JP7803027B2 - Delay Time Measurement System - Google Patents
Delay Time Measurement SystemInfo
- Publication number
- JP7803027B2 JP7803027B2 JP2023092806A JP2023092806A JP7803027B2 JP 7803027 B2 JP7803027 B2 JP 7803027B2 JP 2023092806 A JP2023092806 A JP 2023092806A JP 2023092806 A JP2023092806 A JP 2023092806A JP 7803027 B2 JP7803027 B2 JP 7803027B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- delay time
- electric signal
- state
- value
- actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
本発明は、映像などの撮像・伝送・表示を行う被測定対象における一連の動作を行う際の所要時間の測定を正確に行う遅延時間測定システムに関する。映像の明暗の変化を2値でとらえる際のそれらの値を決定する手段を提供し、それらから求めた閾値をもとに遅延時間を測定する。遅延時間の測定対象は映像だけにとどまらず音声やハプティクスも対象とする。 This invention relates to a delay time measurement system that accurately measures the time required to perform a series of operations on a device under test, such as capturing, transmitting, and displaying video. It provides a means for determining the binary values of changes in brightness in the video, and measures the delay time based on the threshold value determined from these. The delay time measurement is not limited to video, but can also be applied to audio and haptics.
映像遅延時間を測定する方法は多数の例があり、タイムスタンプを挿入する方法、時計を撮像・表示する方法、IP(Internet Protocol)ネットワークのプロトコルの一つであるICMP(Internet Control Message Protocol)を使用した往復時間を測定する方法などがある。 There are many ways to measure video delay time, including inserting a timestamp, capturing and displaying a clock, and measuring round-trip time using ICMP (Internet Control Message Protocol), one of the protocols for IP (Internet Protocol) networks.
タイムスタンプを使用する方法は、映像送出側で正確な時刻を付した情報を映像信号と一緒に送出し、被測定システムを介して伝送した後、受像側でそれを解析するものである。例えば特許文献1にその詳細が述べられている。しかし、この方法では被測定システムに含まれるビデオカメラやディスプレイの内部で生じる遅延時間を測ることができず、システムの一部分の遅延時間しか測定できない。また、本来の映像信号に加え、タイムスタンプを付した信号を映像送出側で挿入し、受像側で抜き出す必要があり、測定システムが複雑になる。 In the method using timestamps, the video sending side sends information with an accurate time stamp along with the video signal, which is then transmitted through the system under test and analyzed on the receiving side. For example, details of this method are described in Patent Document 1. However, this method cannot measure the delay time that occurs inside the video cameras and displays included in the system under test, and can only measure the delay time of part of the system. Furthermore, in addition to the original video signal, a signal with a timestamp must be inserted on the video sending side and extracted on the receiving side, making the measurement system complicated.
時計を撮像・表示する方法は、例えば特許文献2に述べられていて、被測定システムのビデオカメラで時計の映像を撮像し、伝送後に被測定システムのディスプレイに表示された映像についてその時点での時計の映像と比較して遅延時間を算出するものである。このシステムではビデオカメラやディスプレイを含む遅延時間を測定することが可能ではあるが、時計表示の変化を正確に捉えられないため精度が悪い点に課題がある。 A method for capturing and displaying a clock is described, for example, in Patent Document 2, in which an image of the clock is captured using a video camera in the system under test, and the image displayed on the display of the system under test after transmission is compared with the image of the clock at that time to calculate the delay time. While this system is capable of measuring delay times including the video camera and display, it has the drawback of being inaccurate because it cannot accurately capture changes in the clock display.
IPネットワークのプロトコルの一つであるICMPによる測定、すなわち、いわゆるpingコマンドによる遅延時間測定は、文献をあげるまでもなく広く一般的に行われるものである。しかしながらこれは往復遅延時間を対象としていて、測定対象はIPネットワークで伝送する場合に限られる。また、ビデオカメラやディスプレイを含む遅延時間を測定することができない。 Measurements using ICMP, one of the IP network protocols, i.e., the so-called ping command, are widely used, and there is no need to cite any literature on this subject. However, this only targets round-trip delay time, and is limited to measurements transmitted over IP networks. Furthermore, it cannot measure delays including those from video cameras and displays.
別の方法として非特許文献1および非特許文献2に示されるような遅延時間測定システムがある。これは測定装置が点滅させる光源を、被測定システムのビデオカメラで撮像・伝送した後、ディスプレイで表示される点滅映像を光センサで電気信号に変え、その応答から遅延時間を測定する方法である。 Another method is the delay time measurement system shown in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. In this method, a light source blinked by a measuring device is captured and transmitted by a video camera in the system under test, and the blinking image displayed on a display is then converted into an electrical signal by an optical sensor, and the delay time is measured from the response.
図1に構成図を示す。図1において1は光源であり例えば発光ダイオードLED(Light Emitting Diode)を、2は光センサであり例えばフォトダイオードPD(Photo Diode)を用いる。3は基準信号発生器でコントローラ7の制御の元で所定の矩形波を出力する。4は光源駆動部で、基準信号発生器3の信号から光源1を駆動する信号を発生する。5はトリガ信号発生で基準信号発生器3の信号を入力し、6の波形測定部に印加する信号を発生する。光源駆動部4とトリガ発生5の信号変化のタイミングは同一である。波形測定部6は、光センサ2~の信号とトリガ発生5からの信号の波形を測定する。波形測定部6で取得した波形はコントローラ7に送られ、解析し遅延時間を算出する。コントローラ7は例えばパーソナルコンピュータであり遅延時間算出結果をそのディスプレイ部(図示なし)に表示する。10は被測定システムであり、ビデオカメラ11、映像伝送系12、ディスプレイ13を含む。 Figure 1 shows the configuration. In Figure 1, 1 is a light source, such as a light-emitting diode (LED), and 2 is an optical sensor, such as a photodiode (PD). 3 is a reference signal generator that outputs a predetermined rectangular wave under the control of controller 7. 4 is a light source driver that generates a signal to drive light source 1 from the signal from reference signal generator 3. 5 is a trigger signal generator that inputs the signal from reference signal generator 3 and generates a signal to be applied to waveform measurement unit 6. The timing of signal changes from light source driver 4 and trigger generator 5 is identical. Waveform measurement unit 6 measures the waveforms of the signals from optical sensors 2 and 5 and the signal from trigger generator 5. The waveforms acquired by waveform measurement unit 6 are sent to controller 7, where they are analyzed and the delay time is calculated. Controller 7 is, for example, a personal computer, and the delay time calculation results are displayed on its display unit (not shown). 10 is the system under test, which includes a video camera 11, a video transmission system 12, and a display 13.
