Page 194 - 数码世界6月整本

技术交流

监管而提出的，旨在完成一系列嵌入式广播（高清）电 同步后进行系统级分析，得出整个系统的参数与工作质
视质量分析设备的研制开发和测试，结合广播电视制作、 量。在系统中出现某些异常时，通过系统关系模型推导，
播出技术系统的系统组成和连接模型，进一步研发形成 得出具体问题的出现点、可能原因、将产生的后续影响
数字广播（高清）电视质量监管系统。这里所说的质量 等，并根据智能策略系统，自动提出相应的应对措施。
包括信号的良好程度、协议的符合度、内容的正确性、 系统可以实现各信号与整个系统的参数、指标、协
节目内容的高质量等比较广义的范围。 议符合性、主观信号质量，以及整个系统的参数、指标
等质量情况，并在系统的某些参数出现异常时进行报警
1 系统设计方案
和预警，从而能协助及早处理，保障广播电视系统的高
系统的设计目标是针对广播电视制作与播出的系统 质量正常工作。
中各频道和各节点的广播、数字（高清）电视信号，研
1.1 硬件电路设计
制相关的信号质量检测设备进行分析，并将这些信号质
设计中，需要根据数字广播（高清）电视的不同信
量检测结果联网综合，根据广播电视制播系统的系统连
号格式，设计一系列的数字信号质量分析检测设备，包
接关系和连接模型，对整个系统的信号质量及其变化进
括基带数字（高清）电视信号 HD-SDI、数字（高清）电
行监测，当播出质量发生劣化时，根据综合结果，能判
视码流信号 ASI、数字有线电视信号 DVB-C、数字卫星
明问题原因和影响程度，提出相应的智能化应对策略措
电视信号（DVB-S、DVB-S2、ABS-S 等）、数字电视地面
施以保障系统信号质量，辨别非法数字电视信号及高频
广播（DTMB、DVB-T 等）、移动多媒体广播（CMMB）、
信号的入侵，从而保证广播电视系统最终的播出质量。
基带数字音频信号 AES 等等。
研究内容包括开发适用于广播电视数字化及数字电
各种不同信号类型很多，如果每种信号都单独设计
视、高清晰度电视等广播电视质量监管所需要的设备及
整个设备，将使开发工作非常困难。依据通用、易扩展
系统技术，对其中的非法数字电视码流识别、高频信号
的模块化设计理念，设计中采取了主功能模块与接口模
入侵、音视频主观质量评估等关键技术进行深入的研究，
块独立设计的总体思路，将接口及速度特别高的信号处
最终在完成一系列嵌入式广播电视基带与调制信号质量
理部分放在接口模块部分，而控制、通信、综合分析处
分析监测设备（包括广播数字音频 AES 信号、ASI 数字（高
理部分则放在一个嵌入式的通用的功能模块，两个模块
清）电视码流信号、HD-SDI 基带数字（高清）电视信号、
通过对插的接口在背板上连接。
ABS-S 卫星数字（高清）电视信号、CMMB 移动多媒体广
这样在硬件设计上，整个系列的功能模块统一，
播信号、DTMB 地面数字（高清）电视信号等）和算法
每增加一种信号只要增加设计一个接口模块即可，相
（如数字电视信号入侵识别算法、基带信号质量分析算
应的嵌入式功能模块上只要更新相应信号处理的嵌入
法，视音频质量评估算法、信号同步算法等）的基础上，
式软件。
结合对广播电视制播系统链路连接抽象模型的研究和应
这样设计的另一个好处是，嵌入式通用模块本身
用，形成对整个广播电视播出系统的质量监管系统。
也可以独立于接口模块进行升级换代，如目前采用的
对于某些系统层的质量分析，需要结合系统的信号
是 PXA 系列 ARM11 嵌入式 CPU 作为平台的嵌入式处理
与设备连接的抽象模型，进行抽象化的综合分析。比如
器，接下来随着系统处理能力的要求提高，可以单独
对系统函数进行分析的需求，则在信号质量分析服务器
升级功能模块，采用更强的嵌入式 CPU 作为平台的嵌
和综合质量管理服务器中进行相应的信号同步、传输函
入式处理器。
数和失真函数分析等。最终质量分析的结果由综合质量
接口部分种类较多，为减少篇幅，这里以数字高清
管理服务器汇总，并在网络系统的终端和其它表现端（如
电视 HD-SDI 设备硬件设计为例再对接口部分做简要介
多画面显示）显示出来。
绍，不再一一讨论。由均衡器（EQ）LMH0074 检测 HD-
系统中数字广播（高清）电视质量监管设备采用嵌
SDI 信号有无输入，将结果发送给 CPU，再由 CPU 控制
入式处理器作为主处理设备，采用嵌入式 LINUX 操作系
SDI_SEL 发送到解码器 LMH0071，完成故障线路切换。
统，信号输入处理采用 ASIC 芯片完成，用 FPGA 做数字（高
而当 CPU 板无响应时，FPGA 自动控制 HD-SDI 某路的信
清）视频和音频信号的缓冲与处理器的接口，并完成高
号进行直接的环出。HD-SDI 解码后输入到 FPGA，FPGA
速高数据吞吐量的信号质量分析算法。设备中的质量分
在 CPU 的控制下完成对 HD-SDI 高清视频图像和码流进
析处理和网络通信部分采用嵌入式软件实现。网络客户
行质量分析和检测。与 CPU 通讯的方式为波特率 115200
端的软件开发采用标准库屏蔽网络接口细节。
的 RS232 串口（TTL 电平）。利用该串口对图像特征和
系统综合部分采用服务器根据广播电视播出链路模
阈值进行设定。设定完成后 FPGA 首先分离音频流，并
型，推导系统各节点信号的关系，并对各节点的信号做
通过 IIS 协议传输，然后将图像流中的亮度信号送入
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