一、引言

閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是公路交通口中不可或缺的重要組成部分，承擔著將路面交通情況實時上傳到道路監(jiān)控指揮中心的作用，從而及時了解各區(qū)域的狀況，以保障在事故出現(xiàn)時進行及時響應。而相應的視頻監(jiān)控鏈路作為傳輸視頻信號的載體，影響著視頻質量、信號傳輸速度和傳輸穩(wěn)定性等多種方面。因此，對于鏈路的傳輸質量的測試評判和定期檢查尤為重要。

傳統(tǒng)模擬視頻信號，如CCVS（模擬標清復合視頻信號）和YPbPr（模擬高清分量視頻信號），相應模擬視頻傳輸系統(tǒng)的測試，一般是直接通過模擬視頻接口進行測試。隨著信號的數(shù)字化，基于HDMI接口的視頻傳輸系統(tǒng)也逐漸應用于模擬信號的傳輸之中（需要先進行數(shù)字化過程）。同時，為了維持較好的視頻質量，有的系統(tǒng)也會考慮利用光發(fā)光收系統(tǒng)來將模擬信號 (甚至是數(shù)字化的HDMI信號) 直接光調制傳輸。所以，基于HDMI接口的視頻信號測試也是很有必要的。另外，隨著技術的發(fā)展，IP網絡漸漸成為主流。相應地，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)也不斷向IP化視頻傳輸轉換，有的攝像頭也可直接輸出IP視頻數(shù)據(jù)。

視頻的數(shù)字化和基于IP網絡的傳輸是相輔相成且共同發(fā)展的兩個技術趨勢，同時視頻的分辨率也在不斷增大，目前公路口的主流應用已經是高清視頻信號了。由于視頻數(shù)據(jù) (尤其高清視頻) 傳輸量大，要求傳輸網絡必須具備較好的性能，同時因為各級交換處理，更會加大傳輸出現(xiàn)丟包的可能。因此有一套可以針對高清視頻IP傳輸網絡的測試方案勢在必行。

二、傳輸系統(tǒng)介紹

2.1 傳統(tǒng)模擬視頻傳輸系統(tǒng)

為了維持較好的傳輸質量，傳統(tǒng)模擬視頻傳輸系統(tǒng)往往會采取光發(fā)光收的方式，將模擬信號（甚至是數(shù)字化后的HDMI信號）通過光發(fā)射機進行光調制傳輸，然后再利用光接收機進行光解調后輸入下一級系統(tǒng)。如圖1所示：

圖1 光發(fā)光收傳輸系統(tǒng)

該傳輸系統(tǒng)可支持標清模擬復合視頻信號(CCVS)、高清模擬分量視頻信號(YPbPr)以及數(shù)字化的HDMI視頻信號的傳輸。

2.2 基于IP網絡的視頻傳輸系統(tǒng)

從目前行業(yè)主流應用來看，基于IP網絡的視頻傳輸系統(tǒng)分為帶編解碼器和不帶編碼器兩種，帶編碼器的系統(tǒng)是為了兼容傳統(tǒng)的攝像機，不帶編碼器的系統(tǒng)是采用的IP網絡攝像機，可直接輸出IP視頻信號。

基于IP網絡的視頻傳輸測試是一個難點，不僅要考慮實際系統(tǒng)傳輸?shù)奶攸c，還要考慮儀器行業(yè)能提供的測試條件。

2.2.1帶編碼器的IP傳輸系統(tǒng)

帶編解碼器的視頻傳輸系統(tǒng)的核心網絡是IP網絡，通過編碼器和解碼器實現(xiàn)視頻信號的IP化，從而使視頻信號在IP網絡中傳輸。典型的示意圖如下：

圖2 傳統(tǒng)帶編碼器IP傳輸系統(tǒng)

如果攝像頭是標清攝像頭，那么編碼器就需要支持標清格式。視頻編碼器對輸入的非壓縮或淺壓縮視頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，封裝為TS流后以ASI接口或是SDI overIP形式輸出給IP傳輸網絡。一般的標清視頻編碼器主要的輸入是標清模擬復合視頻 (CCVS) 或是SDI接口，也有部分商用產品支持HDMI接口。同樣，解碼器也需要支持對應的標清格式，從而實現(xiàn)對壓縮TS流的解碼。標清解碼器的輸入主要是ASI或IP接口，輸出主要是CCVS接口，也可選用SDI和HDMI接口。

