DE3900530C2 - Verfahren zur Anzeige von Zeitimpulsjitter eines Eingangssignals - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung und Anzeige des Jitters von wiederholt auftretenden Zeitimpulsen, die ein vorbestimmtes nominales Zeitintervall in einem aufgenommenen Eingangssignal darstellen, mit folgenden Schritten:

• - das Eingangssignal wird zur Bildung eines Satzes von digitalisierten Datenwerten digitalisiert,
• - es wird ein zeitabhängiger Bezugspunkt festgelegt,
• - es wird die Schwankung des zeitlichen Abstandes eines Zeitimpulses des Eingangssignals von diesem Bezugspunkt erfaßt und angezeigt.

Kommerzielle VTRs spielen aufgezeichnete Bilddaten über Auf­ zeichnungs/Abspielköpfe zur Anzeige auf einem Fernsehmonitor ab. Am Ende eines jeden Bildfeldes wechselt der VTR die Köpfe, wodurch eine große Menge Jitter des Horizontal-Synchroni­ sierungsimpulses für nur ein paar Zeilen am Ende des Bild­ feldes induziert wird. Andere Quellen von Jitter des Horizon­ tal-Synchronisierungsimpulses in einen VTR liegen in der ver­ änderlichen Bandspannung und in den mechanischen Kapstan-An­ trieben. Gegenwärtig gibt es keine Instrumente zur Messung der Menge des durch diesen Kopfwechsel induzierten Horizontal- Synchronisierungsimpuls-Jitters. Es gibt zur Zeit zwei Ver­ fahren zur Messung von VTR-Jitter. Das erste Verfahren, bei­ spielsweise im Shibasoku 875 VTR-Jitter-Meßgerät, verwendet eine Verzögerungsleitung, deren Verzögerung einer horizontalen Bildzeile entspricht, um einen Änderungswert zwischen den Zeilen zu erhalten, der auf einem Oszilloskop angezeigt werden kann. Die Anzeige wird während des Vertikalintervalls abge­ schaltet, da das Verfahren die Vertikalimpulse oder die durch den Kopfwechsel am Ende eines jeden Bildfeldes verursachten starken Veränderungen nicht bewältigen kann. Das andere Ver­ fahren, wie es in den Meguro MK-611A und MK-612A Jitter-Meß­ vorrichtungen verwendet wurde, basiert auf einem analogen Gen­ lock-System, das ebenfalls schnelle oder starke Veränderungen nicht bewältigt.

Aus der US-Patentschrift 4 074 358 ist ein Verfahren zur An­ zeige von Zeitimpulsjitter eines Eingangssignals mit wieder­ holt auftretenden Zeitimpulsen unter Verwendung von digitali­ sierten Datenwerten bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Eingangssignal digitalisiert, ein Bezugspunkt festgelegt und die Schwankung des zeitlichen Abstandes eines Zeitimpulses von diesem Bezugspunkt erfaßt und angezeigt. Um diesen zeitlichen Abstand zu erfassen, werden eine äußerst aufwendige Hardware und Software eingesetzt. Insbesondere besteht die Hardware aus einer Anzahl von Zählern, Oszillatoren, Latch-Registern, Multiplexern und PLL-Regelschleifen sowie einer Vielzahl von Gattern und Speichern, während die Software einen komplexen mathematischen Algorithmus enthält. Demnach erfordert die Durchführung dieses bekannten Verfahrens einen extremen Auf­ wand. Das hierzu benötigte System aus Hard- und Software ist äußerst kompliziert, was für die Zuverlässigkeit des Systems problematisch ist und einen äußerst hohen Wartungsaufwand er­ fordert. Aufgrund der komplexen Software ist nicht nur die Störanfälligkeit recht hoch, sondern auch die Verarbeitungs­ geschwindigkeit vergleichsweise niedrig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung und Anzeige von Zeitjitter zur Verfügung zu stellen, das schnelle und starke Veränderungen des Zeitimpuls­ jitters, wie beispielsweise die Veränderung in einem Hori­ zontal-Synchronisierungsimpuls-Jitter aufgrund von Kopfwechsel des VTR, genau anzeigt, ohne dabei einen hohen Aufwand von Hard- und Software zu benötigen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - die Digitalisierung des Eingangssignals unter Verwendung eines stabilen, jitterfreien Präzisionstaktgebers er­ folgt,
• - für jedes Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Zeitimpulsen des Eingangssignals aus dem Satz der digi­ talisierten Datenwerte eine Anzahl von Datenwerten aus­ gewählt wird, die um einen entsprechenden Zeitimpuls­ datenwert liegen, der einem bestimmten Punkt auf einem Zeitimpuls entspricht, welcher Zeitimpuls ein vorbe­ stimmtes nominales Zeitintervall in einem aufgenommenen Signal darstellt,
• - ein genauer Zeitpunkt entsprechend dem bestimmten Punkt auf dem Zeitimpuls aus den ausgewählten Datenwerten für jedes Zeitintervall in Bezug auf den Bezugspunkt bestimmt wird, der einen stabilen Bezugspunkt bildet und vom Präzisionstaktgeber erzeugt wird, und
• - der Zeitpunkt für jedes Zeitintervall als Funktion einer Differenz zwischen dem Zeitpunkt und dem stabilen Bezugs­ punkt angezeigt wird.

Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung und Anzeige des Jitters von wiederholt auftretenden Zeitimpulsen, die ein vorbestimmtes nominales Zeitintervall in einem aufgenommenen Signal darstellen, zur Verfügung, welches gegenüber starken oder schnellen Veränderungen unempfindlich ist. Ein aufgenommener digitalisierter Datensatz wird in einem Aufnahmespeicher gespeichert. Die Daten werden unter Verwen­ dung eines stabilen, jitterfreien, freilaufenden Taktgebers digitalisiert. Die Datenabtastwerte um jeden Zeitimpulsabtast­ wert werden zur Verarbeitung ausgewählt und in einem Arbeits­ speicher gespeichert. Der exakte Zeitpunkt wird durch Inter­ polation zwischen aufgenommenen Datenwerten bestimmt. Für jeden Zeitpunkt wird eine absolute Position bezüglich eines Bezugspunktes zur Bildung eines Anzeigefeldes festgelegt. Die Bezugspunkte bilden eine Grundzeile, die die nominale Wieder­ holungsfrequenz oder die Zeitintervalle für die Zeitpunkte darstellt. Diese werden von dem stabilen Digitalisierungs- Taktgeber abgeleitet. Die Daten von der Anzeigeanordnung werden innerhalb eines Fensters auf einem Anzeigeschirm als Differenz von der Grundzeile angezeigt, wobei jeder Zeitpunkt auf einer aufeinanderfolgenden eigenen Anzeigenzeile er­ scheint. Die maximale Jitter-Abweichung zwischen den Anzeige­ zeilen innerhalb des Datensatzes läßt sich sowohl numerisch als auch graphisch mittels Cursor feststellen. Eine Mittelwertbildung der Anzeigedaten zwischen den konsekutiven Aufnahmedatensätzen führt zu einer Verringerung von Rauschen und zur Verdeutlichung von Phasenfehlern, die aufgrund einer Anomalie in der Wiederholung auftreten können.

Die Ziele, Vorteile und andere neuartige Merkmale der vor­ liegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor, welche im Zusammenhang mit den Ansprüchen und den Zeichnungen zu lesen ist.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Meßtestinstruments, welches das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet,

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Meßmoduls, welches das Meßverfahren für Zeitjitter gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Aufnahmemoduls für das Meßverfahren des Zeitjitters gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Jitter-Zeitmoduls für das Meßverfahren für Zeitjitter nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5(a) und 5(b) Draufsichten von Anzeigen der Zeitimpuls-Jitter-Fehler, welche gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt wurden.

