ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Магазин Gtest(R) предлагает широкую номенклатуру осциллографов на приводимой страничке сайта в самом конце настоящего Раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования

По мнению ряда ведущих специалистов, важным аспектом внедрения цифрового ТВ вещания является возможность оценки качества ТВ изображения и измерений параметров цифрового ТВ канала. Инженеры Syrus считают, что контрольно-измерительное оборудование, необходимое для контроля и измерений в цифровом вещании можно условно разделить на четыре основные группы: анализаторы качества декомпрессированного изображения, анализаторы транспортного потока, анализаторы параметров модуляции и анализаторы частотного спектра.

Контроль качества компрессированного изображения достаточно сложен и неоднозначен. Системы цифрового сжатия существуют всего несколько лет, и этот срок, конечно, недостаточен для разработки и внедрения в инженерную практику общепринятых и бесспорных методов объективного контроля. Ввиду отсутствия стандартизованных методов контроля в основу большинства методов и критериев оценки качества компрессированного изображения и звука положен непривычный для большинства инженеров принцип: "если система хороша для пользователя, то она хорошая". Тем не менее, в мире уже начали появляться приборы, способные оценивать качество цифрового видео. Эти приборы применяются в основном производителями оборудования видео компрессии для оценки качества своих изделий. Однако при эксплуатации систем компрессии, когда оборудование уже выбрано вещателем по тем или иным критериям, применение таки приборов мало целесообразно.

Достаточно важно для вещателя контролировать транспортный поток при передаче. Оперативный контроль цифрового потока осуществляется в режиме реального времени и должен подтверждать, что ТП удовлетворяет действующим нормативным документам. В частности, должны присутствовать правильно закодированные данные PSI/SI, которые позволяют идентифицировать отдельные составляющие ТП. Во избежание срыва синхронизации дрожание временных меток не должно выходить за определенные пределы.

Для облегчения мониторинга Технический отчет ETR 290 DVB Project подразделяет все подлежащие контролю параметры ТП на три группы по приоритетности. К приоритету первого, высшего уровня отнесены параметры, необходимые для декодирования потока - потеря синхронизации, ошибки синхробайта, ошибки РАТ и др. приоритет второго уровня составляют параметры, важные для обеспечения устойчивой работы системы в целом, которые рекомендуется отслеживать непрерывно. И, наконец, к приоритету третьего уровня отнесены параметры, представляющие интерес для отдельных приложений.

Кроме проверки целостности и структуры ТП, в процессе оперативного контроля проверяются и измеряются некоторые параметры, важные для обеспечения устойчивой передачи. В спутниковых системах измеряется вероятность ошибки на бит BER на входе приемника, до декодера сверточного кода и на выходе этого декодера. В стандарте DVB-S определено, что величина BER на выходе декодера Витерби не должна превышать (быть хуже) значение 2Е-4. В этом случае канал передачи считается устойчивым.

Анализаторы реального времени не успевают производить "глубокий" анализ структуры ТП на битовом уровне, который часто бывает необходим для проверки совместимости со стандартом MPEG кодеров. Для этой цели выпускаются приборы другого класса, способные работать в режиме "отложенного" времени, для чего большие MPEG-файлы длиной в сотни мегабайт и даже гигабайты (15-30 минут цифровой записи) могут записываться в память и затем автоматически анализироваться с любой желаемой детальностью, вплоть до битов.

Из перечисленного выше контрольно-измерительного оборудования для цифрового ТВ, на украинском рынке представлены следующие образцы: 

1. анализаторы качества декомпрессированного изображения: 

PQA300 Tektronix – Прибор позволяет заменить группу наблюдателей,т.к производит оценку качества изображения практически также как человеческий глаз. Обеспечивает быстрые, точные измерения: PQR, PSNR, представление результатов данных в табличной форме; 

По-сути, прибор представляет собой целую измерительную систему для анализа качества ТВ изображения. PQA300 анализирует качество картинок в режиме повторяемых объективных измерений, что напрямую дублирует субъективное человеческое восприятие. Все эти измерения предоставляют бесценную информацию для инженеров, работающих в области оптимизации технологии видео компрессии без негативного эффекта на качество получаемого изображения. 

PQA300 является как генератором, так и анализатором опорного тестового материала при тестировании компрессионных видео систем. Стандартные входы и выходы представляют собой 270 МВ/с последовательные компоненты. Опция 1 предназначена для композитных аналоговых входов и выходов стандартов NTSC/PAL.    

