애플리케이션노트 CaptureVu 를사용한디지털비디오신호문제해결및분석 디지털비디오시스템은전체전송경로에서이미지의품질을유지하고제공합니다. 하지만디지털비디오문제는임의적으로발생하는경향이있는것으로보이며문제의구분과진단이까다로울수있습니다. 잘못될가능성이있는일은틀림없이잘못된다 는머피의법칙도있지만, 일반적으로이러한문제는전혀예상치못한시점에서발생하거나테스트또는비디오제작도중가장부적합한시점에서발생하는경우가많습니다. 비디오오류에는크게두가지유형이있습니다. 우선물리계층에서의디지털신호전송의결과수신기가클럭을복구한후데이터를복구하지못하는경우입니다. 신호의아이및지터표시를볼수있는비디오측정장비가이러한유형의문제해결에도움이될수있습니다. 이러한측정기술에대한자세한내용은텍트로닉스응용자료 " 직렬디지털신호의물리계층테스트 "( 문서번호 25W-19525) 에서볼수있습니다. 수신기가직렬디지털신호를디코딩할수있으려면데이터스트림을제대로처리하기위해광범위한형식프로토콜이있어야하며, 이는올바른형식을갖추어야합니다. 비디오신호내에서이러한오류조건을탐지할수있는비디오모니터링및측정장비는데이터형식문제를처리하기위한필수도구입니다. 비디오측정장비는일반적으로잘못된라인길이및수신 CRC(Cyclic Redundancy Coding, 순환중복코딩 ) 오류와함께, EAV(End of Active Video, 액티브비디오종료 ) 및 SAV(Start of Active Video, 액티브비디오시작 ) 데이터오류를탐지할수있습니다. 하지만엔지니어가이러한유형의오류를확인했으면측정장비의데이터목록기능을사용하여데이터스트림의추가분석을실시해야합니다.
CaptureVu를 사용한 디지털 비디오 신호 문제 해결 및 분석 응용 자료 디지털 신호의 데이터 속도 때문에 데이터 스트림 내에서 문제를 유발한 특정 데이터 워드를 확인하기 어려울 수 있습니다. 텍트로닉스 WFM7100/6100에서 사용가능 한 CaptureVu 기능이 장착된 이러한 계측기는 특정 유형의 오류가 발생했을 때 전체 비디오 프레임을 캡처하여 내부 메모리에 저장할 수 있습니다. 사용자는 장비의 캡처 모드에 들어가서 파형 모니터에서 비디오 신호를 수동으로 캡처할 수 있습니다. 파형 모니터 내에서는 두 가지 유형의 캡처 기능을 사용할 수 있습니다. 캡처 추적 기능은 현재 파형 표시를 화면에서 중지할 수 있으며 기본적으로는 현재 사용 가능한 표시의 간단한 이미지 캡처입니다. 파형 표시(파형, 벡터 및 영역대)에서 캡처된 데이터의 추적은 노란색으로 표시됩니다. 캡처된 추적은 별도로 보거나 실시간 비디오 신호의 추적과 비교할 수 있습니다. 하지만 계측기는 중지된 추적 또는 그림을 사용하여 캡처된 화면 이미지에서 다른 표시를 만들 수 없습니다. 이 캡처된 데이터는 기본적으로 특정 순간에 포착된 계측기의 스냅샷입니다. CaptureVu 모드에서는 계측기에 디지털 신호가 적용될 때 사용자가 추가적으로 버퍼 모드를 선택할 수 있습니다. CaptureVu는 데이터의 전체 비디오 프레임을 계측기 내에 저장합니다. 이렇게 버퍼에 저장되었던 캡처 데이터는 계측기가 모든 지원되는 표시를 재구성할 때 사용될 수 있습니다. 예를 들어 계측기가 RGB 영역대 오류가 포함된 비디오 프레임을 캡처하고 초기에는 캡처된 데이터를 YPbPr 퍼레이드 모드에서 구성된 파형 표시로 표시한다고 가정할 때, 사용자는 캡처된 이 데이터를 YRGB 퍼레이드 모드로 구성된 표시로 나타내어 영역대 오류가 있는 구성 요소를 보고자 할 수 있습니다. 