第六章 影视系统.docx
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第六章影视系统
第六章影视系统
1概述
本系统采用550MHz带宽、邻频、单向传输技术,使用专用的有线电视设备,构成一个高性能的电视图像信号传输系统。
通过在客车的某一车厢建立一个前端系统,并经过前端设备处理后,通过车厢与车厢间的网络进行传输。
2引用标准
2.1GB6510-8630MHz~1GMHz声音和电视的电缆分配系统
2.2GB11318-9630MHz~1GMHz声音和电视的电缆分配系统设备与部件
2.3GB50200-94有线电视系统工程技术规范
2.4GY/T106-1999有线电视广播技术规范
3系统主要技术参数
3.1系统输出口电平
系统中的信号电平通常是指调制后的载波电平。
系统输出口电平对图像质量影响很大,是该系统的一个重要指标。
它表示当系统正常工作时,系统输出口上的载波电平范围,这个电平也就是供给用户接收的电平。
电视机接收到的电平不能过低,也不能过高。
若系统输出口的载波信号电平太低(<57dB),在电视机屏幕上会出现雪花式噪波干扰;若系统输出口的载波信号电平太高(>83dB),则有可能使输入电平超过电视机的动态范围,产生非线性失真和不同步,造成无法收看正常的电视图像。
所以系统输出口的电平有一最佳范围。
我国标准规定,系统输出口的电平:
对于VHF波段要求在57dB~83dB之间;对于UHF波段则要求在63dB~83dB之间。
实践证明,载波电平在这样一个范围内变动,在电视机上看不出有多少变化。
在设计时,范围要控制的小些,以免环境变化使输出电平超出指标范围。
图像载波电平是调制峰处图像载波的均方根值,以分贝(微伏)dB(μv)表示。
在我国习惯选1μV为参考电压,这样电平就可以表示dBμV。
在有线电视工程中为了方便,通常将标注μV省略,只要记住参考电压为1μv就行了。
电平可以用以F公式表示:
LS:
101g(载波功率/标准参考功率)=201g(载波电压/标准参考电压)
3.2载噪比
载噪比是用来表示信号的载波与噪声的关系,是系统的重要参数,反应了系统内部产生的噪声对图像质量的影响。
国标中规定要求系统的载噪比C/N≥43dB。
其值越大,图像和声音的质量越好;其值越小,信号质量越差,电视屏幕上会出现“雪花”干扰。
载噪比是指在设备或系统给定点,图像或声音的载波电平与在该点噪声电平之间的分贝差。
系统内的噪声是由系统中各个放大器产生的,讨论系统的载噪比就要计算每个放大器产生的影响。
其单个放大器的载噪比为:
C/N=Ui(dB)-F-2.4(dB)
其中Ui(dB)为放大器的输入电平;
F+2.4为放大器内部产生的噪声折算到输入端后的等效噪声输入电平;
F为放大器的噪声系数。
n台工作状态相同的放大器串接后,载噪比为:
C/N=C/N1—101gn
3.3交扰调制比(简称交调)或交调指数
与交调有关的概念有两个,其一是交扰调制比,用CM表示,定义是有用调制信号峰-峰值与交扰调制成分峰-峰值之比;另一个是工程上常用的交调指数,用XM表示,定义刚好与交扰调制比相反(两者互为倒数)。
国标中规定要求系统的交扰调制比CM≥46dB,若是交调指数XM,则要求XM≤1/46dB。
交扰调制会产生竖直的白条干扰。
当两个频道的信号不同步(即两个频道的同步脉冲不是由一个信号发生器产生)时,竖条会向左(或向右)缓慢移动,俗称汽车挡风玻璃的“雨刷干扰”。
交扰调制严重时,会有横条和串像,此时在一幅图像的背景里会有另一幅图像(负像)在缓慢移动。
系统的交调是影响图像质量的主要因素,是设计工程师关心的主要问题。
系统的交调是由放大器的非线性引起的,无源元器件肯定不会产生交调的。
讨论系统的交调,就是讨论放大器产生的交调。
交调与放大器的非线性有关,也与放大器的输出电平有关。
放大器的非线性是指放大器的输出信号与输入信号之间的非线性关系。
