吳崇玲 楊貴寶

包頭電視臺(tái)技術(shù)中心，內(nèi)蒙古包頭014030

摘要 隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)字電視圖像的清晰度、飽和度都有了質(zhì)的飛躍，對(duì)數(shù)字電視節(jié)目系統(tǒng)圖像質(zhì)量的監(jiān)測(cè)與測(cè)量，有利于科學(xué)的進(jìn)行設(shè)備選型、系統(tǒng)驗(yàn)收，促進(jìn)廣播電視技術(shù)事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 監(jiān)測(cè)；PLUGE信號(hào)；色域；眼圖；抖動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)TN94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）61-0169-02

數(shù)字電視系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量好壞通常有兩種方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估，一種是測(cè)量，另一種是監(jiān)測(cè)。測(cè)量可以提供較高精度的評(píng)價(jià)參數(shù)，需要用復(fù)雜的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量主要應(yīng)用在數(shù)字電視產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、設(shè)備選型、驗(yàn)收測(cè)試、系統(tǒng)安裝、系統(tǒng)評(píng)估等環(huán)節(jié)，要求提供較高精度的測(cè)量參數(shù)。監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用于電視中心系統(tǒng)質(zhì)量維護(hù)，在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，通常只需要對(duì)有限的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)的評(píng)估，對(duì)測(cè)量參數(shù)的精度要求不高。

對(duì)于數(shù)字電視節(jié)目監(jiān)測(cè)離不開(kāi)監(jiān)視器，為了使監(jiān)視器準(zhǔn)確重現(xiàn)原圖像，需要規(guī)范調(diào)整。根據(jù)ITU BT-818和ITU BT-815標(biāo)準(zhǔn)，首先調(diào)整監(jiān)視器的亮度和對(duì)比度。亮度調(diào)整是進(jìn)行黑電平調(diào)整，調(diào)整亮度電平時(shí)，視頻信號(hào)是在垂直方向整體移動(dòng)。一般使用PLUGE信號(hào)中的三電平信號(hào)調(diào)整亮度，PLUGE信號(hào)中的三電平信號(hào)包括-2%黑、0%黑和+2%灰。將PLUGE信號(hào)輸入到監(jiān)視器的輸入端，如果我們從屏幕上看到-2%黑的電平條，說(shuō)明信號(hào)的黑電平有些偏高。如果從屏幕看不到+2%黑的電平條，表明信號(hào)的黑電平有些偏低。實(shí)際上，只要調(diào)整到從屏幕上看-2%黑和0%黑兩個(gè)條相同，同時(shí)能夠顯示出+2%黑的電平條，此時(shí)，亮度電平已經(jīng)調(diào)整到適當(dāng)位置。其次對(duì)比度調(diào)整是調(diào)整亮度信號(hào)的放大量。將亮度的層次拉開(kāi)，信號(hào)底部的基點(diǎn)是不動(dòng)的，對(duì)比度的調(diào)整沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，一般根據(jù)環(huán)境以及人眼的主觀感覺(jué)調(diào)整到一個(gè)適當(dāng)位置。而顏色調(diào)整實(shí)際是色度信號(hào)幅度的調(diào)整，表現(xiàn)在屏幕上就是色彩飽和度的調(diào)整。調(diào)整過(guò)程中，需要輸入彩條信號(hào)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的100%彩條信號(hào)，若監(jiān)視器色度的調(diào)整符合標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的藍(lán)路信號(hào)在白、青、紫和藍(lán)條的電平幅度就完全一致。一般在監(jiān)視器上有一個(gè)只看藍(lán)色的按鍵，按下去后，屏幕上只顯示藍(lán)色信號(hào)，此時(shí)只需要調(diào)整色度旋鈕，使相應(yīng)的亮度區(qū)域一致即可。這樣就可以使監(jiān)視器準(zhǔn)確的重放出原始顏色。

