数字电视系统原理及测试

４． 辅助数据区
模拟系统中的行消隐区， １格式 在Ｄ 中称作行辅助数据区，以 Ｅ Ａ Ｖ 和 Ｓ Ａ Ｖ
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中心技术
可满足现场直播时精彩镜头慢动作的 回放，且具有操作简便、灵活等特点。 Ｄ． 同步机 同步机选用 ＴＥＫ 公司 ＳＰＧ－４２２，整 个系统的同步、 精度的好坏都取决于此 同步机，该同步机具有 ＳＤＩ 接口，可输 出较全的测试信号， 作为切换台和矩阵 开关的信号源， 供系统调试使用。 同步 机输出的黑场信号送到视分， 由视分再 分配到每台设备，对系统进行同步 图８ 锁相。 输入信号路数要求多，功能要求齐全， 为此我们选用了 ＳＯＮＹ 公司的 ＤＶＳ－７２００ 数字切换台， 此切换台具有２４路数字分 量输入信号，６ 路辅助母线输出，并且 配备了数字边沿发生器， 分量色键选择 等，并具有两级 Ｍ／Ｅ 功能，每级 Ｍ／Ｅ 具 有相同功能，还有两层下游键，并有 Ｄ Ｍ Ｅ － Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ 功能，可直接控制 Ｄ Ｖ Ｅ 系 统特技台。数字特技台选用该公司的 ＤＭＥ－３０００，可与 ＤＶＳ－７２００ 配合使用， 有多种二维和三维特技效果，可作弯 曲、拖尾、马赛克，输入输出循环、光 源定义等功能， 这些特技的运用， 丰富 了节目画面的多彩包装效果。 Ｃ． 录像机和硬盘机 转播车系统要求信号质量高，为 此在录像机的选择上不能忽视。 目前， 数字录像机存在格式比较多，压缩方 式各异， 压缩比不尽相同， 选型比较困 难，这样就得从上下兼容、压缩格式、 压缩比、性能价格比等多方面综合考 虑。我台选购了 Ｓ Ｏ Ｎ Ｙ 公司的 Ｄ Ｖ Ｗ － ５００Ｐ 两台、ＤＶＷ－Ａ５１０Ｐ 一台，其压缩 比为１．３：１， 节目经多版制作， 质量指标 不会下降。 硬盘录像机选用 ＥＶＳ 产品， 此硬盘 机具有三个通道的输入和一个输出口， 串行数字分量系统的测试标准， 目 前我国还没有出台， 只能依据有关国际 标准进行测试，其中 ＩＴＵ－ＲＢＴ６５６ 标准 串行数字序列的彩条、 多波群、 阶梯信 号等，ＩＴＵ－ＲＢＴ８０１－１ 还规定了一系列 用于数字串行视频系统新的测试信号 等， 都可用于系统的测试， 其主要内容 为：误码、 抖动、 眼图、 漂移、 闪电、 色 域等测试，测试仪器选用 ＴＥＫ 公司 ＶＭ－ ７００Ｔ ，ＷＦＭ６０１Ｍ ，ＴＳＧ－４２２ ，下面以 十信道数字转播车系统为例， 就其测试 原理和方法予以简介。
［摘， 并结合一辆数字转播车系统， 探究 了串行数字系统中，误码、 抖动、漂移、 眼图、闪电、 菱形等主要指标原理及 测试方法。
［关键词］
数字系统，串行分量信号，Ｄ１ ，Ｄ２ ，误码，抖动，漂移，眼图
数字电视
系统原理及测试
◎ 陕西电视台 王志龙 王新胜 杨天佑
三、串行数字分量系统 测试
１． 误码的测量
误码就是在信号源和接收机之间存 在任何一个数据字的数值改变， 这是由 于系统中无源器件的存在， 如电缆， 接 插件和串行数字信号本身无误码检测及 纠错等功能所引起的，在电视系统中， 通常用误码秒来进行误码统计， 其特点 适应脉冲误码和短脉冲干扰引起同步信 号遭受的破坏，因此，在工程设计时， 一般建议留 ６ｄＢ信噪比的余量， 使其误 码率得保持在１０－１３下， 通常选用的数字 电缆长度不应超过 ２１０ｍ。另外 ＳＭＰＴＥ
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辅助数据的分析
图６ 数字音频的格式分析
图４
图７