この動作を図2のタイムチャートに示す。光源駆動信号すなわちトリガ信号がローレベルの時には光源1は消灯し、ハイレベルの時には光源1は点灯する。光源1を撮像した被測定システム10のビデオカメラ11の出力は映像伝送系12を介してディスプレイ13に表示される。この動作の遅延時間は図2に示すように光センサ2から出力される光強度信号の遅れとなり、光源1が消灯から点灯時はT1で示した時間、点灯から消灯の時はT2で示した時間というように、コントローラ7にて解析して遅延時間の測定を行うことができる。 This operation is shown in the timing chart of Figure 2. When the light source drive signal, i.e., the trigger signal, is low level, light source 1 is turned off, and when it is high level, light source 1 is turned on. The output of video camera 11 of system under test 10, which captures an image of light source 1, is displayed on display 13 via video transmission system 12. The delay time of this operation is a delay in the light intensity signal output from optical sensor 2, as shown in Figure 2, and the delay time can be measured by analyzing it in controller 7, such as the time indicated by T1 when light source 1 goes from off to on, and the time indicated by T2 when it goes from on to off.
図2において、ディスプレイ13上のLED像が点灯している時の光信号強度信号レベルをVon、消灯している時の光信号強度信号レベルをVoffとした。これらの値からスレッショルド電圧Vthを決め、消灯から店頭に変化した際には、トリガ信号の変化のタイミングから光信号強度信号がVthを越えるタイミングまでの時間を計測する。 In Figure 2, the optical signal intensity signal level when the LED image on the display 13 is on is Von, and the optical signal intensity signal level when it is off is Voff. The threshold voltage Vth is determined from these values, and when the LED image changes from off to on, the time from when the trigger signal changes to when the optical signal intensity signal exceeds Vth is measured.
図1の構成は、タイムスタンプを使わないため被測定系の映像信号には手を加えず、またビデオカメラ11からディスプレイ13までのすべての遅延を測定することができる。さらに、光源1のオンオフの2値を用いていてシンプルに遅延時間を算出することができる。ICMPプロトコルと異なり、IPネットワークを使った伝送に限定されることなく任意の映像伝送系での片道遅延時間を評価することができる。
The configuration in Figure 1 does not use timestamps, so the video signal of the system under measurement is left untouched, and it is possible to measure all delays from the video camera 11 to the display 13. Furthermore, it uses the binary value of on/off of the light source 1, so it is possible to simply calculate the delay time. Unlike the ICMP protocol, it is not limited to transmission using an IP network, and can evaluate the one-way delay time in any video transmission system.
遅延時間の測定の前に、図2におけるVonおよびVoffを決定する必要がある。これらは、光源1とビデオカメラ11の位置関係や、ディスプレイ13と光センサ2の位置関係、被測定システム10の状況によって変わる。従って、あらかじめ測定の前にVonおよびVoffを知る必要がある。 Before measuring the delay time, Von and Voff in Figure 2 must be determined. These will vary depending on the relative positions of the light source 1 and video camera 11, the relative positions of the display 13 and optical sensor 2, and the conditions of the system under test 10. Therefore, Von and Voff must be known beforehand before measurement.
VonおよびVoffを知るための簡易な方法は、図3のように(a)光源1を消灯させて光強度信号を測定しVoffとし、(b)光源1を点灯させて光強度信号を測定しVonとする方法である。光強度信号が消灯と点灯の2値に限られる場合は上記で対応できるが、実際には速い変化とゆっくりした変化が重なっているような中間値を取りうる複雑な特性であることがある。速い変化に対する遅延時間を測定しようとする場合、図3のようなスタティックな方法では速い変化と遅い変化のすべての変化が終わった後の値しか求まらない。 A simple way to find Von and Voff is to (a) measure the light intensity signal with Light Source 1 off and use this as Voff, and (b) measure the light intensity signal with Light Source 1 on and use this as Von, as shown in Figure 3. The above method works when the light intensity signal is limited to two values, off and on, but in reality it can have complex characteristics where fast and slow changes overlap and can take on intermediate values. When trying to measure the delay time for a fast change, the static method shown in Figure 3 can only determine the value after all fast and slow changes have finished.
また、被測定対象の映像遅延時間に合わせた測定パラメータ、たとえば、光源1を消灯・点灯させる繰り返し時間、測定のためのデータ収録時間などのパラメータを決定する必要がある。さらに、実際の光強度信号には様々な要因によるノイズが重畳しているので、それの除去のためのパラメータを決める必要がある。これらのためには、実際の遅延時間測定の前に、点灯と消灯を繰り返して波形データ取得を事前に行うプリスキャンを実施する。この工程とVonおよびVoffを知るための工程を別々に行うのは手間がかかる。以上が第一の課題である。 It is also necessary to determine measurement parameters that match the video delay time of the object being measured, such as the repetition time for turning light source 1 on and off, and the data recording time for measurement. Furthermore, since the actual light intensity signal is superimposed with noise due to various factors, parameters for removing this noise must be determined. To achieve this, a pre-scan is performed before the actual delay time measurement, in which waveform data is acquired in advance by repeatedly turning the light on and off. Performing this process separately from the process for determining Von and Voff is time-consuming. This concludes the first challenge.
