據(jù)幀提取其中的時間戳從而驅動所述顯示陣列； 所示顯示陣列，用于依次在每個顯示單元分別顯示不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
3. 根據(jù)權利要求2所述的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置，其特征在于，若所述至 少兩個顯示控制器中的任意一個顯示控制器第二次收到所述時間戳高速發(fā)生器發(fā)送來的 與其唯一的所述總線地址對應的所述總線數(shù)據(jù)幀，則所述顯示陣列中與所述任意一個顯示 控制器連接的顯示單元顯示與當前的所述總線數(shù)據(jù)幀對應的時間戳，否則始終顯示之前的 所述時間戳。
4. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的端到端視頻傳輸延遲測量裝置，其特征在于，所述 顯示陣列中每個顯示單元按照所述顯示單元從左到右、從上到下的先后排布順序分別顯示 不同時間產(chǎn)生的所述時間戳。
5. 根據(jù)權利要求4所述的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝置，其特征在于，所述顯示 陣列中的每個顯示單元為IXD顯示單元，多個IXD顯示單元按照行列對齊構成IXD顯示陣 列。
6. -種端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第一測量顯示裝置，即上述權利要求1-5任一項的端到端視頻傳輸延遲測量顯示裝 置，用于在發(fā)送端生成并在所述顯示陣列上按照陣列方式顯示不同時間產(chǎn)生的時間戳； 第一視頻采集單元，用于采集所述第一測量顯示裝置的顯示陣列上顯示的不同時間產(chǎn) 生的時間戳圖像畫面，將所述圖像畫面編碼壓縮生成視頻流發(fā)送到視頻傳輸網(wǎng)絡； 所述視頻傳輸網(wǎng)絡，與所述第一視頻采集單元連接，用于傳輸所述視頻流； 視頻顯示單元，與所述視頻傳輸網(wǎng)絡連接，用于接收所述視頻流，對所述視頻流進行解 碼并顯示解碼后的圖像畫面； 第二測量顯示裝置，與所述第一測量顯示裝置相同，且與所述第一測量裝置同時啟動， 用于在接收端生成并在所述顯示陣列上按照陣列方式顯示不同時間產(chǎn)生的時間戳； 第二視頻采集單元，用于同時采集錄制所述第二測量顯示裝置的顯示陣列上顯示的 不同時間產(chǎn)生的時間戳圖像畫面和所述視頻顯示單元顯示的解碼后的圖像畫面的視頻信 息； 分析單元，用于對所述第二視頻采集單元采集到的所述第二測量顯示裝置和所述視頻 顯示單元的所述視頻信息進行解碼，將每一幀保存為一幅圖像，然后在圖像中的所述第二 測量顯示裝置區(qū)域提取最大的第一時間戳，在圖像中所述視頻顯示單元區(qū)域提取最大的第 二時間戳，計算所述第一時間戳和第二時間戳的差值即為時間延遲測量值。
7. 根據(jù)權利要求6所述的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二視頻 采集單元采集錄制所述第二測量顯示裝置和所述視頻顯示單元的圖像畫面視頻的時間為 3-5分鐘。
8. 根據(jù)權利要求6所述的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，其特征在于，所述分析單元 還用于對每幀圖像分別計算所述時間延遲測量值，取多個所述時間延遲測量值的平均值作 為傳輸系統(tǒng)端到端的時間延遲測量值。
9. 根據(jù)權利要求6所述的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一視頻 采集單元的采集頻率為/；，所述視頻顯示單元的刷新率為/d，所述第二視頻采集單元的采 集頻率為/；，其中，/d彡/；彡/s。
10. 根據(jù)權利要求6-9任一項所述的端到端視頻傳輸延遲測量系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一視頻采集單元和第二視頻采集單元均為攝像機，所述視頻顯示單元為LCD顯示器。
【文檔編號】H04N21/8547GK104349163SQ201410691825
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權日:2014年11月26日
【發(fā)明者】伍瑞卿, 陳偉, 顧慶水, 朱凱, 張雷, 楊杰 申請人:電子科技大學