Сжатое видео требует новой методики и подходов при тестировании

Наилучшим результатом измерений любой аналоговой или цифровой ТВ системы является удовлетворённость зрителем получаемыми изображениями. Обычно качество аналоговой или цифровой широкополосной видео системы измерялось косвенным образом посредством определения искажений статических тестовых сигналов. Однако, компрессионные телевизионные системы выдвигают значительно более сложные требования при измерениях их параметров. Качество картинок в этих системах изменяется динамически в зависимости от текущей скорости передачи данных, сложности транслируемого изображения и задействованного алгоритма декодирования. Статическая природа тестовых сигналов не предоставляет правдивых характеристик качества видео. Вместо этого должны быть использованы естественные тестовые сценарии в режиме стресса на функции компрессионных видео систем, что по природе своей представляет собой значительно более сложный режим, чем просто задействование тестовых сигналов.  

До настоящего момента (выхода на рынок анализатора PQA300) субъективное тестирование с использованием человеческого зрительского восприятия являлось единственной методикой для оценки качества функционирования компрессионных видео систем. Тем не менее, продолжая оставаться востребованным для создания учебных справочных данных, субъективное тестирование являлось влиятельным режимом для операционных, производственных функций и функций отладки неисправностей оборудования – до разработки компанией Tektronix анализатора PQA300, который выполняет быстрые, объективные и повторяемые измерения, альтернативные субъективным методикам при оценке качества видео сигналов.   

MTS4EA Tektronix: Этот программный пакет обеспечивает полный анализ элементарных потоков следующих стандартов: MPEG-2, MPEG-4, H.264/AVC, H.261, H.263, H.263+ и 3GPP

Видео компрессионные стандарты следующего поколения, например H.264/AVC, становятся все более значимыми для все большего количества абонентских устройств, таких как: мобильные телефоны DVB-H, широкополосные DSL абонентские приставки (set top boxes) и DVD Высокой Четкости. “Элементарные потоки”, используемые этими устройствами, – основа компрессированных потоков видео.  MTS4EA Анализатор Элементарных Потоков – это мощный инструмент анализа для инженеров-проектировщиков и инженеров экспертной оценки, работающих: в полупроводниковой промышленности; производстве и ремонте профессиональной видеоаппаратуры и бытовой электроники; в компаниях-операторах сетей телевизионного вещания и мобильной связи, а также компаниях-прозводителях мобильных телефонов, которым требуется анализ и исследование компрессированной видеоинформации, закодированной этими видео стандартами.  Это новое ПО построено на существующей в Tektronix платформе поддержки Транспортных Потоков H.264/AVC и Windows Media 9 и существует как отдельное ПО для ПК, или как опция для работы на MPEG тестовых системах компании Tektronix AD953A и AD951A.

Для проверки работы MPEG кодеров Tektronix также предлагает серии видеоклипов в декомпрессированном формате с различными сюжетами и таблицами.

2. анализаторы транспортного потока: 

Серия MTS400 Tektronix - это новый класс аналитического инструмента, первый в мире Отладчик/Анализатор  компрессированного цифрового видео,  который представляет новейшую технологию CaptureVuTM,  фиксирующую и анализирующую системные события в реальном времени, для устранения чередующихся и сложных проблем, пропускаемых  обычными анализаторами.  Приборы серии MTS400 предлагают значительные улучшения по сравнению с обычными MPEG анализаторами и работают, как в реальном времени (с «живыми» потоками), так и в отложенном времени (с сохраненными потоками). 

Серия MTS430, MTS4SA Tektronix - для производителей ТВ оборудования, Исследование и Разработка

Применяемая технология CaptureVu™ позволяет быстро выделять и устранять аппаратные и системные неисправности. Мультиплексор/Ремультиплексор  позволяет создавать и модифицировать испытательные потоки. Возможность быстрого и глубокого анализа выбранных элементов транспортных потоков, для подтверждения их функциональности и соответствия стандартам.

MTX100B Tektronix – При установке различных опций позволяет полностью выполнять функционал MTS430, за исключением одновременного проигрывания и анализа транспортного потока. Прибор обеспечивает анализы потоков IPTV в реальном времени и документирование результатов.  

