前言：
由于模擬電視存在著亮度分解力不足、色度分解力不足、亮色互串、亮色增益差和亮色延時(shí)差、微分增益和微分相位、電視信號(hào)的幅度利用率不充分、聲音只有單聲道、不適合磁帶節(jié)目的多帶復(fù)制、寬高比不適合人眼的視覺特性。
為克服這些缺點(diǎn)，隨著數(shù)字處理技術(shù)逐漸進(jìn)入電視領(lǐng)域，產(chǎn)生了數(shù)字電視。在20世紀(jì)90年代開始，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)及圖像壓縮比技術(shù)等高科技技術(shù)迅猛發(fā)展發(fā)展，廣播電視走入了數(shù)字電視發(fā)展的新時(shí)期。
數(shù)字電視雖然有許多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也不可避免的帶來些問題。由于數(shù)字視頻系統(tǒng)內(nèi)大量使用串行數(shù)字分量視頻信號(hào)進(jìn)行傳輸，高速傳輸?shù)男盘?hào)碼流需要大的帶寬，限制了數(shù)字信號(hào)的傳輸距離。在模擬視頻系統(tǒng)中，隨著傳輸距離的增大，信號(hào)的信雜比愈來愈低，圖像越來越模糊，圖像質(zhì)量在逐漸降低的過程中不存在圖像的突變點(diǎn)。而在數(shù)字視頻的傳輸過程中圖像質(zhì)量不會(huì)逐漸降低，但有一突變點(diǎn)，通常稱為崩潰點(diǎn)，在突變前零米處和鄰近突變點(diǎn)處的圖像質(zhì)量基本一樣，但一過突變點(diǎn)，圖像質(zhì)量從百分之百的好變成了百分之百的壞。這就提出了一個(gè)問題，我們?nèi)绾闻袛嘣谑裁辞闆r下，使用何種視頻電纜可將高清或標(biāo)清視頻基帶信號(hào)傳到合適的地方。
串行數(shù)字信號(hào)不像復(fù)合的模擬信號(hào)可以用示波器直接觀察信號(hào)波形的變化，用什么方法觀測(cè)其信號(hào)的好壞呢？用眼圖對(duì)串行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，是目前常用的方法。
眼圖的形成
眼圖可以用來確定和檢驗(yàn)串行數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量。把串行數(shù)字信號(hào)輸入到示波器的信號(hào)輸入端，并用本輸入數(shù)字信號(hào)作為示波器的掃描觸發(fā)信號(hào)，掃描周期選為兩個(gè)時(shí)鐘周期，及兩個(gè)碼元的時(shí)間，由于輸入數(shù)字信號(hào)以掃描周期重疊顯示在熒光屏上。形成一個(gè)寬度同一個(gè)碼元寬，高度同數(shù)字信號(hào)的脈沖幅度的圖形，對(duì)于一個(gè)頻帶寬度無限寬的系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)從1到0和從0到1的轉(zhuǎn)換速度非?？?，轉(zhuǎn)換時(shí)間幾乎為零，顯示出的圖形為矩形。但實(shí)際傳輸系統(tǒng)的帶寬有限，數(shù)字信號(hào)的0到1的轉(zhuǎn)換時(shí)間變慢，脈沖的上升沿和下降沿不再陡峭，并且?guī)в猩蠜_和下沖、相位抖動(dòng)、不同寬度脈沖的幅度有了差別，甚至脈沖的頂部和底部變得傾斜了。因此，顯示的圖形形狀與人眼相似，稱為眼圖。
傳統(tǒng)的模擬視頻通道增益的概念多指：從攝像機(jī)輸出到切換臺(tái)輸出（包括通道中各個(gè)設(shè)備的輸入信號(hào)）的幅值均應(yīng)保持700mv。隨后的，無論是送往錄像機(jī)、其他機(jī)房還是較遠(yuǎn)的總控、播出或傳送等部門，都要保持700mv（到達(dá)值）。不夠時(shí)就要設(shè)法加大傳輸能力，如使用直徑較粗的電纜、減少無端衰耗或利用分配放大器提高傳輸能力并保持終接匹配。其中，進(jìn)、出機(jī)房的信號(hào)接口盤、矩陣、應(yīng)急開關(guān)、切換臺(tái)等有源或無源器件的接口處（含電纜）等的損耗都較小，可忽略。因?yàn)椋谀M電視系統(tǒng)中電視信號(hào)的帶寬僅有6MHz，當(dāng)傳輸距離為20~30米時(shí)（即使加上多個(gè)無源的連接器），信號(hào)衰減也不大。
然而，數(shù)字串行信號(hào)通過SDI接口的速率都在270Mb/s以上（SDTV），HDTV則更高達(dá)1.485Gb/s（粗略稱作1.5Gb/s）。所以，作為HDTV的數(shù)字視頻通道，“無衰減”就做不到了。特別是，不能再沿用模擬時(shí)期《視頻通道測(cè)量方法》中推崇的“介入增益”，來解釋數(shù)字通道規(guī)定。
