ВИМІРЮВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕБАЧЕННЯ

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

На думку ряду провідних фахівців, важливим аспектом впровадження цифрового ТВ мовлення є можливість оцінки якості ТВ зображення та вимірювання параметрів цифрового ТВ каналу. Інженери Syrus вважають, що контрольно-вимірювальне обладнання, необхідне для контролю та вимірювань у цифровому мовленні, можна умовно розділити на чотири основні групи: аналізатори якості декомпресованого зображення, аналізатори транспортного потоку, аналізатори параметрів модуляції та аналізатори частотного спектру.

Контроль якості компресованого зображення досить складний та неоднозначний. Системи цифрового стиснення існують лише кілька років, і цей термін, звичайно, недостатній для розробки та впровадження в інженерну практику загальноприйнятих та безперечних методів об'єктивного контролю. Зважаючи на відсутність стандартизованих методів контролю в основу більшості методів та критеріїв оцінки якості компресованого зображення та звуку покладено незвичний для більшості інженерів принцип: "якщо система хороша для користувача, то вона хороша". Проте у світі вже почали з'являтися прилади, здатні оцінювати якість цифрового відео. Ці прилади застосовуються переважно виробниками обладнання відео компресії з метою оцінки якості своїх виробів. Однак при експлуатації систем компресії, коли обладнання вже обрано мовником за тими чи іншими критеріями, застосування приладів мало доцільно.

Досить важливо для мовника контролювати транспортний потік під час передачі. Оперативний контроль цифрового потоку здійснюється у режимі реального часу і має підтверджувати, що ТП задовольняє чинним нормативним документам. Зокрема, мають бути правильно закодовані дані PSI/SI, які дозволяють ідентифікувати окремі складові ТП. Щоб уникнути зриву синхронізації, тремтіння тимчасових міток не повинно виходити за певні межі.

Для полегшення моніторингу Технічний звіт ETR 290 DVB Project поділяє всі параметри ТП, що підлягають контролю, на три групи за пріоритетністю. До пріоритету першого, вищого рівня віднесено параметри, необхідні для декодування потоку - втрата синхронізації, помилки синхробайту, помилки РАТ та ін. І, нарешті, до пріоритету третього рівня віднесено параметри, що становлять інтерес для окремих додатків.

Крім перевірки цілісності та структури ТП, у процесі оперативного контролю перевіряються та вимірюються деякі параметри, важливі для забезпечення сталої передачі. У супутникових системах вимірюється ймовірність помилки на біт BER на вході приймача до декодера згорткового коду і на виході цього декодера. У стандарті DVB-S визначено, що величина BER на виході декодера Вітербі має перевищувати (бути гірше) значення 2Е-4. І тут канал передачі вважається стійким.

Аналізатори реального часу не встигають робити "глибокий" аналіз структури ТП на бітовому рівні, який часто буває необхідним для перевірки сумісності зі стандартом MPEG кодерів. Для цієї мети випускаються прилади іншого класу, здатні працювати в режимі відкладеного часу, для чого великі MPEG-файли довжиною в сотні мегабайт і навіть гігабайти (15-30 хвилин цифрового запису) можуть записуватися в пам'ять і потім автоматично аналізуватися з будь-якою бажаною детальністю , Аж до бітів.

З перерахованого вище контрольно-вимірювального обладнання для цифрового ТБ на українському ринку представлені наступні зразки:

1. аналізатори якості декомпресованого зображення:

PQA300 Tektronix – Прилад дозволяє замінити групу спостерігачів, тому що робить оцінку якості зображення практично також як людське око. Забезпечує швидкі, точні виміри: PQR, PSNR, подання результатів даних у табличній формі;

По суті, прилад є цілою вимірювальною системою для аналізу якості ТВ зображення. PQA300 аналізує якість картинок у режимі повторюваних об'єктивних вимірювань, що безпосередньо дублює суб'єктивне людське сприйняття. Всі ці вимірювання надають безцінну інформацію для інженерів, що працюють в галузі оптимізації технології відео компресії без негативного ефекту на якість зображення, що отримується.

PQA300 є як генератором, так і аналізатором опорного тестового матеріалу при тестуванні компресійних відеосистем. Стандартні входи та виходи являють собою 270 МВ/с послідовні компоненти. Опція 1 призначена для аналогових композитних входів і виходів стандартів NTSC/PAL.