3. анализаторы параметров модуляции и анализаторы частотного спектра: 

MTM400 Tektronix с радиочастотными интерфейсами QAM, QPSK, COFDM 

Основная задача: мониторинг Транспортных Потоков MPEG.  После последних модификаций MTM400 поддерживает RF мониторинг и проверку практически всех существующих в мире типов радиочастотных модуляций для систем Цифрового телевидения. Лидирующий в индустрии MTM400 обеспечивает всесторонний мониторинг Транспортных Потоков MPEG на обоих уровнях: RF и цифровом интерфейсе, используя единую интегрированную мониторинговую платформу. 

В настоящий момент прибор проходит тестовые испытания на сетях ведущего украинского оператора кабельного телевидения – ВОЛЯ КАБЕЛЬ. Мнения инженеров и техников компании ВОЛЯ об этом оборудовании будет опубликовано в последующих изданиях журнала ТЕЛЕМИР.  

Портативный анализатор CATV Avantron AT-2000R Sunrise Telecom

Обеспечение быстрого и точного измерения всех параметров сети CATV:

• Уровни RF несущей 

• Частоту несущей 

• C/N, CSO и CTB 

• HUM модуляция 

• Характеристику канала 

• Глубину модуляции 

• Мощность цифрового 

Прибор выполнен с применением компьютерных технологий. Его энергонезависимая память способна запоминать до 100 результатов измерений для дальнейшей распечатки или занесения в персональный компьютер и 64 настроек прибора. Записанные на компьютере данные могут быть загружены обратно в прибор. 

Анализатор систем кабельных модемов DOCSIS CM1000 Sunrise Telecom

Анализатор кабельных модемов CM1000 - универсальный инструмент тестирования в процессе настройки и поиска неисправностей в системах кабельных модемов DOCSIS. Анализатор CM1000 использует встроенный кабельный модем для полной проверки сети в нисходящем и восходящем трактах. Анализатор связывается с оконечной системой кабельных модемов (CMTS) для оценки характеристик цифровых сигналов в обоих направлениях передачи. Помимо традиционных измерений цифрового сигнала, таких как измерение MER (коэффициент ошибок модуляции), BER (коэффициент ошибок по битам), уровня, точечной диаграммы в прямом тракте, новая технология, разработанная Sunrise Telecom, обеспечивает тестирование коэффициента ошибок по блокам (BkER) в обратном тракте без модуля головного узла.

Используя новую технологию измерения BkER в обратном тракте, технические специалисты впервые смогут оценить характеристики модема в этом тракте. Кроме того, благодаря многоцветному дисплею CM1000, можно мгновенно определить, соответствует ли соединение установленным требованиям. Контролируя разные точки в сети, можно быстро оптимизировать её производительность, определив компоненты, нуждающиеся в замене.

Анализатор CM1000 гарантирует надежную работу сети КТВ, повышение производительности сети и удовлетворенности потребителей. Анализатор используется для систематического обнаружения и определения местоположения искажений при предоставлении услуг аналогового и цифрового КТВ, VOD (видео по требованию), кабельных модемов и VoIP в режиме реального времени, обеспечивая результаты для восходящего и нисходящего потоков.

Post Scriptum:

Необходимо отметить, что по мнению автора статьи, необходимость применения контрольно-измерительного оборудования (КИПиА) на ТВ сетях в частности и на любых сетях вообще (яркий пример: телекоммуникационных) в Украине не только недооценивается, но и часто просто игнорируется. Руководители ТВ и телекоммуникационных компаний слабо представляют или же не желают представлять вообще такого рода необходимость, соответственно финансирование на КИПиА происходит по остаточному принципу. Автор статьи может привести достаточно примеров того, как при помощи предоставленных в пробную эксплуатацию приборов практически сразу решались проблемы, которые операторы и инженеры-эксплуатационники сетей не в состоянии были решить неделями, при этом, даже не зная с чего же начать. Удивительно, но возможность применения специализированного тестового инструментария даже не рассматривалась. 

Ярким примером незрелости украинского рынка контрольно-измерительного оборудования может служить ёмкость рынков КИПиА России и Украины даже с учётом разницы в территориях и населении. Например, если территория Украины меньше Российской в 6-7 раз, а население- всего в 3-3.5 раза, то разница в объёмах описываемых рынков составляет 100 (сотни!!) раз. 

Приведённая выше статистика составлена автором статьи из многолетнего опыта сотрудничества с российскими коллегами, изучением российских и украинских специализированных изданий, а также регулярным посещением выставок, семинаров и симпозиумов в обеих странах.