이 경우 파형 표시 모드를 YRGB 퍼레이드 모드로 변경하기만 하면 계측기는 자동으로 캡처 데이터의 새 파형 표시를 YRGB 퍼레이드로 만들기 때문에 이를 YRGB 퍼레이드 모드의 실시간 신호 표시에 비교할 수 있게 됩니다. 또는 그림 1. RGB 영역대 오류의 이미지 캡처가 표시된 WFM7100의 CaptureVu. 초기에는 YPbPr 파형으로 캡처되었지만 추가적인 분석을 위해 표시를 YRGB 또는 Diamond 디스플레이로 재구성할 수 있습니다. 사용자가 텍트로닉스 Diamond 디스플레이를 사용하여 영역대 오류를 분석하도록 선택할 수도 있습니다. 이 표시를 선택하면 계측기는 그림 1에서와 같이, 완전히 다른 캡처된 데이터 보기를 만듭니다. 2 www.tektronix.com/video
트리거유형 오류의정의 Lock Error 계측기가입력신호에대한잠금을손실했음을나타냅니다. EAV EAV 타이밍기준신호가예상값과다를때트리거됩니다. SAV SAV 타이밍기준신호가예상값과다를때트리거됩니다. HD Line Number Error 비디오라인의길이가감지된비디오형식의예상치와다를때트리거됩니다. HD Y CRC Error HD C CRC Error HD Y ANC Checksum Error HD C ANC Checksum Error Video Format Error Luma Gamut Error Composite Gamut Error RGB Gamut Error 라인의 Y(luma) 샘플에대한인코딩된 CRC 가계산된 CRC 와다를때트리거됩니다. 라인의 C(Chrominance) 샘플에대한인코딩된 CRC 가계산된 CRC 와다를때트리거됩니다. Y(luma) 보조데이터패킷의인코딩된체크섬이계산된체크섬과다를때트리거됩니다. C(Chrominance) 보조데이터패킷의인코딩된체크섬이계산된체크섬과다를때트리거됩니다. 선택된비디오입력에서탐지된신호형식이구성된입력형식과다르거나탐지된형식이신호의 SMPTE 352 페이로드식별자에의해형식과다를때트리거됩니다. 선택된비디오입력신호에구성된 Luma 영역대임계값을위반하는 Luma 레벨이포함되어있을때트리거됩니다. 선택된비디오입력신호에구성된 Arrowhead 영역대임계값을위반하는색상이포함되어있을때트리거됩니다. 선택된비디오입력신호에구성된 Diamond 영역대임계값을위반하는색상이포함되어있을때트리거됩니다. SD AP CRC Error 인코딩된 AP(Active Picture) CRC 가계산된 CRC 와다를때트리거됩니다. SD FF CRC Error 인코딩된 FF(Full Field) CRC 가계산된 CRC 와다를때트리거됩니다. 표 1. 트리거유형. CaptureVu 에는표 1 에나와있는하나이상의비디오 오류조건을기준으로자동트리거이벤트를선택할수 있는기능도있습니다. 이러한트리거조건은 SDI 신호 형식또는비디오수준의오류범위를포괄합니다. www.tektronix.com/video 3
그림 2. WFM7100 트리커타입 그림 3. 전면패널 USB. 계측기는그림 2에서처럼, Capture 메뉴의 Settings 하위메뉴에서사용가능한다양한트리거유형으로구성될수있습니다. 사용자는지원되는트리거유형을원하는수만큼선택할수있습니다. 트리거메뉴를구성한후에사용자는계측기를 실행 모드로설정하고계측기는선택된트리거유형과일치하는첫번째오류를찾습니다. 오류가발생하면파형모니터는오류가포함된비디오프레임을캡처하여이를내부메모리에저장합니다. 그런다음사용자는자동트리거기능을통해캡처한데이터를모든파형디스플레이에서볼수있습니다. 사용자는그림 3과같이, 계측기전면패널의 USB 포트를사용하여캡처된비디오프레임의데이터를 USB 메모리스틱에저장할수있습니다. Capture의설정메뉴에서사용가능한구성중에 버퍼를 USB로복사 기능이있습니다. 이기능을선택하면사용자는파일에이름을지정하여 USB 메모리스틱에저장할수있습니다. 저장된뒤에는캡처된데이터를나중에다시같은계측기또는다른계측기로전송할수있습니다. 이기능은다양한방식으로활용할수있습니다. 4 www.tektronix.com/video