In Fig. 1 wird ein Signal, beispielsweise ein zusammengesetztes Bildsignal mit wiederholt auftretenden Horizontal- Synchronisierungsimpulsen, in einen analogen Prozessor 12 eingegeben, der wiederum Datensignale und entsprechende Taktsignale ausgibt. Die Daten- und Taktsignale werden in eine Digitalisierungsvorrichtung eingegeben, um digitalisierte Bilddaten zu erhalten, welche in einem Aufnahmespeicher 16 gespeichert werden, welcher von entsprechenden Taktsignalen gesteuert wird. Die Digitalisierung wird durch Verwendung eines intern stabilen, jitterfreien Präzisionstaktgebers, beispielsweise einem kristall-gesteuerten Oszillator oder ähnlichem, durchgeführt. Der Aufnahmespeicher 16 ist mit einem Datenbus 18 verbunden, mit dem gleichfalls eine Zentraleinheit (CPU) 20, beispielsweise ein Mikroprozessor, verbunden ist, mit einem verbundenen Programmspeicher 22, zum Beispiel in Form eines Nur-Lese-Speichers (ROM). Daten von dem Aufnahmespeicher 16 werden übertragen an einen Arbeitsspeicher 24, beispielsweise eine Lese/Schreib-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), unter Steuerung der CPU 20. Der Datenausgang vom RAM 24 wird in einen Anzeigeprozessor 26 eingegeben, der sich aus einem Anzeigespeicher 28 und einer Schnittstellensteuereinheit 30 zusammensetzt. Die Ergebnisse der Anzeigeverarbeitung werden auf einem Bildschirm 32 angezeigt, bei dem eine Bedienungsperson die Verarbeitung über Tasten 34 und einem drehbaren Knauf 36 auf einer Fronttafel 38, oder über programmierbare Funktionsfelder auf dem Bildschirm selbst steuert.

Zur Messung der Parameter der Eingangssignale, ruft die CPU 20 ein Hauptmeßprogramm aus dem ROM 22 auf (Fig. 2). In Abhängigkeit der von der Bedienungsperson betätigten Taste 34 oder des von ihr gewählten programmierbaren Funktionsfeldes auf dem Bildschirm 32 wird ein bestimmtes Meßprogramm durchgeführt. Bei der Messung von Zeitjitter besteht der erste Schritt in der Wahl von Daten aus dem Aufnahmespeicher 16 zur Übertragung in den RAM 24 unter Verwendung eines Akquisitionsmoduls des Hauptmeßprogramms. Die Daten im Aufnahmespeicher 16 umfassen zusätzlich zu den Datenbits auch ein Taktbit, und dieses Bit wird bei der Digitalisierung der Daten gesetzt, falls der Abtastwert von dem analogen Prozessor zu einem Taktwert bestimmt wird, wie zum Beispiel der erste Wert einer horizontalen Zeile von Bilddaten. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird ein Jitterarray (Feld der Zeitabweichungen) erstellt, der die Adressen für jeden Datenwert mit gesetztem Taktbit enthält. Die Taktdatenwerte, bei denen die gesetzten Taktbits zusätzlich oder abzüglich einer vorgegebenen Anzahl von Datenwerten, beispielsweise zwanzig, um den Taktdatenwert liegen, wie vom Jitterarray angegeben, werden von dem Aufnahmespeicher 16 zur Übertragung an den RAM 24 ausgewählt.

