《【2017年整理】数字电视信号的误码测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】数字电视信号的误码测量（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字电视信号的误码测量时间：2005-6-3 15:50:00 来源：依马狮网 作者：程实 中国国际广播电台电视中心 阅读 2573 次数字视音频的大潮已扑天盖地将我们淹没，尤其是电视制作专业领域，采、录、编、播的全程数字化已逐渐成为标准配置。数字技术的运用，解决了长期以来电视图像质量因后期制作而下降的问题，但又带来了数字电视信号误码的新问题。在信号源和接收机之间存在任何一个数据字的数值改变称之为误码，这是数字信号独有的。让我们从数字视频信号的标准、格式、编码说起。一. 数字视频信号的标准和格式CCIR-601（也称 ITUR601）标准定义了数字视频的信号标准（见下表）。 参数名称 PAL
2、(625/50) NTSC (525/60)编码信号（分量信号） Y,U,V Y,I,Q全行亮度信号采样点数 864 858全行色差信号采样点数 432 429取样结构 正交结构，即行、场和帧重复 Cr、Cb 的样点同位，并和每行奇数个 Y 样点同位取样频率/MHz亮度信号13.5色差信号6.75编码方式 均采用每采样点 8bit 均匀量化脉码调制（PCM ）亮度信号720全数字行有效点数色差信号360图像分辨率/像素亮度信号720576 720480色差信号360576 360480数码传输速率（R） 216Mbit/s 或 27MB/s亮度信号共 220 个量化级（黑电平对应第 16 级，
3、峰值白电平对应 235 级）视频信号电平与量化级间的对应关系 色差信号共 224 个量化级按照 CCIR601 标准，模拟电视信号以 4:2:2 取样，取样后进行 8 比特量化和线性 PCM 编码，即可得到符合数字演播室标准的基带数字信号，其比特流为：（13.586.7582）Mbit/s=216Mbit/s。这种速率在一般计算机上很难处理。每分钟数字视频所占用的空间为：216Mbit/s60s/8=1620MB，如果把这种视频流存放在 650MB 的光盘中，一张光盘只能存放 20 多秒，而一块 10GB 的硬盘也存储不了几分钟的视频图像。因此必须对数字视频图像进行压缩，用尽可能少的数据来表达
4、信息，节省传输和存储的开销。于是，数字视频码率压缩得以普及，JPEG、M-JPEG、MPEG-2、MPEG-4 等压缩标准、小波编码和帧间压缩为各界广泛接受。数字设备也从天价的非压缩 D1、D2、D3、D5 发展到现在广为使用的索尼Digital-Betacam、Betacam SX、MPEG IMX、DVCAM；松下公司的 DVCPRO25、DVCPRO50；JVC 公司的Digital-S 等（见下表）。 规格/格式Digital BetacamBetacam SX MPEG IMX DVCAM DVCPRO25 DVCPRO50 Digital-S图像编码4:02:02 分量 4:02:
5、02 分量 4:02:02 分量 4:02:00 分量 4:01:01 分量 4:02:02 分量 4:02:02 分量量 10 bit 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit化图像压缩方式场内压缩DCT 方式帧间压缩DCT 方式帧内压缩DCT 方式帧内压缩DCT 方式帧内压缩DCT 方式帧内压缩DCT 方式帧内压缩 DCT方式压缩比2:01 10:01 3.3:1 5:01 5:01 3.3:1 3.3:1视频码率88Mb/s 18Mb/s 50Mb/s 25Mb/s 25Mb/s 50Mb/s 50Mb/s音频标准20bit/48KHz不压缩，4 通道16b
