CN105704416A - 一种sdi信号抖动校准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SDI信号抖动校准方法及系统。该方法包括：获取用于模拟SDI信号的调频信号；获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分与第二频率成分的幅度比值。本发明解决了现有的贝塞尔零值法无法获得抖动值小于1UI的抖动值校准点的问题，可以获得任意的抖动值校准点，对视频信号测试设备测得的1UI以下的抖动值进行校准，实现了对SDI信号抖动值的校准。

Description

一种SDI信号抖动校准方法及系统

技术领域

本发明涉及数字视频信号技术领域，尤其涉及一种SDI信号抖动校准方法及系统。

背景技术

串行数字接口(SerialDigitalInterface，SDI)是由美国电影电视工程师协会(SocietyofMotionPictureandTelevisionEngineers，SMPTE)于1989年定义的标准数字视频接口，广泛应用于广播电视行业的演播室专业设备间的信号测量和监视。符合SMPTE标准，并由SDI接口传送的视频信号称为串行数字视频信号，简称SDI信号。近年来，SDI信号的传输速度逐步提高。抖动是影响SDI信号质量和速度提升的重要原因之一。SDI信号传输速度越高，抖动对其产生的影响越大，很小的抖动就会使得信号误码，降低SDI信号的质量。为保证SDI信号的质量，需要用视频信号测量仪器测量其抖动值大小，以确定抖动是否超过阈值。为了确保相应仪器测量量值的准确性和一致性，需要研制高精度的SDI信号抖动校准系统。

SMPTE标准根据SDI信号抖动的频率不同，将其分为定时抖动和校准抖动，并给出了各种SDI信号抖动的最大值。例如，标清SDI信号的定时抖动和校准抖动的最大值为0.2UI；高清SDI信号的定时抖动的最大值为1UI，校准抖动的最大值为0.2UI。由此，在评定视频信号测量仪器对SDI信号抖动测量量值的准确性和一致性时，需要对其测量得到的1UI以下的抖动值进行校准。根据视频信号测量仪器抖动测量原理，抖动值等于带有抖动的SDI信号相位偏移的峰峰值。应用调频信号作为带有抖动的SDI信号，1UI的SDI信号对应正弦载波信号相位为πrad，调频信号的调制指数β等于其相位偏离未调制载波信号的峰值，单位是rad，则SDI信号的抖动值对应2×βrad，可知抖动值与调制指数β关系为：

$J=\frac{2}{\mathrm{\π}}\mathrm{\β}.$

现有的应用贝塞尔零值法测量调制指数β时，根据抖动值与调制指数β关系式确定的最小抖动值为1.53UI，大于1UI。此外，贝塞尔零值法只能确定某些β值，即获得固定的抖动值作为校准点。因此，贝塞尔零值法并不适用于对SDI信号抖动进行校准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的贝塞尔零值法只能获得抖动值大于1UI的固定抖动值校准点而无法对SDI信号抖动进行校准的问题。

为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种SDI信号抖动校准方法，该方法包括：

获取用于模拟SDI信号的调频信号；

获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；

将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；

其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分与第二频率成分的幅度比值。

可选地，在所述获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值之前，还包括：

确定待校准的抖动值及相应的调制指数，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中。

可选地，所述根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，包括：

根据公式一确定与所述调制指数相应的第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值：

ΔP＝20lg(J_n1(β)/J_n2(β))，公式一

其中，ΔP为第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值，单位为dB；n1≠n2，J_n1(β)指的是当调制指数β为某一值时，第一频率成分n1对应的第一类n1阶贝塞尔函数值；J_n2(β)指的是当调制指数β为某一值时，第二频率成分n2对应的第一类n2阶贝塞尔函数值。

