CN110927476A - 一种高精度显示延时测试装置及方法 - Google Patents

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刘冲
刘吉羊
王治山
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Abstract

本发明提出一种高精度显示延时测试装置及方法，测试装置包括高灵敏度光电检测器，高精度三维可调载物台和视频激励及延时计算模块；被测显示器固定在高精度三维可调载物台上，高灵敏度光电检测器定位到显示器上的指定位置。视频激励及延时计算模块产生测试数据通过视频总线送给被测显示器，并记录视频输出时刻，高灵敏度光电检测器检测到显示器画面上固定位置的亮度变化并产生脉冲信号送给视频激励及延时计算模块，视频激励及延时计算模块计算出被测显示器的显示延时。本发明采用光机电相结合的测试方法，将测试点直接设置在显示器的视频信号输入端和显示屏上，选用高灵敏度光电检测器，能够精确测量显示器的显示延时。

Description

一种高精度显示延时测试装置及方法
技术领域
本发明属于显示延时测量技术领域，涉及一种高精度显示延时测试装置及方法。
背景技术
航空瞄准显示***是一种对延迟高度敏感的***。由于飞机航速高、显示信息量大，显示滞后会严重影响飞行员的判断和操作，轻则造成战机贻误，重则造成机毁人亡。因此，精确测量显示***各处理环节的延时，并针对延时较大的环节进行设计改进成为航空瞄准显示***的一项关键技术。
显示器的显示延迟时间是航空瞄准显示***中的一个延时环节，测量设备和测试方法涉及到光、机、电等多个领域，当前尚没有合适的测试设备和测试方法，能够精确测量显示器显示延时。因此，当前迫切需要研制一种能够精确测量显示延时的设备，能够精确的测量出显示器的显示延时。
发明内容
本发明提供了一种显示类设备显示延迟时间的高精度测量装置及方法，旨在实现对显示类设备显示延迟特性的监控和精确测量，以便于有针对性的改进设计，提高显示类设备的延时延迟特性。
本发明的技术方案为：
所述一种高精度显示延时测试装置，其特征在于：包括高灵敏度光电检测器，高精度三维可调载物台和视频激励及延时计算模块；
所述高精度三维可调载物台用于固定被测显示器和高灵敏度光电检测器，能够在显示器的显示面板上精确移动高灵敏度光电检测器；
所述高灵敏度光电检测器用于感应显示器上的指定位置的光信号并输出脉冲信号至视频激励及延时计算模块；
所述视频激励及延时计算模块用于产生固定延时的测试视频数据输出给被测显示器，接收高灵敏度光电检测器输出的脉冲信号，并精确计算出显示器的显示延迟时间。
进一步的优选方案，所述一种高精度显示延时测试装置，其特征在于：高灵敏度光电检测器的光阑口径根据被测显示器的显示参数以及光电检测器的设计检测误差确定；其中被测显示器的显示参数包括分辨率、帧频、尺寸。
进一步的优选方案，所述一种高精度显示延时测试装置，其特征在于：所述视频激励及延时计算模块的视频输出延时和脉冲处理延时能够通过标准设备计量。
利用上述装置实现高精度显示延时测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将被测显示器固定到高精度三维可调载物台上并与视频激励及延时计算模块搭建成测试***；
步骤2：视频激励及延时计算模块产生固定延时的测试视频数据并通过视频总线发送给被测显示器；
步骤3：在高精度三维可调载物台上调整高灵敏度光电检测器位置，使之能够精确检测到被测显示器指定位置的亮度变化；
步骤4：视频激励及延时计算模块在间隔固定时刻送一帧特殊画面给被测显示器并记录该时刻为起始时刻，该画面在高灵敏度光电检测器位置显示一个亮班，其余时间显示画面的该位置均不亮；
步骤5：高灵敏度光电检测器检测到对应位置的亮度变化并输出脉冲信号给视频激励及延时计算模块；
步骤6：视频激励及延时计算模块记录接收到高灵敏度光电检测器输出的脉冲信号时刻，该时刻与步骤4所述起始时刻之间的时间差再去除视频激励及延时计算模块视频的视频输出延时和脉冲处理延时即为被测显示器的显示延迟时间。
进一步的优选方案，所述一种高精度显示延时测试的方法，其特征在于：还包括步骤7：循环步骤4、5、6进行连续多次测量被测显示器的显示延时，视频激励及延时计算模块根据需求统计出被测显示器显示延时在一段时间内的最大值、最小值、平均值及延时分布曲线。
有益效果
本发明首次提出一种光、机、电相结合的显示延时测量方法，设计了一种高精度显示延时测量装置，选用高灵敏度光电检测器和固定输出延时的视频激励及延时计算模块，直接采集显示器输入信号和显示器显示的光信号变化作显示延时测量的起点和终点，实现对显示器显示延时的高精度测量。本发明所述的测试方法及装置具有成本低、操作简单、易实现等特点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例平显计算机安全性架构图；
图2为本发明测试方法的测试流程图。
具体实施方式
本发明提出一种光、机、电相结合的显示延时测量方法，设计了一种高精度显示延时测量装置，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案作进一步详细描述。
