测试液晶电视亮度频道特性

电视色彩饱和度和亮度一直是衡量电视质量的一个重要标准，也是用户关注的焦点所在。本文重点介绍电视信号是受到哪些因素影响而导致色彩与亮度的失真，内容包括振幅响应对视频频率、群集延迟特性对视频频率、线性波形响应、色彩对亮度相互调变等7大测试类别。

影像主要是由两种最基本的要素所构成，即“亮度与色彩”。电视模拟信号也是依据以上两项要素所编码而成。在电视的硬件设计上也要特别注意是否能维持原先所设计的亮度、色彩设置。以下所提到的测试项目均是电视信号受某些原因影响，造成影像亮度失真。

最后一个测试项目“交越亮度”则专属于SECAM系统测试使用（SECAM系统电视模拟信号的编码方式和其余两大系统非常不同），如非此系统，则可省略此项测试内容。

亮度频道特性测试项目

亮度频道（luminance channel）特性的测试项目包括以下几点：

◆ 振幅响应对视频频率（Amplitude Response to Video Frequency）

◆ 群集延迟特性对视频频率（Group Delay Characteristics to Video Frequency）

◆ 线性波形响应（Linear Waveform Response）

◆ 线时间非线性（Line-time non-Linearity）

◆ 色彩对亮度相互调变（Chrominance to Luminance Intermodulation）

◆ 黑色准位及其稳定度（Black Level and its Stability）

◆ 交越亮度（Cross Luminance SECAM System）

振幅响应对视频频率

振幅响应对视频频率（Amplitude Response to Video Frequency）表示在影像显示装置每一驱动端，或基带输出端的亮度信号振幅为视频频率的函数。响应是由多脉冲群（Multiburst）信号来测量，如果需要更精确的数据，应使用CompositeCSine-wave Signal。

◆ 测试条件：

影像测试信号为Multiburst Signal或Composite Sine-wave Signal，如图1、图2。

◆ 测试程序（Multiburst方法）：

（1）使用系色信号输入接收器。当显示驱动端在测量时，要以参考类型信号来调整对比控制以得到标准输出电压。

（2）连接示波器至影像显示装置（驱动端或基带输出端）。

（3）使用二阶（two-step）参考信号作为参考，测量每一频率burst的输出准位的百分比。

＊ 注意：line-rate or field-rate扫描信号可作为使用的另一选择。

◆ 测试程序（Composite Sine-wave Signal方法）：

（1）使用Composite Sine-wave Signal输入接收器。当显示驱动端在测量时要以参考类型信号来调整对比控制以得到标准输出电压。

（2）连接示波器至影像显示装置，一驱动端或基带输出端。

（3）使用100kHz输出准位当参考，当变动频率从100kHz至系统的最大频率时，测量Sine-wave成份输出准位，单位为dB。

＊ 注意：如果在亮度频道上使用梳状滤波器，振幅随线频率一半的速率变动。在此案例中，伴随频率最大振幅要测量。

◆ 测试结果：如表1。

群集延迟特性对视频频率

群集延迟特性对视频频率（Group Delay cCharacteristics to Video Frequency）响应是以多重脉冲信号作测量，如需更精确数据，要使用群集延迟测量设备。在多重脉冲信号中，脉冲的高低频群集延迟差当成基线（Baseline）的Sinusoidal扭曲。

◆ 测试条件：

影像测试信号为Multipulse Signal，如图4。

◆ 测试程序：

（1）使用测试信号输入接收器。当显示驱动端在测量时，要以参考类型信号来调整对比控制以得到标准输出电压。

（2）连接示波器至影像显示装置（驱动端或基带输出端）。

（3）通过图5所叙Y1、Y2、YM值，测量调变后脉冲的基线扭曲，并记下Y1、Y2。

使用公式（如图6）或依使用的系统采用图7和图8的列线图解法，该公式和图所适用的频率不包含色彩副载波。

＊ 注意：对40T pulse，以图7和图8的列线图解法查到的群集延迟要乘以参数2。

◆ 测试结果：如表2。

线性波形响应

亮度频道的线性波形响应（Linear Waveform Response）是以用标定限制频谱测试信号输入接收器来测量。在影像显示时，装置每一驱动端或基带输出端的波形。结果以黑色准位及最大白色准位差的百分比表示。在一些例子中要使用评定参数K，这是考虑各种扭曲的各不同主要效应。此外，结果可以用各种波形相片记录表示。通过影像频率范围，所叙4种形态的响应测量显示频率和群集延迟响应如下：

