第三代 HD-SDI 测试设备的发展趋势

简介

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。

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。

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，广播站用户不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，开发出能够监视 1.5 Gbps 信号的低成本技术。

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，而且可用作分析仪。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。

为验证此功能，工程师们需要使用信号发生器来