本发明所述高精度显示延时测量装置包括：如图1所示的高灵敏度光电检测器，高精度三维可调载物台和视频激励及延时计算模块，具体实现过程如下：
1、被测显示器指标：
本具体实施例选用1400*1050@60Hz的1.8英寸的液晶像源显示器为被测对象，显示器的视频输入接口为DVI，要求显示延时测试精度不大于1ms。
2、光电检测器设计：
本发明实施例中的光电检测器选用EPC200高灵敏度光电二极管，响应时间小于100ns。
被测显示器分辨率1400*1050帧频为60Hz，每个像素显示时间为1s/(1400*1050*60)＝11.3*10e9即11.3ns。
设计光电检测器的检测误差为500us，光电检测器孔径光阑最多容纳像素为500us/11.3ns＝44247，占用显示器上的行数为44247/1400＝31行，因此光电检测器孔径光阑直径为31个像素大小。对于1.8英寸的显示器，每个像素面积大约为：(1.8*25.4*sin45°)*(1.8*25.4*sin45°)/(1400*1050)≈249um2即每个像素边长15.78um。因此孔径光阑直径为15.78*31≈490um。通过上述计算可见光电检测器最大直径0.49mm才能满足误差500us的要求，考虑到实际光电检测器的安装，调平等预留测试误差，将光电检测器孔径光阑设计为0.4mm。
3、三维可调载物台指标：
三维可调载物台的各轴向调整分辨率设计为0.01mm，能够精确保证将光电检测器光阑定位到被测位置。
4、视频激励及延时计算模块：
视频激励及延时计算模块采用FPGA作为主处理器，输出的DVI视频输出延时和脉冲处理延时已用标准示波器进行计量，延时测量时抛除该部分延时。
5、参考图2，一种高精度显示延时测量方法步骤如下：
1)视频激励及延时计算模块输出静态测试画面，画面中左上角某固定位置显示一个直径为31个像素的光斑，其余位置显示为黑色；
2)将三维可调载物台上的光电检测器孔径光阑口径定位到光斑位置，保证光电检测器输出稳定的高电平脉冲；
3)控制视频激励及延时计算模块每60帧黑画面输出1帧步骤1)所述的测试画面并记录该画面中光斑数据输出的时刻；
4)经过显示延时之后光电检测器检测到每60帧左右的时间之后能够输出1个高电平脉冲给视频激励及延时计算模块；
5)视频激励及延时计算模块记录脉冲产生的时刻，并与步骤3)所述的光斑输出时刻做减法运算，再抛除视频激励及延时计算模块的视频输出延时和脉冲处理延时，即得出每幅画面的显示延迟时间。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种高精度显示延时测试装置，其特征在于：包括高灵敏度光电检测器，高精度三维可调载物台和视频激励及延时计算模块；
所述高精度三维可调载物台用于固定被测显示器和高灵敏度光电检测器，能够在显示器的显示面板上精确移动高灵敏度光电检测器；
所述高灵敏度光电检测器用于感应显示器上的指定位置的光信号并输出脉冲信号至视频激励及延时计算模块；
所述视频激励及延时计算模块用于产生固定延时的测试视频数据输出给被测显示器，接收高灵敏度光电检测器输出的脉冲信号，并精确计算出显示器的显示延迟时间。
2.根据权利要求1所述一种高精度显示延时测试装置，其特征在于：高灵敏度光电检测器的光阑口径根据被测显示器的显示参数以及光电检测器的设计检测误差确定；其中被测显示器的显示参数包括分辨率、帧频、尺寸。
3.根据权利要求1所述一种高精度显示延时测试装置，其特征在于：所述视频激励及延时计算模块的视频输出延时和脉冲处理延时能够通过标准设备计量。
4.利用权利要求1所述装置实现高精度显示延时测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将被测显示器固定到高精度三维可调载物台上并与视频激励及延时计算模块搭建成测试***；
步骤2：视频激励及延时计算模块产生固定延时的测试视频数据并通过视频总线发送给被测显示器；
步骤3：在高精度三维可调载物台上调整高灵敏度光电检测器位置，使之能够精确检测到被测显示器指定位置的亮度变化；
步骤4：视频激励及延时计算模块在间隔固定时刻送一帧特殊画面给被测显示器并记录该时刻为起始时刻，该画面在高灵敏度光电检测器位置显示一个亮班，其余时间显示画面的该位置均不亮；
步骤5：高灵敏度光电检测器检测到对应位置的亮度变化并输出脉冲信号给视频激励及延时计算模块；
步骤6：视频激励及延时计算模块记录接收到高灵敏度光电检测器输出的脉冲信号时刻，该时刻与步骤4所述起始时刻之间的时间差再去除视频激励及延时计算模块视频的视频输出延时和脉冲处理延时即为被测显示器的显示延迟时间。
5.根据权利要求4所述一种高精度显示延时测试的方法，其特征在于：还包括步骤7：循环步骤4、5、6进行连续多次测量被测显示器的显示延时，视频激励及延时计算模块根据需求统计出被测显示器显示延时在一段时间内的最大值、最小值、平均值及延时分布曲线。
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