應(yīng)用指南
視頻測量介紹
使用4000系列數(shù)字熒光示波器進(jìn)行視頻測量
引言
不管是調(diào)試視頻裝置還是設(shè)計一個新機頂盒，進(jìn)行視頻測量都是一個主要挑戰(zhàn)。視頻波形非常復(fù)雜，經(jīng)常把表示
視頻圖像的信號與顯示圖像所需的定時信息組合在一起。視頻信號可以采用各種不同的標(biāo)準(zhǔn)和格式，每種標(biāo)準(zhǔn)和
格式都有自己的特點。某些視頻測量要求專用儀器，如泰克業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)波形監(jiān)測儀、視頻測量儀表和矢量顯示器。也
可以使用通用示波器進(jìn)行許多常見的測量，只要該儀器擁有適當(dāng)?shù)牟杉蜏y量功能。
在本應(yīng)用指南中，我們將考察關(guān)鍵視頻測量問題，說明它們與不同類型的示波器的關(guān)系。我們還將演示怎樣使用
4000系列數(shù)字熒光示波器進(jìn)行常見的視頻測量。視頻測量介紹使用4000系列數(shù)字熒光示波器進(jìn)行視頻測量
應(yīng)用指南
轉(zhuǎn)換 處理 顯示
光
編碼器 處理 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編碼
圖像捕獲
合成視頻
記錄 矩陣
轉(zhuǎn)換成色
差信號 監(jiān)視器
數(shù)字化
分量視頻
數(shù)字處理
模擬處理
記錄
監(jiān)視器
圖1. 標(biāo)清視頻系統(tǒng)的典型方框圖。
基本視頻標(biāo)準(zhǔn)和格式 圖1是典型的視頻系統(tǒng)方框圖。不管系統(tǒng)是標(biāo)清還是高
清，其中的步驟類似。注意，在來源和目的地之間，視
有許多不同的視頻標(biāo)準(zhǔn)和格式。某些系統(tǒng)如NTSC、
頻信號會多次變換格式。為設(shè)計和調(diào)試這些系統(tǒng)，測試
PAL和SECAM，已經(jīng)使用了幾十年，通常稱為“標(biāo)清”
設(shè)備必須能夠考察每種格式的信號。
電視。比較新的系統(tǒng)如高清電視(HDTV)則通過提高圖
像內(nèi)部的行數(shù)和像素數(shù)量，提供了更高的清晰度。視頻
轉(zhuǎn)換
信號的來源很多，包括攝像機、掃描儀和圖像終端。傳
輸時在RF載波上沒有調(diào)制的信號稱為基帶視頻信號， 第一次格式變化發(fā)生在第一步，即轉(zhuǎn)換。為更容易處
包括模擬陸地系統(tǒng)或電纜傳輸系統(tǒng)中使用的大多數(shù)視頻 理，原始的RGB 信號通常會轉(zhuǎn)換成三個分量信號：
信號。一般來說，基帶視頻信號在開始時是三種分量模 Luma信號或Y，及從Y導(dǎo)出的兩個色差信號，通常是
擬或數(shù)字信號，代表著三原色，即紅色、綠色和藍(lán)色 B-Y和R-Y。
(RGB)三種分量。這些信號通常會經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，然后
才到達(dá)電視監(jiān)視器。
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根據(jù)使用的標(biāo)準(zhǔn)或格式，可以改變色差信號。例如，對 分量視頻
SMPTE模擬分量系統(tǒng)，它們可以改變標(biāo)度，變成Pb和 然而，電視演播室會首選分量視頻信號，這些信號生成、
Pr。在NTSC合成系統(tǒng)中，色差信號的標(biāo)度變成I和Q。 記錄和處理起來比較簡單，可以在信號上結(jié)合應(yīng)用切
對PAL系統(tǒng)，它們變成U和V，依此類推。一旦轉(zhuǎn)換之 換、混合、特效、色彩校正、降低噪聲和其它功能。與
后，可以分配三個分量信號進(jìn)行處理。 合成視頻一樣，由于沒有編碼/解碼過程，分量視頻系
統(tǒng)和設(shè)備更容易保持信號完整性，可以實現(xiàn)更高的圖像
處理 質(zhì)量。分量視頻的缺點是必須在不同電纜上傳送信號，
在我們擰電視監(jiān)視器上的控制功能時，我們只能改變圖 限制了信號傳送的距離，要求認(rèn)真匹配信號路徑。
像的顯示方式。在視頻信號中，可以編輯、混合或改動
視頻信號，準(zhǔn)備進(jìn)行傳輸和查看。可以組合視頻分量信 Y/C視頻
號，形成一個合成視頻信號(如在NTSC、PAL或SECAM Y/C視頻是S-VHS和Betacam系統(tǒng)中使用的折衷解決
系統(tǒng)中)。它們可以保持獨立的不同分量信號(如在RGB 方案。Y/C是一種分量格式，它在一對色彩副載波上調(diào)
圖像和HDTV系統(tǒng)中)。它們可以分成不同的流明和色 制色度信號，但色度信號會與流明信號分開。這最大限
度信號(如在Y/C系統(tǒng)中，如S-VHS或Hi-8)。它們甚 度地減少了合成系統(tǒng)的流量/色度影響，同時簡化了分
至可向上變換成HDTV信號。 量系統(tǒng)的頻道間定時問題?？梢栽谝粭l專用電纜上傳送
Y/C信號。
