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淺議HDMI“眼圖”、“誤碼率”、“峭壁效應”

2007-12-28 AudioQuest公司產品開發高級副總裁 Xiaozheng Lu INFOAV CHINA


  您很可能都聽說過這些技術術語,但是在不久的將來您還將經常聽到這些技術術語——它們都與數字傳輸性能和測試方式有關。盡管數字技術對于家庭影院系統來說并不新鮮(數字音頻連接已經存在好長一段時間了),但是HDMI卻是首個公布的數字家庭影院接口技術標準,它大大提高了高速數字傳輸的性能表現,同時大大嚴格了傳輸系統的設計和質量控制標準。

  為了更好的理解數字傳輸,我們先來了解一下模擬視頻傳輸。

  與電纜長度相關聯的模擬視頻信號:
  隨著模擬視頻電纜線長度的增加,視頻信號質量會逐漸下降。見下面的圖1:

 淺議HDMI“眼圖”、“誤碼率”、“峭壁效應”

  主要的模擬視頻信號衰減有這么幾大類:
  1) 幅度衰減: 這種衰減會造成圖像亮度降低。

  2) 高頻信號衰減: 這種衰減會造成圖像銳度下降。

  3) 低頻信號衰減: 這種衰減會造成圖像的水平拖尾現象。

  優質電纜和劣質電纜線對于傳送的圖像質量有著明顯的差異,因此優質電纜線的銷售大大超過劣質電纜線的銷售也就不難理解了。

  無論信號衰減是如何的糟糕,顯示屏總還是能夠顯示出圖像的。許多觀眾并不了解畫面質量究竟下降了多少,除非給他們提供一個彼此之間的顯示對比。此外,在基于模擬視頻信號的系統中,信號源與顯示器之間并不存在雙向傳輸,這也是為什么基于模擬視頻的系統會較少收到客戶呼叫的兩個主要原因。

  通過長距離電纜線傳送數字視頻信號:“峭壁效應”

  數字視頻信號的表現與模擬視頻信號存在著本質的不同。數字視頻信號隨著傳送的電纜線長度的增加——在一定的距離范圍內,人眼看到的畫面質量可以一直保持很好的水平。但當超出這一距離限制時,畫面要么完全看不清楚,要么完全失蹤。下面的圖2給出了什么是“峭壁效應”的解釋。

 淺議HDMI“眼圖”、“誤碼率”、“峭壁效應”

  為什么用戶為了有效的消除“峭壁效應”而應該購買更高質量的電纜呢?

  這是一個存在于消費者和制造商之間的熱烈話題。一方堅持認為不需要支付更多的費用購買更高性能的電纜線,理由是只要信號傳送距離沒有超出范圍,即使是廉價的HDMI電纜線也能提供較好的圖像質量;另一方則認為高質量產品和低質量產品之間始終存在著差別,這也是它們價格不同的原因。

  讓我們來以模擬為例進一步解釋這一點: 學校一般都采用60分(100分制)為及格點。比如說,學生A在期末考試中獲得了95分,學生B只獲得了60分;事實上他們兩人都通過了考試,但是他們各自的表現一樣嗎?如果您是老板,你更愿意雇用誰呢?答案不言自明。

  類似的,高質量HDMI電纜線和低質量HDMI電纜線在到達“峭壁效應”點之前都是合格的,但是它們在具體傳送信號的性能表現方面卻存在著差異,盡管這些差異人眼并不能夠辨別出來。

不要被視覺所欺騙
  雖然在電纜線傳輸距離達到“峭壁效應”點之前,人眼不能辨別出圖像劣化,但是在傳輸過程中,劣質電纜線造成的數據誤差卻已經出現了。見圖3。

 淺議HDMI“眼圖”、“誤碼率”、“峭壁效應”

  但是為什么在接近或達到“峭壁效應”點之前我們不能看到這些劣化呢?原因是數字傳輸系統運用了一種內置的糾錯技術。顯示器能夠允許一定量的誤碼;只要誤碼率在規定的門限范圍內圖像質量就可以保持很好。但是當誤碼率超出了顯示器所能承受的范圍后,信號可能就會徹底消失。

  HDMI電纜線也不是天生都一樣的。但是如果我們不能在顯示器上觀察到不同,我們又該如何才能理解這些差距的真正含義呢?這就需要我們采取適當的測試手段。針對HDMI電纜線目前有兩種工業標準測試:一種是BER(誤碼率)測試;另一種是“眼圖”測試。

誤碼率BER測試
  誤碼率(BER)是英文“Bit Error Rate”的縮寫形式。在BER測試中,信號發生器會生成數十億個數據比特(根據HDMI標準),并將這些數據比特發送給電纜線(或者是其他輸入設備);在電纜線的另一端(或者是其他輸出設備)接收這些數據比特。然后,將對照發送的原始數據這個比特的進行對比。BER顯示隨后會給出一定時間段內(通常不到一秒)的誤碼總量。

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