宋昕陽(yáng)

（91550部隊(duì)32分隊(duì)，大連　116023）

我國(guó)近年以來(lái)的平板顯示傳輸設(shè)備正邁向高清化、數(shù)字化的方向不斷發(fā)展，而數(shù)字高清視頻信號(hào)的傳輸設(shè)備對(duì)于品質(zhì)的提升需求越來(lái)越大。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)應(yīng)視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)分析設(shè)備生產(chǎn)廠家也在不斷提出新型數(shù)字高清接口的標(biāo)準(zhǔn)。雖然市面上主流的有HDMI、DVI 以及Displayport這三種數(shù)字高清接口，但以HDMI接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品占到將近75%。在數(shù)字高清傳輸接口發(fā)展的過(guò)程中，人們逐漸重視對(duì)于視頻信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量保證，而高清數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸接口品質(zhì)與傳輸品質(zhì)密切相關(guān)，所以應(yīng)當(dāng)從品質(zhì)分析設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用入手，實(shí)施對(duì)應(yīng)的優(yōu)化處理方法。

1　數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)概念

1.1　高清數(shù)字視頻信號(hào)定義

所謂高清數(shù)字視頻信號(hào)（High Definition Television），也就是常說(shuō)的HDTV。其對(duì)應(yīng)設(shè)備的品質(zhì)和設(shè)計(jì)原理應(yīng)當(dāng)從高清數(shù)字視頻切選機(jī)房方向出發(fā)，將模擬、標(biāo)清信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)高清數(shù)字信號(hào)的采集和儲(chǔ)運(yùn)、編輯、選切，最終將用戶的終端接收顯示編輯完成的高清數(shù)字視頻圖像。

1.2　數(shù)字化通信

以視頻信號(hào)傳輸為基礎(chǔ)的數(shù)字化通信，主要包括高清數(shù)字信號(hào)的采集和儲(chǔ)運(yùn)、編輯、選切，這些過(guò)程都要采用二進(jìn)制的方式進(jìn)行編碼傳輸。相對(duì)于傳統(tǒng)模擬信號(hào)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，數(shù)字信號(hào)有著更快的運(yùn)行傳輸速度，整體帶寬較為合適，對(duì)于長(zhǎng)距離內(nèi)容復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)有著重要的應(yīng)用意義。數(shù)字化的通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損通信，其在數(shù)字信號(hào)傳輸過(guò)程中更能夠保證圖像質(zhì)量，有著更大的優(yōu)勢(shì)。

1.3　數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)對(duì)比

1.3.1模擬通信的優(yōu)缺點(diǎn)

相對(duì)來(lái)說(shuō)模擬通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其表現(xiàn)較為直觀，技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，但整體信號(hào)傳輸過(guò)程中容易受到干擾和數(shù)據(jù)入侵。

1.3.2數(shù)字通信的優(yōu)缺點(diǎn)

數(shù)字通信技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的圖片質(zhì)量有較好的保證效果，同時(shí)抗干擾能力較強(qiáng)。相對(duì)來(lái)說(shuō)這種技術(shù)占用頻帶較寬，對(duì)于技術(shù)的實(shí)踐要求較高，實(shí)現(xiàn)較為困難。

1.4　數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)內(nèi)涵

對(duì)于數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，對(duì)于數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)權(quán)限的需求是不容忽視的。對(duì)于全面的數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不具備對(duì)應(yīng)權(quán)限的應(yīng)用就不會(huì)對(duì)其他視頻或者軟件產(chǎn)生影響，這將有助于保障視頻的信息安全；而不管是在日常生活還是高級(jí)科研過(guò)程中，權(quán)限的獲取以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸開(kāi)發(fā)都有較高的要求。如果只是傳統(tǒng)的增加大量高效的處理器效率，是不能夠滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及處理的實(shí)際需求的，也會(huì)在一定程度上阻礙數(shù)據(jù)共享以及流動(dòng)。采用數(shù)字高清信號(hào)傳輸質(zhì)量分析設(shè)備可以將數(shù)字信號(hào)的傳輸漏洞整體完善，并且利用其高效的評(píng)測(cè)能力將數(shù)據(jù)處理和權(quán)限獲取工作完成的更為到位。