그림 4. 카메라조정설정. 그림 5. 비교를위해기준카메라로부터캡처. 예를들어현장의엔지니어가오류가포함된비디오프레임을캡처하여이것을테스트실의동료와공유할수있습니다. 그러면테스트실의엔지니어는캡처된데이터를다른파형모니터로복원하고이를사용하여문제를해결할수있습니다. 두번째예로, 다음제작을위해카메라를준비중인조작자가 CaptureVu를사용하여다른카메라의출력을비교하고분석할수있습니다. 일반적으로그림 4에보이는카메라테스트차트를사용하고파형모니터에서신호를측정하여카메라를조정합니다. 조정이끝나면조작자는 CaptureVu를사용하여그림 5에서처럼비디오 신호의수동캡처를만들수있습니다. 이렇게저장된데이터는다른카메라의조정을위한 최고의참조모델 로사용될수있습니다. 즉, 다른카메라의실시간신호디스플레이를참조카메라에서캡처된데이터의디스플레이와비교할수있습니다. CaptureVu는초기비디오데이터에서디스플레이를만들수있기때문에, 조작자는카메라출력을다양한파형, 벡터, 영역대및그림표시에서비교할수있습니다. 또한데이터를 USB 메모리스틱에저장할수있으므로조작자는나중에라도카메라조정을비교하여카메라수명에따른저하또는스튜디오내의조건변화를관찰할수있습니다. www.tektronix.com/video 5
일반적으로계측기전원을끄면캡처로부터저장된데이터가손실될수있습니다. 하지만데이터를 USB 메모리스틱에저장하고사용자의계측기나다른계측기로불러올수있기때문에, 조작자는시간별데이터를비교하거나데이터를엔지니어나편집자로보내서더자세한분석이나비교에이용할수있습니다. 이는제작도중나타날수있는다양한현상을설명하는데도움이될수있습니다. 문제해결및설계응용에서엔지니어는이캡처기능을사용하여비디오형식오류를진단할수있습니다. 일반적으로이러한유형의오류는간헐적으로발생하며비디오신호내에서분리하는것이어려울수있습니다. 엔지니어는파형모니터를구성하여오류가포함된비디오프레임을표시및캡처할수있습니다. 계측기는프레임을탐지하여캡처할때캡처시간을오류로그에기록합니다. 그런다음데이터를메모리스틱에저장하고계측기에서다음오류를기다릴수있습니다. 이방법을사용하여엔지니어는비디오신호경로내에서장치또는기타시스템을전환하여비디오소스가변경되었을때오류가주기적간격으로발생하는지여부를살펴볼수있습니다. 엔지니어가분석에필요한충분한데이터를 USB 메모리스틱으로캡처한뒤에는 PC에서이데이터를추가분석할수있습니다. 캡처된데이터에는보조및활성화상데이터가포함된풀비디오프레임이포함되어있습니다. 계측기는자체형식을사용하여캡처된데이터를 USB 메모리스틱에저장합니다. 텍트로닉스에서는캡처된데이터를다음과같이다양한방식으로읽고형식지정할수있는유틸리티프로그램을개발했습니다. 0. 캡처데이터의초기 Cb,Y,Cr,Y* 샘플이포함된간단한 CSV 파일. 이파일은스프레드시트프로그램으로직접가져오기에는적합하지않지만사용자개발응용프로그램을위한원시텍스트파일입력으로사용할수있습니다. 1. 스프레드시트응용프로그램에최적화된 CSV 파일. 이파일은스프레드시트프로그램으로가져와서데이터를검색하는데사용할수있습니다. 스프레드시트응용프로그램은데이터를각셀에대해적절한형식을지정하며개별샘플과행번호를포함시킵니다. 2. 텍트로닉스 TG700 테스트신호발생기에사용되는 *.PIC 파일. 이형식의캡처데이터는풀프레임화상으로발생기로직접전송할수있습니다. 