使用4000系列数字荧光示波器进行视频测量

　　引言

　　不管是调试视频装置还是设计一个新机顶盒，进行视频测量都是一个主要挑战。视频波形非常复杂，经常把表示视频图像的信号与显示图像所需的定时信息组合在一起。视频信号可以采用各种不同的标准和格式，每种标准和格式都有自己的特点。某些视频测量要求专用仪器，如泰克业界标准波形监测仪、视频测量仪表和矢量显示器。也可以使用通用示波器进行许多常见的测量，只要该仪器拥有适当的采集和测量功能即可。

　　在本应用指南中，我们将考察关键视频测量问题，说明它们与不同类型的示波器的关系。我们还将演示怎样使用泰克4000系列数字荧光示波器进行常见的视频测量。

　　基本视频标准和格式

　　有许多不同的视频标准和格式。某些系统如NTSC、PAL和SECAM，已经使用了几十年，通常称为“标清”电视。比较新的系统如高清电视(HDTV)则通过提高图像内部的行数和像素数量，提供了更高的清晰度。视频信号的来源很多，包括摄像机、扫描仪和图像终端。传输时在RF载波上没有调制的信号称为基带视频信号，包括模拟陆地系统或电缆传输系统中使用的大多数视频信号。一般来说，基带视频信号在开始时是三种分量模拟或数字信号，代表着三原

色，即红色、绿色和蓝色(RGB)三种分量。这些信号通常会经过多次转换，然后才到达电视监视器。

　　图1 标清视频系统的典型方框图

　　图1是典型的视频系统方框图。不管系统是标清还是高清，其中的步骤类似。注意，在来源和目的地之间，视频信号会多次变换格式。为设计和调试这些系统，测试设备必须能够考察每种格式的信号。

　　转换

　　第一次格式变化发生在第一步，即转换。为更容易处理，原始的RGB信号通常会转换成三个分量信号：Luma信号或Y以及从Y导出的两个色差信号，通常是B-Y和R-Y。

　　根据使用的标准或格式，可以改变色差信号。例如，对SMPTE模拟分量系统，它们可以改变标度，变成Pb和Pr。在NTSC合成系统中，色差信号的标度变成I和Q。对PAL系统，它们变成U和V，依此类推。一旦转换之后，可以分配三个分量信号进行处理。

　　处理

　　在我们旋转电视监视器上的控制按钮时，我们只能改变图像的显示方式。在视频信号中，可以编辑、混合或改动视频信号，准备进行传输和查看。可以组合视频分量信号，形成一个合成视频信号(如在NTSC、PAL或SECAM系统中)。它们可以保持独立的不同分量信号(如在RGB图像和HDTV系统中)。它们可以分成不同的流明和色度信号(如在Y/C系统中，如S-VHS或Hi-8)。它们甚至可向上变换成HDTV信号。

　　合成视频

　　合成视频信号是传统广播和有线电视应用中最常见的信号，之所以称为“合成”信号，是因为它们包含组合成一个信号的多个信号分量。在北美和日本，NTSC标准定义了Luma(黑色和白色信息)、色度(色彩信息)和同步(定时信息)编码成合成视频信号的方式。在大多数其他国家中，PAL和SECAM标准提供了同样的功能。这些标准中在一对色彩副载波上调制色度信号。然后调制的色度信号增加到流明信号中，构成视频信号的活动部分。最后增加同步信息。尽管很复杂，但这种合成信号可以在一条同轴电缆上传送，这是一种优势。

　　分量视频

　　然而，电视演播室会首选分量视频信号，这些信号生成、记录和处理起来比较简单，可以在信号上结合应用切换、混合、特效、色彩校正、降低噪声和其他功能。与合成视频一样，由于没有编码/解码过程，分量视频系统和设备更容易保持信号完整性，可以实现更高的图像质量。分量视频的缺点是必须在不同电缆上传送信号，限制了信号传送的距离，要求认真匹配信号路径。

　　Y/C视频

　　Y/C视频是S-VHS和Betacam系统中使用的折中解决方案。Y/C是一种分量格式，它在一对色彩副载波上调制色度信号，但色度信号会与流明信号分开。这最大限度地减少了合成系统的流量/色度影响，同时简化了分量系统的频道间定时问题。可以在一条专用电缆上传送Y/C信号。

　　高清电视

　　基带信号可以处理成(甚至最初就是)高清电视信号。很明显，上变频的标清信号的质量和清晰度不如基本高清信号。我们将在后面更详细地介绍HDTV。

　　显示

　　在传输之后，显示步骤的目标是准确地复现处理的图像。在合成系统中，信号必须解码成分量形式，然后转换成RGB格式，以便在监视器上进行显示。分量视频信号所需的处理较少，因为它们可以直接转换成RGB信号进行显示。

　　视频同步

　　为复现图像，需要在水平方向和垂直方向同时扫描摄像机和视频显示器(参见图2a)。在隔行扫描系统中，可以交替扫描屏幕上的各个水平行，先扫描奇数行，然后扫描偶数行；在逐行扫描系统中，可以顺序扫描各行。

　　图2 模拟合成基带中的同步信号

摄像机和