2　針對(duì)數(shù)字高清視頻傳輸接口的傳輸品質(zhì)的測(cè)試技術(shù)

2.1　視頻傳輸誤碼率測(cè)試

通過(guò)設(shè)置一定長(zhǎng)度的數(shù)字信號(hào)傳輸距離，確定頻率的信號(hào)傳輸，在一定的工作時(shí)間和條件下可以用數(shù)字高清接口進(jìn)行多種格式音頻、視頻的傳輸。而在高清信號(hào)傳輸?shù)哪┒丝梢酝ㄟ^(guò)高性能的數(shù)字傳輸信號(hào)示波器進(jìn)行多項(xiàng)電氣參數(shù)的顯示，如果多項(xiàng)檢測(cè)誤差都在正常范圍內(nèi)則可以繼續(xù)應(yīng)用，且相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤率較低。

2.2　視頻接口傳輸流暢性測(cè)試

在一定長(zhǎng)度的數(shù)字信號(hào)傳輸距離，確定頻率的信號(hào)傳輸，并且在一定的工作時(shí)間和條件下，以數(shù)字高清接口進(jìn)行多種格式視頻信號(hào)的傳輸測(cè)試，在末端以數(shù)字高清設(shè)備進(jìn)行結(jié)果顯示?？梢酝ㄟ^(guò)人眼觀察設(shè)備上的高清視頻播放流暢情況。

2.3　更加全面的數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)分析儀設(shè)計(jì)

如前文所述，當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有的數(shù)字高清視頻傳輸品質(zhì)檢測(cè)是通過(guò)物理層面進(jìn)行對(duì)應(yīng)方式測(cè)試的，同時(shí)可以通過(guò)觀察所需要檢測(cè)傳輸視頻信號(hào)的特性進(jìn)行傳輸品質(zhì)的評(píng)估。但這樣的測(cè)評(píng)在電氣設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中局限性較大。數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸作為嵌入式的系統(tǒng)，整體高清接口芯片上運(yùn)行著多種協(xié)議，因此其對(duì)于軟件數(shù)據(jù)的處理較為影響高清數(shù)據(jù)接口的傳輸品質(zhì)。在狹義范疇內(nèi)的數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)控制僅需要通過(guò)接口進(jìn)行，但廣義的范圍內(nèi)數(shù)字高清視頻傳輸包括整體數(shù)字高清產(chǎn)品所用到的傳輸系統(tǒng)，其中對(duì)于高清接口和處理器控制、數(shù)據(jù)解碼編碼以及傳輸線纜的控制較為重要，且對(duì)于數(shù)字高清產(chǎn)品視頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量有密切關(guān)系。所以對(duì)應(yīng)信號(hào)傳輸品質(zhì)分析設(shè)備的測(cè)試應(yīng)當(dāng)從更為系統(tǒng)的角度開(kāi)展，更加全面高效的衡量數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸品質(zhì)。

3　測(cè)試方案

3.1　測(cè)試原理

在對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)高清數(shù)字接口傳輸之后，可能會(huì)因?yàn)殡姎飧蓴_或者數(shù)據(jù)處理誤差的影響而導(dǎo)致輸出影像存在較大差異。因此為了整體衡量和評(píng)測(cè)數(shù)字高清接口對(duì)于視頻信號(hào)的影響，需要運(yùn)用特定點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)做以標(biāo)識(shí)，也可以通過(guò)所傳輸圖像的峰值信噪比進(jìn)行接口傳輸視頻的PSNR值。

3.2　測(cè)試架構(gòu)