由于存在非线性,放大器就会产生失真,失真严重时就会影响图像质量。
由于交调信号与输入信号频率相同,故不可能采用滤波器将其滤除,所以交调一旦产生,在后面就无法消除它,根本的解决办法是避免交调的产生。
在工程设计过程中,常用放大器的输出电平和最大输出电平来计算放大器的交调:
XM=2[U0(dB)-UOMAx]+XM0
CM=2[UOMAX-U0(dB)]+CMo
其中,XMO、CMO为最大输出电平时的交调,通常XMO为.57dB;
Uo(dB)为放大器的输出电平;
UOMAX为放大器工作在N个频道时的最大输出电平,单位为dB。
3.4其他技术参数
系统中还有其他特性指标,如组合二次差拍,信号交流声比,回波值等。
但上述三项指标是系统设计过程的主要依据,同时又是衡量一个系统质量的主要标准。
其他特性指标的重要性要比这三项小。
4系统基本原理和组成
4.1系统原理描述
4.1.1系统前端的节目源采用视频服务器和机项盒方式,完成视频信号的采集、压缩和解压的工作。
4.1.2机顶盒输出的8套视、音频信号经8台邻频调制器调制为射频信号并经混合后送入系统。
调制器按隔频方式设置频道输出。
4.1.3每节客车车厢配置l台放大器、1只切换开关BRTC-I(安装于放大器的前侧内)。
4.1.4每节客车车厢的放大器输出既要满足本节车厢各终端的信号电平要求,又要满足补偿两节车厢之间传输损耗的要求。
4.1.5切换开关主要实现每节客车车厢信号的双向传输和解决系统冗余等功能。
4.1.6每节客车车厢采用9个不同分支损耗的四分支器串接方式完成信号从放大器到终端的信号传输。
4.1.7系统传输干线均采用RG11四屏蔽射频电缆,从用户分支器到液晶电视的连接线采用RG6四屏蔽射频电缆。
4.1.8该系统采用视频服务器作为信号节目源,通过机顶盒解码、经调制器和混合器混合成一路射频信号,由同轴电缆传输至各个车厢。
每个车厢加干线放大器,补偿由于车厢连接和电缆传输引起的电平损耗。
由分支器、分配器组成的分支-分配网络将射频信号传输到每个包间的电视机。
这样,乘客就可以通过控制面板来选择频道来观看自己喜爱的影视节目。
系统基本原理和信号传输过程如图1。
4.2组成
系统主要由四个部分组成(如图2):
信号源系统、前端系统、信号传输系统和分配系统。
3.1信号源系统
系统信号源由视频服务器和机顶盒组成。
3.1.1视频服务器
3.1.1.1外型尺寸:
19英寸标准机箱7U
3.1.1.2配置
·主板:
SupermicroP4DP6Socket603P4xeon
·中央处理器:
IntelXeonprocessors2.0GHz
·内存:
512MBregisteredECCmemory
·硬盘:
西捷73.6GSCSI10000RPM
·网卡:
10/10qM自适应网卡
3.1.1.3功能特性
视频服务器是系统的核心,主要负责视讯资源的储存播放,其工作能力极大地影响交互式数字电视系统的服务能力。
在选择视频服务器时充分考虑了服务器的并发输出能力、存储容量、资源的共享性、系统结构的开放性、系统的扩充性、稳定性以及可靠性等因素对整个系统运行的影响。
3.1.1.4视频服务器具有两大特点:
一是存储容量大,能满足节目内容丰富的要求;二是处理能力强,要同时支持多用户对高质量节目的申请,视频服务器要求具有很强的处理能力。
3.1.1.5相关软件
·操作系统:
Windows2000Sever
·节目转换工具:
VodTools.Exe用于将碟片上的片源转换、压缩并存储到硬盘上。
·后台管理软件通过该软件对影音资料进行编辑、添加、删除等各种操作,方便快捷,易于使用。
3.1.2机顶盒
3.1.2.1技术指标
·CPU:
S3C4510B(ARM7TDMI)RISCCPU100—133MHz44MIPS
·解码器:
LSI—LOGICCL680支持MPEG-1格式,通过转换工具可支持DVD格式24位真彩色OSD,同时最多支持4种颜色。