이 *.PIC 파일에는 TG700용활성화상데이터만포함됩니다. TG700 모듈은보조및블랭킹데이터를삽입합니다. 이유틸리티프로그램은텍트로닉스웹사이트에서사용할수있습니다. 이유틸리티를사용하려면 USB 메모리스틱을컴퓨터에넣고장치의적절한드라이브문자를엽니다. 데이터가 USB 스틱에저장될때 WFM7100_CapBuffer와같은폴더가드라이브에생성됩니다. 이디렉토리안에는장치의메모리로저장된 *.CAP 파일들이있습니다. 이파일들을컴퓨터로저장한다음캡처유틸리티를사용하여데이터를적절한형식으로추출할수있습니다. 사용자는데이터형식을선택하고 (0, 1 또는 2), 유틸리티가처리할캡처파일의이름을입력하고, 변환된데이터를 PC에저장때의파일이름을입력합니다. 6 www.tektronix.com/video
USB 캡처파일이름 : bars.cap 헤더버전 : 1 Captured 18:15:03 UTC Mar 31, 2006 Frame Count: 1 Events at Trigger: 0 EAV Error 0 SAV Error 0 Line Number Error 0 Luma CRC Error 0 Chroma CRC Error 0 Luma Checksum Error 0 Chroma Checksum Error 0 Signal Lock Error 0 Active Picture CRC Error 0 Full Field CRC Error 0 Video Standard Error 1 Luma Out of Gamut Error 1 Composite Out of Gamut Error 1 RGB Out of Gamut Error 1 Manual Trigger Video Format: 1080i_59.94 Total Lines: 1125 Active Lines: 1080 Total Luma Samples per Line: 2200 Active Luma Samples per Line: 1920 모드 0 을사용하여데이터형식을지정하면데이터를모든텍스트편집프로그램에서사용할수있습니다. 데이터는각라인에샘플 Cb, Y, Cr, Y* 의형태로구성됩니다. 이로인해형식에따라파일안에매우많은수의라인이생길수있으며따라서텍스트편집기는파일내의모든데이터라인을처리할수있어야합니다. 일부프로그램의경우응용프로그램이실제로처리할수있는라인의수에제한이있습니다. 이러한유형의파일은엔지니어가개발한특정응용프로그램으로데이터를가져오는용도로사용될수있습니다. 예를들어응용프로그램이원시데이터를가져와서활성비디오이미지를화상파일형식으로변환할수있습니다. 사용자가캡처유틸리티프로그램의옵션 1 을선택하면, 데이터는 *.CSV 확장자를사용하여스프레드시트응용프로그램으로가져올수있는형식으로지정됩니다. 스프레드시트데이터는라인번호가있는 Cb, Y, Cr, Y* 순서로나타나며샘플지시도나타납니다. 샘플데이터를스프레드시트응용프로그램내에서올바르게형식지정하기위해응용프로그램은각각의실제 16진수값앞에 x 를붙입니다. 또한헤더는캡처시간, 캡처된데이터내에있는트리거된오류유형및비디오신호의형식에대한정보를제공합니다. 표 2의예에서신호는 1920x1080의활성화상영역이포함된 1080i_59.94 형식입니다. 이헤더정보는데이터가특정자동트리거발생에의해캡처되었는지아니면사용자에의해수동으로캡처되었는지여부에대한정보를제공합니다. 이경우에는수동트리거가수행되었고캡처내에 Composite, Luma 및 RGB 영역대오류가있습니다. 표 2. 헤더포맷 www.tektronix.com/video 7
