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数字视频信号的安全传输 - 49 - 数字视频信号的安全传输贺香莲1，周效国2，张建平3 1，2，3.内蒙古电视台内蒙古呼和浩特市 010058 【摘要】本文从数字视频信号的传输特性谈起，分析了数字视频信号时钟再生处理以及传输距离，最后介绍了数字视频信号的测试和系统安全冗余度的评估测试方法。【关键词】信噪比峭壁效应时钟再生眼图 1 数字视频信号的传输特性数字电视克服了模拟电视在传输过程中各种噪声和干扰的积累，使观众在家中收看到相当于演播室质量的电视节目，图像清晰度高，声音效果好。模...

- 49 - 数字视频信号的安全传输贺香莲1，周效国2，张建平3 1，2，3.内蒙古电视台内蒙古呼和浩特市 010058 【摘要】本文从数字视频信号的传输特性谈起，分析了数字视频信号时钟再生处理以及传输距离，最后介绍了数字视频信号的测试和系统安全冗余度的评估测试方法。【关键词】信噪比峭壁效应时钟再生眼图 1 数字视频信号的传输特性数字电视克服了模拟电视在传输过程中各种噪声和干扰的积累，使观众在家中收看到相当于演播室质量的电视节目，图像清晰度高，声音效果好。模拟信号在电缆中传输,其信号质量劣化是渐变的，然而数字视频信号的图像劣化有突变性，称为峭壁效应（Cliff Effect），因此数字视频信号在电缆中的传输距离就成为电视系统设计和使用中重点考虑的因素之一。 1.1 模拟信号的图像劣化有渐变过程在模拟信号传输中，信号幅度的变化直接影响图像的质量，高频信号衰减严重时还可能导致彩色色调失真。传输线路愈长信号愈坏，图像质量也就愈差。不过，只要同步不被破坏，图像是逐渐变坏的，模拟信号的图像质量用信噪比来衡量，图像的劣化与信噪比的下降呈线性关系。 1.2 数字信号的图像劣化有突变性数字信号的图像劣化有突变性，几乎无渐变过程。在数字调制领域内，参数误调制率 M E R (Modulation Error Ratio) 可以像模拟信号的信噪比那样说明数字信号的质量。在突变点前，随着MER 的下降画面质量无明显变化；在突变点，MER稍有下降画面就会出现马赛克效果甚至完全消失。图1给出了信噪比和误调制率的参数变化所对应的图像质量变化关系。 2 数字视频信号的均衡和时钟再生处理在模拟信号系统中，电缆均衡用来改善直接与图像质量紧密相关的模拟信号波形。在数字信号系统中，电缆均衡同样可以改善数据流模拟波形，增大眼开度，减少误码率。作者简介:贺香莲内蒙古电视台制作部演播二科助理工程师从事节目制作工作周效国内蒙古电视台播出部工程师从事播出总控系统的设计张建平内蒙古电视台制作部管理科副科长高级工程师从事技术管理工作图1 模拟和数字信号在传输中的图像质量变化过程内蒙古广播与电视技术 2010年第27卷第1期 49～50 - 50 - 然而相对于幅度抖动，在数字信号传输中，时钟的抖动对数据的恢复影响要敏感得多。在数字信号处理时只判断时钟中部的电平高低，边沿的抖动对数据恢复影响不大。但在数/模变换过程中时钟的抖动将影响转换精度。因此，在数字信号传输中通常采用时钟再生技术来改善传输信号的质量。图2左图为没有经过时钟再生分配器处理的数字信号测试眼图，图2右图为通过时钟再生分配器处理后的数字信号测试眼图。通过时钟再生处理，信号波型明显改善，从而可以延长数字信号的传输距离。　　 3 数字信号的传输距离在电视系统建设中，视频信号最基本的传输介质是数字视频电缆。因此就有必要研究视频信号在不同电缆中的最大传输距离。表1列出了不同码率的数字视频信号在某些型号电缆中的最大传输距离参数。表1为BELDEN视频电缆在以串行数字数率传输时的最大传输距离，表1中包含了数字标清常用的视频电缆（1 5 0 5 A）和数字高清常用的视频电缆（1694A）在不同传输速率下所能传输的最大距离。根据数字视频信号传输特性，对于短距离的数字视频信号传输，我们可以放心使用普通电缆（如模拟电缆），而对于长距离的信号传输就应选用精密数字电缆1505A或1694A电缆。数字视频信号传输中，前一级电缆对串行信号所造成的损耗可以通过下一级输入设备的均衡和时钟再生电路恢复。 4 数字信号的测试对于模拟信号的测试，通常通过各种测试信号，从时域或频域角度出发，经过对测试信号参数劣化程度的分析，达到对通道质量进行客观检验的目的，其参数值一般恰能反映图像与声音的主观质量。主要测量内容有反射损耗、介入增益及其稳定度、视频杂波、视频非线性和视频线性失真五大指标。数字信号的图像劣化有突变性，几乎无渐变过程，如果采用模拟信号的测试方法，在信号劣化突变前，会发现几乎所有的输出参数其结果都与原信号相差无几。数字电视系统与模拟系统运行方式极不相同，所引入的图像损伤也截然不同。例如，损伤可能发生在D/A、A/D变换之中（包括滤波、取样和量化），或产生在因数字传输而引起的劣化。为了衡量这些失真，不能再用模拟测试信号和传统的失真概念。利用数字波形监视器可对数字信号进行检测，主要的检测内容有眼图、抖动和电缆长度余量等。所谓眼图是指对串行数据码流模拟波形的重叠显示。在数字系统中最关心的是“眼”的闭小程度，幅度变化造成垂直方向上的闭小，定时变化（抖动）造成水平方向上的闭小。由于眼图是数据流的模拟波形，它的细微失真并不影响总体信息传递，就是说，数字系统的图像重现靠的是将码流解码，图像质量并不与眼图波形的连续性劣化而相应成比例地连续性下降，只要保持0、1状态的还原，波形有所变坏也无妨。对于眼图的波形变化，重视的是它的垂直和水平方向上的闭小情况，以及由其引发的误码。　　视频信号在系统间传输过程中，通过跳线盘、跳线和端子板等都会引起信号衰减，所以应留有足够的冗余度。除上述对数字信号损伤的测试外，还应对系统的冗余度做出评估，其测试方法是人为改变数字信号参数直至发生误码。通过增加电缆长度，改变信号电平上升时间，加大噪声抖动等手段，可在多方面对系统做出评价。通过增加电缆长度测试系统的冗余度是最常用的方法。图2 时钟再生处理前和处理后数字信号眼图对比图表1 BELDEN视频电缆在以串行数字数率传输时的最大传输距离审稿人简介：杜中内蒙古电视台台长助理正高级工程师编辑校对：李海菊内蒙古广播与电视技术第27卷

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