ITU-R BT 1204 FRENCH-1995 Measuring methods for digital video equipment with analogue input output《带有模拟输入 输出的数字视频设备的测量方法》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1204 1 RECOMMANDATION UIT-R BT.1204*Mthodes de mesure pour des quipements vido numriques entre/sortie analogiques (1995) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quon continuera utiliser des mthodes de conversion analogique/numrique mme pour des systmes de studio entir

2、ement numriques; b) que la mesure des caractristiques analogiques des quipements vido numriques entre/sortie analogiques pose un problme dinstabilit; c) quil est essentiel de disposer de mthodes de mesure stables si lon veut amliorer les caractristiques des quipements vido numriques entre/sortie ana

3、logiques; d) quil est souhaitable, pour ces mesures, dutiliser autant que possible les instruments existants; e) quil est judicieux dutiliser un signal de vibration pour rendre alatoires les erreurs de quantification; f) quun signal dessai en pente douce convient tout fait la mesure du rapport signa

4、l/bruit, recommande 1 dutiliser la mthode de mesure dcrite dans lAnnexe 1 pour des quipements vido numriques entre/sortie analogiques bass sur des systmes 525 lignes ou 625 lignes. ANNEXE 1 1 Introduction La prsente Recommandation est destine faciliter les mesures des caractristiques des quipe-ments

5、 vido numriques de studio entre/sortie analogiques. Lorsquon mesure les caractristiques analogiques dun quipement rapport signal/bruit, gain diffrentiel/phase diffrentielle et non-linarit de la luminance lerreur de quantification du processus de codage fait varier les rsultats des mesures. Dans le c

6、as du rapport signal/bruit dun quipement vido 8 bits par exemple, les mesures font apparatre un chiffre compris entre 50 et 70 dB lorsquon utilise une mthode classique avec un mesureur de bruit. Soucieuse de rsoudre ces problmes, BTA (Broadcasting Technology Association of Japan) a cr un Groupe de t

7、ravail pour tudier de nouvelles mthodes de mesure adaptes aux quipements vido numriques entre/sortie analogiques. Des travaux similaires ont t entrepris au Royaume-Uni. _ *La Commission dtudes 6 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2002 conformmen

8、t aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R BT.1204 La mthode dcrite dans la prsente Recommandation permet dobtenir des rsultats de mesure stables car les erreurs de quantification ont t supprimes: en superposant sur un signal dessai un signal de vibration que lon supprime avant deffec

9、-tuer les mesures avec des filtres limiteurs de bande; et en utilisant un signal en pente douce et non un signal damplitude constante pour mesurer le rapport signal/bruit afin que le signal dessai franchisse pratiquement tous les niveaux de quantification. Les paramtres mesurs dans la prsente Recomm

10、andation sont le rapport signal/bruit, le gain diff-rentiel, la phase diffrentielle, les caractristiques des impulsions et la non-linarit de luminance (voir la Note 1). La prsente Recommandation porte sur les mthodes de mesure utilises pour les quipements 525 lignes et 625 lignes mais les principes

11、thoriques de ces mthodes sappliquent dautres systmes, TVHD et TVDA par exemple. NOTE 1 La caractristique gain/frquence est un lment important de la spcification des caractristiques dun tlviseur. Il faut toutefois un quipement de mesure particulier dot dune fonction de pondration supprimant le signal

12、 de vibration; la mthode de mesure de la caractristique gain/frquence est donc dcrite dans lAppendice 1. 2 Dfinitions gnrales 2.1 Equipement vido et signaux dessai Les signaux dessai sont dfinis pour des systmes 525 lignes ou 625 lignes. 2.2 Dispositif lessai (DUT) Le dispositif lessai (DUT) est llm

13、ent de lquipement vido faisant lobjet de mesures. La conversion analogique/ numrique ou numrique/analogique des DUT qui doivent faire lobjet de mesures selon les mthodes recommandes devrait avoir une rsolution dau moins 8 bits. 2.3 Unit IRE Une unit IRE est une chelle linaire permettant de mesurer l

14、es amplitudes relatives dun signal de tlvision, la rfrence zro tant situe au niveau du signal de suppression. 100 units IRE corres-pondent au niveau du blanc de rfrence et 40 units IRE correspondent au front arrire des impulsions de synchronisation. Les systmes 525 lignes sont souvent exploits avec

15、100 units IRE correspondant 0,714 V crte-crte alors que les systmes 625 lignes sont souvent exploi-ts avec 100 units IRE correspondant 0,7 V crte-crte. 2.4 Analyseur vido Dans la prsente Recommandation, lanalyseur vido est un appareil de mesure de signaux vido automatique dot des fonctions de pondra

16、tion et dinterpolation des signaux, ce qui permet de r-duire les composantes de bruit des signaux tudis. Rec. UIT-R BT.1204 3 3 Dfinition du signal de vibration 3.1 Signal de vibration Le signal de vibration utilis pour stabiliser les valeurs mesures fait faiblement varier de faon alatoire le niveau