第二の課題は、VonおよびVoffの値を適切に得たとしても、被測定系に繰り返し動作的要素があると、測定側との同期関係を適切に扱わないと誤差が生じてしまう。具体的には映像の1フレーム程度の誤差が生じる可能性がある。すなわち、測定繰り返し間隔が被測定システムの測定動作繰り返しの整数倍に非常に近い場合には、繰り返しごとの遅延測定結果の変動が少なく、小さめに偏ったり、大きめに偏ったりする可能性がある。その誤差の幅は1フレーム分であり、低遅延の映像伝送システムを評価する場合は無視できない。
The second issue is that even if the Von and Voff values are obtained appropriately, if the system under test contains repetitive operational elements, errors will occur unless the synchronization relationship with the measurement side is handled appropriately. Specifically, errors of about one video frame may occur. In other words, if the measurement repetition interval is very close to an integer multiple of the measurement operation repetition rate of the system under test, the delay measurement results will fluctuate little from repetition to repetition, and may be biased toward either small or large. The error range is one frame, which cannot be ignored when evaluating low-latency video transmission systems.
第一の地点に設置したアクチュエータを駆動電気信号でオン/オフ駆動し、前記アクチュエータの出力を前記第一の地点の被測定システムでセンシングして伝送したのち、第二の地点の被測定システムから出力される物理量を、前記第二の地点に設置したセンサで電気信号に変換し、前記駆動電気信号と前記センサからの前記電気信号の変化に関する時間差を測定する装置において、
前記時間差の測定に先立って、前記アクチュエータがオフ状態とオン状態とを繰り返すように前記駆動電気信号を制御し、
前記アクチュエータのオフ状態からオン状態への変化のタイミング以前の前記センサからの前記電気信号の第一の値Voffと、
前記タイミング以降であらかじめ設定したガードタイム経過後の前記センサからの前記電気信号の第二の値Vonとを取得し、
前記時間差の測定においては、前記アクチュエータの駆動電気信号の変化のタイミングと、前記電気信号の第一の値Voffと前記電気信号の第二の値Vonをもとにした閾値と前記電気信号とが一致するタイミングとの差から遅延時間を算出するようにしたことを特長とする遅延時間測定システムを使用する。
An apparatus for driving an actuator installed at a first location on/off with a driving electric signal, sensing and transmitting the output of the actuator in a system to be measured at the first location, converting a physical quantity output from the system to be measured at a second location into an electric signal by a sensor installed at the second location, and measuring a time difference between a change in the driving electric signal and a change in the electric signal from the sensor, comprising:
Prior to measuring the time difference, the driving electric signal is controlled so that the actuator alternates between an off state and an on state;
a first value Voff of the electrical signal from the sensor before the timing of the actuator changing from an off state to an on state;
A second value Von of the electrical signal from the sensor after a predetermined guard time has elapsed after the timing is acquired;
In measuring the time difference, a delay time measurement system is used that is characterized by calculating the delay time from the difference between the timing of the change in the drive electrical signal of the actuator and the timing at which the electrical signal coincides with a threshold value based on a first value Voff of the electrical signal and a second value Von of the electrical signal.
前記時間差の測定時において、前記アクチュエータがオフ状態とオン状態とを周期的に繰り返す際の繰り返し周期を、被測定システムの動作繰り返しの非整数倍とするか、乱数で決定するようにした遅延時間測定システムを使用する。
When measuring the time difference, a delay time measurement system is used in which the repetition period when the actuator periodically repeats the off state and the on state is set to a non-integer multiple of the operation repetition period of the system under test or is determined by a random number.
遅延時間の測定前に、オフ状態とオン状態を繰り返して実行しつつ、変化前後のセンサからの電気信号を得てVoffおよびVonを取得するので、使用状態における光強度信号値が得られる。すなわち前述の速い信号変化に関わる値が得られる。 Before measuring the delay time, the off and on states are repeatedly switched on and off, and electrical signals from the sensor before and after the change are obtained to obtain Voff and Von, thereby obtaining the light intensity signal value in use. In other words, values related to the fast signal changes mentioned above are obtained.
被測定対象の映像遅延時間に合わせた測定パラメータを決めるプリスキャンと同時に、VoffとVonの決定を行えるので煩雑さが減り測定前の準備作業の効率が良い。 Voff and Von can be determined at the same time as the pre-scan, which determines measurement parameters to match the video delay time of the object being measured, reducing complexity and improving the efficiency of pre-measurement preparation work.
VonおよびVoffを適切に得たあとの遅延時間測定作業において、被測定系に繰り返し動作的要素があっても、測定繰り返し間隔を被測定システムの動作繰り返しの非整数倍とするか、乱数で決定するようにしたので、測定結果が短めに偏ったり長めに偏ったりすることなく、繰り返して測定した遅延時間の値の平均値を使用することにより、適切な数値が得られる。
In the delay time measurement process after Von and Voff have been properly obtained, even if the system under test has repetitive operational elements, the measurement repetition interval is set to a non-integer multiple of the operational repetition interval of the system under test, or is determined by a random number. This prevents the measurement results from being biased toward short or long values, and by using the average value of the repeatedly measured delay time values, an appropriate numerical value can be obtained.
