В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Владимир Лычаков
I.S.P.A.-Engeneering
Традиционные аналоговые CRT-осциллографы имеют ограниченные возможности контроля цифровых телевизионных сигналов. Однако достаточно часто приходится сталкиваться с техническими специалистами, которые по-прежнему с предубеждением относятся к новым цифровым LCD-осциллографам, или, как их называют сегодня, растерайзерам. Рассмотрим более подробно аспекты использования тех и других осциллографов для измерений и мониторинга цифровых видеосигналов
Виды осциллографов
Существует три основных типа архитектуры для развертки цифровых видеосигналов: цифроаналоговый гибридный CRT-осциллограф (рис. 1), цифроаналоговый гибридный растерайзер (рис. 2), полностью цифровой растерайзер (рис. 3).
В цифроаналоговом гибридном CRT-осциллографе (рис. 1) цифровой сигнал конвертируется в аналоговый, фильтруется и затем разворачивается электронным лучом на CRT-экране. Измерения на таких устройствах могут быть неточными. Часто операторы полностью полагаются на их показания, не учитывая изменения параметров и неоднозначность регулировок аналоговых цепей в различных условиях (например, при различных температурах). Даже при самых лучших условиях точность вертикального отклонения составляет приблизительно 2%. Отклик и усиление могут отличаться для разных устройств, результаты могут разниться от случая к случаю. Это не позволяет получать точные данные.
В цифроаналоговом гибридном растерайзере (рис. 2) в дополнение к предыдущему
варианту добавляется цифровой блок формирования растрового изображения с целью
добавления текста и графики. Повторное преобразование еще более опосредует
исходный цифровой сигнал от экранного изображения и может быть причиной ошибок в
результатах измерений. Цифровой сигнал в цифровом растерайзере (рис. 3) проходит
через цифровой математический фильтр. Для формирования цифрового растрового
изображения сигнала используется прецизионная цифровая обработка. Цифровой
сигнал на всех стадиях остается в исходной цифровой форме и именно в таком виде
выводится на экран. Фильтрация вносит некоторые артефакты, но они незначительны
и повторяемы. Прибор не имеет никаких аналоговых схем и соответственно
отличается повторяемостью результатов измерений и высокой точностью. На
обработку требуется время, однако на практике оно соответствует времени,
необходимому для информирования оператора. Более того, цифровая обработка
позволяет постоянно автоматически контролировать нахождение сигнала в пределах
временных или амплитудных допусков и гарантирует информирование оператора об их
нарушении.
Визуализация результатов измерений
Способ визуализации развертки цифрового сигнала и результатов измерений - растеризация на цифровом LCD-экране или векторная развертка на CRT - оказывают существенное влияние на восприятие данных измерительного прибора. Этим определяется качество и практичность прибора.
Отчетливая координатная сетка и хорошо читаемый текст позволяют оператору
выполнять измерения быстрее и аккуратнее. Преимуществом растеризации на
LCD-экранах является полностью настраиваемая координатная сетка - и,
следовательно, никаких искажений. Большинство CRT-осциллографов работает только
с ограниченным набором координатных сеток. Отображение текста на CRT отвлекает
луч на какое-то время от развертки собственно сигнала, а необходимость развертки
сигнала может смазывать и затемнять текст. Растровые экраны, и особенно
компьютерные дисплеи, имеют высокое разрешение и каждый раз обновляют весь
экран, исключая компромисс между отображением текста и разверткой сигнала.
Цветовая визуализация не практикуется на CRT с векторной разверткой. В то же время растровые мониторы могут отображать весь арсенал компьютерной графики. Цветовое выделение может использоваться для привлечения внимания оператора или сопровождения дополнительной информации.
Растровое изображение уже оцифровано, и, следовательно, информация о нем готова для запоминания, сохранения и архивации. А также эта информация может быть передана и обработана другими цифровыми системами (например, компьютерами) для удаленного просмотра или расширенного анализа. CRT-осциллографы такой возможностью не обладают.
Размер и форма также определяют удобство расположения и использования устройства. И здесь преимущества на стороне растровых дисплеев - плоские LCD-панели более компактны и легки.
Единственное преимущество CRT заключается в отсутствии шумов интерполяции - линия сигналограммы гладкая и непрерывная. При растеризации может возникать шум интерполяции вследствие недостаточного количества опорных точек для визуализации растрового изображения. Однако полностью цифровые осциллографы обладают способностью интерполировать сигналограмму между оцифрованными точками для снижения эффекта шума интерполяции; с развитием элементной базы частота интерполяции увеличивается. Современные модели показывают в 10-15 раз более высокие частоты интерполяции, чем устройства первых поколений, так что большая часть пользователей характеризует качество отображения сигналограммы современных приборов, как "такое же, как на аналоговых приборах".
Полностью цифровая обработка от входа до визуализации обладает существенными преимуществами: например, разнообразие опций отображения результатов измерений, в том числе одновременное отображение результатов нескольких измерений (рис. 4). Такие возможности позволяют получать более полное представление о сигнале и быстро диагностировать его состояние.
Дорогу "цифре"!
Аналоговые компоненты известны своей чувствительностью к температуре и
изменению условий эксплуатации. Также со временем параметры этих компонентов
"уходят" от установленных значений. Все эти факторы снижают точность и
надежность. Осциллографы с аналоговыми узлами требуют периодической калибровки
на протяжении всего срока использования прибора. Но в ней нет необходимости для
полностью цифровых приборов - они всегда остаются откалиброванными благодаря
строгости математических вычислений. Оператор всегда уверен, что 0 мВ и 700 мВ -
это действительно 0 мВ и 700 мВ в каждом случае, когда он пользуется прибором.
Результаты измерений стабильны и повторяемы для разных измерительных приборов.
Полностью цифровые осциллографы более защищены от устаревания, поскольку могут быть спроектированы с учетом возможности модернизации путем перезагрузки микропрограммы цифровой обработки, а также актуальных технологических достижений производителя прибора и/или изменения задач пользователя.
В итоге можно утверждать, что для измерения цифровых видеосигналов полностью цифровые LCD-осциллографы имеют существенные преимущества перед аналоговыми и цифроаналоговыми гибридными LCD/CRT-осциллографами. В то время как аналоговые и гибридные осциллографы являются уже отработанным и законченным решением, дальнейшее развитие техники данного направления связывается с полностью цифровыми осциллографами и совершенствованием технологии LCD-экранов. Именно в этом направлении будут вестись соответствующие разработки, вследствие которых появятся более мощные и более доступные измерительные приборы.
Вопрос оснащения или модернизации цифровых телевизионных комплексов полностью цифровыми осциллографами/растерайзерами - это всего лишь вопрос времени.
Такие общепризнанные производители, как Tektronix, Videotek, Leader, neреводят или уже практически полностью перевели свои линейки измерительных приборов на цифровые модели.
Растерайзеры лучше всего подходят для использования в телевизионных комплексах с централизованным расположением оборудования. Измерительный блок растерайзера располагается по месту нахождения измеряемых сигналов; монитор и, возможно, панель управления могут выноситься на рабочее место оператора. Возможна конфигурация с несколькими мониторами - по месту расположения измерительного блока и/или для нескольких рабочих мест. Также возможно отображение результатов измерений на системах мультиэкранного мониторинга при наличии XGA-входа.
Цифровые осциллографы наиболее подходят для модернизации существующих телевизионных комплексов, а также для мобильных измерений по месту нахождения измеряемых сигналов.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #6, 2006
Посещений: 14276
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