17、 des signaux dessai et distribue donc uniformment les erreurs de quantification par rapport aux niveaux de quantification. Etant donn quil faut pouvoir supprimer facilement le signal de vibration avant deffectuer les mesures, on utilise dans la prsente Recommandation un signal de vibration sinusodal

18、 qui peut tre supprim avec un filtre simple. Pour servir de signal de vibration, ce signal sinusodal et le signal dessai doivent tre asynchrones (non verrouills). A cette fin, la frquence du signal sinusodal devrait de prfrence tre situe en dehors de la frquence de coupure nominale du systme mais da

19、ns les limites de la largeur de bande du conver-tisseur analogique/numrique et numrique/ analogique du DUT. Il est conseill dutiliser, pour un systme 525 lignes, une frquence de 5,162 MHz qui correspond au deuxime zro dun filtre passe-bas 4,2 MHz situ dans un mesureur de bruit vido et pour un systme

20、 625 lignes une frquence de 6,145 MHz, qui correspond au point zro dun filtre passe-bas 5,0 MHz. On part donc de lhypothse que la frquence dchantillonnage des DUT est suprieure au double de la frquence la plus leve des filtres mesureurs de bruit, par exemple, une frquence d-chantillonnage quatre foi

21、s suprieure celle de la sous-porteuse couleur comme dans le format 244 de la SMPTE pour des signaux composites ou une frquence de 13,5 MHz comme dans la Recom-mandation UIT-R BT.601 pour des signaux en composantes. Lamplitude du signal sinusodal doit tre de 30 mV crte-crte 10%. Il est souhaitable qu

22、e le signal sinusodal soit superpos pendant la priode active du signal vido dessai. 3.2 Notes 3.2.1 Superposition du signal de vibration Il est possible de superposer le signal de vibration sur le signal dessai laide des circuits illustrs la Fig. 1. 3.2.2 Elimination du signal de vibration avant les

23、 mesures Lorsquon mesure un DUT en utilisant le signal de vibration, il faut observer et mesurer le signal de sortie du DUT aprs avoir limin le signal de vibration. Si le signal de vibration est un signal sinu-sodal non verrouill, il est possible de le supprimer: en utilisant des filtres limiteurs d

24、e bande; en effectuant une moyenne des signaux avec lanalyseur vido; en annulant ce signal avec un amplificateur oprationnel. Les deux dernires mthodes sont efficaces mais ncessitent des instruments de mesure particuliers. a) Suppression du signal de vibration laide de filtres limiteurs de bande Les

25、 instruments de mesure de signaux vido comportent divers types de filtres permettant deffectuer facilement des mesures prcises. Ces filtres permettent de supprimer efficacement un signal de vibration de frquence relativement leve: 5,162 MHz pour des systmes 525 lignes et 6,145 MHz pour des systmes 6

26、25 lignes. 4 Rec. UIT-R BT.1204 75 75 FIGURE 1Exemple de circuits permettant de superposer le signal de vibrationa) Superposeur normalEntre “porte“ du gnrateurde signaux sinusodaux 5,162-6,145 MHzGnrateur designaux dessaiSignal desuppressionEntre “porte“ du gnrateurde signaux sinusodaux 5,162-6,145

27、MHzSignal desuppressionGnrateur designaux dessai4,5 k3,6-4 Vc-cNote 1 Lamplitude des signaux dessai peut diminuer aprs leur passage dans ce circuit.b) Superposeur simpleD01Un vecteurscope, par exemple, utilise un filtre passe-bande ne laissant passer que les signaux de chrominance, le signal de vibr

28、ation est donc en dehors de la bande passante du filtre passe-bande. Par consquent, le vecteurscope peut observer le signal de sortie du DUT sans que le signal de vibration ninflue sur la mesure du gain diffrentiel ou de la phase diffrentielle. Les moniteurs de forme donde et les mesureurs de bruit

29、comportent des filtres de mesure susceptibles de rduire le signal de vibration, savoir: Filtre passe-bas: il permet dobserver les composantes basse frquence dun signal vido; cest le cas des filtres de mesure du rapport signal/bruit, des filtres units IRE et des filtres de luminance qui sont des filt

30、res rjecteurs la frquence du signal de chrominance. Rec. UIT-R BT.1204 5 Filtre passe-bande: il permet dobserver les signaux de chrominance; associe un rseau diffrentiateur du signal en escalier dfini dans lAnnexe II de la Partie C, 4.3 de la Recommandation UIT-T J.61 pour mesurer la linarit de la l

31、uminance avec un signal en escalier. b) Suppression du signal de vibration laide dun analyseur vido Comme indiqu au 2 de la prsente Annexe, lanalyseur vido dispose dune fonction de moyen-nage des donnes permettant daccrotre la stabilit et la cohrence des rsultats de mesure. Cette fonction permet de

32、bien liminer le signal de vibration. c) Suppression du signal de vibration laide dun circuit dannulation Comme le montre la Fig. 2, le signal de sortie du DUT et un signal sinusodal ayant la mme phase et la mme amplitude que celles des composantes du signal de vibration la sortie du DUT sont envoys