Ein Jitter-Zeitmeß-Modul in Fig. 4 wird aufgerufen und alle remanenten Signale, wie zum Beispiel verbleibender Hilfsträger, falls die Daten ein zusammengesetztes Farbbildsignal darstellen, welches beispielsweise durch die aus dem Aufnahmespeicher ausgewählten und im RAM 22 gespeicherten Datenabtastwerte dargestellt sein kann, werden entfernt, falls erforderlich. Wenn beispielsweise die Frequenz des Digitalisierungstaktgebers viermal so hoch ist wie die Chrominanzhilfsträgerfrequenz eines zusammengesetzten Bildsignales, kann der verbleibende Hilfträger durch Addition wechselnder Datenwerte, z. B. den Werten eins und drei, zwei und vier, fünf und sieben, sechs und acht, etc. entfernt werden, da wechselnde Datenwerte an entgegengesetzten Phasen des Hilfsträgers auftreten. Die Datenpunkte lassen sich weiterhin auf eine geringere Anzahl von Datenwerten um den Zeitdatenwert, beispielsweise +/-12, begrenzen. Um eine Impulsflanke als Zeitpunkt zu ermitteln, werden der Durchschnitt der ersten paar Werte der Datenabtastwertbereichs und die letzten paar Werte dieses Bereichs errechnet, um die maximalen und minimalen Werte zu erhalten. Von den maximalen und minimalen Werten wird der 50%-Punkt genau bestimmt, indem eine lineare Interpolation als Impulsflanke oder Zeitpunkt eingesetzt wird. Die Differenz zwischen dem eigentlichen Zeitpunkt und einem Bezugspunkt wird in einem Ausgabe-Array (Ausgabedatenfeld) gespeichert. Die Bezugspunkte bilden eine Grundlinie und treten an genau gesetzten Intervallen auf, welche von dem Digitalisierungstaktgeber abgeleitet wurden und dem nominalen Intervall für die Zeitimpulse entsprechen, so daß jede Abweichung zwischen den eigentlichen Zeitpunkten und der Grundlinie die Menge an Jitter des Zeitimpulses für das Eingangssignal anzeigt. Der ursprüngliche Grundlinienpunkt wird beliebig gewählt, und kann auch dem ersten Zeitpunkt oder Zeitdatenwert des Aufnahmedatensatzes, oder einem mittleren Zeitpunkt oder Zeitdatenwert des Aufnahmedatensatzes, mit oder ohne Offset, entsprechen.

Der Ausgabe-Array wird in einem Fenster 40 auf dem Bildschirm 32 dargestellt, wie aus den Fig. 5(a) und 5(b) ersichtlich ist, wobei der Bildschirm 32 beispielsweise ein Teil des Fernsehbildes zwischen den Zeilen 15 und 263 sein kann. Die Grundlinie wird durch einen als senkrechte Punktlinie gezeichneten Cursor 42 dargestellt und die Zeitpunktdaten werden vertikal um die Grundlinie angezeigt. Ein horizontaler Cursor 44 kann zur Identifizierung einer bestimmten Anzeigezeile verwendet werden, mittels derer wiederum der Grad der Abweichung des Zeitimpulses von der Grundlinie zu diesem Zeitpunkt festgestellt werden kann. Die vertikalen Cursoren 46 können verwendet werden, um die maximale Veränderbarkeit auf beiden Seiten der Grundlinie für einen gewählten Teil der angezeigten Zeitpunktdaten abzugrenzen, um so den maximalen Jitter wie in Fig. 5(a) festzustellen. Aus Fig. 5(b) geht hervor, daß der durch den Wechsel der VTR-Köpfe verursachte Jitter bei den letzten paar Zeilen eines Bildfeldes auftritt und ziemlich stark ist im Vergleich mit dem Jitter von Bildspitze zu Bildspitze während des Hauptteils eines Videobildes. Auch eine Mittelwertbildung der Anzeigezeitpunktdaten von einem Aufnahmedatensatz zum nächsten kann zur Verringerung von Rauschens und zur Verdeutlichung von Phasenfehlern oder von Jitter, die aufgrund einer Anomalie in der Wiederholung auftreten können, vorgenommen werden.

Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung von Zeitimpulsjitter von Signalquellen, wie zum Beispiel VTRs, durch Aufnahme von Abtastwerten eines Eingangssignales zur Verfügung, bei dem ein stabiler, jitter-freier Präzisionstaktgeber zur Digitalisierung des Signals verwendet wird, wobei dann eine Grundlinie erstellt wird, welche ein genaues Intervall zwischen den Zeitimpulsen darstellt, das einem nominalen Intervall zwischen den Zeitimpulsen entspricht, durch Errechnung der Differenz zwischen jedem eigentlichen Zeitpunkt und der Grundlinie und durch graphische Darstellung des Zeitimpulsjitters auf einer einzigen Anzeige.

