2005年1月《傳播與制作》刊載的“非線性編輯網絡性能測試”一文中作者提到:“有人認為SDI信號沒有失真,這是錯誤的。”果真如此嗎?本人在此也發表一點見解。
6MHz帶寬是國家標準規定的
文中是這樣解釋“錯誤”所在的:“其實,SDI信號失真很大,因為SDI是經13.5MHz取樣頻率后得到的,為了不混疊,用濾波器把高于6MHz以上的信號全濾掉了。因而對演播室中心設備來說,模擬設備頻響8~10MHz特性是平的,可看到600~700線是沒有任何問題的,經過通道頻響不到6MHz,圖像最多達到500~540線,所以SDI通道是有失真的。”
我們說:如果SDI傳輸節目會產生失真,是因為“為了不混疊,用濾波器把高于6MHz以上的信號全濾掉了……”造成的話。那么,照此說法不用數字通道,即使是模擬通道,只要帶寬低于8MHz所通過的信號也應該是失真的了?
可是,國家標準中規定的視頻帶寬(標稱植)恰恰就是6MHz。視頻通道測試方法中一系列測試信號也都是按6MHz設計的,如:多波群最高一段為5.8MHz;2T正弦平方脈沖的寬度為166ns(其倒數也為6MHz)等。有否失真應建立在6MHz這個前提下,因此奢談8MHz以上才算不失真是沒有意義的。
我們說,用SDI(接口)傳輸信號沒有失真,就是要在國標規定的6MHz帶寬條件下!衡量模擬信號有否失真與數字濾波毫無關系。
如果硬要將“濾波”概念引入來聳人聽聞的話,其實模擬測試信號的生成也用濾波器。有這么個歷史故事:早期進口的儀器沒有按我們國家標準需要生產的信號發生器,其中的多波群最高段僅有5MHz、2T脈沖寬度為200ns(對應他們的5MHz帶寬)。使用起來很不方便,為了檢驗6MHz只能用他們的1T(100ns)送入通道,但是遠遠超過需要(相當于10MHz)。6MHz帶寬的性能使1T的幅度很低,極難準確讀出數值來。直到后來,我們國產儀器(重慶測量儀器廠生產)專門按照國家標準6MHz設計了2T正弦平方波(166ns)的測試信號,才有了自己的時域測試信號。再后來,是因為市場太大了,進口儀器才陸續為我國生產了2T為166ns的選件。
需略加說明的是:產生2T正弦平方脈沖很麻煩,首先要產生基波周期相當于6MHz的窄脈沖(利用窄脈沖的高次諧波),再通過專門按正弦平方波公式(下式)設計的“湯姆遜濾波器”,而得到的波形還要只選其一,加入到測試信號的行頻正程中去,與條脈沖并列構成行頻測試信號(或成為插入測試行信號的一部分)。
正弦平方波的定義函數式如下:
e(t)=sin2(πt/2τ) 式中 0≤t≤2τ
e(t)=0 式中 t≤0 t≥2τ
函數圖形及其頻譜特性見下圖
湯姆遜濾波器的結構及其參數見下圖
由圖可見,窄脈沖由濾波器左端輸入,經濾波器,輸出的便是適合6MHz帶內的、能量相對集中、近似高斯分布且帶外頻譜能量幾乎為零的2T正弦平方波。這個用于“時域測量”的2T脈沖有一個很好的特性,即它的幅度變化對應著“頻域測量”帶寬的變化(經過福利葉變換可證明)。由此,正弦平方波便被廣泛應用于模擬通道的線性失真測量,使頻域不易察覺的幅頻特性失真,轉換到十分醒目的時域脈沖幅度變化上來(一般情況下,帶寬6MHz時2T幅度為1的話,3MHz時能夠降低近半)。相當靈敏、十分直觀。
通過上述例子說明,測試信號本身也是通過濾波器來嚴格規范其頻譜特性的,目的很簡單:防止頻帶外的干擾影響測試。
然而,此舉顯然和SDI“為了不混疊,用濾波器把高于6MHz以上的信號全濾掉了”相比較,所考慮的條件更充要些。其實,數字信號之所以把濾除頻率確定在6MHz以上,其中也不能說沒有考慮到國標6MHz的因素。
另外,“錯誤”的觀點還在于自相矛盾上。因為,作者在文中也強調“在傳輸過程中用數字,模擬圖像質量是最好的”。又說“因為數字通道最大的好處是失真不累加,”……
我們說:用“模擬失真是累加的”描述模擬通道,可以。但是,仍用這一傳統概念去描述數字通道可就有點“牛馬不相逢”了。
SDI傳輸失真的概念應該是誤碼
不可否認,經SDI(接口)傳輸信號(串行數據流)有失真,特別是電纜較長時。但,失真的并非數字編碼后的模擬信號。因為,串行數據流為270Mb/s速率的小方波(各種0、1狀態)疊加在一起,從屏幕上觀察便構成了眼圖——屬于模擬波形。它會隨著傳輸距離的加長而衰減,加上由自身或外界因素造成的抖動,都會使“眼開度”變小。但,只要仍有過零點,能夠如實地把0、1變化的規律傳遞到接收端。經過解碼和D/A變換器后,就可以百分之百地還原成原模擬信號(即使出現損傷也是由D/A變換器帶來的)。從這個意義上講,我們說:用SDI(接口)傳輸模擬信號不產生失真。
顯然,眼圖的失真大家都認可:少量時并不影響模擬信號的還原。但,必須要明確:SDI傳輸失真的概念應該是誤碼!
由此可見,以“為了不混疊,用濾波器把高于6MHz以上的信號全濾掉了”為理由,說明“SDI通道是有失真的”不僅有牽強附會之嫌,而且從概念上來說就是錯誤的!