2 數(shù)字電視綜合測試圖的研究及制作方法

    l)  數(shù)字電視綜合測試圖的研究及制作方法

    (1) 研究制作的數(shù)字電視綜合測試圖的視頻參數(shù)應(yīng)滿足ITU-R BT.601建議和國家標準GB/T14857-93《演播室數(shù)字電視編碼參數(shù) 規(guī)范》625/50/2:1 4：2 SDTV系統(tǒng)基本參數(shù)主要包括：

  ①編碼信號形成式：EY'＝0.299ER'＋0.587EG'＋0.114EB'
                     ECB'＝0.564(EB'－EY')
                     ECB'＝0.713(ER'－EY')

  ②取樣頻率：亮度信號(Y)13.SMHz   色差信號(CB/CR)6.75MHz

  ③每行總?cè)�樣像素�?shù)：亮度信號(Y)864個，色差信號(CB/CR)432個，總?cè)�樣�?shù)1728個。

  ④每行有效圖像取樣數(shù)：亮度信號720個，色差信號360個，總?cè)�樣�?shù)1440個。

  ⑤取樣結(jié)構(gòu)：正交取樣，CB/CR與Y隔點重合。

  ⑥編碼方式：亮度和色差信號都采用線性量化的PCM。

  ⑦量化分辨率：對每個信號取樣值都以8或10比特量化。

  ⑧模擬視頻帶寬：亮度信號(Y)5.75MHz 色差信號(CB/CR)2.75MHz。

    2) 數(shù)字電視綜合測試圖的組成內(nèi)容

     數(shù)字電視也是彩色電視（只是信號的表示形式及信號的處理方法與模擬電視有所不同），因此在考慮數(shù)字電視測試圖包含哪些（測試信號）內(nèi)容時，我們根據(jù)彩色電視的基本特點，首先應(yīng)考慮包含一般彩色電視廣播測試圖的基本內(nèi)容，例如觀察顯示設(shè)備掃描非線性失真和幾何失真的格子信號和圓信號，觀察圖像清晰度和分辨率的多波群或掃頻信號，觀察亮度非線性失真情況以及顯示器白平衡調(diào)整是否正確的灰度級（或階梯波）信號，觀察彩色重現(xiàn)是否正確的彩條信號及各種特殊色塊（包括膚色）信號等等；另外我們還考慮增加了在視頻測量中最常用的2T脈沖信號、彩色多波群信號和彩色階梯波信號，以及更為直觀的清晰度楔形條信號、斜波信號等，以便全面地觀察和評價彩色電視系統(tǒng)或設(shè)備的基本質(zhì)量。同時，還根據(jù)數(shù)字電視系統(tǒng)采用了MPEG2視頻壓縮的信源編、解碼技術(shù),其系統(tǒng)圖像質(zhì)量除與壓縮編碼算法及視頻信息壓縮程度有關(guān)之外，同時還與源圖像素材信息的復(fù)雜程度密切相關(guān)的特點，數(shù)字電視綜合測試圖還應(yīng)包含一定長度和具有某些特點，對視頻壓縮編碼系統(tǒng)比較嚴格的運動測試圖形和圖像序列，這對于數(shù)字視頻壓縮系統(tǒng)主觀圖像質(zhì)量的有效評價是極其重要的。

    3) 測試圖中各種信號的技術(shù)要求及主要功能

    數(shù)字電視綜合測試圖各種測試信號和圖像序列的技術(shù)要求及主要功能分述如下：

   ◆灰底白格或黑格背景圖案

    A、 要求：灰底白格或灰底黑格背景圖案是由8條等距離的水平白線或黑線（線寬為1行/場,即2行幀）和11條等距離的垂直白線或黑線（線寬約為2個像素）把整個電視有效圖像劃分成水平12格和垂直9格的方格背景，其白線或黑線的亮度電平為100%或0%視頻幅度，灰底的亮度電平為50%視頻幅度。