在數(shù)字節(jié)目圖像信號(hào)記錄和技術(shù)質(zhì)量審查時(shí)，不僅要監(jiān)測(cè)復(fù)合全電視信號(hào)幅度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而且要確保分量信號(hào)R、G、B色域不越限超標(biāo)。這一點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)字節(jié)目質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)已經(jīng)充分得以證明，有些圖像信號(hào)的復(fù)合全電視信號(hào)幅度測(cè)量時(shí)并沒(méi)有超過(guò)800mV，但在R、G、B信號(hào)色域監(jiān)測(cè)時(shí)已經(jīng)越限超標(biāo)，而且實(shí)際觀看的圖像也是明顯偏色的。根據(jù)上面所說(shuō)的監(jiān)測(cè)方法，不僅要有復(fù)合全電視信號(hào)幅度監(jiān)測(cè)功能，而且應(yīng)具備R、G、B色域監(jiān)測(cè)功能。目前具有鉆石顯示和箭頭顯示功能的監(jiān)測(cè)儀，以及具有Five Bar顯示功能的監(jiān)測(cè)儀，都能用于判定R、G、B信號(hào)色域是否越限超標(biāo)，而且很容易區(qū)分是哪個(gè)通道色域超標(biāo)。這些顯示功能上/下限指標(biāo)均可以預(yù)置門(mén)限值，用戶根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)任意設(shè)定使用。

不同的是：具有鉆石和箭頭顯示功能的監(jiān)視儀除上/下門(mén)限值可預(yù)置外，還具有超標(biāo)象素占整個(gè)畫(huà)面象素面積的百分比數(shù)值的設(shè)定，這給使用者一個(gè)寬限，即只有超標(biāo)象素面積占整個(gè)畫(huà)面面積達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的百分比時(shí)才報(bào)警，確定為超標(biāo)；而具有Five Bar顯示功能的監(jiān)測(cè)儀沒(méi)有此項(xiàng)面積百分比設(shè)定，即超標(biāo)象素不管占整個(gè)畫(huà)面象素面積的百分比多大，只要超標(biāo)幅度達(dá)到設(shè)定的門(mén)限值，就以紅色警示區(qū)顯示超標(biāo)。

?數(shù)字信號(hào)還可以用眼圖來(lái)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)，掃描周期選為二個(gè)時(shí)鐘周期，即兩個(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)圖形，寬度同一個(gè)碼元寬，高度同數(shù)字信號(hào)的脈沖幅度。對(duì)于一個(gè)頻帶寬度無(wú)限寬的系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)從1到0和從0到1的轉(zhuǎn)換速度非常快，轉(zhuǎn)換時(shí)間可為零，顯示出的圖形為矩形。但實(shí)際傳輸系統(tǒng)的頻帶寬度有限，數(shù)字信號(hào)的0和1的轉(zhuǎn)換時(shí)間變慢，脈沖的上升沿和下降沿不再陡峭，并有上沖和下沖，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，因此顯示圖形形狀與人眼形狀相似，稱(chēng)為眼圖。

如果數(shù)字信號(hào)的模擬波形是理想的，眼圖會(huì)呈現(xiàn)為一系列方框，但在實(shí)際系統(tǒng)中，由于帶寬、噪聲以及抖動(dòng)等因素的影響，會(huì)造成眼圖的閉合，數(shù)字系統(tǒng)最終關(guān)心的是眼圖的閉合程度。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)影響水平閉合，整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)在正常工作時(shí)，應(yīng)保持眼的開(kāi)度。眼圖廣泛應(yīng)用于確定設(shè)備的特性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安裝后的驗(yàn)收檢測(cè)、以及系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)測(cè)試，眼圖觀測(cè)和分析是對(duì)數(shù)字信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)的一種較好的方法。