可选地，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，包括：

对所述调频信号进行傅里叶变换，逐渐增大最大频偏值，获取第一频率成分和第二频率成分。

可选地，所述获取用于模拟SDI信号的调频信号，包括：

根据SDI信号的传输速度和幅度确定正弦载波信号的频率和幅度；

根据SDI抖动信号的频率确定正弦调制信号的频率；

根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号。

可选地，所述根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号，包括：

根据公式二获取用于模拟SDI信号的调频信号：

S_FM(t)＝Acos[ω_ct+βsinω_mt]，公式二

其中，A为正弦载波信号幅度，ωc为正弦载波信号频率，ωm为正弦调制信号频率，β为调制指数。

本发明另一方面提出了一种SDI信号抖动校准系统，该系统包括：

调频信号获取单元，用于获取用于模拟SDI信号的调频信号；

抖动值查找单元，用于获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；

校准单元，将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；

其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值。

可选地，该系统还包括：

校准参数表保存单元，用于确定待校准的抖动值及相应的调制指数，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中。

可选地，所述校准参数表保存单元，具体用于根据公式一确定与所述调制指数相应的第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值：

ΔP＝20lg(J_n1(β)/J_n2(β))，公式一

其中，ΔP为第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值，单位为dB；n1≠n2，J_n1(β)指的是当调制指数β为某一值时，第一频率成分n1对应的第一类n1阶贝塞尔函数值；J_n2(β)指的是当调制指数β为某一值时，第二频率成分n2对应的第一类n2阶贝塞尔函数值。

可选地，所述调频信号获取单元具体用于，

根据SDI信号的传输速度和幅度确定正弦载波信号的频率和幅度；

根据SDI抖动信号的频率确定正弦调制信号的频率；

根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号。

本发明提供的SDI信号抖动校准方法及系统，解决了现有的贝塞尔零值法无法获得抖动值小于1UI的抖动值校准点的问题，可以获得任意的抖动值校准点，对视频信号测试设备测得的1UI以下的抖动值进行校准，实现了对SDI信号抖动值的校准。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明一个实施例的SDI信号抖动校准方法的示意图；

图2示出了本发明一个实施例的获取调频信号的原理图；

图3示出了本发明一个实施例的SDI信号抖动校准系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1是本发明一个实施例的基于SDI信号抖动校准方法的示意图。如图1所示，该SDI信号抖动校准方法包括：

S11：获取用于模拟SDI信号的调频信号；

S12：获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；

S13：将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；

其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分与第二频率成分的幅度比值。

本实施例的SDI信号抖动校准方法，解决了现有的贝塞尔零值法无法获得抖动值小于1UI的抖动值校准点的问题，可以获得任意的抖动值校准点，对视频信号测试设备测得的1UI以下的抖动值进行校准，实现了对SDI信号抖动值的校准。

进一步地，本实施例的SDI信号校准参数的保存过程为：

在所述获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值之前，

确定待校准的抖动值及相应的调制指数，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中。

需要说明的是，需要待校准的抖动值是根据实际需要确定的，不限于特定值，根据抖动值与调制指数β的关系式确定相应的调制指数。

具体地，所述根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，包括：

根据公式一确定与所述调制指数相应的第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值：

ΔP＝20lg(J_n1(β)/J_n2(β))，公式一

其中，ΔP为第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值，单位为dB；n1≠n2，J_n1(β)指的是当调制指数β为某一值时，第一频率成分n1对应的第一类n1阶贝塞尔函数值；J_n2(β)指的是当调制指数β为某一值时，第二频率成分n2对应的第一类n2阶贝塞尔函数值。

应当注意的是，当n1或n2等于0时，代表载波频率成份，当n1或n2等于1，2，3…时，代表第1、2、3…边频频率成份。在实验中，n1和n2可以任意选择，但是要保证所选择的频率成份幅度稳定。当n1和n2选定后，ΔP在不同的区间内单调性不同，但不会存在一个β值对应两个ΔP的情况，保证了幅度比值与抖动值的一一对应关系。