    B、 主要用途：主要用以評價電視顯示器和接收機圖像的幾何失真和掃描非線性失真，白格線和灰底還可分別檢查顯示器的會聚和色純是否良好。

    ◆圓信號

     A、 要求：在灰底白格或黑格的背景圖案的中央疊加了圓信號，其圓心位于有效圖像的垂直第288行、水平第360像素點的位置，垂直方向圓的幅度約為圖像的高度（即575行），水平方向圓的幅度為539個像素寬。

     B、 主要用途：主要用以檢查顯示器和接收機的幾何失真和掃描非線性失真。

    ◆亮度多波群信號

     A、 要求：根據(jù)625/50 SDTV系統(tǒng)亮度信號視頻帶寬(5.75MHz) 位于測試圖水平第1、4、5格/垂直第2格以及水平第3格/垂直第4、5、6格中，安排了亮度多波群信號，其頻率分別為：1MHz、2MHz、3MHz、4MHz、5MHz和5.75MHz。正弦信號的峰峰值約為100%視頻電平。

     B、 主要用途：主要用以觀察和評價電視系統(tǒng)或接收、顯示設(shè)備模擬亮度通道頻率響應(yīng)。

    ◆楔形條信號

     A、 要求：

     a：根據(jù)625/50 SDTV的取樣頻率和有效圖像分辨率(720×576)情況，位于測試圖水平方向第10格/垂直方向第3、4、5、6、7格內(nèi)安排了4.5個正弦周期的垂直楔形條信號。楔形條從上端到下端的正弦信號頻率范圍為：l.75MHz～6.75MHz，即相當于水平清晰度 140TVL～54OTVL。楔形條正弦信號的峰峰值約為100%視頻幅度。

      b：位于測試圖水平第8、9格/垂直第2格中,安排了4.5個正弦周期的水平楔形條信號。楔形條從左端到右端的正弦信號頻率范圍為：7.8125kHz～2.3777kHz，即相當于垂直清晰度575TVL～175TVL。清晰度楔形條正弦信號的峰峰值約為100%視頻幅度。

      B、 主要用途：主要用以觀察和評價電視系統(tǒng)或設(shè)備模擬通路及顯示器件的圖像水平清晰度和垂直清晰度。

     ◆灰度級信號

      A、 要求:位于大圓內(nèi)圖像垂直第8格的下半格/水平第4、5、6、7、8、9格內(nèi)安排了從白到黑按電平等分為6電平的五階梯信號，其電平分別為100%、80%、60%、40%、20%和0%視頻幅度。

      B、 主要用途：主要用以調(diào)整顯示設(shè)備圖像的白平衡，評價電視系統(tǒng)模擬亮度通道的非線性失真及檢查顯示器的白平衡是否 正確。

     ◆2T脈沖信號

     A、 要求：根據(jù)SDTV系統(tǒng)或設(shè)備的視頻帶寬（或截止頻率5.75MHz），位于測試圖的垂直方向第4格/水平方向第1格和第12格中,分別安排了半幅值寬度為174ns、幅度為80%視頻幅度的2T正弦平方正脈沖和負脈沖信號；位于測試圖垂直方向第6格/水平方向第1格和第12格中，分別安排了半幅值寬度為174ns、幅度為100%視頻幅度的2T正弦平方正脈沖和負脈沖信號。

     B、 主要用途：主要用以評價電視系統(tǒng)或設(shè)備的脈沖響應(yīng)。

     ◆亮度斜波信號

     A、 要求:位于測試圖垂直第9格下半格/水平第1、2、3格中安排了亮度斜波（鋸齒波）信號。其斜
波信號峰峰值為100%視頻幅度。

     B、 主要用途：主要用以觀察和評價模擬亮度通道非線性失真和接收機、顯示器白平衡是否良好。

     ◆彩條信號

    A、 要求：位于大圓內(nèi)圖像垂直第8格的上半格/水平第3、4、5、6、7、8、9、10格內(nèi)安排了白、黃、青、綠、紫、紅、藍、黑的100%彩條信號；位于圖像垂直第1格上半格/水平第1、2、3、4、9、10、11、12格內(nèi)安排了75%彩條信號。其彩條信號電平分別符合100/0/100/0和100/0/75/0彩條信號國際標準。