第一の実施例のタイミングを図4に示す。これは遅延時間測定の前に光源1の消灯(オフ状態)と点灯(オン状態)とを順次行い繰り返すようにしたものである。光源1を駆動するトリガ信号の値は、光源1が消灯するのがVlow、光源1が点灯するのがVhighとする。VlowからVhighに遷移するタイミングの前は、光源1は消灯しておりその時の被測定システムのディスプレイ13の表示も消灯の状態であるとする。上記遷移タイミングの前に取得した光センサ2からの光強度信号のレベルを取得し消灯状態の値であるVoffとする。 The timing of the first embodiment is shown in Figure 4. This shows that light source 1 is turned off (off state) and turned on (on state) in sequence and repeated before measuring the delay time. The value of the trigger signal that drives light source 1 is Vlow when light source 1 is turned off, and Vhigh when light source 1 is turned on. Before the transition from Vlow to Vhigh, light source 1 is off, and the display 13 of the system under test is also off at that time. The level of the light intensity signal from light sensor 2 obtained before the above transition is obtained, and is taken as Voff, the value for the off state.
光源1を駆動するトリガ信号の値がVlowからVhighに遷移したのち、すぐにはディスプレイ13の表示が点灯の状態にはならない。あらかじめ設定したガードタイムTguardが経過したのちに、光センサ2からの光強度信号のレベルを取得し点灯状態の値であるVonとする。 After the value of the trigger signal that drives the light source 1 transitions from Vlow to Vhigh, the display 13 does not immediately turn on. After the preset guard time Tguard has elapsed, the level of the light intensity signal from the optical sensor 2 is obtained and set to Von, the value for the on state.
このVoffとVonから、閾値Vthを決定する。例えば点灯と消灯の中間値(50%)である(Voff+Von)/2を閾値Vthとする。後述するようにVoffとVonの間で重み付けして決めても良いし、消灯⇒点灯時と、点灯⇒消灯時を異なる値としても良い。遅延時間の測定においては、光源1の変化のタイミングと、光強度信号がこの閾値を横切るタイミングとから遅延時間を算出する。 The threshold value Vth is determined from Voff and Von. For example, the threshold value Vth is set to (Voff+Von)/2, which is the midpoint (50%) between on and off. As described below, Voff and Von can be weighted to determine the threshold value, or different values can be used for off → on and on → off. When measuring the delay time, the delay time is calculated from the timing of the change in light source 1 and the timing when the light intensity signal crosses this threshold.
図5は第一の実施例の効果のひとつを説明する図である。実際の被測定システムでは光強度信号の変化が、速い変化にゆっくりとした変化が重畳しているようなことがある。これは例えばセンサデバイスや表示デバイスの温度変化による特性変化が緩やかに乗るような状態である。人間の視覚で感じる変化はこの内の速い変化であるので、図の場合Tguard経過後の早い変化終了後の光強度信号Vonの値を採用するのが望ましい。図3のような定常状態になってからのVon値より、図5の方が望ましい。図示はしていないがVoffについても同様である。 Figure 5 is a diagram illustrating one of the effects of the first embodiment. In an actual system under test, changes in the light intensity signal may occur in which slow changes are superimposed on fast changes. This is the situation where, for example, the characteristics of a sensor device or display device change gradually due to temperature changes. Since the changes perceived by the human eye are the fast changes, in this case it is desirable to use the value of the light intensity signal Von after the fast change has ended after Tguard has elapsed. Figure 5 is more desirable than the Von value after a steady state has been reached as in Figure 3. The same is true for Voff, which is not shown in the figure.
図6に実施例を使って遅延時間測定する際のフローチャートを示す。まずパラメータの初期設定を行う。ここで言うパラメータとは光源1の点滅を繰り返す際の周期や波形取得する際の収録時間である。つぎに光源1の点滅をはじめ、少なくとも1周期経ってから、消灯時の光センサ2の出力を取得しVoffとする。光源1を点灯してからTguardの時間が経った後に、点灯時の光センサ2の出力を取得しVonとする。実際にはこれらVoffとVonは、光センサ2の出力を時系列で連続して波形として測定し、そこからコントローラ7にて処理して算出すればよい。 Figure 6 shows a flowchart for measuring delay time using this embodiment. First, the parameters are initialized. The parameters here refer to the cycle at which light source 1 is repeatedly blinked and the recording time for acquiring the waveform. Next, light source 1 begins blinking, and after at least one cycle has passed, the output of light sensor 2 when it is off is obtained and designated as Voff. After the time Tguard has elapsed since light source 1 was turned on, the output of light sensor 2 when it is on is obtained and designated as Von. In practice, Voff and Von can be calculated by measuring the output of light sensor 2 continuously as a waveform in a time series, and then processing it in controller 7.
得られたVon、Voffおよび波形を適切な方法で表示して人間がその是非を判断する。もしくは、同等のアルゴリズムを作成し自動で判断することも可能である。想定したような変化になっていれば良いし、想定外の状況であれば前記パラメータや、被測定システムの設定、測定系の光源1や光センサ2の位置などを修正して再度繰り返す。問題なければ、図2のようにして遅延時間測定を実行して適宜表示を行う。表示する際には、後述の遅延時間の数値だけでなく、測定時の波形も併せて表示すると良い。さらに波形は生データの波形とそれからノイズを除去するために時間軸で移動平均した波形を同時に示すとシステムの動作状況がよくわかる。 The obtained Von, Voff and waveforms are displayed in an appropriate way, and a human judges whether they are correct or not. Alternatively, an equivalent algorithm can be created and judged automatically. If the changes are as expected, that's fine; if they are unexpected, modify the parameters, the settings of the system being measured, and the positions of light source 1 and optical sensor 2 in the measurement system, and repeat the process. If there are no problems, perform a delay time measurement as shown in Figure 2 and display it as appropriate. When displaying, it is a good idea to display not only the delay time values described below, but also the waveforms at the time of measurement. Furthermore, the operating status of the system can be better understood by simultaneously displaying the raw data waveform and the waveform obtained by moving average on the time axis to remove noise.