6、it/48KHz不压缩，4 通道24bit/48KHz不压缩，4 通道；or16bit/48KHz不压缩，8 通道16bit/48KHz不压缩，4 通道16bit/48KHz不压缩，2 通道16bit/48KHz不压缩，4 通道16bit/48KHz 不压缩，4 通道磁带标准1/2 金属带 1/2 金属带 1/2 金属带 1/4 金属带1/4 金属粒子带1/4 金属粒子带1/2 金属涂敷带记录时间124 分钟/40分钟194 分钟/60分钟220 分钟/71分钟184 分钟/40分钟123 分钟 123 分钟 最长 104 分钟磁鼓直径81.4mm 81.4mm 81.4mm 21.7mm 2
7、1.7mm 21.7mm 62mm磁鼓转速75rps 75rps 50rps 150rps 150rps 150rps 75rps磁迹数/帧12 条12 条（两帧）8 条 12 条 12 条 12 条 12 条走带速度96.7mm/s 59.575mm/s 64.467mm/s 28.246mm/s 33.813mm/s 33.813mm/s 57.8mm/s磁迹宽度21.7um 32um 21.7?m 15?m 18?m 18?m 20?m记录方位角15 15 15 20 20 15磁迹倾角4.62644 4.621 4.626 9.1784 9.1784 5.57重放兼容性兼容重放Beta
8、cam SP兼容重放Betacam SP兼容重放SX、 DVW、BATA-CAM SP兼容重放 DV 兼容重放 DV兼容重放 DVDVCPRO25兼容重放 S-VHS图像质量标清产品中图像质量最好相当与 BVW水平与数字-S、DVCPRO50 相当，较好相当与 PVW水平相当与 PVW水平与数字-S、IMX 相当，较好与DVCPRO50、IMX 相当、较好磁鼓寿命约 1000 小时 约 4500 小时 约 4500 小时 约 1500 小时 1500小时 1500小时 800小时如此众多的不同格式的机器设备该如何集成为制作系统呢?好在他们都采用标准的串行数字接口（Serial Digital
9、Interface），即：统一传送我们常说的 SDI 信号。二. SDI 信号的编码SDI 信号的编码格式如下表所示： SAV . 活动视频 . EAV数据头 数据类型 行序列号 数据总数 . 用户数据 . 校验和 SAV . 下行数据每行活动视频的起始标识是 SAV，结束标识是 EAV，活动视频序列一般为Cb，Y，Cr，Y，Cb，Y.Y，Cb，Y，Cr，Y 共计 1440 个字。SAV 和 EAV 都用四个字表示，即：3FFF/000/000/XYZ 表示。在 EAV 和 SAV 之间是行辅助数据区（HANC），包括数据头，类型，行序列号，数据总数和用户数据。共计 280 个字。其中用户数据
10、目前主要用来嵌入音频信号。这样的数据信号还要经过并/串转换，加扰和非归零码转换（NRZI）形成串行数据流，并加入电路驱动输出。SDI 信号有它的固有弱点，SDI 信号无误码检测功能和纠错手段；误码在加扰解扰器中倍增；时基不准使单个误码引起一串误码；跳变少和不对称也会引起误码。我们常说的数字电视信号误码指的就是SDI 信号的误码。三. SDI 信号的误码与模拟设备不同，数字设备通常不会产生误码，如：切换钜阵、数字延迟器、数字帧同步器、嵌入音频设备等，但有些数字设备会改变有效图像区，如：数字 VTR 或磁盘记录系统、制作切换设备等。另外，一些模拟因数会导致误码的产生，如：传送的距离和传送电缆的反射
11、损耗、信号的电平和噪声、信号的抖动和时钟的重建等。SDI 信号的误码情况该如何描述呢?我们引入了以下几个概念：1.误码率和误码秒误码率（BER）是出错的数据字（即误码）数目与全部数据字数目的比值，主要用于噪声引起的随机误码统计。我们一般认为每帧画面上有一个误码会使图像崩溃，所以在 PAL 制中，称误码率 0.9710-7为崩溃点（或死亡点）。误码率的测量需测所有比特，往往要花费很长一段时间周期，而且必须停播测试，必须使用已定义的伪随机比特序列信号进行测试。这就带来很大的不便，尤其在无噪声的条件下典型的视频误码为脉冲误码，具有间隔出现的特点，一个数据字的出错会引起数百个相同数据字的出错。这时误码
