用SD原則測試數字HD
2002-03-02
Mike Waidson 依馬獅網
| 術語“高清晰度”可能讓人感到害怕。對某些人來說，它是與制作節目相關的費用；而對另一些人來說，它則是保持一個以高數據率運行的系統在確定的規范內工作的能力。 |
| 工程師們過去曾認為高速以太網(100Mb/s)和吉位以太網(1000Mb/s或1Gb/s)是極快的物理層系統，而他們也確實如此。但與以1.485Gb/s速率工作的串行數字HD系統相比，這些系統就顯得慢了。保證在1.485Gb/s速率下良好地傳輸信號是一項艱巨的任務。不過，現在的HD系統是根據標準清晰度(SD)系統的原則設計的，因此這個任務就易處理些。對許多人來說，數據速率只有270Mb/s不會令人生畏，因而使這個任務看起來不那么困難。 |
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| 向HD過渡 |
| 在向數字HD過渡的過程中，我們可以采用SD的基本原則并把它應用于HD的具體要求中。數字信號的取樣和處理方式HD原則上與SD相同，只是使用更大的頻道帶寬和更高的取樣率并對系統設計更精心一些，一切都是用較快的數據率和較大的帶寬工作，但幾乎每個原則都是我們所熟知的。 |
| 數字視頻—無論是HD還是SD，都與模擬視頻非常相似。數字視頻的基本區別是在把模擬視頻轉換為數字數據的鏈中及早處理信號，并附加輔助數據來描述如何使用這些視頻數據。對實況攝像機和電影電視機而言，燈光的模擬數值主要集中在傳感器上，由傳感器產生一個模擬響應信號，此信號在線路某處被轉換成數字數據。我們有時可以取出這個信號供模擬波形監視器監視，但從設備里輸出的視頻更常見的是一個數據流。在用計算機生成視頻信號的情況下，這個信號可能一開始就是數據。數據在物理層上從源設備進入目的地設備。這就是模擬傳輸機制，往往通過一條導線或一條光纖鏈路把數據傳送到某些目的地。我們可以用一個大帶寬示波器直接監視此數據，或使用數字波形監視器析取及監視此數據信息。 |
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| 監測工具 |
| 我們知道，數字電視信號是一個流動如此之快的數字流，有時甚至不能理解。好在視頻，尤其是支持視頻的輔助信息，重復率相當高，所以我們只需用硬件把這些高速的數字數據轉換成我們容易研究和理解的東西即可。 |
| 你也許會問，我們何不將其轉換成為我們熟知的東西，如模擬視頻呢？答案是轉換以后可能會出現瑕疵，產生失真。然而，多格式HD設備(與模擬設備觀感相似，但卻包含全數字處理能力)可以解決這個問題，尤其是在這類設備越來越普及的情況下。數字處理可以提供測量的精確度和可重復性，以及巨大的用戶界面靈活性。 |
| 另外，雖然HD有各種各樣的格式，似乎增加了廣播系統的復雜性，但如今的數字測試測量設備把這些因素都考慮進去了。現代化的HD監測工具通常可針對現在世界通用的任何一種串行分量數字HD格式配置，這樣就沒有必要搜集多格式工作設備了。 |
| 從運行方面來看，我們對監視視頻感興趣。我們也許想知道信號源是否正在生成正確的視頻數據，輔助數據是否準確，或者我們需要對信號的物理層模擬特性進行評估。為此，我們需要一臺安裝有依從標準的數據接收機的波形監視器以使我們可以在熟悉的模擬顯示器中觀察視頻。 |
| 為了便利監視工作，泰克公司開發出了工業標準的Diamond, Lightning, Arrowhead顯示器。這些顯示器顯示的圖像簡單易懂，可使復雜的監視工作更容易。例如，用Diamond顯示器可以很容易地識別出超出范圍的RGB分量信號；用Lightning顯示器可幫助設置分量錄像機；Arrowhead顯示器能顯示出數字分量生成了一個有效信號。除了新開發的具創新性的顯示器外，所有這些顯示器，再加上泰克傳統的顯示器，都可以用在泰克 WFM700系列多格式、多標準的波形監視器上，它可同時提供物理和數據層技術評估解決方案。WFM700可配置用于現在通用的任何一種SD與HD分量數字格式。 |
