Jitter 智慧手機 智慧型手機 Smart Phone 攝錄放影機 行動裝置 影音測試 HDMI PDA BER

模組化儀器搭配測試軟體 行動裝置影音量測精準達陣

2013-01-28
智慧型手機、個人數位助理(PDA)、掌上型遊戲機、攝錄放影機與數位相機等行動裝置,開始導入更高解析度的影像處理技術,可望改變消費者記錄周遭世界的方法。這些裝置均具備獨立的作業系統、無線通訊協定與輸入/輸出(I/O)點,測試相對較為複雜,因此工程師須開發更完整的測試套件,才能確保產品的競爭力。
實體層與功能測試至關重要

行動裝置設計與生產過程,對測試的需求並不相同。在設計過程中,需誤碼率(BER)的實體層(Physical Layer)測試、抖動(Jitter),以及影像訊號的眼圖(Eye Diagram),才可確保影像晶片的功能符合規格。

在檢驗與生產過程中,則著重系統的功能測試,如確認各組影像介面能否正常運作、編碼器/解碼器是否造成資料流失、高畫質多媒體介面(HDMI)輸出是否確實產生1,080p/60Hz的影像訊號,或者當連接攝錄放影機1,920×1,080的液晶顯示器(LCD)螢幕時,畫面解析度是否正確?

實體層測試或眼圖檢驗作業,將確保裝置所產生的影像具備正確的色階、時序參數與增益參數。

測試儀器須具備高時脈速度/解析度

圖1 行動裝置往往具備多組音訊與視訊介面,製造商必須詳盡測試所有介面才可出貨。
若要了解行動裝置影像測試所需的功能,須先考量單一行動裝置不同的音訊與視訊介面(圖1)。

在測試LCD螢幕時,一般均以視訊產生器產生已知的視訊源,並穿過內部的視訊電路、畫素驅動與影像擷取裝置,以進行自動化的檢驗作業。在測試多種類比視訊介面時,由於零組件視訊解析度均為8~10位元,因此示波器或波形分析器須具備100MHz以上的時脈速度及超過12位元的解析度。

測試數位視訊介面時,則高速數位分析器必須超過150MHz時脈速度,以擷取1,080p/60Hz的全高畫質(Full HD)影像訊號,亦需要18位元以上高解析度的音訊分析器,以測試類比音訊介面,和麥克風與放大器的屬性。

選擇行動裝置的測試平台時,必須考量數個要素,如投資成本、開發成本、未來的系統升級成本、傳輸量與系統體積。由於各款儀器價格在20,000?40,000美元不等,因此若要針對視訊產生、類比視訊分析、數位視訊分析與音訊分析購買多組箱型儀器,不僅要價不斐,其固定的量測功能亦可能在1?2年內即不敷使用,且箱型儀器的另一個主要缺點,即是其自動化作業往往必須耗費大量軟體開發資源。

以可升級儀器節省測試成本

由於上述限制,包括索尼(Sony)、三星(Samsung)與Panasonic,均改用彈性的PXI模組化儀器測試平台。在視訊測試應用中,由於視訊框架具備大量資料,因此傳輸量為主要的測試難題。PXI介面具備4Gbit/s的頻寬,以及以亞微秒(Submicrosecond)為計算單位的極低延遲,因此速度超越傳統箱型儀器甚多。

PXI系統包含機箱、控制器與模組化儀器三項元件。機箱具備高傳輸量的PCI匯流排,更有時序與同步化匯流排。控制器可分為標準電腦或筆記型電腦所用的遠端控制器,或是機箱所用的嵌入式控制器,並執行Windows XP標準作業系統,還有微軟(Microsoft)Excel等常見應用程式。PXI系統的重點,即在於其模組化的儀控功能。目前共有超過七十家製造商發布一千款以上的模組化儀器,囊括GPIB控制、多功能數位電表(DMM)、切換器、音訊/視訊分析器,到射頻(RF)產生器與分析器。

使用者可針對自己的應用,選擇所需的模組化儀器,以精巧的單一系統建構完整的測試擷取方案,且可進行自動化測試作業。 行動裝置製造商選擇PXI測試系統的另一個重點,即是較佳的測試架構。在測試行動裝置的音訊、視訊與LCD部件時,程式碼開發極不容易。若要讓測試框架能因應新款行動裝置而調整,則更為困難。因此,測試框架必須具備足夠彈性與模組性,以隨時因應新款產品、產線與技術。

另外,市面上也有業者推出VideoMASTER與AudioMASTER軟體,其為類比/數位音訊與視訊測試的完整產品組合,可整合模組化儀器與組態架構的開發環境,並針對行動電話、攝錄影機與數位相機,執行多種音訊與視訊量測。

測試軟體加速找出影音訊號錯誤

VideoMASTER與AudioMASTER軟體可透過TestStand設定測試步驟,並針對新產品的測試需求進而互換測試步驟。PXI平台並可搭配使用高效能的示波器、高速數位I/O模組,以及客製化的影像處理模組,再讓VideoMASTER進行多種視訊量測、比較內建或產業標準,進而迅速產生Pass/Fail報表。

另外,透過測試軟體的協助,製造商可迅速找出包括THD+N、SNR、SINAD與單音(Single-tone)振幅/頻率等常見音訊量測的音訊處理錯誤。若必須進一步延伸音訊量測,則AudioMASTER可提供完整的工具集,進行頻率掃描、振幅掃描、藍牙、單音/多音與客製化的音訊處理測試。相關功能可整合內建的校準管理功能,以用於不同的測試環境(如製造設施)與客製化的編輯功能(如監控Pass/Fail),讓客戶開發最完整的音訊測試應用。

透過VideoMASTER可測出影像瑕疵,避免動態模糊(Motion Blur)、壓縮失真、色彩飽和或解析度發生不精確的變化現象。若能於行動裝置LCD螢幕中產生高品質的類比或數位視訊,即可發現任何的螢幕瑕疵。

視訊與音訊測試僅屬於完整生產流程的測試作業之一。諸如無線協定、電源管理、記憶體與其他元件,均須經過測試,才能確保產品品質。透過PXI模組化測試儀器平台可客製化行動裝置製造商所需的測試功能,並可隨時新增模組化儀器,以用於測試行動裝置RF技術、電源供應器與電源晶片。

(本文作者任職於美商國家儀器)

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