电视信号的实时监测与数字化处理
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增大字体摘要：基于射频和视频指标的测量将模拟视频信号数字化，对采样数据进行处理、判断和识别，并对异常状态进行报警和记录，构成了一套对电视信号进行实时跟踪监测与管理系统。
关键词：电视信号 视频指标 监测系统 数字处理
前广播电视网基本上覆盖了全国各地，广播和电视已经成为人民生活中不可缺少的重要部分，同时也是中央和地方政府以及科学技术、文化、卫生等部门的主要传媒和信息传播工具。广播电视网播出的内容质量和网络运行的正常与否，直接影响党和政府方针政策的宣传贯彻和社会的稳定，同时也将影响全国各行业之间、国内与国外之间信息的准确和及时传播。因此，利用高科技对全国广播电视网的技术指标进行实时监测，对于加强中央控制、净化屏幕和提高接收质量，防止异常干扰具有重要的现实意义。本文正是基于上述考虑，提出了对电视播放出现的大故障如停播、无图像、无伴音等定性指标和信号质量劣变等定量指标进行实时监测。采用数字化自动监测系统，可以大大提高广播电视监测的自动化水平，使广播电视监测更加准确、及时、可靠，同时也可大大减轻值班和管理人员的工作量。
１ 监测系统组成
本监测系统可以对播出中的电视信号无图像、无伴音以及图像静止报警，并且可以对射频及视频指标进行测量。系统原理如图１所示。
本检测系统由三部分组成：射频指标测量、音视频数据检测与处理、通信与参数设置。电视的射频信号ＲＦ输入后，经过分支器，将其中一路进行射频指标的测量，如图像电平、声音电平、载噪比等；另一路输入到高频头，解调出音视频信号，进行后处理。音频信号经过Ａ／Ｄ采样后，通过ＦＰＧＡ可以判断伴音的有无。视频信号在采样后的数据处理本文将重点论述。系统使用ＭＣＵ对可编程的高频头和图像采样芯片进行设置，将报警和处理结果上传。
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２ 射频指标测量
我国的国家标准对电视信号的性能参数已做出了一系列规定。这些性能参数按照其性质可分为两类：一类是在射频上测试的性能参数；另一类是在视频上测试的性能参数。射频指标有图像电平系统输出口电平、伴音电平、载噪比、图像载频点频偏等１。
图像电平表示当系统正常工作时，系统输出口上的图像载波电平范围。我国标准规定，系统输出口的电平为５７ｄＢμＶ～８３ｄＢμＶ，对于ＵＨＦ波段则要求为６０ｄＢμＶ～８３ｄＢμＶ。
伴音电平是指电视信号中音频信号的载波电平。要求它比图像电平低１７±３ｄＢμＶ。因为图像电平和伴音电平均用分贝表示（对数关系），所以图像电平／伴音电平之比Ｖ／Ａ＝图像电平（对数）－伴音电平（对数）。Ｖ／Ａ的范围对邻频传输系统为１７±３ｄＢ。
有线电视系统除前端摄像机输出信号为视频信号外，其余部分传输的信号都是高频载波信号（射频信号），通常使用载噪比这一概念。它定义为载波功率和噪声功率之比：
C/N＝２０ｌｇ（载波电压/噪声电压）
斜率是指两频道间载波电平差。要求相邻两频道间载波电平差≤３ｄＢ任意两频道间载波电平差≤８～１０ｄＢ。这个指标可以反映全频道内的频率特性。
图像载频点相对于标准载频点的偏移称为载频点偏移量。如偏移过大，则会使图像电平下降。
上述射频指标可以采用场强仪直接测量，只需在接口中加入一些通信协议即可，本文不加赘述。
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３ 视音频数据处理
在高频头解调出音视频信号后，将分别进行信号处理。
３．１ 音频数据的处理
因为音频的采样速率可以较慢（在监控系统中，一般为几ｋＨｚ～几十ｋＨｚ），因此可采用较便宜的串行输出芯片进行Ａ／Ｄ转换，而在ＦＰＧＡ中再进行串并转换，并作进一步处理。这样可以减少所使用芯片的Ｉ／Ｏ脚，进而可以缩小ＰＣＢ的面积，还可以提高ＦＰＧＡ的使用率，增强系统的抗干扰能力，提高系统的性价比。一般而言，音频信号只需判断有无即可。
３．２ 视频数据的处理
视频的同步分离可以得到奇偶场信号，可以用该信号作为控制信号，只对奇场进行处理。电视视频信号经视频采样芯片后，可得到（ＵＹＶＹ）形式的数字码流ＩＰＤ，同时还有场同步信号ＩＧＰＶ、行同步信号ＩＧＰＨ以及码流时钟ＩＣＬＫ。它们的时序关系如图２所示。
３．２．１ 视频报警处理
若没有同步信号，则可以判断为无图像报警。而在有同步信号的情况下，对视频数据的进一步处理可以得到图像静止的报警。先将一场的数据存入存储器（共有４字节／点×３６０点／行×２４０行／场＝３４５６００字节，故需选用５１２ＫＢ ＲＡＭ），在新的一场数据到来时将其读出并比较，同时将新一场的数据存入存储器中。若两场中有若干数据相同，则认为该两场信号没有发生变化，即为图像静止报警。在实际应用中，因为一场信号仅占用０．０２ｓ时间，因此没有必要对每场都进行比较，可以通过计时，每０．５ｓ比较一次。这可以通过在ＦＰＧＡ中设计一个计数器方便地实现。本系统采用计数器对ＩＧＰＶ计数，每当计数值为２５时进行一次比较，即可得到满意的结果。
３．２．２ 视频指标处理
当用户要求对信号质量逐渐劣变进行监测时，仅仅对图像静止、无图像、无伴音等
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作者：佚名
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