數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸?shù)慕涌赑SNR值測(cè)試通過(guò)檢測(cè)接口端輸入的視頻流、本地信息流以及采樣觸發(fā)單元、結(jié)果顯示單元進(jìn)行構(gòu)建，而對(duì)于數(shù)字高清接口的視頻信號(hào)傳輸信噪比的檢測(cè)需要從以下方面開(kāi)展：首先應(yīng)當(dāng)注意數(shù)字高清接口的輸入視頻單元，將輸入的視頻進(jìn)行視頻流采樣中進(jìn)行分解；其次對(duì)于本地原始的視頻信號(hào)分解和采集，主要通過(guò)將本地存儲(chǔ)的視頻以信號(hào)形式傳送到視頻流采樣中；采樣時(shí)間觸發(fā)單元，在這方面需要預(yù)設(shè)所需樣品不同時(shí)間點(diǎn)的信息，并且依據(jù)信息開(kāi)展數(shù)據(jù)信息的虛擬化處理，對(duì)于傳輸視頻和本地視頻同步采樣，獲得同期時(shí)間點(diǎn)的圖像信號(hào)；除此之外對(duì)于所輸入的傳輸信號(hào)進(jìn)行一定方式的計(jì)算，并且計(jì)算出不同標(biāo)準(zhǔn)條件下的PSNR數(shù)值；在結(jié)果顯示單元經(jīng)過(guò)計(jì)算和整理之后，將不同標(biāo)準(zhǔn)條件下的PSNR數(shù)值進(jìn)行表格化處理，整體進(jìn)行測(cè)算信號(hào)傳輸品質(zhì)。

4　數(shù)字高清視頻傳輸品質(zhì)分析設(shè)備設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

在上述測(cè)試中，采用數(shù)字高清的傳輸接口進(jìn)行宿端的檢測(cè)，對(duì)于系統(tǒng)集成高清視頻的采集和差異性分析進(jìn)行了整體的探討。因此這種數(shù)字高清視頻傳輸品質(zhì)分析設(shè)備可以對(duì)于電視、液晶顯示的高清接口視頻質(zhì)量開(kāi)展評(píng)價(jià)，并且以圖表等更為直觀的方式來(lái)呈現(xiàn)，從而清晰的對(duì)于端口的視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于數(shù)字高清視頻傳輸品質(zhì)分析設(shè)備的設(shè)立來(lái)說(shuō)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)于高清字符的疊加進(jìn)行字符重疊處理，并且將疊加之后的高清信號(hào)進(jìn)行多路分配，將其中的高清數(shù)字信號(hào)傳送到畫面分割器進(jìn)行處理，隨后轉(zhuǎn)移到高清監(jiān)視器開(kāi)展同步的監(jiān)視；將其余的高清數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像信號(hào)的傳輸，并且在適當(dāng)?shù)母咔迩羞x矩陣中進(jìn)行高清信號(hào)的切選，最終將切選信號(hào)通過(guò)光端機(jī)進(jìn)行接收和顯示。

對(duì)于數(shù)字高清視頻的切選來(lái)說(shuō)，需要首先變換標(biāo)清數(shù)字信號(hào)的視頻，隨后進(jìn)行高清字符的疊加和配置出5路的高清信號(hào)，將一路高清數(shù)字信號(hào)傳送到畫面分割器進(jìn)行處理，隨后轉(zhuǎn)移到高清監(jiān)視器開(kāi)展同步的監(jiān)視；將一路進(jìn)行圖像傳輸機(jī)房的處理；兩路開(kāi)展高清視頻的數(shù)字信號(hào)傳輸；另一路進(jìn)行選擇適當(dāng)?shù)母咔迩羞x矩陣中進(jìn)行高清信號(hào)的切選，進(jìn)一步開(kāi)展錄制和品質(zhì)分析準(zhǔn)備。

5　結(jié)束語(yǔ)

隨著當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展中數(shù)字高清視頻信號(hào)的傳輸設(shè)備對(duì)于品質(zhì)的提升需求的不斷增加，國(guó)內(nèi)外對(duì)應(yīng)視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)分析設(shè)備生產(chǎn)廠家也在不斷提出新型數(shù)字高清接口的標(biāo)準(zhǔn)。本文提出和分析運(yùn)用PSNR技術(shù)作為測(cè)試主要方法的數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸處理設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)與傳統(tǒng)視頻信號(hào)分析儀進(jìn)行性能以及實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的效率的對(duì)比，認(rèn)為其更具有系統(tǒng)性、應(yīng)用性等特性，可以更加全面高效的衡量數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸品質(zhì)。

[1]劉春.高清視頻技術(shù)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].公路交通技術(shù)，2015（06）：122-126.

[2]劉奕宏，姚日煌，張志強(qiáng).數(shù)字高清視頻信號(hào)傳輸品質(zhì)分析儀器設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶，2015，22（03）：17-19.

[3]李偉，劉超.數(shù)字高清視頻切選機(jī)房設(shè)計(jì)探討[J].電子測(cè)試，2013（08）：124-125.