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用SDI传输节目有失真吗

2005-08-04 陈滋莘 辽宁师范大学 依马狮网


    2005年1月《传播与制作》刊载的“非线性编辑网络性能测试”一文中作者提到:“有人认为SDI信号没有失真,这是错误的。”果真如此吗?本人在此也发表一点见解。

    6MHz带宽是国家标准规定的
    文中是这样解释“错误”所在的:“其实,SDI信号失真很大,因为SDI是经13.5MHz取样频率后得到的,为了不混叠,用滤波器把高于6MHz以上的信号全滤掉了。因而对演播室中心设备来说,模拟设备频响8~10MHz特性是平的,可看到600~700线是没有任何问题的,经过通道频响不到6MHz,图像最多达到500~540线,所以SDI通道是有失真的。”
    我们说:如果SDI传输节目会产生失真,是因为“为了不混叠,用滤波器把高于6MHz以上的信号全滤掉了……”造成的话。那么,照此说法不用数字通道,即使是模拟通道,只要带宽低于8MHz所通过的信号也应该是失真的了?
    可是,国家标准中规定的视频带宽(标称植)恰恰就是6MHz。视频通道测试方法中一系列测试信号也都是按6MHz设计的,如:多波群最高一段为5.8MHz;2T正弦平方脉冲的宽度为166ns(其倒数也为6MHz)等。有否失真应建立在6MHz这个前提下,因此奢谈8MHz以上才算不失真是没有意义的。
    我们说,用SDI(接口)传输信号没有失真,就是要在国标规定的6MHz带宽条件下!衡量模拟信号有否失真与数字滤波毫无关系。
    如果硬要将“滤波”概念引入来耸人听闻的话,其实模拟测试信号的生成也用滤波器。有这么个历史故事:早期进口的仪器没有按我们国家标准需要生产的信号发生器,其中的多波群最高段仅有5MHz、2T脉冲宽度为200ns(对应他们的5MHz带宽)。使用起来很不方便,为了检验6MHz只能用他们的1T(100ns)送入通道,但是远远超过需要(相当于10MHz)。6MHz带宽的性能使1T的幅度很低,极难准确读出数值来。直到后来,我们国产仪器(重庆测量仪器厂生产)专门按照国家标准6MHz设计了2T正弦平方波(166ns)的测试信号,才有了自己的时域测试信号。再后来,是因为市场太大了,进口仪器才陆续为我国生产了2T为166ns的选件。
    需略加说明的是:产生2T正弦平方脉冲很麻烦,首先要产生基波周期相当于6MHz的窄脉冲(利用窄脉冲的高次谐波),再通过专门按正弦平方波公式(下式)设计的“汤姆逊滤波器”,而得到的波形还要只选其一,加入到测试信号的行频正程中去,与条脉冲并列构成行频测试信号(或成为插入测试行信号的一部分)。
    正弦平方波的定义函数式如下:

e(t)=sin2(πt/2τ)     式中 0≤t≤2τ
e(t)=0                   式中 t≤0   t≥2τ

    函数图形及其频谱特性见下图

用SDI传输节目有失真吗

    汤姆逊滤波器的结构及其参数见下图
用SDI传输节目有失真吗

    由图可见,窄脉冲由滤波器左端输入,经滤波器,输出的便是适合6MHz带内的、能量相对集中、近似高斯分布且带外频谱能量几乎为零的2T正弦平方波。这个用于“时域测量”的2T脉冲有一个很好的特性,即它的幅度变化对应着“频域测量”带宽的变化(经过福利叶变换可证明)。由此,正弦平方波便被广泛应用于模拟通道的线性失真测量,使频域不易察觉的幅频特性失真,转换到十分醒目的时域脉冲幅度变化上来(一般情况下,带宽6MHz时2T幅度为1的话,3MHz时能够降低近半)。相当灵敏、十分直观。
    通过上述例子说明,测试信号本身也是通过滤波器来严格规范其频谱特性的,目的很简单:防止频带外的干扰影响测试。
    然而,此举显然和SDI“为了不混叠,用滤波器把高于6MHz以上的信号全滤掉了”相比较,所考虑的条件更充要些。其实,数字信号之所以把滤除频率确定在6MHz以上,其中也不能说没有考虑到国标6MHz的因素。
    另外,“错误”的观点还在于自相矛盾上。因为,作者在文中也强调“在传输过程中用数字,模拟图像质量是最好的”。又说“因为数字通道最大的好处是失真不累加,”……
    我们说:用“模拟失真是累加的”描述模拟通道,可以。但是,仍用这一传统概念去描述数字通道可就有点“牛马不相逢”了。

    SDI传输失真的概念应该是误码
    不可否认,经SDI(接口)传输信号(串行数据流)有失真,特别是电缆较长时。但,失真的并非数字编码后的模拟信号。因为,串行数据流为270Mb/s速率的小方波(各种0、1状态)叠加在一起,从屏幕上观察便构成了眼图——属于模拟波形。它会随着传输距离的加长而衰减,加上由自身或外界因素造成的抖动,都会使“眼开度”变小。但,只要仍有过零点,能够如实地把0、1变化的规律传递到接收端。经过解码和D/A变换器后,就可以百分之百地还原成原模拟信号(即使出现损伤也是由D/A变换器带来的)。从这个意义上讲,我们说:用SDI(接口)传输模拟信号不产生失真。
    显然,眼图的失真大家都认可:少量时并不影响模拟信号的还原。但,必须要明确:SDI传输失真的概念应该是误码!
    由此可见,以“为了不混叠,用滤波器把高于6MHz以上的信号全滤掉了”为理由,说明“SDI通道是有失真的”不仅有牵强附会之嫌,而且从概念上来说就是错误的!

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