对“电视中心播控系统数字播出通路技术要求”的诠释(中)

对“电视中心播控系统数字播出通路技术要求”的诠释(上）作者：北京广播学院/陈善栘即将出台的广播电视行业标准《电视中心播控系统数字播出通路技术指标和测量方法》（以下简称《行标》）是由国家广播电影电视总局提出、全国广播电影电视标准化技术委员会归口的一项用于“全带宽数字电视播出通路”的行业标准。

制订这个标准的目的在于：及时地顺应各台迅速上马的全带宽数字播出系统建设所需和保证播出质量。

也因为，目前正在制订中的较为全面、系统的数字电视标准尚需酝酿一些时日、暂缓审批。

而以中央电视台为首的用于卫星传送节目的数字播出通路却早已工作三年有余，全国各省、直辖市电视台节目已都纷纷上星，并正在不断地扩展至数字转播车、数字播控系统……它们都是以未经压缩的、全带宽的基带数字信号为信源；以数字切换台（处理器）、数字信号用宽带矩阵、跳线器等设备为骨干。

建成的数字通路，技术指标好坏直接关系着播出质量和安全。

为此，面对数字电视测量、数字电视信号和数字传输系统指标等一系列新概念、新参数，急需掌握一些初步知识，而最好的办法莫过于实践了。

通过贯彻标准，来认识运行规律，积累维护经验。

同时，也是对数字理论知识和数字电视标准进行再学习的过程。

一. 标题从《行标》的标题来看，“电视中心”一词是源于国家标准GB/T 14236-93中的“术语”解释，原文摘要如下：“电视中心TV Centre 系指能自制节目、自办节目、播出节目、并具有录播、直播、微波及卫星传送和接收等功能或部分功能的电视台。

”由此可见，将“电视中心”冠于播控系统之前是有其“传统”含义的，特别是对数字播出通路而言。

目前，正值模拟向数字过渡时期，各台仍有大量的模拟播出设备正在工作着，大家都有一个共识，凡处在播出线上的任何环节都要慎之又慎，不容忽视。

二. 前言也正因为如此，《行标》在“前言”中指出：“数字电视播控中心是整个电视系统中的核心部门，关键部位。

它的通路技术指标直接关系着播出质量。

为规范数字电视播控系统的设计、验收、运行和维护，特制定本标准。

”三. 正文（一）范围《行标》在正文的“范围”中又明确指出：“本标准规定了电视中心播控系统数字播出通路的数字信号、视频、音频技术指标和测量方法”。

（二）引用标准《行标》正文引用了四个标准（三个国标，一个行标），这里后面所谈及的ITU 标准均为“参考”资料，仅为诠释而引。

（三）定义《行标》在正文的“定义”中对“播控系统、数字播出通路和串行数字电视信号”等三个术语给出了解释。

1.“播控系统Master Control System”系指包括：信号源、信号分配、信号处理、信号切换、信号无压缩传输、信号压缩编码和复用的系统。

2.“数字播出通路Digital Transmit Channel” 解释为：数字播出通路是播控系统中的一个局部系统，即从数字信号源（录像机等）、数字分配矩阵、应急切换器、数字切换台（处理器）和数字信号分配放大器（含无压缩数字信号传输电缆）等的通路。

见图1。

3.“串行数字电视信号Ser ial Digital Video Signal ”应为：符合国家标准GB/T14857-1993（编码参数）并与ITU-R BT.656-3建议书第三部分所描述的串行接口相吻合的数据流信号。

为了进一步弄清这些术语的含意，不得不先看一下国家标准和国际标准在数字信号编码和接口等方面的一些文件及部分内容。

* Rec.ITU-R BT.601-5《演播室数字编码参数》可以说是数字电视的最基本的标准。

亦称数字电视的“编码标准”。

核心内容是：编码信号由Y、CR、CB三个分量信号组成；取样频率是4∶2∶2方式，即：Y为1 3.5MHZ ，CR 和CB分别为6.75MHZ; 取样结构为正交；量化级是“8”，也可选用“10”和采用PCM编码方式等。

相应的我国国家标准为：GB/T 14857-93《演播室数字电视编码参数规范》专门适合我国625行50场、图像宽高比为4∶3的标准结构。

它是按REC.ITU-R BT.601-3建议书（1992年版）等效采用的。

* ITU-R BT.656-3建议书系工作在ITU-R BT.601建议书〔A部分〕的4∶2∶2级别上的525行和625行电视系统中的数字分量视频信号的接口标准。

亦称“4∶2∶2接口标准”。

* ITU-R BT.656-5建议书比BT.656-3建议书增加了适用于图像宽高比为16∶9的部分。

为保持与4∶3图像清晰度一样，16∶9的取样频率应为18MHZ。

所以，在601-5建议书中，把4∶3部分称作13 MHz 簇成员，而16∶9部分称作18MHz簇成员。

鉴于世界和我国数字电视发展的现状。

我国在16∶9图像宽高比的应用方面，准备留作与数字高清晰度电视的标准一起考虑。

* ITU-R BT.799-2建议书系工作在ITU-R BT.601-5建议书[A部分的4∶4∶4级别上的525行和625行电视系统中的数字分量视频信号的接口标准。

亦称“4∶4∶4接口标准]。

已被纳入国标GB/T 14857-93中。

至此，《行标》中“串行数字电视信号”定义所提到的：“数据流信号应符合656-3建议书第三部分中所描述的串行接口要求”，也正是上述的“4∶2∶2接口标准的第三部分”。