·内存:
CPU内存8MB、解码器内存5121Kb、FLASH512Kb。
·接口:
RJ-45(100ME-net)、控制键盘接口(RS485)、红外线遥控接口(可选)、视频、音频接口。
图1系统基本原理和信号传输过程
图2
·操作系统:
RedHateCosVersion1.3.1
·拓扑结构:
支持星形、环形、树形、总线形等网络拓扑结构。
·数据传输率:
2Mbps
·电源:
输入AC220V/50Hz输出AC220V/50Hz
·功耗:
≤40w
·平均无故障时间:
15000小时
3.1.2.2功能特性
图2机顶盒原理框图
·解压功能:
读取视频服务器的视、音频压缩数字信号,通过机顶盒的解码,把视频信号和音频信号输出给调制器。
·控制功能:
接收段选控制器的选择命令,从视频服务器中选择不同的影视节目。
3.2前端设备
3.2.1调制器
调制器是系统中用于将视频、音频信号调制成电视射频信号的专用设备。
调制器有中频调制器和频道调制器。
我们一般选用中频调制器。
中频调制器是将视频信号调制成38MHz中频信号,一般采用低电平调制方式的二极管双平衡调制器,具有调幅线性良好,微分增益和微分相位失真小,无用分量干扰少,频响好等优点。
3.2.2混合器
混合器是将前端设备的多路射频电视信号混合在一起,由一个输出口输出,接到系统同轴电缆进行传输。
混合器有两种:
宽带型和频道型,目前国内外的混合器一般采用宽带型混合器。
宽带混合器由分支器和分配器组成,其频带能覆盖整个电视频段。
主摹优点是无需针对频道调制,频道变化也无需调整,生产和使用都很方便。
3.3信号传输系统
3.3.1同轴电缆
同轴电缆是系统网络中干线和分配系统的重要传输媒介。
用于干线的同轴电缆(SYWY-75-7-I)和用于分配网的电缆(SYWV-75-5-I)传输原理相同,但结构和所要求的特性有所不同。
当电缆干线比较长时,需采用外径较大、对信号衰减较小的同轴电缆。
3.3.2干线放大器
干线放大器安装在干线上,用来补偿干线电缆等部件对信号的衰减。
一般设计要求放大器的增益等于电缆损耗、连接部件损耗之和,而且要求输出信号失真尽可能小。
这要求放大器在幅度放大过程中对信号不要产生较大的失真,并且能补偿其他部件产生的失真。
电缆网中的干线一般会很长,需要有十几个干线放大器级联。
这对干线放大器的可靠性和技术性能要求极严,因为干线的好坏直接影响用户终端的收看质量。
3.4信号分配系统
这部分的主要功能是把干线上混合起来的多频道电视信号送到用户终端。
3.4.1分配器
分配器是有线电视系统中的一种重要的器件。
在每个有线电视系统中分配器都是不可缺少的,它的作用有两个:
其一是将一路信号功率平均分配给几路(通常分为两路、三路或四路);其二是将输入、输出倒过来使用,可:
睁两路信号、三路信号或四路信号混合起来。
在系统中使用最多的为第一种,即平均分配功率。
系统中任意一个分配器的输出端不要空载也不要短路,应该保证阻抗匹配。
3.4.2分支器
分支器和分配器一样,也是系统中的一种重要无源器件,而且在系统中使用的分支器要比分配器多得多。
分支器的基本作用是从一根同轴电缆中提取一小部分信号功率供给一个或几个用户终端。
由于分支器在信号传输过程中是有方向性的,因此也有人称它为“定向耦合器”。
分支器和分配器的根本区别在于,分配器平均分配功率,而分支器是从电缆中取一部分功率提供给用户终端,而把大部分功率继续向后传输。
4系统基本功能和特点
4.1可扩展性:
只要在系统前端加入卫星接收装置,传输干线和用户终端无需增加和改变,就可在用户终端收看卫星电视节目。
4.2稳定性:
系统在信号源部分采用了抗震性的视频服务器和机顶盒,解除原系统采用VCD、DV9机读光碟而引起的马赛克现象。
4.3灵活性:
该系统与有线电视系统不
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