第三代 HD-SDI 测试设备的发展趋势

2008-03-24 02:52:18来源: 电子工程专辑
  自从1998 年长野冬奥会以来,HD 串行数字接口 (HD-SDI) 传输设备的使用率不断增长。起初,在演播制作中使用的测量设备只要求支持一个格式的信号 - 1,035 线隔行扫描 (1035i) 60 场每秒格式。这种测量设备的唯一任务是波形监视。

  随着数字电视广播投入市场,支持多信号格式的测量设备的需求扩大了。设备制造商们快速 回应这种需求。

  向数字电视的过渡方兴未艾,广播商越来越多地使用HDTV 设备进行节目制作。对提供多种功能的设备的需求不断增长。日本的 1,125 线扫描 Hi-Vision(高保真)系统被国际电信同盟 (ITU) 认定为国际标准。作为这种趋势的结果,出现越来越多 HD-SDI 信号的 先进的测量设备。

  1. HD-SDI 信号发生器

  所谓的第三代 HD-SDI 信号发生器具备一个复合结构,合并了标准清晰度电视 (SDTV) 系统。HDTV 系统最初 是与 SDTV 独立开发的。在广播行业熟悉 HDTV 和SDTV 之间的格式转换的概念时,一些广播商发现很难完全评估和说明这些差别。例如,HDTV 系统的场频率设置为 60 Hz,而 NTSC 系统的为 59.94 Hz。这个差值 是如此微不足道,故不但模拟 HDTV 而且 HD-SDI 信号发生器最初使用 60 Hz 的场频率,并且使用 HDTV 三电平同步信号用作同步锁相的参考信号。

  但是,随着数字电视广播的腾飞,节目制作迅速转换为 HDTV 制作,现在广播商在某些情况用 HDTV 设备记录 SDTV 视频材料并将其向下转换为 SDTV 进行广播。在其他情况下,他们也将 SDTV 视频材料向上转换为 HDTV 播放。因此,在信号格式和设备与系统之间的物理连接方面,HDTV 和 SDTV 系统之间的结合变得日益重要。在这些情况下,不同的场频率会妨碍这两个系统之间的平滑结合。由于这个原因,在美国,已向 HDTV 标准添加了使用 59.94 Hz 场频率和 29.97 Hz 帧频率的 HDTV 标准。在日本,广播卫星 (BS) 模拟高保真广播继续使用 60 Hz,从 2000 年 12 月开始将 59.94 Hz 的场频率设置为广播卫星数字 HDTV 广播使用,地面数字 HDTV 广播从 2003 年开始。

  在这些情况下,使用黑场 (BB) 信号显然有利于格式转换。这些信号用作同步 SDTV 影视制作设备的参考信号,并且也用作 SDTV 和 HDTV 复合系统的参考信号。这意味着 HDTV 设备现在必须支持 BB 信号同步锁相。而且,使用不同场频率的 23.98p 和 23.98 分割帧 (23.98sF) 系统也必须使用 BB 信号同步。

  这些发展造成了对 HD-SDI HDTV 信号发生器的需求,要求这些信号发生器具有 BB 信号同步锁相、模拟 BB 信号输出和 SD-SDI 输出,以便适应复合的 HDTV 和 SDTV 系统。广播商还要求这些设备的价格更低。

多格式 HD 数字信号发生器 LT 442D

  为响应这种需求,Leader Electronics 公司提供了 LT 442D HD-SDI 信号发生器。LT 442D 基于第二代完全多格式信号发生器。为了响应向 59.94 Hz 场频率的转变,它为其支持的全部格式提供 BB 同步锁相,虽然格式数量有限。

  而且,Leader 使信号发生器可使用广泛的选项选择,使用户能够构造最适合于其系统的信号发生器。信号发生器允许用户从模拟 BB 信号输出、SD-SDI 输出、HD-SDI 黑场输出、自然图像模式和 HD 模拟输出中选择两个任选功能进行组合。例如,用户可组合模拟 BB 输出和 SD-SDI 输出来执行模拟 BB 信号同步锁相,来配置一台类似于 LT 442D 的简易 SD-SDI 信号发生器。

  但是,因为 LT 442D 是一台标准的具有多格式 HD-SDI 输出和模拟三重输出的 HD-SDI 信号发生器,所以它可同时用作 HD-SDI 信号发生器和 SD-SDI 信号发生器。因此,与使用 SD 和 HD 信号的单独信号发生器的系统相比,LT 442D 节省了空间和成本。所以 LT 442D 非常适合于由 HDTV 和 SDTV 设备组成的系统。

  只要 SDTV 格式还是数字电视广播格式中所包含的一种格式,这种信号发生器的需求有可能继续增加。Leader Electronics 将提供更多种类的产品来 满足用户的需求。