进一步地，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，包括：

对所述调频信号进行傅里叶变换，逐渐增大最大频偏值，获取第一频率成分和第二频率成分。

具体地，所述获取用于模拟SDI信号的调频信号，包括：

根据SDI信号的传输速度和幅度确定正弦载波信号的频率和幅度；

根据SDI抖动信号的频率确定正弦调制信号的频率；

根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号。

在实际应用中，根据需要校准的SDI信号种类，获取SDI信号的传输速度(不同种类的SDI信号的传输速度不同)。根据SDI信号传输速度和幅度，确定正弦载波信号频率。正弦载波信号频率为SDI信号传输速度的一半，正弦载波信号的幅度与SDI信号的幅度相等。正弦调制信号的频率与SDI抖动信号的频率相等。

更进一步地，所述根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号，包括：

根据公式二获取用于模拟SDI信号的调频信号：

S_FM(t)＝Acos[ω_ct+βsinω_mt]，公式二

其中，A为正弦载波信号幅度，ω_c为正弦载波信号频率，ω_m为正弦调制信号频率，β为调制指数。

图2示出了本发明一个实施例的获取调频信号的原理图。最大频偏等于β乘以调制信号频率，设置好载波信号和调制波信号的幅度和频率，当最大频偏设为0Hz时，相当于β为零，信号没有被调制。在从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分的过程中对所述调频信号进行傅里叶变换，逐渐增大最大频偏值，以获取第一频率成分和第二频率成分。

下面以一个具体的SDI信号抖动校准方法的实施方式说明本发明的技术方案。该部分以标清的亮度信号和色度信号取样比例为4:2:2的演播室数字分量信号为例进行阐述，其传输速度为270Mbit/s，其他种类SDI信号的实施方式与此SDI信号相同，不再赘述。具体步骤如下：

(1)标清的亮度信号和色度信号取样比例为4:2:2的演播室数字分量信号传输速度为270Mbit/s，幅度为800mv，则正弦载波信号频率为135MHz，幅度为800mv。抖动信号频率为10kHz，则正弦调制信号的频率为10kHz。设置正弦载波信号频率为135MHz，设置正弦调制信号频率为10kHz，获得调频信号，并设置其最大频偏为0Hz。

(2)确定SDI信号抖动值校准范围(0-0.5UI)和具体的抖动值(0.1UI，0.15UI，0.2UI，0.3UI，0.5UI)。根据需要校准的抖动值，由抖动值与调制指数β的关系式确定相应的调制指数。

(3)对获得的调频信号进行傅里叶变换，逐渐增大最大频偏值，得到载波频率成份和一系列边频频率成份。根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中，SDI信号校准参数表如表1所示：

表1SDI信号校准参数表

(4)测量载波频率成份和第一边频频率成份幅度，得到二者的比值ΔP。当ΔP＝22.07074时，该SDI信号抖动校准系统发出的SDI信号抖动值为0.1UI；当ΔP＝18.51706时，该SDI信号抖动校准系统发出的SDI信号抖动值为0.15UI，同理，可以得到抖动值为0.2UI、0.3UI和0.5UI的SDI信号。

(5)将通过查找SDI信号校准参数表获得的抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准，实现了对视频信号测试设备测得的1UI以下的抖动值的校准。

图3示出了本发明一个实施例的SDI信号抖动校准系统的结构示意图。如图3所示，该SDI信号抖动校准系统包括：

调频信号获取单元31，用于获取用于模拟SDI信号的调频信号；

抖动值查找单元32，用于获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；

校准单元33，将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；

其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值。

可选地，该系统还包括：

校准参数表保存单元，用于确定待校准的抖动值及相应的调制指数，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中。

可选地，所述校准参数表保存单元，具体用于根据公式一确定与所述调制指数相应的第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值：

ΔP＝20lg(J_n1(β)/J_n2(β))，公式一

其中，ΔP为第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值，单位为dB；n1≠n2，J_n1(β)指的是当调制指数β为某一值时，第一频率成分n1对应的第一类n1阶贝塞尔函数值；J_n2(β)指的是当调制指数β为某一值时，第二频率成分n2对应的第一类n2阶贝塞尔函数值。