33、dans un dispositif de subtraction afin dannuler la composante de vibration. On notera que cette mthode ncessite un dispositif de subtraction trs performant. DUTFIGURE 2Schma fonctionnel de lannulation du signal de vibrationGnrateur designaux dessaiSuperposeur dusignal de vibrationGnrateur designaux

34、sinusodaux 5,162-6,145 MHzTransposeur dephase/de niveauA OscilloscopeBAdapter le niveau dentreet la phase de B afin derduire au strict minimumlamplitude du signal devibrationD023.2.3 Amplitude du signal de vibration Il ressort dexpriences que lamplitude minimale du signal de vibration est comprise e

35、ntre 20 et 30 mV crte-crte pour un DUT 8 bits. La valeur de 30 mV crte-crte correspond 4 6 bits de faible poids pour un DUT 8 bits. Pour des DUT ayant une rsolution dau moins 9 bits, des amplitudes de 30 mV sont acceptables. On a donc recommand une valeur de 30 mV pour lampli-tude du signal de vibra

36、tion superpos utilis pour les mesures sur les DUT quelle que soit leur rsolution binaire. 6 Rec. UIT-R BT.1204 4 Mthodes de mesure 4.1 Rapport signal/bruit (mesure du bruit alatoire continu et du bruit de quantification diffus) 4.1.1 Dfinition Le rapport signal/bruit est dfini comme tant le rapport

37、de lamplitude crte-crte de 100 units IRE dun signal de luminance sur la valeur efficace du bruit alatoire et du bruit de quantification, exprim en dcibels. 4.1.2 Signaux dessai Signal horizontal en pente douce dune amplitude comprise entre 20 et 25 units IRE environ, le niveau du plateau tant de 40

38、units IRE; ou, si ce signal dessai en pente douce nest pas disponible, un signal damplitude constante de 50 units IRE associ au signal de vibration peut tre utilis. Ces signaux dessai sont reprsents la Fig. 3. FIGURE 3Signaux dessai pour les mesures du rapport signal/bruita) Signal en pente douceSig

39、nal de vibration dune amplitude de 30 mV20-25 units IRE 40 units IREb) Signal damplitude constante avec signal de vibrationD034.1.3 Appareillage de mesure Gnrateur de signaux dessai capable de gnrer un signal en pente douce ou un signal dessai damplitude constante. Gnrateur de signaux de vibration e

40、t un superposeur de signaux de vibration lorsque le signal dessai est amplitude constante. Mesureur de bruit vido ou un analyseur vido dot dune fonction de suppression dinclinaison et des filtres passe-bas et passe-haut limiteurs de bande. Filtre passe-haut extrieur 200 kHz, au besoin. 4.1.4 Limitat

41、ion de bande Lappareillage de mesure devrait utiliser des filtres limiteurs de bande. La limite de bande infrieure ncessaire pour liminer le ronflement d lalimentation est en principe de 10 kHz. On peut Rec. UIT-R BT.1204 7 utiliser le filtre passe-haut 200 kHz, dcrit dans lAnnexe II de la Partie C

42、de la Recommandation UIT-T J.61 pour supprimer la composante oblique du signal en pente douce, si ncessaire. La limite de bande suprieure correspond la frquence la plus leve du DUT. La limite de bande sup-rieure est de 4,2 MHz pour des systmes 525 lignes et de 5,0 MHz pour des systmes 625 lignes. Lo

43、rsquon utilise un filtre passe-haut 200 kHz, la bande de mesure doit tre indique dans la fiche technique. 4.1.5 Mthodes de mesure 4.1.5.1 Mesure utilisant le signal dessai en pente douce Un schma fonctionnel du montage de mesure est illustr la Fig. 4. On peut supprimer le filtre passe-haut 200 kHz e

44、xtrieur si la fonction de suppression de linclinaison de linstrument suffit liminer la composante en pente du signal dessai. Si on utilise un filtre passe-haut extrieur, il faudra peut-tre appliquer un signal de synchronisation externe lappareil de mesure afin de gnrer un signal de fentre de mesure.

45、 La fentre de mesure pour le signal dessai en pente douce doit tre fixe de faon couvrir uniquement la partie en pente et non la partie damplitude constante du signal dessai. DUTFIGURE 4Schma fonctionnel du montage de mesure du rapport signal/bruitutilisant un signal en pente douceGnrateur designaux

46、dessaiMesureur de bruit vidoavec filtre passe-basdot dune fonctionde suppression delinclinaisonAnalyseur vidodot dune fonctionde suppression delinclinaisonFiltre passe-haut 200 kHzSynchronisation extrieureD044.1.5.2 Mesure utilisant le signal damplitude constante de 50 units IRE associ un signal de

47、vibration Un shma fonctionnel du montage de mesure est illustr la Fig. 5. La frquence du signal de vibration devrait rester dans la gamme des zros du filtre passe-bas de linstrument. 8 Rec. UIT-R BT.1204 DUTFIGURE 5Schma fonctionnel du montage de mesure du rapport signal/bruitutilisant un signal damplitude constante associ au signal de vibration* Signal damplitude constante pendant toute la dure de la trameMesureur de bruit vidoou analyseur vido dot dun filtre passe-basSuperposeur dusignal de