【編者按】2010-07-09發(fā)布并實施的行業(yè)標準《標準清晰度電視數(shù)字視頻通道技術要求和測量方法》開始為各級電視臺所應用，其中“5.1.4”和“5.1.5”節(jié)所給出的“用于測量非線性失真的波形生成原理”十分難于理解。這里特邀主要起草人借此欄目發(fā)文，以饗讀者。
曲瑞慶 薛頻
北京電視臺    

【內(nèi)容摘要】 色域轉換系統(tǒng)非線性失真的測量是困擾業(yè)內(nèi)多年的問題，常規(guī)方法所測得的色域轉換系統(tǒng)非線性失真數(shù)據(jù)遠遠超出相關標準所限定的數(shù)值。為什么呢？本文將對產(chǎn)生的原因提出個人的觀點供同行參考。
【關鍵詞】 非法無效信號  非線性失真  色域轉換  限幅

　　常規(guī)非線性失真的測試方法是給被測系統(tǒng)輸入一個用于測試非線性失真的5階梯信號，在被測系統(tǒng)的輸出端或通過波形監(jiān)視器顯示的5階梯信號各階梯的數(shù)據(jù)計算出非線性失真值；或通過視頻測試儀器（VM700）直接讀取被測系統(tǒng)的非線性失真值。但上述常規(guī)測試方法不適合分量信號Y、Pb、Pr與分量信號R、G、B相互轉換的系統(tǒng)。因為采用常規(guī)方法測出的被測系統(tǒng)非線性失真值遠遠超過相關標準所限定的數(shù)值，該數(shù)據(jù)已不能真實的反映被測系統(tǒng)非線性失真的特性。特別是被測系統(tǒng)輸出的5階梯信號波形相對于輸入的5階梯信號波形產(chǎn)生了嚴重的波形畸變。很顯然，根據(jù)該畸變波形計算出的非線性失真數(shù)值不準確，這是為什么呢？

 　　圖1中給出了分量信號Y、Pb、Pr與分量信號R、G、B相互轉換系統(tǒng)各點的信號波形。

　　圖1中A波形是給被測系統(tǒng)輸入的5階梯測試信號，信號從0mv依次遞增140mv至700mv。B波形是被測系統(tǒng)經(jīng)色域轉換后的波形。使用波形監(jiān)視器在分量信號R、G、B模式下讀取各信號的幅值數(shù)據(jù)，R信號峰-峰值1678mv；G信號變形；B信號峰-峰值1935mv。顯然，分量信號R、G、B的波形發(fā)生了很大變化，特別是分量信號R、B的電平峰-峰值遠遠大于視頻信號的標稱值，產(chǎn)生了非法無效信號。C波形是經(jīng)系統(tǒng)限幅后得到的，分量信號R、B中，大于視頻信號標稱值及小于0mv電平的部分被限幅電路切去。D波形是將限幅后得到的R、G、B信號還原的5階梯信號。從信號波形的形狀看出，該信號與輸入信號的形狀相差甚遠。測試儀器根據(jù)這一波形計算出的非線性失真數(shù)據(jù)很大。這一數(shù)據(jù)是被測系統(tǒng)的非線性失真嗎？顯然不是。那么，如此大的非線性失真是怎么產(chǎn)生的呢？

　　通過如下公式計算可以得到答案。

 　　將5階梯分量信號Y、Pb、Pr各階梯脈沖數(shù)據(jù)代入到公式(1)(2)(3)中，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算出分量信號R、G、B各階梯脈沖對應Er、Eg、Eb的數(shù)據(jù)，并根據(jù)計算出的數(shù)據(jù)繪制出圖2。 

 　　上面數(shù)據(jù)的單位均為mv。

　　經(jīng)過比對發(fā)現(xiàn)，分量信號Y、Pb、Pr和分量信號R、G、B波形的實測數(shù)據(jù)與計算得到的數(shù)據(jù)非常接近。這證明在分量信號Y、Pb、Pr變?yōu)榉至啃盘朢、G、B過程中，非法無效信號的產(chǎn)生并非被測通道所致，是換算關系所造成的。在被測的諸多系統(tǒng)中，由分量信號R、G、B還原為分量信號Y、Pb、Pr前，被測系統(tǒng)都要對信號進行限幅處理，即將小于零毫伏階梯電平和大于700毫伏階梯電平切去，其它階梯電平幅值不變。形成圖1中C波形。圖1中C波形是限幅后的分量信號R、G、B，該信號還原成分量信號Y、Pb、Pr后就形成了圖1中D波形。

 　　將限幅后的各階梯脈沖數(shù)據(jù)代入上面公式(1)(2)(3)中，計算出如下數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制圖3。

(Ey)1=218.951    (Pb)1=-123.56    (Pr)1=-156.17      
(Ey)2=213.668    (Pb)2=-120.58    (Pr)2=-152.4
(Ey)3=280.043    (Pb)3=-68.309    (Pr)3=-70.64
(Ey)4=420.08    (Pb)4=76.14    (Pr)4=69.84
(Ey)5=485.158    (Pb)5=121.24    (Pr)5=153.24 
(Ey)6=479.288    (Pb)6=124.56    (Pr)6=157.43

　　上面數(shù)據(jù)的單位均為mv。

　　經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，圖3的波形與圖1D的波形基本一樣。

　　因此我們得出這樣的結論，色域轉換系統(tǒng)輸出端所測非線性失真的數(shù)據(jù)不是系統(tǒng)本身產(chǎn)生的，產(chǎn)生的原因是換算和限幅造成的。

　　根據(jù)圖3所示波形，測試儀器是無法計算出準確的非線性失真數(shù)據(jù)，也就是說，測試儀器所示數(shù)據(jù)不能代表被測系統(tǒng)的非線性失真值。

　　綜上所述，我們可以從上面實測和計算結果得出這樣的結論，只要系統(tǒng)中有色域轉換，即分量信號Y、Pb、Pr變換為分量信號R、G、B，最終又還原為分量信號Y、Pb、Pr，輸出信號肯定會產(chǎn)生嚴重的波形畸變，而這些波形畸變會將會影響被測系統(tǒng)非線性失真指標的準確性。B&P