Стиснене відео вимагає нової методики та підходів при тестуванні

Найкращим результатом вимірювань будь-якої аналогової або цифрової ТВ системи є задоволеність глядачем зображення, що одержуються. Зазвичай якість аналогової або цифрової широкосмугової відеосистеми вимірювали непрямим чином за допомогою визначення спотворень статичних тестових сигналів. Однак компресійні телевізійні системи висувають значно складніші вимоги при вимірюваннях їх параметрів. Якість картинок у цих системах змінюється динамічно в залежності від поточної швидкості передачі даних, складності зображення, що транслюється, і задіяного алгоритму декодування. Статична природа тестових сигналів не дає правдивих характеристик якості відео. Натомість повинні бути використані природні тестові сценарії в режимі стресу на функції компресійних відео систем, що за своєю природою є значно складнішим режимом, ніж просто задіяння тестових сигналів.

До цього моменту (виходу на ринок аналізатора PQA300) суб'єктивне тестування з використанням людського сприйняття глядачів було єдиною методикою для оцінки якості функціонування компресійних відео систем. Тим не менш, продовжуючи залишатися затребуваним для створення навчальних довідкових даних, суб'єктивне тестування було впливовим режимом для операційних, виробничих функцій та функцій налагодження несправностей обладнання – до розробки компанією Tektronix аналізатора PQA300, який виконує швидкі, об'єктивні та повторювані вимірювання, альтернативні суб'єктивним методикам якості відеосигналів.

MTS4EA Tektronix: Цей програмний пакет забезпечує повний аналіз елементарних потоків наступних стандартів: MPEG-2, MPEG-4, H.264/AVC, H.261, H.263, H.263+ та 3GPP

Відеокомпресійні стандарти наступного покоління, наприклад H.264/AVC, стають все більш значущими для дедалі більшої кількості абонентських пристроїв, таких як: мобільні телефони DVB-H, широкосмугові DSL абонентські приставки (set top boxes) та DVD високої чіткості. “Елементарні потоки”, що використовуються цими пристроями, є основою компресованих потоків відео. MTS4EA Аналізатор Елементарних Потоків – це потужний інструмент аналізу для інженерів-проектувальників та інженерів експертної оцінки, що працюють: у напівпровідниковій промисловості; виробництві та ремонті професійної відеоапаратури та побутової електроніки; у компаніях-операторах мереж телевізійного мовлення та мобільного зв'язку, а також компаніях-виробниках мобільних телефонів, яким потрібний аналіз та дослідження компресованої відеоінформації, закодованої цими відео стандартами. Це нове ПЗ побудовано на платформі підтримки Транспортних Потоків H.264/AVC і Windows Media 9, що існує в Tektronix, і існує як окреме ПЗ для ПК, або як опція для роботи на MPEG тестових системах компанії Tektronix AD953A і AD951A.

Для перевірки роботи MPEG кодерів Tektronix також пропонує серії відеокліпів у декомпресованому форматі з різними сюжетами та таблицями.

2. аналізатори транспортного потоку:

Серія MTS400 Tektronix - це новий клас аналітичного інструменту, перший у світі Відладчик/Аналізатор компресованого цифрового відео, який представляє новітню технологію CaptureVuTM, що фіксує та аналізує системні події в реальному часі, для усунення складних проблем, що чергуються і складних проблем, що пропускаються звичайними аналізаторами. Прилади серії MTS400 пропонують значні покращення порівняно зі звичайними MPEG аналізаторами та працюють як у реальному часі (з «живими» потоками), так і у відкладеному часі (із збереженими потоками).

Серія MTS430, MTS4SA Tektronix - для виробників ТБ обладнання, Дослідження та Розробка

Застосовувана технологія CaptureVu™ дозволяє швидко виділяти та усувати апаратні та системні несправності. Мультиплексор/Ремультиплексор дозволяє створювати та модифікувати випробувальні потоки. Можливість швидкого та глибокого аналізу вибраних елементів транспортних потоків для підтвердження їх функціональності та відповідності стандартам.

MTX100B Tektronix – При установці різних опцій дозволяє повністю виконувати функціонал MTS430, за винятком одночасного програвання та аналізу транспортного потоку. Прилад забезпечує аналізи потоків IPTV у реальному часі та документування результатів.