放置在辅助数据区的数据必须以 打包的形式进入，图 ６、７ 分别显示了 用 ＶＭ７００Ｔ 所测试的辅助数据区的格式 和嵌入的音频格式。 图５ 理，产生一个逐行倒相的不归零码 （ＮＲＺＩ） 该码特点是仅把高、 ， 低电平之 间的变化认作 “１” “０” 这样对高低 和 ， 电平的极性不在敏感， 提高了抗干扰性。 另外通过对 ＮＲＺ 码的加扰打破了常“０” 和常“１”状态，使“０”和“１”的比值 非常接近 １，这样提高了丰富的时钟信 号，使 Ｄ／Ａ 变换和接收机的锁相环路能 够紧紧的锁住时钟， 保证了同步接收。 串 行数字分量标准为 ＩＴＵ－ＲＢＴ６５６。 为标志， 其间可放置 ２６８／２８８个辅助数 据字，标准规定，首先在 ＥＡＶ 之后每行 可放置 ８ 个 ＥＡＳ／ＥＢＵ 的音频数据，其 次在 Ｓ Ａ Ｖ 之前放置误码检测信号 Ｅ Ｄ Ｈ 码 （ＲＰ１６５标准规定） 行辅助数据区余 ， 下部分目前还未作标准， 行辅助数据区 由 Ｓ Ｍ Ｐ Ｔ Ｅ 定义为“Ｈ Ａ Ｎ Ｃ ” 。 模拟系统中的场消隐区在 Ｄ １ 格式 中称作场或帧辅助数据区， ＥＢＵ定义 被 为“ＶＡＮＣ” ，在 ６２５／５０ 系统中“ＶＡＮＣ” 定义：第五行为 ＲＰ１６５ 标准的 ＥＤＨ 码， 第六行为 ＲＰ１６８ 规定的场或帧切换点， 第 １０ 行为 ＤＶＩＴＣ 码。
３． 串行分量格式（Ｄ１）格式
Ｄ１ 格式信号处理过程如简图 ４，双 元色差信号经 Ａ／Ｄ变换， 输出一个并行 的数字信号，由于并行数字接口在使 用中受到许多限制， 如需多芯电缆， 信 号又不能环通或桥接，并行接口大等 缺点， 所以演播室系统中较少采用， 这 样就需将并行信号经过并／串转换输出 一个串行数字信号格式 （即Ｄ１格式） 而 ， Ｄ１格式克服了并行格式的缺点， 系统安 装维护方便，采用 ７５ 的 ＢＮＣ 头，且具 有自动均衡功能，因此成为数字视频 格式的主流， 数字信号并 ／串转换原理 如图 ５。 并行信号经移位寄存器后，以十倍 的速率读出一个２７０Ｍｂｐｓ不归零码 （ＮＲＺ） ， 该码有两缺点：一为抗干扰差， 二有常 “０”和常“１”状态，这样就为 Ｄ／Ａ 变 换器和接收器带来了抗干扰差和锁相失 步等问题，为此，对 ＮＲＺ 码进行扰频处
在现代电视系统中， 模拟复合、 模 拟分量、 全带宽数字串行分量及压缩编 码等系统都不同程度在各电视台存在 着， 各个系统结构复杂， 且工作机理及 制式都不尽相同， 其质量指标， 测试方 法也就不同， 本文主要以串行数字分量 系统的基本原理为基础， 结合一辆数字 转播系统，探究数字分量系统的测试 方法。
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串行分量格式（即 Ｄ１） １ 格式是对双 ，Ｄ 元色差信号经过 Ａ／Ｄ变换， 串行处理而 形成Ｄ１格式的码流， 以下就此部分重点 讨论。
各有 ３６０个取样字， 对色差信号的量化 略有不同，请参考图 ２ 所示。
２． 串行分量信号的水平行
图３示出了串行分量数字信号格式 （Ｄ １）水平取样字和位置关系，在有效 行中共有 １４４０ 个字，其中，７２０ 个 Ｙ 取
数字信号称为Ｄ２格式， 其取样时钟频率 为 ４倍的副载波频率， Ｄ２ 格式的并行 将 数字信号经并串转换、 输出的串行码流 为 １７７Ｍｂｐｓ／１４４Ｍｂｐｓ，在 Ｄ ２ 串行格式 中， 由于色差信号是通过副载波迭加在
亮度信号上， 这样经过 Ａ／Ｄ变换及串行 处理变成数字复合信号， 由于色度带宽 窄， 亮色串扰等因素， 造成 Ｄ２ 格式的数 字信号质量较低， 目前仅用于少数设备 之中， 演播室及转播车等系统中均采用
二、数字转播车系统 简介
该转播车属于一个大型数字视频系 统， 设计为 １０ 个信道， 其中 ８个为数字 信道，２ 个为无线信道，全部设备选择 比较先进、 质量指标较高， 且符合ＩＴＵ－ ＲＢＴ６０１ 标准的串行数字系统，并符合 第一部分所述数字系统的基本原理， 系 统采用 ＳＤＩ 接口，实现设备的串行连 接， 该系统为：主通道系统／应急系统／ 监测系统，系统流程如图 ８ 所示： 从图可见， 系统主要设备由池上公 司数字摄像机（ＨＫ－３８８） 台无线摄 、２