（1）线率条形响应（Line-Rate Bar Response）

（2）脉冲响应（Pulse Response）

（3）脉冲与条形比（Pulse and Bar ratio）

（4）场频率方波响应（Field-Frequency Square-Wave Response）

◆ 测试条件：

影像测试信号为2T Pulse and Bar Signal和Horizontal Bar Signal，如图9、图10。

◆ 测试程序（2T bar response）：

（1）使用2T Pulse and Bar Signal输入接收器。当显示驱动端在测量时，要以参考类型信号来调整对比控制，以得到标准输出电压。

（2）连接示波器至影像显示装置（驱动端或基带输出端）。

（3）如图11所示，调整示波器使黑准位的A点，对应单位振幅（100%）条状的中点B之差。

（4）m1、m2是振幅转换半振幅高的点。从m1、m2各延伸0.01H产生的两个点，b为此两个点间单位振幅最大分离；测量b并以A、B差的百分比来表示（H是一线的期间）。

（5）评定参数K可由以下公式获得：

K＝︳b︳×100%

◆ 测试程序（2T Pulse Response）：

（1）维持以上相同的设置。

（2）如图12所示调整示波器，如此扫描速度对应所示的时间尺度，响应的黑色准位和水平轴一致，而且响应的峰值准位落在单位振幅线上（100%），响应的半振幅点以垂直轴对称排列。

（3）测量波形振幅在水平轴上所标示点，并以响应峰值百分比b来表示。测量2T Pulse的半振幅点间的时间差a，并以纳秒表示。

（4）2T Pulse的评定K为半振幅区间的函数，可以由以下公式得到，a和T相同单位：

K＝︳（a－2T）÷10T︳×100%

（5）2T Pulse的评定K为b（峰值响应）的百分比函数，可以由如表3所示公式得到。

◆ 测试程序（2T Pulse/Bar Ratio）：

（1）维持以上相同的设置。

（2）如图11所示，调整示波器然后测量2T Pulse振幅对2T Bar响应在B点振幅比当成r%。

（3）2T Pulse-to-Bar Ratio的评定K可以由以下公式得到：

K＝︳（100－r）÷4r︳×100%

◆ 测试程序（Field-Frequency Square-wave Response）：

（1）维持以上对比控制的设置，然后使用Horizontal Bar Signal输入接收器。

（2）连接示波器至影像显示装置（驱动端或基带输出端）。

（3）如图13所示调整示波器，以致对应A和B正负冲程的中间点和对应单位振幅的点之差，同步脉冲都被忽略。

＊ 注意：示波器探棒应正确调至量方波。

（4）m1、m2是振幅转换半振幅高的点。从m1、m2各延伸0.01V产生的两个点，b为此两个点间单位振幅最大分离，测量b。（V是一垂直场的期间）

（5）b以单位振幅百分比表示。

（6）Field-Frequency Square-wave Response的评定K可以由以下公式得到：

K＝︳（b－100）÷2︳×100%

◆ 测试结果：如表4。

线时间非线性（Line-time non-linearity）

亮度频道的非线性扭曲是在影像显示装置每一驱动端或基带输出端以阶梯信号或APL可变阶梯信号测量。

◆ 测试条件：

影像测试信号为Staircase signal，或APL-variable staircase Signal，如图14。

◆ 测试程序（标准方法）：

（1）使用测试信号输入接收器。对比控制设在一般，当使用APL-variable Staircase Signal时，设置平均影像准位（APL）在50%。

（2）连接示波器至影像显示装置（驱动端或基带输出端）。

（3）测量白色准位和黑色准位A0间的振幅，而每一阶An的振幅，在n＝1～5如图15所示。

（4）由以下公式计算非线性：

Non-Linearity＝（An－A0/5）/（A0/5）×100%

（5）当使用APL-Variable Staircase Signal，调整APL到10%和90%并以上面相同方法测量。

◆ 测试程序（另一方法）：

（1）通过排除信号低频成分，而得到最高和最低冲量振幅的高通滤波器，得以测量冲量振幅。

（2）线性误差表示为：

Linearity error＝（Vmax－Vmin）/Vmax×100%

◆ 测试结果：如表5。

色彩对亮度相互调变

当亮度振幅因加上色彩信号时，而被影响时色彩对亮度相互调变（Chrominance to Luminance Intermodulation）就出现。在信号路径因非线性或信号停止就会产生扭曲。本测量只能应用在NTSC和PAL系统的影像显示装置驱动端输出信号。

◆ 测试条件：

影像测试信号：staircase-modulated chrominance signal or modulated pedestal signal如图16、图17。