如果是高清視頻攝像頭，那么編碼器就需要支持高清格式。高清視頻編碼器相對于標清視頻編碼器最大的區(qū)別就是視頻分辨率要基于HD格式，輸入接口則主要是SDI或HDMI接口，輸出接口仍然是ASI或IP接口，承載的仍然是TS流。解碼器也須對應地支持相應高清格式，同樣是不再具有CCVS接口。公路交通行業(yè)主要要求高清解碼器支持HDMI輸出。

2.2.2 網絡攝像頭IP傳輸系統(tǒng)

隨著流媒體技術的發(fā)展，視頻監(jiān)控行業(yè)不斷引入新的技術，比如基于UDP/http或是RTSP的流媒體視頻傳輸方式。與此同時，攝像頭也逐漸演變?yōu)榱司W絡攝像頭，可直接以IP格式輸出信號。一個典型的網絡攝像頭傳輸系統(tǒng)框架如下：

圖3 網絡攝像頭IP傳輸系統(tǒng)

在監(jiān)控中心，解碼器直接接收流媒體格式的IP視頻，解碼后通過HDMI接口或是其它接口輸出給監(jiān)視器。

三、測試方案

針對JTG2182-2020標準，我司北京度緯科技有限公司推出了一套完全符合該標準中關于閉路電視測試內容的自動化測試系統(tǒng)方案。支持所有符合標準要求的測試圖像信號發(fā)生功能以及各種視頻傳輸質量測試功能。

3.1閉路電視監(jiān)控測試系統(tǒng)Vision Eye

圖4 Vision Eye測試連接圖

說明：閉路電視監(jiān)控測試系統(tǒng)Vision Eye主要包括：模擬數(shù)字視頻信號發(fā)生器VSG、IP視頻信號發(fā)生器、模擬數(shù)字視頻信號分析儀VTS。

針對公路交通行業(yè)，系統(tǒng)支持“綜合測試圖”信號發(fā)生功能，整合JTG2182-2020標準要求的所有測試圖像信號。系統(tǒng)測試過程中不需要切換測試信號，并且支持一鍵測試，可將所有測試指標同時測試及顯示結果。測試系統(tǒng)搭建完成后，整體測試時間一般不超過10s。

系統(tǒng)支持包括但不限于下列測試項：

輸出量化誤差

信號通道間時延差

幅頻特性

非線性失真

信噪比

微分增益

微分相位

色度亮度增益不等

色度亮度時延差

回波

線性響應（K系數(shù)）

3.2 傳統(tǒng)模擬視頻傳輸系統(tǒng)測試方案

圖5 傳統(tǒng)模擬視頻傳輸系統(tǒng)測試方案

針對傳統(tǒng)模擬視頻傳輸系統(tǒng)的測試，典型的測試系統(tǒng)如圖5所示。測試設備主要是采用視頻信號發(fā)生器VSG和視頻分析儀，利用視頻信號發(fā)生CCVS或YPbPr信號，經過傳輸系統(tǒng)后，利用視頻分析儀進行測試。

對于數(shù)字化的HDMI視頻信號傳輸，如果傳輸環(huán)節(jié)還是采用光發(fā)光收的架構，測試原理與傳統(tǒng)模擬視頻測試無異，只是視頻信號發(fā)生器和分析儀需要支持HDMI接口，同時視頻分析儀內部可實現(xiàn)D/A變換。

3.3 IP網絡傳輸系統(tǒng)測試方案

圖6 IP網絡傳輸系統(tǒng)測試方案

針對IP網絡視頻傳輸系統(tǒng)的測試，典型的測試系統(tǒng)如圖6所示。信號發(fā)生設備主要是采用視頻信號發(fā)生器VSG和IP視頻信發(fā)生器IPSG，信號分析設備主要采用視頻分析儀VTS。

利用標準的視頻信號發(fā)生器VSG產生CCVS、YPbPr或HDMI信號，同時采用廠家提供的編碼器來實現(xiàn)IP化匹配，然后再通過IP網絡進行傳輸。相應的，接收端也需要廠家提供的相應解碼器來將IP數(shù)據(jù)轉換為視頻分析儀VTS所能接收的形式，然后再提供給視頻分析儀VTS進行測試。