    B、 主要用途：主要用以調(diào)整電視接收機或顯示器的“色調(diào)”和“色飽和度”以及評價電視系統(tǒng)或設(shè)備的色彩重現(xiàn)是否正確。

    ◆彩色多波群信號

    A、 要求：根據(jù)數(shù)字電視色差信號帶寬(2.75MHz)要求，位于測試圖垂直方向第1格的下半格/水平方向第1、2、3、10、11格以及垂直方向第9格的上半格/水平方向第1、2、3、10、11格中， 分別安排了色差(CB/CR)多波群信號， 其頻率分別為0.5MHz、1MHz、1.5MHz和2.75MHz。其信號電平峰峰值約為100%視頻信號幅度。

    B、 主要用途：主要用以評價電視系統(tǒng)或設(shè)備模擬色差通道的頻響或彩色清晰度。

    ◆膚色信號

     A、 要求：根據(jù)國家標準GB3175-87推薦的中國青年女性膚色的有關(guān)數(shù)據(jù)，位于測試圖大圓內(nèi)、垂直方向第1格/水平方向第4、5、8、9格內(nèi)，安排了中國青年女性膚色色塊信號。

     B、  主要用途：主要用以觀察和評價電視系統(tǒng)或設(shè)備膚色重現(xiàn)能力以及調(diào)整接收或顯示設(shè)備膚色的重現(xiàn)效果。

     ◆特殊的色塊信號

     A、 要求：特殊色塊信號電平均為亮度電平在50%視頻幅度下的最大飽和度電平。

     a、B-Y=0信號位于水平方向第2格/垂直方向第2格中為R-Y<0的B-Y=0信號；位于水平方向第2格/垂直方向第8格中為R-Y>0的B-Y=0信號。

     b、R-Y=0信號位于水平方向第11格/垂直方向第2格中為B-Y<0的R-Y=0信號；位于水平方向第11格/垂直方向第8格中為B-Y>0的R-Y=0信號。

     c、G-Y=0信號位于水平方向第1格/垂直方向第5格中為B-Y<0、R-Y>0的G-Y=0信號;位于水平方向第12格/垂直方向第5格中為B-Y>0、R-Y<0的G-Y=0信號。

     B、 主要用途：主要用以評價電視系統(tǒng)或設(shè)備特殊色彩的重現(xiàn)性能和重現(xiàn)效果。

     ◆色亮?xí)r延差觀察信號

     A、 要求：根據(jù)黃、紅色亮度電平相差較大及便于觀察等因素，位于測試圖水平方向第12格/垂直方向第8格中安排了飽和度為100%的黃、紅相連的信號作為色亮?xí)r延差觀察信號。其紅黃交界處與其上面的2T脈沖峰值點在測試圖中的水平方向位置相一致。

     B、 主要用以評價電視系統(tǒng)或設(shè)備模擬通道的色亮?xí)r延差。

     ◆彩色階梯波信號

     A、 要求：位于測試圖垂直第9格下半格/水平第10、11、12格中安排了色差(CB/CR)五階梯信號，其五階梯信號峰峰值為100%視頻幅度。

     B、 主要用途：主要用以評價模擬色差通道的非線性失真。

     ◆斜線信號

     A、 要求:根據(jù)電視系統(tǒng)隔行掃描的特點,位于測試圖垂直方向第7格/水平方向第2格和水平方向第11格中分別安排了約為135度和45度角的白色斜線信號，線寬約為兩個像素點，其白線電平為100%視頻幅度。