표 3. 스프레드시트파일의일부예시 엔지니어는스프레드시트프로그램내에서다양한유틸리티를사용하여데이터를정렬하거나검색할수있고, Visual Basic 프로그램을사용하여다양한방법으로데이터를검색하고형식지정할수있습니다. 예를들어엔지니어는스프레드시트응용프로그램의찾기기능을사용하여 x3ff 와같은특정데이터값을검색할수있습니다. 일반적으로엔지니어는모든 SAV 및 EAV 값을검색하고자할것입니다. 이러한값은시퀀스 x3ff, x000, x000으로표시됩니다. 간단한찾기와셀서식을통해스프레드시트내의모든 x3ff 및 x000 값을검색할수있지만일반적으로이를순서대로식별할수는없습니다. 예를들어보조데이터의형식은 x000, x3ff, x3ff이며이러한값은간단한검색을수행하여찾을수도있습니다. EAV/SAV 또는 ANC의순차순서에대한완전한검색을수행하려면간단한매크로프로그램을작성하여스프레드시트를검색할수있습니다. 부록 A에서는스프레드시트내에서 EAV 및 SAV 값을찾아서쉽게구분되도록이들셀을굵은텍스트로표시하고셀배경에색을지정해주는샘플 Visual Basic 프로그램을소개합니다. 엔지니어는이러한도구를사용하여특정비디오장치에의해생성된보조데이터시퀀스에장치코드오류또는작동오류가포함되어있는지확인할수있습니다. 8 www.tektronix.com/video
세번째옵션 2 는캡처된데이터를 *.PIC 파일형식으로변환합니다. 이형식을통해데이터를텍트로닉스 TG700 테스트신호발생기 (TSG) 로전송하여테스트신호로사용할수있습니다. 이기능은테스트대상장치 (DUT) 에스트레스를줄수있는유형의이미지나특정비디오시퀀스를발견한엔지니어가사용할수있습니다. 엔지니어는 CaptureVu를사용하여이비디오신호의프레임을캡처하여 USB 메모리장치에저장할수있습니다. 캡처된파일 (*.CAP) 은텍트로닉스 TG700으로다운로드하는데적합한프레임영상 (*.PIC) 으로변환할수있습니다. TG700 테스트신호발생기를구성하여엔지니어는프레임영상을가로및세로로이동하여움직임을만들고장치에의해만들어진모든현상을관찰할수있습니다. 캡처된비디오프레임을신호로변환함으로써엔지니어는원래테스트신호와 DUT 출력신호에비교하기위해 DUT에적용할수있는알려진비디오데이터소스를확보할수있습니다. 결론 WFM7100 및 WFM6100의새로운 CaptureVu 기능은엔지니어와조작자가디지털시스템의비디오품질을유지할수있도록돕는유용한도구입니다. 비디오신호의전체프레임을캡처할수있기때문에조작자는여러비디오신호를캡처된기준과비교할수있습니다. 디지털비디오시스템에서는신호안에서순간적인오류가발생하기때문에엔지니어가이러한고속디지털데이터의문제를해결하기가쉽지않습니다. 트리거캡처를사용하여비디오신호데이터를순간정지시키고파형모니터에서분석하거나, 캡처유틸리티를사용하여데이터를스프레드시트응용프로그램으로전송할수있습니다. 따라서디지털비디오신호의문제해결에도움이되고머피의법칙이발생하는것을예방할수있습니다. 경우에따라엔지니어는테스트신호를테스트대상장치 (DUT) 에적용하고장치의신호출력을측정하기도합니다. CaptureVu를사용하면엔지니어는색상막대등과같은테스트신호의비디오프레임을직접파형모니터로캡처한다음, 발생기의테스트신호를 DUT를통해적용하고 DUT의실시간출력을캡처된테스트신호와비교하여차이를찾아낼수있습니다. 테스트신호와캡처된 DUT 출력모두의데이터를 USB 메모리에저장할수있습니다. 그런다음이두파일을다양한유틸리티로비교하여테스트신호와 DUT 사이의차이를찾아낼수있습니다. 또한 TG700 소프트웨어유틸리티 FrameGen( 텍트로닉스웹사이트 www.tek.com에서사용가능 ) 을사용하여 PIC 파일데이터를읽고이미지를보거나이미지를 BMP 영상파일형식으로저장할수있습니다. www.tektronix.com/video 9
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