《数字电视信号的误码测量.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电视信号的误码测量.doc（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 (625
2、/50)NTSC (525/60)编码信号（分量信号）Y,U,VY,I,Q全行亮度信号采样点数864858全行色差信号采样点数432429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）全数字行有效点数亮度信号720色差信号360图像分辨率/像素亮度信号720576720480色差信号360576360480数码传输速率（R）216Mbit/s或27MB/s视频信号电平与量化级间的对应关系亮度信号共220个量化级（黑电平对应第16级，峰值白电平对应235级）
3、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、MPE
4、G-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 SXMPEG IMXDVCAMDVCPRO25DVCPRO50Digital-S图像编码4:02:02分量4:02:02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分量量化10 bit8
5、 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit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2:0110:013.3:15:015:013.3:13.3:1视频码率88Mb/s18Mb/s50Mb/s25Mb/s25Mb/s50Mb/s50Mb/s音频标准20bit/48KHz不压缩，4通道16bit/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/
6、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81.4mm81.4mm81.4mm21.7mm21.7mm21.7mm62mm磁鼓转速75rps75rps50rps150rps150rps150rps75rps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/s59.575mm/s64.467mm/s28.246mm/s
7、33.813mm/s33.813mm/s57.8mm/s磁迹宽度21.7um32um21.7?m15?m18?m18?m20?m记录方位角151515202015磁迹倾角4.626444.6214.6269.17849.17845.57重放兼容性兼容重放Betacam 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
8、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 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/0
9、00/000/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，
10、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
11、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
12、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，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
13、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
14、，即：SDI-Eye Diagram（眼图）、SDI-Wander（漂移）和SDI-Jittler（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