     B、 主要用途：主要用以觀察和評價接收機或顯示器的隔行掃描是否良好。

    ◆邊框信號

    A、 要求：根據(jù)有效圖像分辨率為720×576像素。位于測試圖的四邊各安排了兩個白色等腰三角形（共八個）作為有效圖像的邊框識別信號。其中上邊兩個等腰三角形的頂點分別與垂直第1行/水平第210個像素點和水平第510個像素點相重疊;下邊兩個等腰三角形的頂點分別與垂直第576行/水平第210個像素點和水平第510個像素點相重疊；左邊兩個等腰三角形的頂點分別與垂直第160行和垂直第416行/水平第1個像素點相重疊；右邊兩個等腰三角形的頂點分別與垂直第160行和垂直第416行/水平第720個像素點相重疊,作為有效圖像的邊框識別。白色等腰三角形的電平為100%視頻幅度。

    B、 主要用途：主要用以觀察和調(diào)整電視接收機或顯示器標準幅型比4:3的圖像尺寸、圖像中心位置和掃描幅度等。

    ◆測試圖名稱及研制單位名稱

     另外位于測試圖垂直方向第1格的下半格和第2格/水平方向第6、7格中安排了數(shù)字電視綜合測試圖的名稱：625/50 SDTV。位于測試圖的垂直方向第9格的上半格/水平方向第6、7格中安排了研制單位的名稱“廣電檢測中心”。其文字分別為白色字體和黑色字體，電平分別為100%和0%視頻幅度。也可根據(jù)電視臺等使用單位的需求，上述位置用以顯示電視臺的名稱、地址等。

    ◆運動圖像序列

    A、 要求：根據(jù)MPEG2視頻壓縮的基本原理及其引入圖像失真的機理和失真表現(xiàn),我們挑選了一些具有復(fù)雜快速運動、場景切換、色彩鮮艷和細節(jié)豐富等特點素材的標準（暫用）測試圖像序列和測試圖形，置于測試圖中央的水平方向第4、5、6、7、8、9格/垂直方向第3、4、5、6、7格中，序列總長度約3分鐘。包括以下8個圖形和圖像序列：

  a、運動波帶圖：是滿屏運動波帶圖的約四分之一畫面，主要用以評價系統(tǒng)動態(tài)清晰度。

  b、運動射線圖：是滿屏運動射線圖的約四分之一畫面，主要用以評價系統(tǒng)動態(tài)清晰度。

  c、乒乓球運動：是兩個乒乓球運動場景快速切換的圖像序列，其中含攝像機變焦拍攝和水平搖鏡頭拍攝的場景，以及含多重快速運動和色彩鮮艷的景物。主要評價系統(tǒng)清晰度損失和高飽和色彩的重現(xiàn)能力。

  d、花園：是攝像機做水平低速搖鏡頭拍攝的花園全景序列，圖中色彩和細節(jié)豐富。主要評價系統(tǒng)動態(tài)亮度和色度細節(jié)的損失。

  e、日歷和小火車：前景為攝像機跟蹤拍攝玩具火車水平方向慢速行進，背景是色彩鮮艷的動畫圖案和上下移動的掛歷。主要評價系統(tǒng)清晰度損失和高飽和色彩的重現(xiàn)能力以及系統(tǒng)運動估值、補償能力。

  f、籃球運動：是典型的籃球運動場景序列，前景為快速籃球運動場面，背景是眾多觀眾的高細節(jié)背景看臺。主要評價清晰度損失和高飽和色（金黃色）球衣色彩重現(xiàn)能力（如塊效應(yīng)）。

  g、馬術(shù)：是兩個馬術(shù)運動場景的切換序列，攝像機跟蹤馬匹快速搖攝，背景為高細節(jié)的風(fēng)景。主要評價動態(tài)清晰度損失和系統(tǒng)運動估值、補償能力。

  h、帶噪聲的仙人掌和梳子：是攝像機變焦（推出）拍攝的帶有隨機噪聲的仙人掌和梳子的圖像序列。主要評價系統(tǒng)對含有 隨機噪聲畫面的處理能力，以及畫面清晰度損失。

     B、 主要用途：活動圖形和圖像序列主要用以評價視頻壓縮（MPEG2）系統(tǒng)的主觀圖像質(zhì)量。