若信號發(fā)生裝置采用IP視頻信發(fā)生器IPSG，可直接產生IP視頻信號，無需通過廠家提供的編碼器來實現(xiàn)IP化匹配。信號經過IP網絡傳輸以后，可通過硬盤錄像機轉換成可分析的信號格式，再傳輸給視頻信號分析儀VTS進行分析。也可保存在錄像機本地硬盤，以供后續(xù)進行分析。

鑒于不同的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是由不同的廠家承建，因此，在進行測試過程中，需要聯(lián)系不同廠家，根據(jù)相應的編碼器進行匹配測試，這期間可能會產生各種各樣的問題，甚至需要廠家提供技術人員進行現(xiàn)場支持，較為繁瑣。采用IP視頻信發(fā)生器IPSG進行信號發(fā)生則可以避免這樣的問題。同時，IPSG所輸出的視頻信號還支持GB/T28181-2016協(xié)議，無須擔心傳輸過程中與監(jiān)控機房的匹配問題。

四、核心測試設備介紹

4.1 模擬數(shù)字視頻信號發(fā)生器 VSG

支持模擬復合視頻(CCVS)／模擬HD分量(YPbPr)及HDMI輸出；

模塊化設計，可以根據(jù)需要配置或者升級；

多種標準測試圖形，并針對公路口測試提供SD/HD綜合測試圖卡；

直接設置按鈕切換圖像和制式，操作便捷；

SD信號支持720X576/50Hz，寬高比4:3；

SD綜合測試圖包括CCIRL 7/18 /330/331、75％彩條、SINX/X、50％平場、紅場、15KHZ方波及靜默行信號等；

HD分辨率支持1080i/1080P，幀率支持50Hz/60Hz；

HD提供綜合測試圖、 多波群、100％彩條、極限八灰度、白窗、黑窗、黑白窗、 棋盤格、白場、黑場、跳幀及在1080i和1080p格式下有效的拖尾測試圖。

4.2 IP視頻信號發(fā)生器 IPSG

IP視頻信號發(fā)生器支持千兆網口，并可通過千兆網口直接輸出標準視頻信號，并且支持未來拓展光口輸出功能；

IP視頻輸出支持GB/T28181-2016協(xié)議（媒體發(fā)送端）、RTSP協(xié)議（Server端）、RTSP協(xié)議（客戶端Announce推流）；

支持配置GB/T28181-2016標準相關參數(shù)，包括SIP服務器ID、域、地址、端口、密碼、心跳間隔和并發(fā)數(shù)量等；

支持配置RTSP服務端參數(shù)，包括起始端口、流起始名稱和并發(fā)數(shù)量等；

支持配置RTSP推流端參數(shù)，包括RTSP推流地址和并發(fā)數(shù)量等；

設備支持新增、保存、加載和刪除測試方案功能。可保存視頻輸出配置，加載測試方案后可直接導入所保存的相關配置進行測試；

視頻源可選擇mp4后綴H.264視頻編碼方式的視頻文件；

視頻源可選擇靜態(tài)圖片，以H.264進行編碼輸出流，分辨率和碼率等參數(shù)可以控制；

支持模擬多路（不少于128路）并發(fā)信號源，綁定不同端口，用于仿真模擬多臺攝像終端；

IP視頻信號發(fā)生模塊設備采用觸摸屏設計。

4.3 模擬數(shù)字視頻信號分析儀 VTE

一體化設計，專為交通閉路電視傳輸通道測試而生；

支持對復合視頻信號（CCVS）和HDMI視頻信號進行指標測試；

支持HDMI接口輸入的分量視頻測試，可查看HDMI接口視頻信息；

HDMI輸入時的分量視頻分析支持R/G/B和Y/Cb/Cr；

支持直接切換不同的輸入模式；支持信號波形圖顯示功能，具有測試信號和測試位置設置及顯示功能；

支持導入測試設置模板，一鍵執(zhí)行測試，直接讀取JTG 2182標準對應項目所有測試結果，支持測試結果截圖輸出；

復合視頻測試支持：視頻輸出幅度，亮度波形失真，亮色時延差，DG/DP，亮度非線性失真，視頻頻響和同步特性指標；

分量視頻測試功能支持：Y信號輸入幅度、Cr信號輸入幅度、Cb信號輸入幅度、非線性失真、亮度通道線性響應、信號時延差和SNR等功能。

4.4典型測試信號

審核編輯：劉清