以上の説明では光源1が消灯から点灯に変化する場合のVoff、Vonの求め方について述べた。まったく同様にして、点灯から消灯に変化する場合において、点灯しているときの光強度レベルVon’、消灯しているときの光強度レベルVoff’を求めることも可能である。但しVoff’=Voff、Von’=Vonというように簡単化することも十分可能である。
The above explanation has been given on how to calculate Voff and Von when the light source 1 changes from off to on. In exactly the same way, when the light source 1 changes from on to off, it is also possible to calculate the light intensity level Von' when it is on and the light intensity level Voff' when it is off. However, it is also possible to simplify this so that Voff' = Voff and Von' = Von.
実施例1では、測定対象を映像遅延時間として説明をした。映像以外の測定対象として音やハプティクスが考えられる。複数の物理量を同時に測ることができる構成を図7に示す。 In Example 1, the measurement target was explained as video delay time. Other measurement targets besides video include sound and haptics. Figure 7 shows a configuration that can simultaneously measure multiple physical quantities.
音声を対象とするなら、映像の場合の光源1の代わりに音源41を音源駆動部44で駆動する。入力のトリガ信号に従って例えば周波数1000Hzの音波を発生するかしないかの制御を行う。被測定システム10はマイクロフォン45でセンシングし音声伝送系46を介してスピーカ47を駆動する。スピーカ47からの音声は測定系のマイクロフォン42でセンシングされその強度を求めるために、例えば全波整流をして低周波フィルタを通すなどの検波処理を処理回路43で行って音声強度信号として波形測定部6に接続する。 When targeting audio, a sound source 41 is driven by a sound source driver 44 instead of the light source 1 used in the case of video. The system under test 10 controls whether or not to generate a sound wave with a frequency of, for example, 1000 Hz, according to the input trigger signal. The system under test 10 senses the sound with a microphone 45 and drives a speaker 47 via an audio transmission system 46. The sound from the speaker 47 is sensed by a microphone 42 in the measurement system, and in order to determine its intensity, the signal is subjected to detection processing, such as full-wave rectification and passing through a low-frequency filter, in a processing circuit 43, which then outputs an audio intensity signal to the waveform measurement unit 6.
ハプティクスは具体的に対象とする物理量が振動である場合や変位である場合がある。ハプティクスが振動である場合は上記音声と同様であり、ここでは対象とする物理量を変位として例示する。映像の場合の光源1の代わりに、変位の場合は変位源51を変位源駆動部54で駆動する。被測定システム10は変位センサ55でセンシングし変位伝送系56を介して変位源57を駆動する。変位源57からの変位は測定系の変位センサ52でセンシングされ変位強度信号として波形測定部6に接続する。 Haptics can be used when the target physical quantity is vibration or displacement. When the haptics is vibration, it is similar to audio above, and here the target physical quantity is exemplified as displacement. In the case of displacement, instead of light source 1 as in the case of video, a displacement source 51 is driven by displacement source driver 54. The system under test 10 senses the displacement with displacement sensor 55 and drives displacement source 57 via displacement transmission system 56. The displacement from displacement source 57 is sensed by displacement sensor 52 of the measurement system and connected to waveform measurement unit 6 as a displacement intensity signal.
遅延時間測定のタイムチャートは図8のようになる。映像については消灯⇒点灯の遅延時間がTv1、点灯⇒消灯の遅延時間がTv2と表した。同様に音声についても、音声なし⇒音声ありの遅延時間がTs1、音声あり⇒音声なしの遅延時間をTs2と表した。さらにハプティクスについても、変位なし⇒変位ありの遅延時間がTh1、変位あり⇒変位なしの遅延時間をTh2と表した。 The time chart for measuring delay time is shown in Figure 8. For video, the delay time from lights off to lights on is represented as Tv1, and the delay from lights on to lights off is represented as Tv2. Similarly, for audio, the delay time from no audio to audio is represented as Ts1, and the delay from audio to no audio is represented as Ts2. Furthermore, for haptics, the delay time from no displacement to displacement is represented as Th1, and the delay from displacement to no displacement is represented as Th2.
以上は一般的な説明図であるが、これを前提に本発明の第二の実施例のタイムチャートを図9に示す。映像については、第一の実施例ですでに説明したとおりである。音声についてもトリガ信号がVlowからVhighに変化する前後のデータを波形として取得して音なしの状態での値であるVoff’と音ありの状態での値であるVon’を取得する。この際のガードタイムは音声用のTguard’とする。ハプティクスについても同様であり、トリガ信号がVlowからVhighに変化する前後のデータを波形として取得して変位無しの状態での値であるVoff”と変位ありの状態での値であるVon”を取得する。この際のガードタイムは変位用のTguard”とする。 The above is a general explanatory diagram, but based on this, Figure 9 shows a time chart for a second embodiment of the present invention. Video has already been explained in the first embodiment. For audio, data before and after the trigger signal changes from Vlow to Vhigh is acquired as a waveform to obtain Voff', the value when there is no sound, and Von', the value when there is sound. The guard time in this case is Tguard' for audio. The same is true for haptics, where data before and after the trigger signal changes from Vlow to Vhigh is acquired as a waveform to obtain Voff", the value when there is no displacement, and Von", the value when there is displacement. The guard time in this case is Tguard" for displacement.
変形としては、被測定システム10に依存するが、被測定システムの伝送系59に関して入力と出力が同じものとは限らない場合がある。例えば変位を入力して光で出力する、すなわちスイッチを押してランプが光るというような被測定システムである。また映像を入力して音で警告を出すシステムも考えられる。この場合も本発明を適用し、各々のVoffおよび各々のVonを求める。このように被測定システムがセンシングするものと、被測定システムが出力するものとが異なる場合でも、本発明は適用可能である。
As a variation, depending on the system under test 10, the input and output of the transmission system 59 of the system under test may not necessarily be the same. For example, the system under test may input a displacement and output light, i.e., pressing a switch causes a lamp to light up. Another example is a system that inputs video and issues an audible warning. In this case, the present invention can also be applied to find each Voff and each Von. Thus, the present invention is applicable even when what the system under test senses and what it outputs are different.