可选地，所述调频信号获取单元具体用于，

根据SDI信号的传输速度和幅度确定正弦载波信号的频率和幅度；

根据SDI抖动信号的频率确定正弦调制信号的频率；

根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号。

本实施例所述的SDI信号抖动校准系统可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明提供的SDI信号抖动校准方法及系统，解决了现有的贝塞尔零值法无法获得抖动值小于1UI的抖动值校准点的问题，可以获得任意的抖动值校准点，对视频信号测试设备测得的1UI以下的抖动值进行校准，实现了对SDI信号抖动值的校准。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种SDI信号抖动校准方法，其特征在于，包括：

获取用于模拟SDI信号的调频信号；

获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；

将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；

其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分与第二频率成分的幅度比值。

2.根据权利要求1所述的SDI信号抖动校准方法，其特征在于，在所述获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值之前，还包括：

确定待校准的抖动值及相应的调制指数，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中。

3.根据权利要求2所述的SDI信号抖动校准方法，其特征在于，所述根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，包括：

根据公式一确定与所述调制指数相应的第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值：

ΔP＝20lg(J_n1(β)/J_n2(β))，公式一

其中，ΔP为第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值，单位为dB；n1≠n2，J_n1(β)指的是当调制指数β为某一值时，第一频率成分n1对应的第一类n1阶贝塞尔函数值；J_n2(β)指的是当调制指数β为某一值时，第二频率成分n2对应的第一类n2阶贝塞尔函数值。

4.根据权利要求2所述的SDI信号抖动校准方法，其特征在于，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，包括：

对所述调频信号进行傅里叶变换，逐渐增大最大频偏值，获取第一频率成分和第二频率成分。

5.根据权利要求1所述的SDI信号抖动校准方法，其特征在于，所述获取用于模拟SDI信号的调频信号，包括：

根据SDI信号的传输速度和幅度确定正弦载波信号的频率和幅度；

根据SDI抖动信号的频率确定正弦调制信号的频率；

根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号。

6.根据权利要求5所述的SDI信号抖动校准方法，其特征在于，所述根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号，包括：

根据公式二获取用于模拟SDI信号的调频信号：

S_FM(t)＝Acos[ω_ct+βsinω_mt]，公式二

其中，A为正弦载波信号幅度，ωc为正弦载波信号频率，ωm为正弦调制信号频率，β为调制指数。

7.一种SDI信号抖动校准系统，其特征在于，包括：

调频信号获取单元，用于获取用于模拟SDI信号的调频信号；

抖动值查找单元，用于获取调频信号中第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，根据所述幅度比值在预设的SDI信号校准参数表中查找对应的抖动值；

校准单元，将该抖动值与视频信号测量仪器测得的抖动值进行比较，对所述视频信号测量仪器进行校准；

其中，所述SDI信号校准参数表中包括待校准的抖动值和相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值。

8.根据权利要求7所述的SDI信号抖动校准系统，其特征在于，还包括：

校准参数表保存单元，用于确定待校准的抖动值及相应的调制指数，从所述调频信号中获取第一频率成分和第二频率成分，根据所述调制指数确定相应的第一频率成分和第二频率成分的幅度比值，并将待校准的抖动值和相应的幅度比值保存在SDI信号校准参数表中。

9.根据权利要求8所述的SDI信号抖动校准系统，其特征在于，所述校准参数表保存单元，具体用于根据公式一确定与所述调制指数相应的第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值：

ΔP＝20lg(J_n1(β)/J_n2(β))，公式一

其中，ΔP为第一频率成分n1和第二频率成分n2的幅度比值，单位为dB；n1≠n2，J_n1(β)指的是当调制指数β为某一值时，第一频率成分n1对应的第一类n1阶贝塞尔函数值；J_n2(β)指的是当调制指数β为某一值时，第二频率成分n2对应的第一类n2阶贝塞尔函数值。

10.根据权利要求7所述的SDI信号抖动校准系统，其特征在于，所述调频信号获取单元具体用于，

根据SDI信号的传输速度和幅度确定正弦载波信号的频率和幅度；

根据SDI抖动信号的频率确定正弦调制信号的频率；

根据正弦载波信号的频率和幅度以及正弦调制信号的频率获取用于模拟SDI信号的调频信号。