傳統(tǒng)的視頻通道要求各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間必須保持0dB（700mv；75Ω）。即：當(dāng)在這一系統(tǒng)中加入一個(gè)設(shè)備或無源網(wǎng)絡(luò)時(shí)，希望不要影響后續(xù)設(shè)備的工作，也就是要使所加入的設(shè)備增益均為1?；蛘哒f在兩個(gè)端點(diǎn)之間插入設(shè)備時(shí)，不管設(shè)備內(nèi)部對(duì)信號(hào)進(jìn)行怎樣的處理，其輸出電平總要和輸入端一樣（700mv），不允許設(shè)備間互補(bǔ)。也只有這樣，才能做到在不論插入多少設(shè)備之后，系統(tǒng)的總增益不變。這就是模擬時(shí)代的“介入增益”要為0dB的概念。如何衡量達(dá)標(biāo)與否？用“介入增益穩(wěn)定度”和“動(dòng)態(tài)介入增益變動(dòng)”的容限值來衡量。如，中華人民共和國廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T 107-092《電視中心播控系統(tǒng)維護(hù)規(guī)程》中對(duì)視頻通道主要運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)“介入增益”等級(jí)參數(shù)的要求是：甲級(jí)為±0.2dB；乙級(jí)為±0.36dB；丙級(jí)為±0.48dB等。它意味著，在0dB（700mv）基礎(chǔ)上允許高出+0.2dB或降低-0.2dB（甲級(jí)），余類推。
數(shù)字視頻通道的指標(biāo)要求是：各設(shè)備輸出端必需達(dá)到800mv（指眼圖幅度標(biāo)稱值，可略微正負(fù)10%）。但是并沒有要求輸入端必須是800mv。實(shí)際上由于電纜線路損耗較大（特別是頻率高端）也確實(shí)達(dá)不到。這一點(diǎn)往往成為人們誤解數(shù)字系統(tǒng)不好掌握的癥結(jié)。其實(shí)，在評(píng)價(jià)數(shù)字系統(tǒng)時(shí)只要先將“介入增益”的概念徹底拋開，然后。再按數(shù)字特性的規(guī)律去考慮問題，就可以順理成章地接受了。
眼圖達(dá)標(biāo)值是指設(shè)備輸出端
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T 165-2000《電視中心播控系統(tǒng)數(shù)字播出通路技術(shù)指標(biāo)和測(cè)量方法》中規(guī)定了數(shù)字視頻通路各檢測(cè)點(diǎn)眼圖的技術(shù)指標(biāo)。其中，眼圖幅度最為敏感。這里所標(biāo)的數(shù)值是指設(shè)備輸出端應(yīng)該達(dá)到的范圍。當(dāng)連線較長(zhǎng)、或因通過連接器、開關(guān)等無源器件時(shí)幅度衰減較大，信號(hào)減弱很多也不必?fù)?dān)心。因?yàn)?，下?jí)設(shè)備多工作在開關(guān)狀態(tài)屬脈沖放大器類型，其輸入特性取決于均衡網(wǎng)絡(luò)，且“均衡能力”都較強(qiáng)。所以，足以使信號(hào)得到恢復(fù)。
實(shí)踐表明，除個(gè)別情況外，數(shù)字設(shè)備的輸入端都帶有均衡器，并以“均衡能力”來表示該設(shè)備的性能好壞。如，在某種速率下、能夠傳送多少米遠(yuǎn)等。舉例來說：一臺(tái)型號(hào)為P16HSCQI-2的LEITCH高清“應(yīng)急切換器”其說明書中標(biāo)明的入口性能為：Belden 1694A 1.5Gb/s 120M。然而，又一臺(tái)型號(hào)為IQSDA01的SNELL & WILCOX高清“視頻分配放大器”其入口性能標(biāo)明的是：能接受Belden 1694A在1.485Gb/s情況下，經(jīng)140M傳輸?shù)男盘?hào)。顯然強(qiáng)于“應(yīng)急切換器”的指標(biāo)。
Belden電纜1694A的特性為：在1.5Gb/s情況下，按SMPTE 292M標(biāo)準(zhǔn)，能夠傳輸距離122M（條件是：用750MHz頻率的眼圖作為測(cè)試信號(hào)；當(dāng)眼圖幅度衰減20dB時(shí)，該電纜的長(zhǎng)度）。在運(yùn)行條件下，也可以用所傳節(jié)目的信號(hào)（眼圖）進(jìn)行測(cè)量。電纜的可傳實(shí)際長(zhǎng)度能達(dá)到172M（條件是：以每2分鐘出現(xiàn)1次誤碼為準(zhǔn)，此時(shí)的眼圖幅度已衰減到176mv）。其實(shí)，還有潛力（有時(shí)眼圖幅度小到100mv以下，仍能還原圖像）。因?yàn)?，在誤碼沒有出現(xiàn)前，眼圖的幅度再小，只要是保持“過零點(diǎn)”不丟失（保證0、1的各個(gè)跳變沿存在），就能正確解碼。[Page]
串行數(shù)字信號(hào)的波形特性和參量