VoffおよびVonを用いて遅延時間を測定する詳細について述べる。遅延時間測定の際には同じパラメータで繰り返し測定を行い、得たデータを統計処理して遅延時間を数値化する。特に被測定対象に周期的動作する要素がある場合、測定結果の取り扱いには注意が必要である。具体例としては、映像伝送システムではビデオカメラ11は1秒間に一定のフレーム数のデータを取得し伝送するのが通常である。例えば60フレーム毎秒の撮像をするが、それを一度に取得するのでなく対象とする画面を順次走査する方式が一般的である。図10に模式図を示す。いわゆるラスタースキャンであり、走査は図10の左上から始まるものとする。ライン1を横方向にスキャンし、右端に来たらライン2の左端から横方向にスキャンする。この走査を繰り返し、右下まで来たら再度右上に行って1秒間に60回繰り返す。 We will now explain the details of measuring delay time using Voff and Von. When measuring delay time, measurements are made repeatedly using the same parameters, and the obtained data is statistically processed to quantify the delay time. Care must be taken when handling measurement results, especially when the object being measured has periodic operating elements. As a concrete example, in a video transmission system, a video camera 11 typically captures and transmits a fixed number of frames of data per second. For example, it captures images at 60 frames per second, but it is common to scan the target screen sequentially rather than capturing them all at once. A schematic diagram is shown in Figure 10. This is what is known as raster scanning, and the scanning begins at the top left of Figure 10. Line 1 is scanned horizontally, and when it reaches the right edge, line 2 is scanned horizontally from the left edge. This scanning is repeated, and when it reaches the bottom right, it goes back to the top right and repeats 60 times per second.
この時光源1が光るタイミングとそこをスキャンするタイミングには差があり、早いときはすぐに光ったことがサンプリングされるが、最悪は約1フレーム後にサンプリングされる。被測定システムとここで述べている遅延時間測定系は非同期で動作しているので、上記1フレームの誤差はほぼ一定値として出現するか、繰り返しごとにずれていく形で出現するか定かではない。そこで、繰り返し周期がフレームレートの整数倍にならないよう、わざと繰り返し周期をずらす。コントローラ7の制御のもとで基準信号発生器3の周期を制御する。 At this time, there is a difference between the timing when light source 1 lights up and the timing when it is scanned; at the earliest, the light is sampled immediately, but at worst, it is sampled approximately one frame later. Because the system under test and the delay time measurement system described here operate asynchronously, it is not clear whether the error for one frame will appear as an approximately constant value, or whether it will shift with each repetition. Therefore, the repetition period is intentionally shifted so that it is not an integer multiple of the frame rate. The period of reference signal generator 3 is controlled under the control of controller 7.
図11にその様子を示す。(1)の光強度信号は光源1が点灯した直後にそのスキャンが行われた状態で早く変化している。(2)(3)(4)…と点灯してからのスキャン開始が遅れていく。(N)の状態は点灯してからスキャンまでの時間が一番遅い状態であり、その次は(1)に戻る。数値例として被測定システムの撮像のフレームレートが60フレーム毎秒、すなわちフレームの繰り返し時間が1/60秒とし、遅延時間測定を1.01秒繰り返しとする。第1回目の遅延時間測定の状態から
第2回目の遅延測定のタイミングは1.01÷(1/60)=60.6→0.6フレーム分のずれ
第3回目の遅延測定のタイミングは2.02÷(1/60)=61.2→0.2フレーム分のずれ
第4回目の遅延測定のタイミングは3.03÷(1/60)=61.8→0.8フレーム分のずれ
第5回目の遅延測定のタイミングは4.04÷(1/60)=62.4→0.4フレーム分のずれ
第6回目の遅延測定のタイミングは5.05÷(1/60)=63.0→0.0フレーム分のずれ
ということを繰り返す。このシステマティックなフレームずれは0から1未満の間を均等に発生していることがわかる。さらに遅延時間測定の繰り返しに端数を設ければ、さらに細かな分布となる。
This is shown in Figure 11. The light intensity signal at (1) changes quickly, as scanning is performed immediately after light source 1 is turned on. The start of scanning after lighting is delayed as shown in (2), (3), (4), and so on. The state at (N) is the state where the time from lighting to scanning is the slowest, and then it returns to (1). As a numerical example, let's assume that the imaging frame rate of the system under test is 60 frames per second, meaning that the frame repetition time is 1/60 second, and the delay time measurement is repeated every 1.01 seconds. From the state of the first delay time measurement, the timing of the second delay measurement is 1.01 ÷ (1/60) = 60.6 → 0.6 frame offset. The timing of the third delay measurement is 2.02 ÷ (1/60) = 61.2 → 0.2 frame offset. The timing of the fourth delay measurement is 3.03 ÷ (1/60) = 61.8 → 0.8 frame offset. The timing of the fifth delay measurement is 4.04 ÷ (1/60) = 62.4 → 0.4 frame offset. The timing of the sixth delay measurement is 5.05 ÷ (1/60) = 63.0 → 0.0 frame offset, and so on. It can be seen that this systematic frame offset occurs evenly between 0 and less than 1. Furthermore, if fractional parts are added to the repeated delay time measurements, an even finer distribution can be obtained.
このように繰り返し周期をずらすようにして、意図的に変化タイミングに変動を持たせることにより、フレームレートの影響の偏りをなくすことができる。意図的にずらさない場合は、遅延時間測定結果がたまたま速い側に偏る、遅い側に偏るということが起こってしまう。 By shifting the repetition period in this way and intentionally varying the timing of the change, it is possible to eliminate bias in the influence of the frame rate. If the shift is not intentionally done, the delay time measurement results may happen to be biased towards the faster or slower side.