12、率的测试不可能提供有价值的数据。误码秒（Err Secs，而不是 Errors Per Second）在误码出现后开始记时，到不再检测到误码时停止，可以与 Elapsed 记录的时间长度作对比。它比误码率更适合评价短脉冲干扰引起同步信号遭到破坏，造成图像混乱的误码统计，从而给出更多节目中存在问题的信息。2.系统增强测试模拟系统在工作中信号不断衰减，信号质量不断降低，基本呈线性。而数字系统在崩溃点之前，倾向于无故障工作；在崩溃点之后，图像根本无法识别。所以，数字系统很重要的一点就是必须知道系统离崩溃点有多远。增强测试就是改变数字信号的某个参数，直至到达崩溃点产生故障。SMPTE 259M 提出，
13、系统增强测试最直观的方法是加接电缆，直至误码率达到崩溃点使图像崩溃。下图给出某品牌电缆做的系统增强测试的曲线图。 实验结果表明，电缆长度一般不能超过 300 米，最好在 250 米以内。3.EDH 码EDH 码是泰克公司研制的一种用于数字系统的误码检测方法，1993 年 2 月被 SMPTE 采纳为标准，称为 PR165 实用建议文件。“EDH”即误码检测和处理，是对串行处理器中每一场视频信号进行循环冗余码（CRC）计算。通过监测全场、有效图像、辅助数据区并记录数值，来确定误码的生产个数。也常称为符号分析。EDH 码（即 CRC 数据）由数字信号发生器（如 Tek TG2000）产生，插入到
14、SDI 信号中（PAL 制 625行的第 5 行），可用数字信号测量仪（如 Tek VM700T）在线测试。测量仪能自动实时监测，提前给出故障警告，并自动精准地作出误码报告。虽然 EDH 方式测误码直观准确，但它需要信号发生器和测量仪同时在线，占用了设备。而且误码达到多少个会对系统形成威胁，现在还没有标准。所以，如果完全依赖自动测试，就不能及时、有效地反映数字信号传送的质量，这时就需要通过相关测试来对系统性能作出全面评价。4.相关测试SDI 的相关测试中有三项常规数字信号测试方法能反映误码的状况，即：SDI-Eye Diagram（眼图）、SDI-Wander（漂移）和 SDI-Jittler
15、（抖动），其中，眼图测试最为直观和全面。这三种常规测试根据测量仪器的不同而各有千秋，也为大家所了解，就不再一一赘述了。总之，上文介绍的对产生误码有影响的各因数，EDH 可确定误码的个数；增强测试反映了传送的距离和传送电缆的反射损耗；误码率反映了噪声对误码的影响；误码秒反映了短脉冲干扰对误码的影响；相关的眼图漂移抖动测试则反映了信号的抖动对误码的影响。5.音频测试SDI 信号不需要传送同步和色同步信息，可以在视频的行、场消隐区中传送大量的数据信息，如：EAV 和 SAV 的同步字，EDH 和 TRS 等等。现在运用广泛的嵌入音频，即是根据时分复用原理，将数字音频信号按多工复用方式插入串行数字视频
16、信号的行消隐区中。这样不仅可以节约音频通道，简化系统连线和通路结构，更能够保证视频和音频的完全同步，消除延时差的影响。对嵌入音频信号的测试一般通过测量仪的 SDI-Audio Meas，显示经过解码后的音频波形，进而显示模拟方式下的三大指标信噪比，频率特性和谐波特性，并比较两个声道的电平差和相位差；同时也可通过测量仪的 SDI-Audio Format，监看音频数据信息。需要注意的是，它不是对音频指标的测试，只是对音频数据内容和格式的检查。例如，显示数据位是否加重，抽样频率值的多少，用户比特位信息等。纵上所述，我们抛开数字电视信号本身，跳过各种压缩编码，直接对 SDI 信号进行分析。通过运用以上测试项目，我们就能掌握数字电视信号的视音频性能，根据误码状况及时进行调整和校准工作，保证了良好的节目质量，把数字化的好处带给千家万户。浏览数(75) 评论数(0)