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| 測試工具 |
| 測試信號發生器是測試系統中使用的儀器之一。它有兩種用途：一是為評估信號處理和傳輸路徑提供理想的參考視頻信號；二是提供現在高品質系統部件你希望應具有的性能范例。有些信號發生器，如泰克TG700信號發生器平臺，能提供模擬、數字SD和數字HD格式。 |
| 這種多制式測試設備可以使工程技術人員產生與傳輸系統、視頻處理設備及用戶端顯示器完全兼容的視頻信號。或許最重要的是，這些解決方案可以透徹地了解視頻系統本身的工作情況，有助于工程技術人員將其工作做得更好。 |
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| 應力測試 |
| 數字電視的優點很多，但也有缺陷。與性能慢慢下降的模擬系統不同，數字系統在突然崩潰之前是無故障工作的—這通常被稱為“峭壁效應”。因此我們需要做故障應力測試來評估系統的工作性能。應力測試包括改變數字信號一個或多個參數，直至故障出現。首先從相關串行數字視頻標準(SMPTE 259M 或SMPTE 292M)中的規范開始，給系統加壓最直觀的方法是加電纜，直至故障開始發作。其它測試方法是改變信號的振幅、上升時間或抖動。 |
| 在將臺內以前100%的SD系統轉換成HD系統時有一點要提請注意：雖然可以使用同類型的同軸電纜，但必須注意電纜的長度。例如，SD視頻(270 Mb/s)時，你可以安全地使用長達300m長的電纜(8281同軸電纜)。而HD視頻(1.485Gb/s)時，使用的電纜最長不超過100m。不了解臺內基礎設施的具體情況，簡單地用HD設備更換SD設備可能要受挫。例如，電纜太長則不能恢復信號的時鐘參考。 |
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| 抖動測試 |
| 由于HD視頻數據沒有單獨的時鐘，因此必須通過檢測數據轉換來恢復取樣時鐘。在抖動測量儀中，可在相位解調器內對高、低帶寬擺動的取樣信號進行比較，以產生一個表示抖動的輸出波形。 |
| 如果精心確定了時鐘，還可以用眼圖來測量抖動信號。眼圖是傳送數據的模擬信號的示波器顯示。在進行任何均衡之前，當眼圖到達時對之觀察。因此，在信號源附近作大多數的眼圖測量，因為信號在那里不受噪聲和頻率下降的影響。數字HD的允許跳動值為134.7ps。數字系統會超出這個抖動規格工作，但在某些點會出現故障。數字系統的要素是遵守這些規范，以保持系統健康運行并防止發生會使系統處于崩潰邊緣的故障。 |
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| 眼圖測試 |
| 眼圖測試要求一個已知的響應遠遠超過物理層的數據速率，通常采用取樣技術來進行測量。用眼圖模式進行測試時，操作波形監視器就像操作模擬取樣示波器那樣，顯示器以視頻速率進行掃描。等效帶寬必須足夠寬，回程損耗足夠大，測量光標必須恰當校準以測量進入的數據信號。物理層中快速變化的數據是一串疊加在一起建立一幅眼圖的0和1。 |
| 數字波形監視器，如泰克WFM700多數字格式系列產品，能為眼圖顯示提供同步掃描，因此可以對字、行和場擾動進行相關。它還能析取和顯示視頻數據，并對其進行測量和提供額外物理層信息，如抖動、上升時間、眼圖張開度(消光比)、反射和接收數據本身的數
泰克
WFM700
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