【摘要】 人們習慣于模擬測試，對于數字視頻“有則優劣則無”感到沒有把握而困惑，甚至恐慌。本文提出只需要通過眼圖就可以準確評價設備系統的工作狀態。而這正是數字視頻的優勢所在！數字系統的模擬指標測試不過是對測試者自己的心理安慰而已！筆者進而質疑行業標準GY/T165-2000為提高指標余量制訂得過于苛刻，而在搭建數字系統時難于實現！本文指出不能使用I、B、P幀相關性高度一致的、固定的靜態測試圖像信號評價壓縮格式的圖像質量。筆者根據自己的測試實踐預言：最新的壓縮格式H.264必將淘汰MPEG-2。
【關鍵詞】 數字測試 崩潰點 壓縮 淘汰MPEG-2 H.264
一、 不是杞人憂天——困惑
……是國家標準訂得太苛刻了嗎？……離系統崩潰點多遠？越是無法測出越是沒有底，越是恐慌！
多年來，全國各個電視臺的視頻測試主要是模擬測試，我們習慣于用信噪比、插入增益、K系數、亮度非線性失真、色度非線性失真、亮色時延、亮色增益差、頻率響應等等技術指標，來評估視頻系統的質量好壞；用信噪比、頻率響應、諧波失真、插入增益等指標來判斷音頻系統的質量好壞。不管是靜態或者是動態（插入行）測試，這些指標能夠讓我們一目了然地掌握設備系統的運行狀況、能否達到廣播級的質量要求。
可是，視頻進入數字時代以來，情況就完全變了：對于數字串行視頻信號SDI，只要一直不出現誤碼而且眼圖睜得開，不管你翻錄多少代、經過多少環節，圖像質量都不會下降（實際上SDI翻錄十多代后的質量略有下降都是因為記錄時以DV格式壓縮轉換引起的）。對于傳輸電纜，只要遠低于誤碼大量出現的274米（注1）的崩潰點，眼圖看起來似乎閉合了，可是圖像質量卻看不出絲毫降低，因為機器能夠分辨數字的“0”“1”狀態。
您能夠說圖1信號的圖像質量就一定不好嗎？再看看同一信號經過數字均衡器后的眼圖，見圖2。這就是重慶衛視頻道從播控中心到217米外微波機房的信號眼圖。目前正在使用中！
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圖1 SDI通過217米后的眼圖 | 圖2 再經過數字均衡器后的眼圖 |
咱們的測試工程師用國家行業標準來測試數字系統，可是許多系統設備使用很好，但就是有某些指標不合乎國家標準。是國家標準訂得太苛刻了嗎？
設備的性能下降了多少？還有多大余量？離系統崩潰點多遠？越是無法測出越是沒有底，就越是恐慌！
二、 只緣身在此山中——數字視頻的優勢 ……可是思考得太多會把一些人弄糊涂！……只需要通過眼圖就可以準確評價設備系統的工作狀態。而這正是數字視頻的優勢所在！……模擬指標的測試不過是對測試者自己的心理安慰而已！
我遇見的好幾個上海、北京、浙江臺的測試專家都感慨：搞了幾十年的模擬視頻測試，現在數字視頻測試倒沒有底了，真不知道怎樣測試才可靠！
也有人用模擬信號經過編、解碼后去測試數字系統，可是這樣的指標就能夠表征咱們的數字系統嗎？仔細一想就不禁啞然失笑：這指標不過主要就是編碼器和解碼器的綜合指標罷了。
對數字視頻思考得太少，測試時會陷入盲目；可是思考得太多會把一些人弄糊涂！
我認為：數字系統搭建成后是應該通過嚴格的驗收測試，包括數字眼圖、甚至模擬綜合指標的檢驗。其實只要系統構建合理，平時的測試只需要通過眼圖就可以準確評價設備系統的工作狀態。而這正是數字視頻的優勢所在！
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圖3 GY/T 165--2000數字視頻通道測試點示意圖 |
只要認真分析即可發現：數字系統的噪聲和失真不會疊加！合理選取線纜長度，則幾年才可能會出現一個誤碼對圖像質量的影響完全可以忽略！模擬指標的測試不過是對測試者自己的心理安慰而已！
說到行業標準，有些項指標訂得還真是偏高了。比如：按照行業標準GY/T 165-2000測試，我臺12訊道新數字轉播車測試D點眼圖的幅度、上升時間、下降時間都超出了標準（見圖4）。我們據此向廠商提出了整改通知。而此時的眼圖卻十分清晰！我分析認為是由于應急開關的IC器件的響應速度影響了整個系統的指標，但是眼圖卻沒有多大的橫向抖動量，“眼睛”的開閉大小也足夠。不會造成“0”“1”狀態的誤判，也就是不會造成誤碼。根據我的實踐體會：誤碼主要是由于傳輸電纜過長信號衰減和抖動造成的。時鐘是由被測信號提取出來的，因而100KHz以下的低頻抖動對誤碼影響很小！
對此，中國傳媒大學陳善移教授也有過詳細的論述（注3）。事實上轉播車通過轉播亞洲杯足球賽以來的使用，工作可靠效果良好。那么可不可以認為：制定幅度下降±5%和抖動0.13 UI是否過于苛刻了呢？不難看出：只要嚴格控制經過傳輸的測試點E的測試指標，D點定為0.2UI和±10%是否更容易達到、也留有相當的裕量而不會出現誤碼呢？因而似乎也更合理。
三. 借我一雙慧眼吧——視頻壓縮產生的難題
……壓縮視頻數據量的需求，使J-PEG、DV、MPEG-II、H.264等等各種壓縮格式的出現成為必然！……用靜止的模擬測試圖象信號來測試圖象質量？顯然不行！
根據GB/T 14857-93《演播室數字電視編碼參數規范》SDI是基于4:2:2的分量的10（兼容8）比特采樣的數字串行視頻信號。亮度信號是13.5Mz量化率，兩個色差信號各為6.75Mz量化。除了編碼時的離散余弦變換噪聲，沒有任何圖像質量損失。可是270Mb/s的數據量給傳輸和存儲帶來了很大的壓力！試想像一下每秒270Mbit即33.75Mbyte,那么每小時的電視節目就是121.5G的存儲量！這也給數據傳輸業務帶來了空前的困難！因此利用視頻幀內、幀間數據的相關性，來壓縮視頻數據量的實際需求，使JPEG、DV、MPEG-II、H.264等等各種壓縮格式的出現成為必然！
可是怎樣評估和測試這些格式的壓縮效率及其圖像質量呢？難道還是用一些靜止的模擬測試圖像信號經過這些格式的一系列壓縮、解壓后，來判斷設備系統能否達到廣播級的要求？顯然不行！
因為就拿MPEG-II為例，靜止的測試圖像信號的圖像組GOP（Group of Picture）內的I幀、P幀、B幀完全相同，幀間的相關性高度一致，即使將之壓縮到200KHz的碼流，模擬測試數據相當不錯。可是運動圖像壓縮到這種碼流下通過主觀測試，完全不可以用于廣播級使用！
可是究竟選擇什么壓縮格式、使用多大的壓縮碼流才能夠既保證圖像質量，又有滿意的壓縮率呢？用什