Claims (8)

1. Verfahren zur Messung und Anzeige des Jitters von wieder­ holt auftretenden Zeitimpulsen, die ein vorbestimmtes nominales Zeitintervall in einem aufgenommenen Eingangs­ signal darstellen, mit folgenden Schritten:

• - das Eingangssignal wird zur Bildung eines Satzes von digitalisierten Datenwerten digitalisiert,
• - es wird ein zeitabhängiger Bezugspunkt festgelegt,
• - es wird die Schwankung des zeitlichen Abstandes eines Zeitimpulses des Eingangssignals von diesem Bezugspunkt erfaßt und angezeigt, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Digitalisierung des Eingangssignals unter Ver­ wendung eines stabilen, jitterfreien Präzisionstakt­ gebers erfolgt,
• - für jedes Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgen­ den Zeitimpulsen des Eingangssignals aus dem Satz der digitalisierten Datenwerte eine Anzahl von Da­ tenwerten ausgewählt wird, die um einen entsprechen­ den Zeitimpulsdatenwert liegen, der einem bestimmten Punkt auf einem Zeitimpuls entspricht, welcher Zeit­ impuls ein vorbestimmtes nominales Zeitintervall in einem aufgenommenen Signal darstellt,
• - ein genauer Zeitpunkt entsprechend dem bestimmten Punkt auf dem Zeitimpuls aus den ausgewählten Daten­ werten für jedes Zeitintervall in Bezug auf den Be­ zugspunkt bestimmt wird, der einen stabilen Bezugs­ punkt bildet und vom Präzisionstaktgeber erzeugt wird, und
• - der Zeitpunkt für jedes Zeitintervall als Funktion einer Differenz zwischen dem Zeitpunkt und dem stabilen Bezugspunkt angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlschritt sich wie folgt untergliedert:

• - Aufbau eines Jitter-Arrays mit je einer Adresse für jeden Datenwert des Satzes von digitalisierten Datenwerten, welcher den Anfang eines jeden Zeitintervalls darstellt, wobei der Datenwert der Zeitimpulsdatenwert ist; und
• - Erstellung eines Bereichs von Datenwerten um jeden Zeitimpulsdatenwert zur Verarbeitung.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin den Schritt des Entfernens verbleibender Signale aus den gewählten Datenwerten umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Zeitpunktbestimmung wie folgt untergliedert ist:

• - Erstellung eines maximalen und minimalen Wertes aus den gewählten Datenwerten um jeden Zeitimpulsdatenwert;
• - Errechnung eines 50%-Wertes zwischen den minimalen und maximalen Werten; und
• - Interpolation zwischen den gewählten Datenwerten auf beiden Seiten des 50%-Wertes zur Bestimmung des Zeitpunktes einer Impulsflanke.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungsschritt weiterhin den Schritt des Erstellens einer Grundlinie von den stabilen Bezugspunkten umfaßt, welche ein nominales Zeitintervall zwischen den von dem Präzisionstaktgeber abgeleiteten Zeitimpulsen darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeschritt folgende Unterschritte umfaßt:

• - Erstellung eines Anzeigefensters auf einem Anzeigeschirm, dessen Länge an Anzeigezeilen einer Anzahl von Zeitintervallen für den Datenwertsatz entspricht und dessen Breite in einem Zeitmaß skaliert ist; und
• - graphische Darstellung des Zeitpunktes für jedes Zeitintervall in Form einer Abweichung von einer Grundlinie, welche die stabilen Bezugspunkte für jedes Zeitintervall darstellt, wobei die stabilen Bezugspunkte zu genauen Zeitintervallen entsprechend einem nominalen Zeitintervall für die Zeitimpulse auftreten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeschritt weiterhin folgende Unterschritte aufweist:

• - Messung des Zeitimpulsjitters von Spitze zu Spitze mittels vertikalen Cursoren über jeden gewünschten Bereich von angezeigten Zeitintervallen; und
• - numerische Anzeige des gemessenen Zeitimpulsjitters von Spitze zu Spitze.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin den Schritt der Mittelwertbildung der angezeigten Differenzen über aufeinanderfolgende Sätze von digitalisierten Datenwerten zur Verringerung von Rauschen und zur Verdeutlichung von Phasenfehlern aufgrund einer sich wiederholenden Anomalie umfaßt.