上記では非整数倍になるようにして、遅延時間測定結果が速い側に偏る、遅い側に偏るようなことを避けたが、繰り返しの周期にディザを入れて、ランダムに次の繰り返し時間が変動するようにしても良い。十分な回数繰り返せば、遅延時間測定結果が速い側に偏る、遅い側に偏ることを避けられる。 In the above, we used a non-integer multiple to avoid the delay time measurement results being biased towards the faster or slower side, but it is also possible to add dither to the repetition period so that the next repetition time varies randomly. If you repeat the process a sufficient number of times, you can avoid the delay time measurement results being biased towards the faster or slower side.
結果の表示の際には、繰り返し結果に統計的処理を行って、例えば平均値、最小値、最大値を表示する。最小値は図11の(1)に対応し、最大値は図11の(N)に対応する。すなわち時間軸方向(横方向)に関して、消灯⇒点灯時で3つ、点灯⇒消灯時で3つの数字が得られる。 When displaying the results, statistical processing is performed on the repeated results to display, for example, the average, minimum, and maximum values. The minimum value corresponds to (1) in Figure 11, and the maximum value corresponds to (N) in Figure 11. In other words, in the time axis direction (horizontal direction), three numbers are obtained when the light is off → on, and three numbers are obtained when the light is on → off.
さらに振幅方向(縦方向)にも例えば3通りの値が考えられる。Voffを0%、Vonを100%とした時、変化の判断のスレッショルドVthは例えば中央値である50%とするのがひとつの考え方である。しかしながら少しでも変化したら、変化と認識するのであれば、消灯⇒点灯時には例えばVth=20%とし、点灯⇒消灯時にはVth=80%とするのが良い。逆に完全に変化して初めて変化と認識するのであれば、消灯⇒点灯時には例えばVth=80%とし、点灯⇒消灯時にはVth=20%とする。さらにVthが大きな場合や小さな場合も可能ではあるが、様々な要因のノイズが重畳する場合があるので、このような値を例示した。 Furthermore, three values are possible in the amplitude direction (vertical direction). When Voff is 0% and Von is 100%, one way to think about it is to set the threshold Vth for determining a change to, for example, the median value, 50%. However, if even the slightest change is to be recognized as a change, then it would be better to set Vth = 20% when the light goes from off to on, and Vth = 80% when the light goes from on to off. Conversely, if a change is only recognized when there is a complete change, then Vth = 80% when the light goes from off to on, and Vth = 20% when the light goes from on to off. Furthermore, larger and smaller Vths are also possible, but these values are given as examples because noise from various factors may be superimposed.
結果の表示の際には、例えばコントローラ7に付属するディスプレイに、図12に示す18点の数値を表示する。丸印の9点が消灯⇒点灯時、三角印の9点が点灯⇒消灯時である。各9点は{Vth=20%、Vth=50%、Vth=80%}の3種×{最小、平均、最大}の3種である。アプリケーションや変化の認識の捉え方によって表示された数字のうちどれを採用するかを測定者が決めればよい。数字の数が多いので、測定者の指示により、各9点のうち、大きく表示する、文字色を変えて表示する、背景色を変えて表示するなど見やすくすることも有効である。
When displaying the results, for example, the 18 numerical values shown in Figure 12 are displayed on a display attached to the controller 7. The nine circular points represent when the light is off and when it is on, and the nine triangular points represent when it is on and when it is off. Each of the nine points is one of three types: {Vth=20%, Vth=50%, Vth=80%} x three types: {minimum, average, maximum}. The measurer can decide which of the displayed numbers to use depending on the application and how the changes are recognized. Because there are so many numbers, it is effective to make each of the nine points easier to see by instructing the measurer to display them larger, using a different text color, or changing the background color.
図1~図12における符号は以下のとおりである。
1 --- 光源
2 --- 光センサ
3 --- 基準信号発生器
4 --- 光源駆動部
5 --- トリガ発生
6 --- 波形測定部
7 --- コントローラ
10 --- 被測定システム
11 --- ビデオカメラ
12 --- 映像伝送系
13 --- ディスプレイ
41 --- 音源
42 --- マイクロフォン
43 --- 処理回路
44 --- 音源駆動部
45 --- 被測定システムのマイクロフォン
46 --- 音声伝送系
47 --- 被測定システムのスピーカ
51 --- 変位源
52 --- 変位センサ
54 --- 変位源駆動部
55 --- 被測定システムの変位センサ
56 --- 変位伝送系
57 --- 被測定システムの変位源
59 --- 被測定システムの伝送系
The symbols in FIGS. 1 to 12 are as follows:
1 --- Light source
2 --- Optical sensor
3 --- Reference signal generator
4 --- Light source driver
5 --- Trigger occurs
6 --- Waveform measurement section
7 --- Controller
10 --- System under test
11 --- Video camera
12 --- Video transmission system
13 --- Display
41 --- Sound source
42 --- Microphone
43 --- Processing circuit
44 --- Sound source drive unit
45 --- Microphone of the system under test
46 --- Audio transmission system
47 --- Speaker of the system under test
51 --- Displacement source
52 --- Displacement sensor
54 --- Displacement source drive unit
55 --- Displacement sensor of the system under test
56 --- Displacement transmission system
57 --- Displacement source of the system under test
59 --- Transmission system of the system under test
Claims (7)
前記時間差の測定に先立って、前記アクチュエータがオフ状態とオン状態とを繰り返すように前記駆動電気信号を制御し、
前記アクチュエータのオフ状態とオン状態との変化のタイミング以前の前記センサからの前記電気信号の第一の値と、
前記タイミング以降であらかじめ設定したガードタイム経過後の前記センサからの前記電気信号の第二の値とを取得し、
前記時間差の測定においては、前記アクチュエータの駆動電気信号の変化のタイミングと、前記電気信号の第一の値と前記電気信号の第二の値をもとにした閾値と前記電気信号とが一致するタイミングとの差から遅延時間を算出するようにしたことを特長とする遅延時間測定システム.
