关于D1格式全带宽数字电视系统的测试.docVIP

关于D1格式全带宽数字电视系统的测试一 D1格式全带宽数字电视信号及其产生全带宽数字电视是指未经压缩的数字电视。D1格式是符合ITU-R BT601-2标准的全带宽数字分量电视信号格式。我们着重讨论625行的D1格式信号。数字电视系统分别在Y、B-Y和R-Y上取样和量化就形成了全带宽的数字分量电视信号。按照ITU-R BT.601—2标准，D1格式的总取样频率为27MHz，其中分配给Y为13.5MHz、B-Y为6.75MHz、R-Y为6.75MHz。我们知道，从CCD摄像机输出的RGB模拟分量信号(30MHz带宽以上)，在采用隔行扫描方式及[Y B-Y R-Y]矩阵线性变换后，其带宽大致降至10MHz，其中亮度信号占了一半带宽。所以，D1格式的取样在反映这样一种信号结构上是合理的。D1格式信号最初采用8bit量化，后来修正为10bit量化，其并行输出码率为27Mb/s。当D1格式使用串行输出时，必须引入一个时钟频率是D/A转换时钟频率10倍(270MHz)的移位寄存器进行并、串转换，使寄存器的移位对应10bit数据的每一位，并且与并行信号保持相同的速率。D1格式的串行输出码率为270Mbit/s。D1格式串行分量接口采用负极性的不归零变换编码（NRZI），从而使得数据流对极性不敏感，不管什么极性，只要有跳变，就可通过跳变来恢复信号。换句话说，信号的上升沿和下降沿均可用来表示信号，这样即便是全“1”的信号，进行NRZI后的信号频率也仅是时钟频率的一半。另外，在D1中，应用了扰码技术对串行流进行随机加扰，连“1”的信号几率减少，高频分量也就进一步减少。经过扰码的数据“0”、“1”分布更加均匀，用于线路传输还可以去除直流分量。D1格式的串行信号不需要专门的时钟，时钟信号从串行数据中即可恢复。这就要保证串行数据有足够的上升沿和下降沿来满足时钟恢复的需求。在实际应用中，数字电视系统通常以串行传输为主要手段。这主要是因为串行连接更方便、传输距离更远(标准同轴电缆中的可靠传输距离为200米)。　　二 全带宽数字系统的一些重要特征同模拟系统相比，全数字电视系统带来许多新的特征，也因此带来与模拟系统不同的测试要求。我们从几个方面来论述这些特征。1 数字数据流及其误码当模拟电视信号转换为数字信号后，我们考察数字串行系统，信号不再是类似模拟系统的载波信号。在全数字系统中，数字串行信号不再被调制到载波上传输，而是直接在基带上传输，直接表现为高低电平间的转换。在合适的示波器上观察，高低电平间的跳变产生的波形类似于“眼睛”(这是多次扫描的路径由于 示波管的余辉而重叠的结果)。当高、低电平之间的跳变幅度不够，或者波形沿时间轴的抖动过大，或者上升、下降沿因失真造成的畸变太严重时，都会造成“眼睛”闭合。这种类似于眼睛的波形图称为眼图。当眼图闭合时，系统可能不再能判断传输信号电平间的跳变，数字系统就会崩溃。传输过程中数字电平的跳变错误称之为误码，系统崩溃是误码达到极限的一种反映。数字视频的误码具有两个重要特征：其一，它间隔出现，并形成在相同数据字上出现的误码群，其二，由于扰码的原因，单个比特误码也会影响到两个以上的取样值，且误码比特出现在数据字的最高位(MSE)或次高(MSE—1)位上并被发现的机会达70％以上。一般而言，平均每场达到一次以上的误码是不可接受的。所以，可以用视频场为单位检查误码出现的状况，如果检测到视频场的校验错误即认为出现一次误码情形。如果用每秒节目中出现误码的次数来统计一个误码群，称之为误码秒。2 数字电视系统对信号幅值有更严格的要求全带宽的数字电视对信号的幅值有相当严格的规定，这是因为要将10bit的数据位合理地分配给要表示的信号内容。图4是D1格式信号的亮度和色度量化电平分配规定。可以看到，对亮度信号的黑电平(在“040h”)和白电平(在“3ACh”)，以及在黑、白电平两端留出的幅值空余都有明确的表示，信号正向峰值不能超出766．3mv(用3FFh表示)，负向峰值不能超过-51.1mv(用000h表示)。色差信号也对最正(350mv)和最负(一350mv)以及信号两端留出的空余做出了严格规定。除了信号本身，串行视频携带的一些数字数据(如4码字的定时数据“3FF000000XYZ”)也充分利用了对电平级的这些规定。所以，在数字系统中，A/D或D/A单元对量化电平级的准确判别非常重要，否则将造成图像损伤。除了电平级的判别外，模拟系统和全带宽数字系统连接时，还会产生一些突出的问题。譬如当模拟信号的幅值超过上述规定峰值时，就不能用数字信号表示。这时，超过正向峰值的信号用“1111111111(3FFh)”表示，超过负向峰值的信号用“000h”表示。这会带来两种不同的问题。当连“1”的数据