數(shù)字高清視頻信號傳輸品質分析設備設計與應用

宋昕陽

（91550部隊32分隊，大連　116023）

我國近年以來的平板顯示傳輸設備正邁向高清化、數(shù)字化的方向不斷發(fā)展，而數(shù)字高清視頻信號的傳輸設備對于品質的提升需求越來越大。當前國內外對應視頻信號傳輸品質分析設備生產廠家也在不斷提出新型數(shù)字高清接口的標準。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接口標準設計的產品占到將近75%。在數(shù)字高清傳輸接口發(fā)展的過程中，人們逐漸重視對于視頻信號傳輸?shù)馁|量保證，而高清數(shù)字視頻信號的傳輸接口品質與傳輸品質密切相關，所以應當從品質分析設備的設計和應用入手，實施對應的優(yōu)化處理方法。

1　數(shù)字高清視頻信號傳輸品質概念

1.1　高清數(shù)字視頻信號定義

所謂高清數(shù)字視頻信號（High Definition Television），也就是常說的HDTV。其對應設備的品質和設計原理應當從高清數(shù)字視頻切選機房方向出發(fā)，將模擬、標清信號進行轉換，從而實現(xiàn)高清數(shù)字信號的采集和儲運、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

以視頻信號傳輸為基礎的數(shù)字化通信，主要包括高清數(shù)字信號的采集和儲運、編輯、選切，這些過程都要采用二進制的方式進行編碼傳輸。相對于傳統(tǒng)模擬信號的應用來說，數(shù)字信號有著更快的運行傳輸速度，整體帶寬較為合適，對于長距離內容復雜的數(shù)字信號有著重要的應用意義。數(shù)字化的通信技術可以實現(xiàn)無損通信，其在數(shù)字信號傳輸過程中更能夠保證圖像質量，有著更大的優(yōu)勢。

1.3　數(shù)字信號與模擬信號對比

1.3.1模擬通信的優(yōu)缺點

相對來說模擬通信技術的優(yōu)點在于其表現(xiàn)較為直觀，技術上更容易實現(xiàn)，但整體信號傳輸過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

數(shù)字通信技術對于數(shù)據(jù)傳輸過程中的圖片質量有較好的保證效果，同時抗干擾能力較強。相對來說這種技術占用頻帶較寬，對于技術的實踐要求較高，實現(xiàn)較為困難。

1.4　數(shù)字高清視頻信號傳輸品質內涵

對于數(shù)字高清視頻信號傳輸設備設計開發(fā)來說，對于數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)權限的需求是不容忽視的。對于全面的數(shù)字高清視頻信號傳輸系統(tǒng)來說，不具備對應權限的應用就不會對其他視頻或者軟件產生影響，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科研過程中，權限的獲取以及數(shù)據(jù)的存儲對于數(shù)據(jù)信號傳輸開發(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)存儲以及處理的實際需求的，也會在一定程度上阻礙數(shù)據(jù)共享以及流動。采用數(shù)字高清信號傳輸質量分析設備可以將數(shù)字信號的傳輸漏洞整體完善，并且利用其高效的評測能力將數(shù)據(jù)處理和權限獲取工作完成的更為到位。

2　針對數(shù)字高清視頻傳輸接口的傳輸品質的測試技術

2.1　視頻傳輸誤碼率測試

通過設置一定長度的數(shù)字信號傳輸距離，確定頻率的信號傳輸，在一定的工作時間和條件下可以用數(shù)字高清接口進行多種格式音頻、視頻的傳輸。而在高清信號傳輸?shù)哪┒丝梢酝ㄟ^高性能的數(shù)字傳輸信號示波器進行多項電氣參數(shù)的顯示，如果多項檢測誤差都在正常范圍內則可以繼續(xù)應用，且相對來說數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤率較低。