An apparatus for driving an actuator installed at a first location on/off with a driving electric signal, sensing and transmitting the output of the actuator in a system to be measured at the first location, converting a physical quantity output from the system to be measured at a second location into an electric signal by a sensor installed at the second location, and measuring a time difference between a change in the driving electric signal and a change in the electric signal from the sensor, comprising:
Prior to measuring the time difference, the driving electric signal is controlled so that the actuator alternates between an off state and an on state;
a first value of the electrical signal from the sensor before the timing of the actuator changing between an off state and an on state;
and acquiring a second value of the electrical signal from the sensor after a predetermined guard time has elapsed after the timing.
In measuring the time difference, the delay time is calculated from the difference between the timing of the change in the actuator's drive electric signal and the timing at which the electric signal matches a threshold value based on a first value of the electric signal and a second value of the electric signal.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the physical quantity is an image.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the physical quantity is sound.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the physical quantity is haptics.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the physical quantities are at least two of the following: video, sound, and haptics, and what is sensed by the system under test is different from what is output by the system under test.
The delay time measurement system according to claim 1, wherein the repetition period when the actuator periodically alternates between the off state and the on state during measurement of the time difference is set to a non-integer multiple of the repetition period of the operation of the system under test.
The delay time measurement system according to claim 1, characterized in that when measuring the time difference, the repetition period when the actuator periodically switches between the off state and the on state is determined by random numbers so that it is not a constant value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023092806A JP7803027B2 (en) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | Delay Time Measurement System |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023092806A JP7803027B2 (en) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | Delay Time Measurement System |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024175224A JP2024175224A (en) | 2024-12-18 |
| JP7803027B2 true JP7803027B2 (en) | 2026-01-21 |
Family
ID=93893046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023092806A Active JP7803027B2 (en) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | Delay Time Measurement System |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7803027B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001326950A (en) | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Sigma System Engineering:Kk | Line time difference measuring device and signal generator for line time difference measuring device |
| WO2005041009A2 (en) | 2003-09-30 | 2005-05-06 | British Telecommunications Public Limited Company | Haptics transmission systems |
| JP2009267648A (en) | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Ntt Communications Kk | Video transmission measuring system, measurement signal generator, measuring apparatus, and video transmission measuring method |
| JP2011182374A (en) | 2010-02-27 | 2011-09-15 | Yutaka Takahashi | Method for measuring total delay time of real-time video transmission using timer making still display of photographic time |
| CN104125022A (en) | 2013-11-27 | 2014-10-29 | 腾讯科技(成都)有限公司 | Audio transmission delay measuring method and system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05219459A (en) * | 1992-01-31 | 1993-08-27 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | How to synchronize video and audio |
-
2023
- 2023-06-06 JP JP2023092806A patent/JP7803027B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001326950A (en) | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Sigma System Engineering:Kk | Line time difference measuring device and signal generator for line time difference measuring device |
| WO2005041009A2 (en) | 2003-09-30 | 2005-05-06 | British Telecommunications Public Limited Company | Haptics transmission systems |
| JP2009267648A (en) | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Ntt Communications Kk | Video transmission measuring system, measurement signal generator, measuring apparatus, and video transmission measuring method |
| JP2011182374A (en) | 2010-02-27 | 2011-09-15 | Yutaka Takahashi | Method for measuring total delay time of real-time video transmission using timer making still display of photographic time |
| CN104125022A (en) | 2013-11-27 | 2014-10-29 | 腾讯科技(成都)有限公司 | Audio transmission delay measuring method and system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024175224A (en) | 2024-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9386236B2 (en) | Periodic fringe imaging with structured pattern illumination and electronic rolling shutter detection | |
| CN101622859B (en) | Imaging apparatus and flicker detection method | |
| EP3367661B1 (en) | Method and system for using light emissions by a depth-sensing camera to capture video images under low-light conditions | |
| US12235359B2 (en) | Distance measurement device, distance measurement method, and distance measurement program | |
| JP3586116B2 (en) | Automatic image quality adjustment device and display device | |
| US10539410B2 (en) | Distance measurement device, distance measurement method, and distance measurement program | |
| CN102158654B (en) | Image capture apparatus and zooming method | |
| JP2012134663A (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
| JP5973704B2 (en) | Projection control apparatus and projection control method | |
| US20170045616A1 (en) | Distance measurement device, distance measurement method, and distance measurement program | |
| JP2016527482A (en) | Method for driving a time-of-flight system | |
| US10368000B2 (en) | Distance measurement device, distance measurement method, and distance measurement program | |
| JP2004200868A (en) | Jitter measuring apparatus and jitter measuring method | |
| US20200400791A1 (en) | Light detection device, light detection method, and lidar device | |
| US20160073865A1 (en) | Image pickup system and control method of image pickup system | |
| CN114636469B (en) | Light sensor capable of synchronously flashing ambient light | |
| JP7803027B2 (en) | Delay Time Measurement System | |
| KR102255411B1 (en) | Apparatus and method for measuring glass-to-glass delay of the system including video sensor and display | |
| JP7204052B1 (en) | System for performing ambient light image correction | |
| US8089539B2 (en) | Phase adjusting device and related art thereof | |
| KR20110023921A (en) | Operating status and tilt monitoring system of the BCMC module | |
| US20220400209A1 (en) | Imaging apparatus, control method for imaging apparatus, and storage medium | |
| JP2009287977A (en) | Light intensity detecting devices, displays having such devices, light intensity detecting method, program, and storage media | |
| US10027892B2 (en) | Distance measurement device, distance measurement control method, and distance measurement control program | |
| CN104731310B (en) | Optical object tracking method and related optical tracking system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20251121 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251216 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251217 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7803027 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |