ITU-R BT 1204 SPANISH-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 RECOMENDACIN UIT-R BT.1204*Mtodos de medicin de equipos videodigitales con entrada/salida analgica (1995) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que proseguirn los procesos de conversin analgico/digital incluso en sistemas de estu-dios completamente digit

2、ales; b) que en la medicin de las caractersticas analgicas de equipos videodigitales con entra-da/salida analgica se plantea el problema de la inestabilidad; c) que para mejorar la calidad de funcionamiento de equipos videodigitales con entrada/salida analgica es esencial disponer de mtodos de medic

3、in estables; d) que es conveniente que tales mtodos de medicin puedan hacer uso en el mayor grado posible de los instrumentos existentes; e) que el mtodo de adicin de ruido aleatorio resulta eficaz para la aleatorizacin de los errores de cuantificacin; f) que para la medicin de la relacin seal/ruido

4、 es adecuada como seal de prueba una seal de rampa rasante, recomienda 1 que para equipos videodigitales con entrada/salida analgica basados en sistemas de 525 625 lneas, se utilice el mtodo de medicin descrito en el Anexo 1. ANEXO 1 1 Introduccin Se ha elaborado la presente Recomendacin con el fin

5、de que sirva de orientacin para la medicin de las caractersticas de equipos videodigitales de estudio con entrada/salida analgica. Cuando se miden caractersticas analgicas tales como la relacin seal/ruido (S/N ), ganancia/fase diferen-cial (DG/DP) y la no linealidad de luminancia de un equipo, el er

6、ror de cuantificacin propio del proceso de codificacin produce variaciones en los resultados de las mediciones. Considerando, por ejemplo, la S/N de un equipo vdeo de 8 bits, el valor de la S/N medida puede variar entre 50 dB y 70 dB cuando se utiliza un mtodo convencional con un medidor de ruido. P

7、ara solventar estos problemas la Broadcasting Technology Association (BTA) de Japn ha organizado un Grupo de Trabajo con el mandato de que estudie nuevos mtodos de medicin de equipos videodigitales con entrada/salida analgica. En el Reino Unido se han realizado trabajos similares. _ *La Comisin de E

8、studio 6 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2002 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R BT.1204 La metodologa descrita en esta Recomendacin proporciona resultados de mediciones estables empleando los siguientes mtodos para evitar los erro

9、res de cuantificacin: superposicin de una seal de ruido aleatorio sobre la seal de prueba y eliminacin de la seal de ruido antes de la medicin mediante filtros limitadores de la banda de frecuencias; y utilizacin de una seal de rampa rasante en vez de una seal plana para la medicin de la S/N, a fin

10、de que la seal de prueba atraviese el mayor nmero posible de niveles de cuantificacin. Esta Recomendacin describe mediciones de S/N, DG/DP, caractersticas de los impulsos y no linealidad de luminancia (vase la Nota 1). Aunque la Recomendacin se aplica a mtodos de medicin para equipos de normas de 52

11、5 lneas y 625 lneas, la metodologa conceptual puede aplicarse a otros sistemas tales como TVAD y EDTV. NOTA 1 Las caractersticas ganancia/frecuencia son importantes para la especificacin de la calidad de funcionamiento de los equipos de televisin. Sin embargo, para eliminar la seal de ruido aleatori

12、o es necesario emplear un instrumento de medicin especial que disponga de la funcin de promediacin, por lo que en el Apndice 1 se describe el mtodo de medicin de las caractersticas ganancia/frecuencia. 2 Definiciones generales 2.1 Equipo vdeo y seales de prueba El equipo vdeo y las seales de prueba

13、se basan en las normas de 525 lneas y 625 lneas. 2.2 Dispositivo sometido a prueba (DUT) El trmino DUT designa al dispositivo sometido a prueba, esto es el elemento del equipo vdeo objeto de la prueba. Las conversiones A/D o D/A realizadas en los DUT que se midan empleando los mtodos recomendados, d

14、ebern tener una resolucin mayor o igual que 8 bits. 2.3 Unidad IRE Una unidad IRE es una escala lineal para la medicin de las amplitudes relativas de una seal de televisin con la referencia cero situada en el nivel de supresin. 100 unidades IRE corresponden al nivel blanco de referencia y 40 unidade

15、s IRE corresponden a la base de los impulsos de sincronizacin. Los sistemas de 525 lneas se explotan frecuentemente con 100 unidades IRE = 0,714 V pico a pico y los sistemas de 625 lneas se explotan frecuentemente con 100 unidades IRE = 0,7 V pico a pico. 2.4 Analizador de vdeo En esta Recomendacin,

16、 se define el analizador de vdeo como un instrumento de medicin auto-mtica de la seal vdeo que tienen las funciones de promediacin e interpolacin de las seales, con objeto de reducir las componentes de ruido de las seales medidas. Rec. UIT-R BT.1204 3 3 Definicin de la seal de ruido aleatorio 3.1 Se

17、al de ruido aleatorio La seal de ruido aleatorio se utiliza para estabilizar los valores medidos provocando variaciones aleatorias muy pequeas en el nivel de la seales de prueba y dispersando de esta forma homogneamente los errores de cuantificacin con relacin a los niveles de cuantificacin. Como an

18、tes de la medicin es necesario eliminar con facilidad la seal de ruido aleatorio, se emplea en esta Recomendacin como seal de ruido aleatorio una seal sinusoidal que puede suprimirse mediante un simple filtro. La seal sinusoidal deber ser asncrona (no enganchada) con relacin a la seal de prueba a fi

19、n de que pueda actuar como seal aleatoria. La frecuencia de la seal sinusoidal utilizada para este fin deber estar preferiblemente fuera de la frecuencia de corte nominal del sistema, pero dentro de la anchura de banda de los converti-dores A/D y D/A del DUT. Para los sistemas de 525 lneas, se recom

20、ienda el empleo de una frecuencia igual a 5,162 MHz que es el segundo punto de anulacin de un filtro de paso bajo (LPF) de 4,2 MHz de un medidor de ruido de vdeo y para los sistemas de 625 lneas, se recomienda el empleo de una frecuencia igual a 6,145 MHz que corresponde al nulo de un LPF de 5,0 MHz

21、. Esto supone que los DUT funcionan con una frecuencia de muestreo sustancialmente mayor que el doble de la frecuencia mxima de los filtros de medicin de ruido. Por ejemplo, con una frecuencia de muestreo igual al cudruple de la frecuencia de subportadora de color como se utiliza en el formato SMPTE

22、 244 para seales compuestas y 13,5 MHz, segn la Recomendacin UIT-R BT.601, para seales en componentes. La amplitud de la seal sinusoidal deber ser 30 mV p-p 10%. Es conveniente que la seal sinusoidal se superponga durante el periodo activo de la seal vdeo de prueba. 3.2 Notas 3.2.1 Superposicin de l

23、a seal de ruido aleatorio La superposicin de la seal de ruido aleatorio sobre la seal de prueba puede efectuarse mediante los circuitos representados en la Fig. 1. 3.2.2 Supresin de la seal de ruido aleatorio antes de las mediciones Cuando se efecten mediciones de un DUT empleando la seal de ruido a

24、leatorio es necesario realizar la observacin y medicin de la onda de salida del DUT tras suprimir la seal de ruido alea-torio. La seal de ruido aleatorio, consistente en una onda sinusoidal no sincronizada, puede supri-mirse mediante los mtodos siguientes: utilizacin de filtros de banda limitada; me

25、diante la promediacin con el analizador vdeo; y por cancelacin en un amplificador operacional. Los dos ltimos mtodos son eficaces pero requieren instrumentos de medicin especiales. a) Supresin de la seal aleatoria mediante filtros de banda limitada Los instrumentos de medicin de seales vdeo disponen

26、 de diversos tipos de filtros para realizar las mediciones con exactitud y sencillez. Tales filtros son eficaces para la supresin de la seal de ruido aleatorio si tienen una frecuencia de corte relativamente alta tal como 5,162 MHz para sistemas de 525 lneas y 6,145 MHz para sistemas de 625 lneas. 4

27、 Rec. UIT-R BT.1204 75 75 FIGURA 1Circuitos ejemplo para superposicin de la seal de ruido aleatorioNota 1 La amplitud de las seales de prueba puede disminuir despus de su paso en este circuito.b) Dispositivo de superposicin simple4,5 k3,6-4 Vp-pEntrada a la puerta delgenerador de ondasinusoidal a5,1

28、62-6,145 MHzGenerador de laseal de pruebaSeal de supresina) Dispositivo de superposicin normalEntrada a la puerta delgenerador de ondasinusoidal a5,162-6,145 MHzGenerador de laseal de pruebaSeal de supresinD01Por ejemplo, un osciloscopio vectorial utiliza un filtro de paso de banda que nicamente per

29、mite el paso de seales de crominancia. Esto implica que la seal de ruido aleatorio est fuera de la gama del filtro de paso de banda. Por consiguiente, cuando se efecte la medicin de DG/DP puede observarse en el osciloscopio vectorial la seal de salida del DUT sin ninguna influencia del ruido aleator

30、io. Los monitores de forma de onda y medidores de ruido disponen de los siguientes filtros para efectuar las mediciones. Todos estos filtros pueden reducir la seal de ruido aleatorio. Filtro paso bajo: permite la observacin de las componentes de baja frecuencia de una seal vdeo tales como los filtro

31、s para la medicin de la relacin seal/ruido, filtros de unidades IRE y filtros de luminancia que tienen un mnimo angosto en la frecuencia de la seal de crominancia. Rec. UIT-R BT.1204 5 Filtro paso banda: filtro de crominancia para la observacin de las seales de crominancia y una red diferenciadora e

32、n escalera tal como la definida en el Anexo II a la Parte C, 4.3 de la Recomendacin UIT-T J.61 que se utiliza para medir la linealidad de luminancia empleando una seal escalonada. b) Supresin de la seal de ruido aleatorio empleando el analizador de vdeo Como se describe en el 2 de este Anexo, el ana

33、lizador de vdeo tiene capacidad para promediar los datos a fin de aumentar la estabilidad y la coherencia de los resultados de las mediciones. Esta funcin elimina eficientemente la seal aleatoria. c) Supresin de la seal de ruido aleatorio mediante un circuito de cancelacin Como se muestra en la Fig.

34、 2, para cancelar la componente de ruido aleatorio se aplican a un sustractor la seal de salida del DUT cuya medicin se est efectuando y una seal sinusoidal con amplitudes y fases iguales a las de las componentes de la seal de ruido aleatorio de la salida del DUT. Debe subrayarse que la aplicacin de

35、 este mtodo exige el empleo de un sustractor de elevada calidad de funcionamiento. DUTFIGURA 2Diagrama de bloques del procedimiento de cancelacin de la seal de ruido aleatorioGenerador de laseal de pruebaDispositivo desuperposicin dela seal deruido aleatorioGenerador de ondasinusoidal(5,162-6,145 MH

36、z)Dispositivo de desplazamientofase/nivelA OsciloscopioBAjuste del nivel de entraday la fase de B para reduciral mnimo la amplitud dela seal de ruido aleatorioD023.2.3 Amplitud de la seal de ruido aleatorio Se ha obtenido a partir de los experimentos, que la amplitud mnima de la seal de ruido aleato

37、rio vara de 20 a 30 mV p-p para un DUT de 8 bits. El valor de 30 mV p-p equivale a 4-6 LSB para un DUT de 8 bits. Para DUT con una resolucin igual o mayor que 9 bits son aceptables amplitudes de 30 mV. Por consiguiente, para la medicin de cualquier tipo de DUT con independencia de su nmero de bits s

38、e recomienda utilizar 30 mV como valor de la amplitud de la seal de ruido alea-torio superpuesta. 6 Rec. UIT-R BT.1204 4 Mtodos de medicin 4.1 Relacin seal/ruido (medicin de ruido aleatorio continuo incluido el ruido de cuantificacin disperso) 4.1.1 Definicin Se define la relacin seal/ruido (S/N ) c

39、omo la relacin entre una amplitud de una seal de luminancia igual a 100 unidades IRE p-p y el valor eficaz (rms) del ruido aleatorio, incluido el ruido de cuantificacin. La relacin se expresa en decibelios. 4.1.2 Seales de prueba Seal de rampa rasante horizontal con una amplitud aproximada de 20 a 2

40、5 unidades IRE con un nivel de pedestal de 40 unidades IRE. Si no se dispone de esta seal de rampa rasante, podra utilizarse con la seal de ruido aleatorio una seal plana de 50 unidades IRE. En la Fig. 3 se representan estas seales de prueba. FIGURA 3Seales de prueba para mediciones de S/N a) Seal d

41、e rampa rasanteSeal de ruido aleatorio de 30 mV20-25 unidades IRE 40 unidades IREb) Trama plana con seal de ruido aleatorioD034.1.3 Instrumentos de medicin Generador de seal de prueba que pueda producir una seal de rampa rasante o una seal de prueba de trama plana. Generador de seal de ruido aleator

42、io y dispositivo de superposicin de la seal de ruido aleatorio, cuando se aplique la seal de prueba de trama plana. Medidor de ruido de vdeo o analizador de vdeo con una funcin de inclinacin de nulo y filtros de limitacin de banda, de paso bajo y de paso alto. Filtro externo de paso alto de 200 kHz,

43、 si es necesario. 4.1.4 Limitacin de banda El instrumento de medicin deber utilizar filtros de limitacin de banda. Generalmente, el lmite de banda inferior es igual a 10 kHz para eliminar el zumbido procedente de la fuente de alimentacin. Para eliminar la componente oblicua de la seal de rampa rasan

44、te, si es necesario, puede utilizarse Rec. UIT-R BT.1204 7 el filtro de paso alto (HPF) de 200 kHz descrito en el Anexo II a la Parte C de la Recomendacin UIT-T J.61. El lmite superior de la banda es la frecuencia ms elevada del DUT. Para sistemas de 525 lneas, el lmite superior de la banda es 4,2 M

45、Hz y para sistemas de 625 lneas, es igual a 5,0 MHz. Cuando se emplee el filtro de paso alto de 200 kHz, debe indicarse en la hoja de dato la banda de medicin. 4.1.5 Mtodo de medicin 4.1.5.1 Medicin realizada con la seal de prueba de rampa rasante En la Fig. 4 se muestra el diagrama de bloques del s

46、istema de medicin. Puede eliminarse el filtro externo, de paso alto de 200 kHz si la funcin de inclinacin de nulos del instrumento basta para eliminar la componente de rampa de la seal de prueba. Si se utiliza un filtro de paso alto externo puede ser necesario emplear una seal de sincronizacin exter

47、na al instrumento de medicin para generar una seal de ventana de medicin. La ventana de medicin de la seal de prueba de rampa rasante debe ajustarse de forma que afecte a la parte de seal en rampa nicamente y no incida sobre la parte plana de la seal de prueba. DUTFIGURA 4Diagrama de bloques de la m

48、edicin de S/N empleando una seal de rampa rasanteGenerador de laseal de pruebaFiltro paso alto200 kHzAnalizador de vdeocon funcin deinclinacin de nuloMedidor de ruido de vdeocon filtro paso bajoy funcin deinclinacin de nuloSincronizacin externaD044.1.5.2 Medicin mediante la seal de trama plana de 50 unidades IRE con ruido aleatorio mezclado En la Fig. 5 se muestra el diagrama de bloques del sistema de medicin. La frecuencia de la seal de ruido aleatorio debe estar dentro de la gama del nulo del filt