2.2　視頻接口傳輸流暢性測試

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

2.3　更加全面的數(shù)字高清視頻信號傳輸品質分析儀設計

如前文所述，當前我國現(xiàn)有的數(shù)字高清視頻傳輸品質檢測是通過物理層面進行對應方式測試的，同時可以通過觀察所需要檢測傳輸視頻信號的特性進行傳輸品質的評估。但這樣的測評在電氣設備的實際應用中局限性較大。數(shù)字高清視頻信號傳輸作為嵌入式的系統(tǒng)，整體高清接口芯片上運行著多種協(xié)議，因此其對于軟件數(shù)據(jù)的處理較為影響高清數(shù)據(jù)接口的傳輸品質。在狹義范疇內的數(shù)字高清視頻信號傳輸品質控制僅需要通過接口進行，但廣義的范圍內數(shù)字高清視頻傳輸包括整體數(shù)字高清產品所用到的傳輸系統(tǒng)，其中對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，且對于數(shù)字高清產品視頻信號的傳輸質量有密切關系。所以對應信號傳輸品質分析設備的測試應當從更為系統(tǒng)的角度開展，更加全面高效的衡量數(shù)據(jù)信號傳輸品質。

3　測試方案

3.1　測試原理

在對應的視頻信號經過高清數(shù)字接口傳輸之后，可能會因為電氣干擾或者數(shù)據(jù)處理誤差的影響而導致輸出影像存在較大差異。因此為了整體衡量和評測數(shù)字高清接口對于視頻信號的影響，需要運用特定點的數(shù)字信號做以標識，也可以通過所傳輸圖像的峰值信噪比進行接口傳輸視頻的PSNR值。

3.2　測試架構

數(shù)字高清視頻信號傳輸?shù)慕涌赑SNR值測試通過檢測接口端輸入的視頻流、本地信息流以及采樣觸發(fā)單元、結果顯示單元進行構建，而對于數(shù)字高清接口的視頻信號傳輸信噪比的檢測需要從以下方面開展：首先應當注意數(shù)字高清接口的輸入視頻單元，將輸入的視頻進行視頻流采樣中進行分解；其次對于本地原始的視頻信號分解和采集，主要通過將本地存儲的視頻以信號形式傳送到視頻流采樣中；采樣時間觸發(fā)單元，在這方面需要預設所需樣品不同時間點的信息，并且依據(jù)信息開展數(shù)據(jù)信息的虛擬化處理，對于傳輸視頻和本地視頻同步采樣，獲得同期時間點的圖像信號；除此之外對于所輸入的傳輸信號進行一定方式的計算，并且計算出不同標準條件下的PSNR數(shù)值；在結果顯示單元經過計算和整理之后，將不同標準條件下的PSNR數(shù)值進行表格化處理，整體進行測算信號傳輸品質。

4　數(shù)字高清視頻傳輸品質分析設備設計與功能實現(xiàn)

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

對于數(shù)字高清視頻的切選來說，需要首先變換標清數(shù)字信號的視頻，隨后進行高清字符的疊加和配置出5路的高清信號，將一路高清數(shù)字信號傳送到畫面分割器進行處理，隨后轉移到高清監(jiān)視器開展同步的監(jiān)視；將一路進行圖像傳輸機房的處理；兩路開展高清視頻的數(shù)字信號傳輸；另一路進行選擇適當?shù)母咔迩羞x矩陣中進行高清信號的切選，進一步開展錄制和品質分析準備。

5　結束語

隨著當前市場發(fā)展中數(shù)字高清視頻信號的傳輸設備對于品質的提升需求的不斷增加，國內外對應視頻信號傳輸品質分析設備生產廠家也在不斷提出新型數(shù)字高清接口的標準。本文提出和分析運用PSNR技術作為測試主要方法的數(shù)字高清視頻信號傳輸處理設備的設計方法，通過與傳統(tǒng)視頻信號分析儀進行性能以及實際應用過程中的效率的對比，認為其更具有系統(tǒng)性、應用性等特性，可以更加全面高效的衡量數(shù)據(jù)信號傳輸品質。

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