3. аналізатори параметрів модуляції та аналізатори частотного спектру:

MTM400 Tektronix із радіочастотними інтерфейсами QAM, QPSK, COFDM

Основне завдання: моніторинг транспортних потоків MPEG. Після останніх модифікацій MTM400 підтримує RF моніторинг та перевірку практично всіх типів радіочастотних модуляцій, що існують у світі, для систем Цифрового телебачення. MTM400, що лідирує в індустрії, забезпечує всебічний моніторинг Транспортних Потоків MPEG на обох рівнях: RF і цифровому інтерфейсі, використовуючи єдину інтегровану моніторингову платформу.

На даний момент прилад проходить тестові випробування на мережах провідного українського оператора кабельного телебачення – ВОЛЯ КАБЕЛЬ. Думки інженерів та техніків компанії ВОЛЯ щодо цього обладнання буде опубліковано у наступних виданнях журналу ТЕЛЕМИР.

Портативний аналізатор CATV Avantron AT-2000 Sunrise Telecom

Забезпечення швидкого та точного вимірювання всіх параметрів мережі CATV:

• Рівні RF несучої

• Частоту несучої

• C/N, CSO та CTB

• HUM модуляція

• Характеристику каналу

• Глибину модуляції

• Потужність цифрового

Прилад виконаний із застосуванням комп'ютерних технологій. Його енергонезалежна пам'ять здатна запам'ятовувати до 100 результатів вимірювань для подальшого друку або занесення в персональний комп'ютер та 64 налаштування приладу. Записані на комп'ютері дані можуть бути завантажені у прилад.

Аналізатор систем кабельних модемів DOCSIS CM1000 Sunrise Telecom

Аналізатор кабельних модемів CM1000 – універсальний інструмент тестування в процесі налаштування та пошуку несправностей у системах кабельних модемів DOCSIS. Аналізатор CM1000 використовує вбудований кабельний модем для повної перевірки мережі в низхідному та висхідному трактах. Аналізатор зв'язується з кінцевою системою кабельних модемів (CMTS) з метою оцінки характеристик цифрових сигналів обох напрямах передачі. Крім традиційних вимірювань цифрового сигналу, таких як вимірювання MER (коефіцієнт помилок модуляції), BER (коефіцієнт помилок по бітах), рівня, точкової діаграми в прямому тракті, нова технологія розроблена Sunrise Telecom забезпечує тестування коефіцієнта помилок по блоках (BkER) у зворотному тракт без модуля головного вузла.

Використовуючи нову технологію вимірювання BkER у зворотному тракті, технічні фахівці вперше зможуть оцінити характеристики модему цього тракту. Крім того, завдяки багатобарвному дисплею CM1000 можна миттєво визначити, чи з'єднання відповідає встановленим вимогам. Контролюючи різні точки в мережі, можна швидко оптимізувати її продуктивність, визначивши компоненти, які потребують заміни.

Аналізатор CM1000 гарантує надійну роботу мережі КТВ, підвищення продуктивності мережі та задоволеності споживачів. Аналізатор використовується для систематичного виявлення та визначення розташування спотворень при наданні послуг аналогового та цифрового КТВ, VOD (відео на вимогу), кабельних модемів та VoIP у режимі реального часу, забезпечуючи результати для висхідного та низхідного потоків.

Post Scriptum:

Необхідно зазначити, що на думку автора статті, необхідність застосування контрольно-вимірювального обладнання (КВП) на ТБ мережах зокрема і на будь-яких мережах взагалі (яскравий приклад: телекомунікаційних) в Україні не лише недооцінюється, а й часто просто ігнорується. Керівники ТБ і телекомунікаційних компаній слабо представляють або не бажають представляти взагалі такого роду необхідність, відповідно фінансування на КВП відбувається за залишковим принципом. Автор статті може навести достатньо прикладів того, як за допомогою наданих у пробну експлуатацію приладів практично відразу вирішувалися проблеми, які оператори та інженери-експлуатаційники мереж не в змозі були вирішити тижнями, при цьому навіть не знаючи з чого почати. Дивно, але можливість застосування спеціалізованого тестового інструментарію не розглядалася.

Яскравим прикладом незрілості українського ринку контрольно-вимірювального обладнання може бути ємність ринків КВП Росії та України навіть з урахуванням різниці в територіях та населенні. Наприклад, якщо територія України менша за Російську в 6-7 разів, а населення- всього в 3-3.5 рази, то різниця в обсягах описуваних ринків становить 100 (сотні!!) разів.

Наведена вище статистика складена автором статті з багаторічного досвіду співпраці з російськими колегами, вивченням російських та українських спеціалізованих видань, а також регулярним відвідуванням виставок, семінарів та симпозіумів в обох країнах.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy