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。


图1 数字播出通路示意图

3.“串行数字电视信号 Serial 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13.5MHZ ，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，±22ms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。

回顾前面述及的内容，不外乎引经据典地浏览了一通标准、枯燥乏味地罗列出一些条款。究竟数字播出通路本身特别是测量方面到底有哪些蹊跷之处呢？现归纳如下：

（一） 数字电视信号质量取决于整个通道质量

与模拟信号相比，数字信号似乎对通道质量不那么敏感，多层次、多级数、长距离传输后，经解码再变回视频信号，不仅幅度不变，信噪比还很高。“要不就没有信号，有就是好的”已成为众所周知的“数字优点”。相比之下，模拟信号就有些力不从心了，不仅要注意传输距离、通道长度以及设备（或级数）的多少，而且还要注意通道质量（当然，也有好处，用检测过的通道再去传视频信号，能做到心中有数；再坏的画面，即使模摸糊糊了也能看出个模样来；相关的图像还能通过通道质量估计出画面好坏来）。

然而，数字信号看什么呢？

还是看通道质量，而且仍然用“模拟”的方法。

说起数字电视信号来，从原理上讲，都是 0 、1码流，通过编码体现信号幅度等的变化。在传输（包括多代复制、数字处理等）过程中，只要没有误码出现，视频信号的质量似乎与码流幅度无关。但不等于没有联系。而且，正因为能够使幅度低到“只要没有误码出现”的极限（参见图5、6），就没有问题。所以，相对来说可传得较远。恢复成模拟信号后，其幅度（仍为 700 mV）以及可能影响信号质量的参数（如信噪比等）均不变。所谓“仍然用'模拟’方式”，其原委是：用观察模拟信号波形的方法看数字信号的“眼图”。如，以宽带示波器为基础（1000MHz以上），用数字时钟做外触发时基，观察数据流模拟“波形”就是一例。因为，作为数据流系列方波的升、降是“随机”的，是按信号编码规律排列的。所以，除非用单次记忆示波器。（其实也很难，因为频率太高了。理论上没问题。）否则，是看不到“无”规律排列的数据流“方波”的。而“眼图”却能够模拟单次跳变的幅度、周期（跳变间隔），加上纯属模拟的观察方法，因此，可以坦然地称之为 用“模拟”的方法了。缺点是：经过一定长度后，信号会出现“有则好，劣则无”的现象。这种极端情况给我们日常维护工作带来了极大的不便。由此可见，数字测量的任务就在于寻找传输中的可视状态，在极端情况下找出渐变规律来。

（二）串行数字信号的“眼图”是监视数字通道质量的最好“眼睛”

《行标》 4.1中提到，数字视频通路技术指标是由：信号特性、信号波形和通路指标三部分组成。上节图 2 所示的“眼图” 即为数字信号数据流的“模拟波形”，系在专用的示波器或波形监视器上观察所得。由于多次扫描，加上示波管的余辉，使单次不规律的跳变（数据码流的0、1状态）重叠成接近方波的形状。利用“眼图”可实现对信号进行随时监测的设想，进而又可实时地对通道进行测量。因为，“眼图”是个 270 Mb/s的“周期”信号（准确地说应该是“跳变间隔”，用UI 表示），它对应的是 ITU-R RT.601“编码标准” 即， 国标GB/T 14857-93所规定的10 比特串行数据流。眼图参数对通道的质量很敏感（因为是模拟量），产生的失真很明显。但，不直接影响载传信号的质量。可以说，只要数据流还有“过零点”不管幅度有多低，杂波有多大，“0”、“1”状态未被破坏，经过解码后的信号总会和原来的一样。这就正是数字信号的优点。然而，通道若是有问题了，如，距离过长、失真过大，信噪比过低等。“眼图”便会闭上眼睛。因此，根据每个“眼”中心部分信号所剩余的空间大小（称为“眼高” ）和外部总幅度电平的高、低，来检测串行数据流的可用程度是十分有效的。任何使“眼”闭合的因素都将导致信号变劣。也就是说，除控制衰耗、保证 “眼高”外，对“眼宽”（跳变沿抖动大小）也要给予足够的重视。这种将二者结合起来的观察术语称之为“眼开度” ，它是描述通道质量的一个非数据的参考量（眼开度越大越好）。因此可以说，眼图观测方法的妙处就在于：用视频的眼光看数字信号。

由于“眼图”参量的优劣是有渐变过程和可控的。所以，能有效地弥补“极端情况”突然出现给维护工作带来的不便。

（三）电缆特性不容忽视，数字、模拟界限难分

提起建立、设计数字电视系统，往往离不开谈论“数字电缆”。这是一个极易让人进入误区的话题。一般，在模拟系统工作过的技术人员都有这样一些体验：从复合系统转入模拟分量时，电缆数量一下子增加了三倍，为防止三个分量间出现增益差和延时差，在系统施工时特别强调电缆长度要一样，极端时甚至有人要求误差不能超过一厘米。经过了一段实践后，发现：分量系统（包括分量录像机等）的优势越来越减退了—多代复制的能力 由 10 版降至了5 版。究其原因倒很简单，系统设备（主要是录像机）年久“失修”（准确些说应该是失调），原来，色亮延时差、增益差的增加并非电缆长度不等所至。关键在于各路放大器、板卡的参数偏离了原始值。通过大修维护或全面调整后再看系统指标就会发现，即使将某根电缆有意加长或减少几米都无所谓，色亮差也并不如想像的那么严重。因为，通常的视频电缆延时量只有 10 ns/m，而一个像素就占 166ns（6 MHz带宽），即使经过十几米也不可能出现明显的增益不等或彩色镶边等现象。这个例子说明；对电缆的特性不了解，难免在使用中陷入盲目状态。

再看数字系统。 经历了“分量小岛”、分量转播车等“三倍电缆、接插件使维护量大增”的工程师们，一旦用起 SDI “一线通”来，立即会如获至宝。因为，它太省事了，连音频线全可取消。于是，三倍价格的电缆也好、五倍价格的镀金接插件也好，便成为了建设数字系统的必不可少的开支。有如上述模拟分量的例子，冷静下来分析一下，有必要那么绝对化吗？工程中是否可以不用“一刀切”的办法？且听如下分解。

不可否认，传输 270Mb/s 的信号要求应该是相当高的（当然，与传1.5 Gb/s的“高清”信号相比又略觉逊色了）。表1列出了某些型号电缆的参数，供参考。