◆ 测试程序：

（1）使用测试信号输入接收器。对比控制设在一般。

（2）连接示波器至影像显示装置一驱动端，并以一合适低通滤波器减少带宽，使变异的副载波不会被测到。

（3）设置接收器的饱和控制为0，或关闭彩色解码器。

（4）在没有彩色信号时测量亮度信号准位，并取此值作参考。

（5）在有副载波信号时测量亮度条状值。这值和参考值的差就是相互调变以参考值百分比表示，增加时用正号，减少时用负号。

◆ 测试结果：如表6。

黑色准位与其稳定度

黑色准位及稳定度（Black level and its stability）属性定义：

·对影像黑色部分的亮度准位保持恒定。

·对影像黑色部份的色彩保持恒定。

·测量黑色准位集中在图形对平均图形准位、时间、供应电压及r.f.输入信号准位黑色部份亮度和彩色的稳定度。

·测量结果包括显示电路的稳定度。

◆ 测试条件：影像测试信号为 PLUGE Signal and White PLUGE Signal，如图18、图19。

◆ 测试程序：

（1）使用PLUGE Signal输入接收器，对比控制设在一般。

（2）减少环境四周在显示幕表面亮度少于2lx。

（3）使用亮度控制减少亮度，直到深色垂直条带刚可看见浅色垂直条带和背景（黑色准位）保持清楚可见。

（4）现在黑色准位的增加由深色条带的出现来决定，黑色准位的减少由浅色条带的可见度来决定，在补充测量中，可在图形的黑色准位测量亮度。

（5）黑色准位的初步变化为设置黑色准位后，关闭接收器待足够长时间，使接收器所有器件均在室温，接着再度打开接收器。在背景准位变成可见就测量背景亮度变化直到准位稳定下来，记下在这期间的时间和背景亮度 cd/m2最大变化。

（6）黑色准位稳定度与供应电压，改变供应电压为指定范围的极限并以单位cd/m2记下背景亮度变化。

＊ 注意：除非制造商另有规定，电压极限是额定电压的±10%。

（7）黑色准位稳定度与平均图形准位。使用white PLUGE signal并设置黑色准位，然后改成PLUGE Signal，并以单位cd/m2测量背景亮度变化。如果在PLUGE Signal黑色准位转成比黑色准位更深而无法测量，首先使用PLUGE Signal然后再变成White PLUGE Signal并测量其变化。

＊ 注意：本测试并不适用于无直流恢复的黑白接收器。

（8）黑色准位稳定度与r.f.输入信号准位。以PLUGE signal，变动r.f.输入信号准位从标准输入信号准位到噪声限制敏感度准位和到100dB（μV），并以单位cd/m2测量背景变化。

（9）因黑色准位偏移造成色温变化。如果在测量试（4）～（8）时观察到色温的变化，主观的评估此现象并伴随结果记录下来。

（10）彩色和单色操作转换时黑色准位发生变化。改变影像测试信号成PLUGE signal。调整饱和控制到它的名义上的位置，并记下因饱和控制变化所造成色温的变化。

◆ 测试结果：如表7～表9。

交越亮度

在SECAM系统，副载波永远会存在甚至在影像的黑/白色部分。然而，源自于传送器的r.f.预加强，振幅随着瞬间频率剧烈变动。因为大的频率偏差导致强饱和颜色区域将更高。

因低频预加强造成在多个颜色暂态瞬间频率偏差到3.9MHz或4.75MHz的极限，这个现象会被加强。这是为什么SECAM系统副载波信号功率分布不像NTSC及PAL系统集中在中间频率的 其中一个原因。压缩这个整体 频率范围≥12dB at 3.9MHz to 4.75MHz）将导致不容许的亮度带宽减少。梳状滤波在SECAM系统是不可能的。因此，点状爬行在SECAM影像的某些颜色中可看见。而其负面效应也将出现，像是在一些饱和颜色，例如黄色，R-Y和B-Y信号副载波振幅差非常高。

如果非线性存在，H/2亮度样式会在屏幕出现；在非线性案例，在色彩暂态副载波振幅可能造成在暂态期间亮度错误。

◆ 测试条件：

（1）影像测试信号SECAM Color Bar Signal，如图20。

（2）信号输入：r.f.和基带。

（3）输入信号准位：准输入信号准位。

（4）输出：R-Y和B-Y端子或R和B端子。

◆ 测试程序：

（1）使用测试信号输入接收器并调整影像在一般亮度和对比设置。

（2）设置饱和控制为0。

（3）观察在黄色条带的H/2亮度样式。

（4）观察在颜色暂态的H/2亮度样式和点状爬行样式。

（5）在黄色条带的干扰以5阶缺失评量。

（6）点状爬行以5阶缺失评量。

◆ 测试结果：如表10、表11。