图３
样字，３６０ 个 Ｒ－ Ｙ取样字， ３６０个 Ｂ－Ｙ 取样字，行 消隐中， 对５２５／ ６０系统有２７６个 取样字， 对６２５／ ５０系统中有２８８ 个取样字， 一个 水 平 行 共 有 图２ 示扫描开始，ＥＡＶ（１０２０～１０２３）表示 结束，优点是节约 ３０％ 的取样点，可分 配到信号电平上。另外在“４～６３”和 “９４１～１０１９” 电平台阶上分别保留６０和 ７９个码字的下浮和过冲保护， 可见， 在 ０～７００ｍｖ 上为 ８７７ 个量化电平，其中， 黑电平在 ０４０ 量化电平上，白电平在 ３ＡＣ量化电平上， 根据 ４：２：２取样规则， 在每个象素上，Ｙ 都取样，则每个有效 行上有 ７２０ 个 Ｙ 取样字，而 Ｒ－Ｙ、Ｂ－Ｙ 特功能表示如表， 另外６比特表示为比 特纠错。 １７１６（５２５／６０） 取样字和 １７２８（６２５／５０）取样字，对 ＳＡＶ 和 ＥＡＶ 标志位各有 ４ 个取样字，分 别安排为： 其前三个取字相同，最后一个取 样字 ＸＹＺ 的第 ８（Ｆ） ，７（Ｖ） ，６（Ｈ）比
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还推荐 ＲＰ１６５ 建议文件，ＲＰ１６５ 也称为 “ＥＤＨ” ，意为误码检测和处理，可用于 在线检测。其原理如图 ９。
效区和辅助数据区的状态。 见图 １０
ＲＰ １６５ 误码检测概念
图９
图 １０
１０ 位并行据经过协处理器，对每 场视频信号的全场或有效场进行循环 冗余码计算（ＣＲＣ） ，并把 ＣＲＣ 码计算值 加入到场辅助数据区的某一行（６２５／ ５０系统第 ５行） 然后一起经过移位寄存 器进行并串转换，通过传输系统到达 接收端，在接收端进行串 ／ 并转换，重 新对每一场视频信号的全场或有效场 进行 ＣＲＣ 值计算，另外，提取放在辅助 数据区的 ＣＲＣ值， 将其二者在比较器中 进行比较，如果与输出端的 ＣＲＣ 值不 同，则指示出误码，并作出误码报告。 使用 ＲＰ１６５ ＥＤＨ测试， 其优点为可在线 测试，不需停播并精确地作出误码报 告， 如误码秒的持续时间， 上一误码秒 后的时间等。 实际演播室系统中， 由于 系统设计时留有较大余量，所以误码 率极低， 误码率的测试非常困难， 但必 要性不大。 常用 ＥＤＨ进行通道状态判断 即可。图十是用 ＶＭ — ７００Ｔ 测试数字转 播车某一通道时的误码格式表， 表中显 示出 ＲＰ１６５ＥＤＨ 在视频信号全场区、有
像机（ＨＬ－５９） 、ＳＯＮＹ 公司的数字录像 机（ＤＶＷ－Ａ５１０Ｐ 一台、ＤＶＷ－５００Ｐ 二台） 、 切换器（ＤＶＳ－７２００） 、数字特技（ＤＭＥ－ ３０００） 、硬盘录像机（ＥＶＳ） 、数字矩阵 开关 （ＲＳ３２ × ３２） 同步机 、 （ＳＰＧ－４２２） 、 倒换器（ＥＣＯ－４２２） 、监测仪器、字幕机 及其它周边设备等组成，这些设备是 本系统的关键设备， 其性能指标、 质量 稳定性的高低，对整个节目制作的质 量尤为重要，为此在这些主要设备的 选择上，一定要严格。 Ａ． 摄像机选择 摄像机是系统的主要信号源，其 质量高低对整个节目制作质量影响重 大，本系统选用了池上公司最新推出 的数字处理摄像机 ＨＫ－３８８，该摄像机 采用 ６０ 万像素、 （２／３）ＦＩＴＣＣＤ、１２ 比 特量化，使用了新开发的第三代数字 图像处理专用 ＡＳＩＣ，依循 ＳＭＰＴＥ２５９ 标 准， 通过 １０ＭＨｚ超带宽分量三同轴电缆 系统进行传输， 具有动态范围大、 图像 质量高、 稳定性好等特点， 具备动态细 节、肤色校正、电子快门、镜头文件存 储等功能。目前大型转播车系统采用 此型号摄像机的比较多。 Ｂ． 数字切换台和特技机 该转播车系统是一个大型系统， 52