從眼圖中可以反映出串行數(shù)字信號(hào)的模擬波形特性。眼圖觀測(cè)在工程實(shí)踐中有著廣泛的應(yīng)用，在評(píng)估確定設(shè)備的性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)安裝后的驗(yàn)收監(jiān)測(cè)以及系統(tǒng)設(shè)備的日常維護(hù)測(cè)試中，都需要，通過眼圖觀測(cè)對(duì)信號(hào)的波形特性進(jìn)行測(cè)量，眼圖觀測(cè)和分析檢驗(yàn)的較好方法。
如果數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬波形是理想的，眼圖會(huì)呈現(xiàn)為一系列的方框。但在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于貸款、噪聲以及抖動(dòng)因素的影響，會(huì)造成眼圖的閉合。在數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)，人們最關(guān)心眼圖的閉合程度。通常幅度變化、噪聲等因素造成眼在垂直方向上的閉合，定時(shí)抖動(dòng)的影響會(huì)造成眼在水平方向上的閉合。整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)在正常工作時(shí)，應(yīng)保持眼的開度。
眼圖觀測(cè)項(xiàng)目通常包括：幅度、時(shí)鐘周期、上升和下降時(shí)間、過沖和下沖以及抖動(dòng)等參量，使用專用的數(shù)字分量波形監(jiān)視器或示波器可以進(jìn)行觀測(cè)。各項(xiàng)參量的容限應(yīng)符合相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
抖動(dòng)
抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)在形成、編碼、處理、傳送和轉(zhuǎn)變中，所造成的數(shù)據(jù)跳變位置與它們理想狀態(tài)的偏移。抖動(dòng)的觀測(cè)一般在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的有效瞬間—跳變的零交叉點(diǎn)上進(jìn)行。
抖動(dòng)的測(cè)量單位為UI（單位間隔），它代表一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的周期。對(duì)于270MHz串行數(shù)字分量，1UI=1/270MHz=3.7ns,對(duì)于1485MHz高清串行數(shù)字分量，1UI=1/1485MHz=0.67ns。
抖動(dòng)是串行數(shù)字傳輸系統(tǒng)中最重要的性能參數(shù)之一。在數(shù)字的傳送和恢復(fù)過程中，抖動(dòng)能夠造成恢復(fù)的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)在時(shí)間上的瞬間偏差，當(dāng)這種偏差變得足夠大時(shí)，數(shù)據(jù)可能被譯錯(cuò)。另外，如果抖動(dòng)通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)進(jìn)行傳遞，數(shù)字信號(hào)中的抖動(dòng)可能會(huì)降低模擬信號(hào)的性能。
誤碼檢測(cè)
在串行數(shù)字視頻系統(tǒng)的測(cè)試過程中，誤碼是我們關(guān)心的主要指標(biāo)之一。因?yàn)檎`碼不僅使電視圖像出錯(cuò)，而且嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成圖像的丟失。運(yùn)行在串行數(shù)字環(huán)境下的大多數(shù)數(shù)字視頻處理設(shè)備通常都不會(huì)造成誤碼，誤碼的產(chǎn)生很大程度上取決于傳輸?shù)沫h(huán)境如信雜比下降、高頻抖動(dòng)、設(shè)備接地問題、設(shè)備間連接的電氣的性不好、電源波紋、脈沖干擾等。
誤碼秒的引入
由于串行數(shù)字視頻系統(tǒng)的特性不同與一般的數(shù)字系統(tǒng)，傳統(tǒng)的誤碼率測(cè)試方法并不適合數(shù)字電視系統(tǒng)使用。由于串行數(shù)字視頻系統(tǒng)的脈沖誤碼具有間隔性，因此，使用誤碼秒來度量這脈沖誤碼的特性。誤碼秒是指每秒發(fā)生誤碼的統(tǒng)計(jì)，比較適合于易受脈沖干擾而產(chǎn)生誤碼的場(chǎng)合，尤其適合于評(píng)價(jià)短脈沖干擾引起視頻同步信號(hào)受損而造成圖像紛亂的情況。
插入損耗
是指某器件（一般為無源）對(duì)傳輸信號(hào)衰減的程度，具有頻率特性。多數(shù)情況下是：隨著頻率的增高而損耗加大。圖中水平軸為頻率（此圖最大到3GHz）。垂直軸為衰減量，以dB為單位（此圖最大到-30dB）。通常，這個(gè)值越小越好（絕對(duì)值）。B&P
（未完待續(xù)）