现将该部分的主要内容摘要如下：* 第三部分比特串行接口接口是一个涉及两台设备或两个系统间相互连接规范的概念。

这种规范包括互连电路的型式、数量和功能，以及这些电路交换信号的类型和形式。

并行接口是把数据字的各个比特通过分开的通道同时传送的接口。

串行接口是把数据字的各个比特以及相继的数据字通过单一通道顺序传送的接口。

〔摘一〕接口的一般描述：10比特字的复用数据流（包括视频信号、定时基准信号和内含嵌入音频信号的辅助信号）以比特串行形式通过单一通道传送。

在传输之前，要进行附加编码以提供频谱成形、字节同步以及有利于时钟恢复。

此外，逻辑约定为信号应采用NRZI形式传送，因此，比特极性对它已无意义。

传送媒介可用同轴电缆或光纤作为载体。

〔摘二〕接口的电气特性。

分三部分：信源输出（驱动器）、终端（接收器）和电缆（及其接插件）。

〔1〕信源。

输出阻抗75Ω（反射损耗>15dB，条件是5-270MHz频率范围内）；信号幅度800mV±10%；直流偏移±0.5V；上升时间0.75ns到1.50ns之间（条件是以幅度的20%至80%计）。

抖动±UI×10%（PAL制情况下1UI=3.7ns）。

〔2〕终端。

终接阻抗75Ω(反射损耗>15dB，条件是5-270MHz频率范围内)。

〔3〕电缆。

特性阻抗75Ω。

插接件应符合BNC型标准，且连接电缆后应能用于850MHz电路上。

（四）技术指标1.数字视频通路技术指标《行标》在拟订正文的“技术指标”时，主要参考了上述的内容。

其中，对串行数字信号的“眼图波形”（如图2所示），还做了专门的描述：图2所示的波形为数字信号数据流的模拟波形。

系在专用的示波器或监视器上观察所得。

由于多次扫描加上示波管的余辉，使单次不规律的跳变（0、1数据码流）重叠成接近方波的波形。

两个跳变间隔为一个UI，构成一个“眼”，称之为“眼图”。

通过“眼图”的优劣，判断指标的好坏。

按定义在各检测点上取值。

然后，根据“抖动”、“幅度”等多个参数的技术要求，对比出通道质量合格与否。

2.数字音频通路技术指标*此外，ITU-R BT.656-3建议书在“附件1”中的“辅助数据信号应用的概述”部分提及了：时间码、数字声音、监测与诊断、图像显示和其他（图文电视、节目制作和技术操作）等方面的原则建议。

进而，便产生了“符合ITU-R BT.656、BT.799和BT.1120（高清）建议书的数字电视信号辅助数据空间内时间码和控制码的传输”建议书、“符合ITU-R BT.656及799建议书的接口中作为附属数据信号的数字音频及辅助数据”建议书、“数字分量演播室接口中运载的辅助数据信号程式”新建议书和“广播中声音和图像的相对定时”新建议书等。

随着各国使用范围逐渐扩大，我国也将逐步将其引入，并等效采用作为我们的标准。

* 现将“广播中声音和图像的相对定时”新建议书的部分内容摘要如下。

尽管尚无定论，也未纳入我国的《行标》，但先接受下来，供实践参考也好。

〔摘一〕ITU-R无线电通信全会考虑到：电视信号的声音和图像分量之间可察觉的时间差会损伤观众接收到的节目；[1] 广播系统中愈益广泛地处理分离的图像和声音；[2] 数字制作和分配图像信号之间不同的延时；[3] 节目制作中会包含串级连接的演播室；[4] 演播室中，声音、图像相对定时的责任应该作为节目导演的职责[5] 发射设备和接收机会引入附加的、可变的定时差；[6] 主观评价表明，平均各国实验值为：可检知阈值约为+45ms至-125ms，可接受阈值约为+90ms至-185ms，正值表示声音超前于图像。

见图3〔摘二〕建议〔1〕在声音和图像信号相对定时的后继测量方面作为基准的零定时，定义在最后的节目源选择单元所在点处，该点的定义可由各国广播组织根据运行需要来定。

典型例子可以是：主控室、网络控制室、主切换台或室外广播控制台。

〔2〕从最后节目源选择单元的输出到发射机输入，其间的通路定时差应保持在+22.5ms至-30ms内，正值表明声音超前于图像。

注意，通路多由一个或多个数字编、解码器组成，此时，根据ITU-R BT.1203建议书规定，每一单个数字编码器引入的延时误差不应超过±2ms范围。

〔摘三〕附录1 对声音/图像定时差选择建议值的说明[1]ITU-R BT.265建议书指出，声音和影片画面定位的精度应在+/-半格之内。

对于每秒24格影片来说，±2 2ms即为可接受的变动量。

[2] 对应到电视信号约为半场时间，即约20ms。

[3]测试表明，可检知阈值约为+45ms至-125ms，可接受阈值约为+90ms至-185ms。

平均各国测试结果也表明，从“声音超前”经过0点到“声音滞后”有着广阔的可接受范围和可检知界限。

分别是A'- A 和B'- B ，如图 3 所示。

[4]由于不可检知范围（C-C'）‟的存在，可容许误差的界限最好限制在主观评价可检知阈值（B-B'）之上的0.5级（图3上垂直轴为等级分差值）内。

主观评价表明，一个等级分的损伤导致延时变化60ms（A-B）；可容许延时应限制在0.5ms个等级损伤之内（B-C）约30ms和超前界限确定为B‟-C‟斜线约22.5ms。

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