  2. HD-SDI 波形监视器

  Leader Electronics Corp. 是全世界第一批开发出 HD-SDI 波形监视器的公司之一,我司及时制造出该产品供 1998 年长野冬奥会使用。稍后,公司推出了更先进的波形监视器,功能有所改进,包括多格式和数据转储功能。这些产品不仅在日本使用,也 用在其他地方,特别是在美国。

  最近用户盼望公司能够推出眼图显示的波形监视器。反映了正在向 HDTV 生产过渡和不断增加与这个过渡有关的设备问题。在发生故障时,用户希望监视 HD-SDI 信号的波形以检测并确定故障的原因。

  对于 SD-SDI 设备,能够显示 眼图的波形监视器已经面市。但是,1.5Gbps 高速 HD-SDI 信号的眼图监视在技术上一直是个难题。通常用户使用数字示波器。然而,数字示波器价格昂贵,值数百万日元, 且使用复杂。另外,广播站用户安装不经常使用的设备。

  因此,能够经常用于广播并同时提供眼图监视功能的设备需求不断增加。Leader Electronics 迎接这个挑战,开发能够监视 1.5 Gbps 信号的低成本技术。

 HD-SDI 波形监视器 LV 5170D

  我们的成果就是装备双 CRT 的 LV 5170D 波形监视器。LV 5170D 继承了第二代多格式波形监视器的全部功能。另外,还具备可选的 HDTV 眼图监视功能。它还具备向计算机发送传输误记录的功能。因此,LV 5170D 不但用作波形监视器,而且用作分析仪。它具有 BB 信号同步锁相和模拟 SDTV G 波形监视功能,适应含有 HDTV 和 SDTV 设备的系统要求。SD-SDI 可选部件允许添加具有 眼图显示能力的 SD-SDI 波形监视功能。LV 5170D 是第三代波形监视器,允许在 SD-SDI 和 HD-SDI 之间切换波形监视,以及在模拟 SD 和 HD 监视之间切换。

  HD-SDI 眼图监视的基本技术与 SD-SDI (270 Mbps) 眼图监视相同。但是,因为信号快五倍,Leader 工程师投入了大量精力来选择和包装零件以实现稳定操作的同时又维持较低的成本。 眼图监视的另一个基本功能是抖动测量。SDI 的抖动对系统的影响将随频率分量的不同而不同。因此,波形监视器除了显示整体抖动之外,还有必要分别显示低频抖动和高频抖动。(照片)

(照片) HD-SDI 眼图

  为验证此功能,工程师们需要使用信号发生器来提供一组抖动以及已知频率分量的抖动。至今,这种设备尚未面市。Leader 的工程师们在开发眼图技术本身的同时还必须继续确定验证技术。因此他们需要克服许多技术障碍。

  但是,Leader 拥有开发 SD-SDI 信号的 眼图监视技术的经验。另外,作为提供 GHz 频段高频产品的测量设备制造商,Leader 具有 GHz 产品高频技术相关的专经验。通过充分利用这一专门知识,Leader 已经能够在不足一年时间内 开发制造出 LV 5170D。

  Leader 在 2000 年国际广播设备展览会(InterBEE 2000) 上作为参考产品展出了具有 眼图显示功能的 LV 5170D 设备。公司收到了许多咨询,希望了解该产品。因此 Leader 了解到 HD-SDI 波形监视器的用户是多么急切地等待着具有眼图监视能力 产品的面市。为了更快速地响应需求,Leader 加快了将该产品推向市场的进程。最近,推出了几款配有 LCD 的光式波形监视器。

  有两个基本的光栅显示器:模拟处理类型和数字处理类型。模拟型的准确度与 CRT 显示器的几乎相同。相反,在测量 SDI 信号时,数字型的要求更高的精确度。

  但是,这两种类型都存在光栅化能力造成的问题。因此,LV 5170D 型使用常规的CRT 显示器。

  问题包括信息和响应时间不足。

  光栅式波形监视器使用GA LCD。VGA 的水平分辨率是 640。对于数字 HDTV 信号,分辨率为 2200 点每行; 每个活动视频 1920 点。因为以 640 点的分辨率显示信息,波形可能不完整从而无法精确显示。因此,不能将波形监视器用于彩色校准应用

  另一个与响应时间有关的问题是 CRT 基本实时显示波形。人眼自动将此类情况如轨迹变化和亮度合并成适当的波形。

  对于光栅化的屏幕,波形在电子方面必须是完整的。因此,波形显示与实际信号输入存在轻微的延迟。在显示固定图案时没有问题。但是,在显示移动图像(如摄像机镜头移动),显示的波形被延迟,造成无法自然地显示实际图像。

  Leader 的第三代 HD-SDI 测量设备主要供广播站、制作间和生产机构在室内使用。随着 HDTV 格式的节目生产更加广泛,对小巧轻便的产品的需求会 增强。Leader Electronics 将继续站在 HD-SDI 设备开发的最前沿。

关键字:传输  数字  接口  标准  保真  扫描  清晰度

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2008/0324/article_194.html
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