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到底什么是3Gb/s

2006-09-05 NVISION高级系统工程师 Geoff Ward 依马狮网


到底什么是3Gb/s
    就在1.5Gb/s HD配套的必要升级改造的结构即将完成的时候,3Gb/s的数据率又出现了。除了显而易见的处理3GB/s的技术问题外,一些人不禁在问“我需要关心这个问题吗?”

    从技术的角度说诸如1080p/60或1080p/50的HD格式是名义上的3Gb/s。在SMPTE 424M或425M中的规定通常指的是对当前292M标准进行一个简单的压缩比例的数据率。但是现在的概念比当初制定的时候扩大了很多。

    一个设计支持当前1.5Gb/s信号的系统、意味着具有良好的眼图和极低的错误率,必须通过750MHz的基本组件和至少2.25GHz的三次谐波(工程理论里要求:一个理想的方形波至少由基本波加上第3、5或7次谐波组成)。因此要通过3Gb/s,以1.5GHz为基本波,三次谐波达到的数据就将是4.5GHz。回到刚才的工程理论——如果我们仅在系列中包含一个三次谐波,我们就可以得到一个相当不错的方波。设计任何东西,一个矩阵或一个制作切换台都好,使用频率组件能传送4GHz的信号并不是试验性的尝试。

    NVISION将3Gb/s的数据率视为一步前进。芯片供应商们开始提供能够支持这一速率的电缆均衡器和时钟重锁等部件。这些都是可以加入到新的设计中的。任何和高频打交道的人(主要是我们这些广电行业人士)都知道获得一个可用信号比接收阶段重要得多。阻抗匹配、电介损耗和电容干扰等问题都会造成对高频信号的严重影响。自HD实行之初和从第一代产品投入市场后汲取的经验中,NVISION已经为业内提供高比特率的1.5Gb/s矩阵,这意味我们当今运行的系统可轻松通过3Gb/s的数据传输率。新NV8288移动(转播车)矩阵已经完全支持3Gb/s信号,而对于NVISION已有的产品,当需求增加时,NVISION可以提供更经济的、更新换代的矩阵配置来适合3Gb/s信号。

    请教第二个问题“是否有必要?”的答案是“依不同情况而定”。当然当今的HD图像看起来比模拟信号好很多。但问题依旧存在——尤其是必须进行格式转换和扫描行数转换时。举例来说,一个1080i图像提供的水平分解率比720p的高,但在垂直分解率上有损失。720p用水平分解率的损失解决垂直分解率的问题。更理想的方式是源信号格式一次提供足够的垂直和水平分解率,接下来转换到两种常用格式的任一一种(720p或1080i)只是一个向下转换的过程,不会有质量损失。一个1080p/50或60的格式即符合这一需要。

    在实际操作中,如果源信号输出的是1080p,终端设备的质量会更好一些。前端摄像机中“光路”限制了这些摄像机达到的可用分辨率。光学滤镜比相应的电子手段提供更为简单的转换功能。80年代中期的文件记载了通过提高比特率的做法来改善图像质量,但现在已不使用这一技术了。使用1080p的摄像机在保证了扫描水平分解率的同时,垂直分辨率方面比隔行系统提高了2倍,使得HD的图像更加生动逼人。这部分是因为前端光学设备的良好性能。在逐行格式下产生的信号还减少了动作延时。如果我们用这样的信号进行下转换为720p或1080i,增加的分辨率就可以被维持在一个相当高的百分比水平上。这是因为被用来实现转换的数字处理过程不会遇到动作延时。事实上,一个1080p的信号下转换为720p或1080i更加充分利用了源和最终用户间的现有通道带宽。

    如果您是在转播车工作,特别是用于体育赛事的转播车,将来很有可能在1080p的标准上进行工作。(这也是NVISION的第一台3Gb/s平台专为转播视频产品应用设计的原因)即使仅使用1080p的摄像机,也可用矩阵来满足下变换到现有切换台的需要。3Gb/s的传输水平提供了后期制作领域的一些优势——可以减少对双线技术的需要和在两条电缆上传输内容所带来的问题。(还记得模拟分量信号嘛?)从分辨率的角度上看,当前的HD格式远远不足以像后期制作那样很快地采用这些更高的比特率。2K电影转换适合3Gb/s的应用环境,但4K格式仍旧需要更高的比特率。

    欧洲市场正在推动这些新格式——1080p/250被推举为欧洲生产的公共标准。早先为这个市场设计的产品不可避免的转移到世界上其它地区。这对我们来说是个好消息。摄像机设计在一个像素基准上避免了多格式设计需要的许多技术妥协,这样就可以在信号动态范围、信噪比上进行提高,优化图像传感器。

    这一切和家中的普通观众有关系吗?如果在10年前问这个问题,答案很有可能是否定的。SD和HD之间的区别是如此明显,那时显然“HD更好”。现在当观众可以接触到更高质量的视频和音频信号时,他们的需求就愈加苛刻了。连家用的很多显示器都已纷纷向1080p转换。所以这个问题的答案无疑是肯定的。观众们会看出这其中的差别。

    正如10年前我们对“普通”HD所做的考虑一样,3Gb/s的高清是未来的发展趋势,现在开始对它进行一些思考是具很大意义的。

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