合成視頻
合成視頻信號是傳統(tǒng)廣播和有線電視應(yīng)用中最常見的信 高清電視
號，之所以稱為“合成”信號，是因為它們包含組合成 基帶信號可以處理成(甚至最初就是)高清電視信號。很
一個信號的多個信號分量。在北美和日本，NTSC標(biāo)準(zhǔn) 明顯，上變頻的標(biāo)清信號的質(zhì)量和清晰度不如基本高清
定義了Luma(黑色和白色信息)、色度(色彩信息)和同步 信號。我們將在后面更詳細(xì)地介紹HDTV。
(定時信息)編碼成合成視頻信號的方式。在大多數(shù)其它
國家中，PAL和SECAM標(biāo)準(zhǔn)提供了同樣的功能。這些 顯示
標(biāo)準(zhǔn)中在一對色彩副載波上調(diào)制色度信號。然后調(diào)制的
在傳輸之后，顯示步驟的目標(biāo)是準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)處理的圖
色度信號增加到流明信號中，構(gòu)成視頻信號的活動部
像。在合成系統(tǒng)中，信號必須解碼成分量形式，然后轉(zhuǎn)
分。最后增加同步信息。盡管很復(fù)雜，但這種合成信號
換成RGB格式，以在監(jiān)視器上進(jìn)行顯示。分量視頻信號
可以在一條同軸電纜上傳送，這是一種優(yōu)勢。
所需的處理較少，因為它們可以直接轉(zhuǎn)換成RGB信號進(jìn)
行顯示。
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第一個場開始 第二個場開始
回掃
第二個場結(jié)束
第一個場結(jié)束
第一行 第三行
水平
同步脈沖
水平同步脈沖 垂直同步信息
垂直回掃
圖2a、圖2b和圖2c. 模擬合成基帶中的同步信號。
視頻同步 攝像機和顯示器必須同步，以同時掃描圖像的同一部
為復(fù)現(xiàn)圖像，需要在水平方向和垂直方向同時掃描攝像 分。這種同步由水平同步脈沖處理，這是基帶視頻信號
機和視頻顯示器(參見圖2a)?？梢越惶鎾呙杵聊簧系母?的一部分。水平同步脈沖開始水平掃描。在水平消隱間
個水平行，先掃描奇數(shù)行，然后掃描偶數(shù)行，如在隔行 隔中，光束返回屏幕的左側(cè)，等待水平同步脈沖，然后
掃描系統(tǒng)中；也可以順序掃描各行，如在逐行掃描系統(tǒng) 掃描另一行。這稱為“水平回掃”(參見圖2b)。
中。
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應(yīng)用指南
圖3a. NTSC基帶視頻波形的水平消隱部分。 圖3b. HDTV基帶視頻波形，顯示三電平同步脈沖。
在波束到達(dá)屏幕底部時，它必須返回頂部，開始下一個 高清電視
場或幀，這稱為“垂直回掃”，其使用垂直同步脈沖傳 上面我們一直重點介紹典型的標(biāo)清系統(tǒng)，如NTSC和
送信號(參見圖2c)。垂直回掃所用的時間要比水平回掃 PAL。通過在圖像內(nèi)部提高行數(shù)和像素數(shù)，高清電視提

應(yīng)用指南涵蓋了4000系列數(shù)字熒光示波器在進(jìn)行視頻測量時的各項詳細(xì)操作與功能。本指南旨在幫助用戶充分利用這款高性能示波器對模擬和數(shù)字視頻信號進(jìn)行全面而精準(zhǔn)的分析，包括但不限于： 1. **設(shè)備介紹**：首先簡要介紹了4000系列數(shù)字熒光示波器的技術(shù)規(guī)格、特性優(yōu)勢以及適用于視頻測量的關(guān)鍵部件，如高速采樣率、大帶寬、高分辨率屏幕等。 2. **視頻信號基礎(chǔ)知識**：回顧了視頻信號的基本概念，如幀速率、像素時鐘、色度與亮度信號、同步分離等內(nèi)容，以便于讀者理解視頻測量的重要性及原理。 3. **設(shè)置與準(zhǔn)備**：詳述如何配置示波器以適應(yīng)視頻信號測量，例如選擇正確的垂直速度、觸發(fā)源與模式（如隔行/逐行掃描）、合適的通道組合（RGB或Y/C）等步驟。 4. **捕獲與顯示**：闡述如何捕獲并實時顯示視頻幀，包括調(diào)整顯示格式（如單幀、序列、區(qū)域滾動等），以及觀察關(guān)鍵波形參數(shù)（如上升時間、下降時間、抖動、失真等）的方法。 5. **高級特性應(yīng)用**：介紹4000系列示波器針對視頻測量的特色功能，如實時眼圖分析、頻域分析、抖動計算等，并提供實際案例展示這些功能如何助力問題診斷與優(yōu)化。 6. **注意事項與最佳實踐**：列出在進(jìn)行視頻測量過程中應(yīng)注意的事項，如保持良好的接地、避免信號干擾、正確處理長電纜延遲等問題，以及推薦的最佳實踐操作流程。 7. **故障排除與維護(hù)**：針對可能遇到的問題，提供故障排查與解決方法，包括示例性的常見問題及其解決方案。 通過這份詳細(xì)的4000系列數(shù)字熒光示波器進(jìn)行視頻測量應(yīng)用指南，用戶可以更好地掌握該設(shè)備在專業(yè)視頻信號測試中的使用技巧，從而提升工作效率并確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。