眼圖觀測(cè)通常包括：幅度、時(shí)鐘周期、上升和下降時(shí)間、過(guò)沖和下沖以及抖動(dòng)等參量，使用專(zhuān)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)。SMPTE 259M規(guī)定的信號(hào)電平和參數(shù)的容限如下，對(duì)于非平衡輸出的串行接口，輸出阻抗為75Ω，反射損耗≥15dB（5MHz~270MHz）,輸出信號(hào)幅度變化在800mVpp的±10%以?xún)?nèi)，直流偏置信號(hào)半幅度點(diǎn)電平在0V±0.5V范圍內(nèi)，20%~80%上升時(shí)間0.4~1.5ns之間，80%~20%下降時(shí)間0.4ns~1.5ns之間，上升時(shí)間與下降時(shí)間差值0.5ns，上沖小于信號(hào)幅度的10%，下沖小于信號(hào)幅度的10%。對(duì)于非平衡輸入的串行接口特性和參數(shù)容限為輸入阻抗75Ω，反射損耗≥15分貝（5MHz~270MHz）,電纜均衡1/2時(shí)鐘頻率上電纜的衰減量≤30dB。

串行數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)的另一個(gè)指標(biāo)是抖動(dòng)。數(shù)字信號(hào)在形成、編碼、處理、傳送和變換中，數(shù)據(jù)發(fā)生跳變，由于數(shù)字信號(hào)的跳變對(duì)它們的理想位置在時(shí)間上的變化，產(chǎn)生了偏移。抖動(dòng)是串行數(shù)字傳輸系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，它能夠在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳送和恢復(fù)中引起差錯(cuò)，當(dāng)這種偏差變得足夠大時(shí)，數(shù)據(jù)可能被譯錯(cuò)。表征和測(cè)量抖動(dòng)性能對(duì)串行數(shù)字系統(tǒng)可靠和可預(yù)測(cè)的工作非常重要。

根據(jù)不同抖動(dòng)頻率成分使接收機(jī)失鎖的幅度頻率曲線，可見(jiàn)抖動(dòng)速率越高，對(duì)設(shè)備影響越嚴(yán)重，抖動(dòng)的分類(lèi)要以所包含的頻率成分來(lái)劃分，大致分為絕對(duì)抖動(dòng)、定時(shí)抖動(dòng)、校正抖動(dòng)和低頻抖動(dòng)，與其它抖動(dòng)相比，校正抖動(dòng)是最重要的抖動(dòng)測(cè)量參數(shù)，它能夠直接給出影響數(shù)字接收機(jī)正確恢復(fù)數(shù)據(jù)能力的信息。串行數(shù)字信號(hào)抖動(dòng)參數(shù)和限值：定時(shí)抖動(dòng)的下限頻率為10Hz，校正抖動(dòng)的下限頻率為1kHz~100kHz之間，測(cè)量的上限頻率在1/10時(shí)鐘頻率以上，定時(shí)抖動(dòng)限值應(yīng)小于0.2UI，校正抖動(dòng)限值應(yīng)小于0.2UI。

電視圖像中對(duì)于數(shù)字視頻信號(hào)除了以上幾種監(jiān)測(cè)指標(biāo)外，還有誤碼的測(cè)試。誤碼不僅使電視圖像出錯(cuò)，而且嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成圖像丟失，誤碼的產(chǎn)生主要由傳輸環(huán)境，如信噪比下降、高頻抖動(dòng)、設(shè)備接地、設(shè)備間連接的電氣特性不好、電源干擾等造成，其測(cè)試主要通過(guò)固定圖形測(cè)試法和在線EDH檢測(cè)和處理。

隨著數(shù)字化進(jìn)程的不斷深入，數(shù)字產(chǎn)品逐漸進(jìn)入了電視領(lǐng)域，傳統(tǒng)的測(cè)量和監(jiān)測(cè)手段已不能適應(yīng)新技術(shù)的要求，如何對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和可量化的管理就成為各個(gè)電視臺(tái)普遍關(guān)心的問(wèn)題。使用具有性能優(yōu)良的數(shù)字圖像測(cè)試儀器對(duì)電視系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，從而客觀的、公正的對(duì)數(shù)字電視系統(tǒng)給出全面評(píng)價(jià)，有利于數(shù)字電視系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)備選型、系統(tǒng)驗(yàn)收，一個(gè)好的信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該能夠具有良好的檢測(cè)精度、豐富的檢測(cè)內(nèi)容、靈活多樣的報(bào)警方式以及操作方便的監(jiān)測(cè)軟件，這樣可以更好地提高電視設(shè)備的數(shù)字化改造。

參考文獻(xiàn)

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