數(shù)字電視機(jī)播放接收的模擬信號(hào)之前必須先將之轉(zhuǎn)為數(shù)字視頻信號(hào)，這個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換過程先在傳輸通道內(nèi)進(jìn)行，已轉(zhuǎn)為數(shù)字格式的視頻信號(hào)再傳送到路徑選擇及生產(chǎn)控制開關(guān)系統(tǒng)，然后才傳送到錄像系統(tǒng)或發(fā)送器。在整個(gè)視頻信號(hào)傳送過程中，我們可充分利用串行數(shù)字視頻信號(hào)集成電路的內(nèi)置測(cè)試圖案產(chǎn)生功能測(cè)試電視信號(hào)的完整性。

數(shù)字電視機(jī)必須將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為畫面影像，但由于不同格式的視頻信號(hào)有不同特性，而且需要轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)數(shù)量非常龐大，加上數(shù)字電視機(jī)同時(shí)采用并行及串行方式傳送數(shù)據(jù)，因此要測(cè)試視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換是否有訛誤并不容易。此外，視頻信號(hào)數(shù)據(jù)必須加以編碼或加密，以免圖案信號(hào)有太多直流或附帶連串的“1”或“0”信號(hào)，因此整個(gè)測(cè)試過程可說極為艱巨。已加密的 NRZ 數(shù)據(jù)必須再轉(zhuǎn)為 NRZI，以便調(diào)低實(shí)際的傳送時(shí)鐘頻率。但這樣又會(huì)產(chǎn)生另外一些原先正想解決的問題。數(shù)字電視機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性有很高的要求。畫面的素質(zhì)至為重要，這個(gè)要求絕對(duì)不能妥協(xié)。

; 雖然要測(cè)試整個(gè)視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換過程是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)，但我們只要采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的串行數(shù)字視頻信號(hào)芯片，便可充分利用這些芯片的內(nèi)置自我測(cè)試及測(cè)試圖案產(chǎn)生 (BIST-TPG) 功能，克服測(cè)試過程的種種問題。以下是這些功能的簡(jiǎn)單介紹。

內(nèi)置自我測(cè)試及測(cè)試圖案產(chǎn)生(BIST-TPG)功能

內(nèi)置自我測(cè)試及測(cè)試圖案產(chǎn)生系統(tǒng)必須能夠執(zhí)行以下功能，才可真正滿足測(cè)試的要求。首先，系統(tǒng)的測(cè)試圖案產(chǎn)生功能必須是芯片內(nèi)置的功能，而且系統(tǒng)必須采用真正的數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。所謂真正的數(shù)字視頻信號(hào)是指符合 SMPTE 測(cè)試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。SMPTE 標(biāo)準(zhǔn)是 ANSI 承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定測(cè)試數(shù)字電視信號(hào)的系統(tǒng)必須功能齊備、高度兼容及具有運(yùn)作互通的能力。此外，有關(guān)的測(cè)試系統(tǒng)必須可以利用串行數(shù)字視頻信號(hào)芯片內(nèi)置的錯(cuò)誤檢測(cè)功能，而且也可與目標(biāo)系統(tǒng)的最高應(yīng)用速度同步執(zhí)行工作。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體有四款數(shù)字視頻信號(hào)芯片內(nèi)置了這些自我測(cè)試及測(cè)試圖案產(chǎn)生 (BIST-TPG) 功能。CLC030 視頻信號(hào)串聯(lián)器是其中的一款數(shù)字視頻信號(hào)芯片。這款視頻信號(hào)串聯(lián)器芯片具有 SMPTE 259M 的標(biāo)準(zhǔn)清晰度/SMPTE 292M 的高清晰度，不但可支持輔助數(shù)據(jù)先進(jìn)先出 (Ancillary Data FIFO)，而且還內(nèi)置電纜驅(qū)動(dòng)器?？梢岳?CLC030 芯片進(jìn)行編碼、串聯(lián)及傳送的位并行數(shù)字視頻信號(hào)必須符合以下的視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)：SMPTE 125M 及 267M 的標(biāo)準(zhǔn)清晰度、10 位寬成份視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)以及 SMPTE 260M、274M、295M 及 296M 高清晰度、20 位寬成份視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。這款芯片也可支持 270 Mbps 及 360 Mbps 的SMPTE 259M串行數(shù)據(jù)傳輸率、540 Mbps 的 SMPTE 334M 數(shù)據(jù)傳輸率 (建議中) 以及 1.4835 Gbps 與 1.485 Gbps 的 SMPTE 292M 串行數(shù)據(jù)傳輸率。

CLC030 芯片內(nèi)置的測(cè)試圖案信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生以下四種有助測(cè)試視頻信號(hào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視測(cè)試圖案：采用 8 種顏色的垂直色條圖案、鎖相環(huán)路壓力測(cè)試圖案、電纜均衡器壓力測(cè)試圖案以及可用以建立其他測(cè)試圖案的平坦圖場(chǎng)黑圖 (flat field black picture)。這些標(biāo)準(zhǔn)圖案都采用 4x3 標(biāo)準(zhǔn)縱橫比格式及 16x9 寬屏幕格式，并且同樣適用于 NTSC 及 PAL 的電視標(biāo)準(zhǔn)。

測(cè)試種類

色條圖案可說是業(yè)界最常用的測(cè)試圖案。色條圖案屬于“非壓力測(cè)試圖案”，無論在直流還是頻率方面都取得適當(dāng)?shù)钠胶?，因此可用以測(cè)試顫動(dòng)及電纜傳輸距離以及其他電視功能。圖 1 的色條測(cè)試圖案顯示 CLC030 芯片產(chǎn)生的視頻信號(hào)光柵的部分特性。在圖中的活躍部分，每條掃描線有 1,920 個(gè)取樣，而總線數(shù)達(dá) 1,080 條，這是高清晰度電視廣播所采用的 SMPTE 274M 或 1080i 圖像清晰度標(biāo)準(zhǔn)。CLC030 芯片產(chǎn)生的數(shù)字光柵還有其他的特色，其中包括垂直幀掃描時(shí)間、每一掃描線的活躍視頻信號(hào)終止點(diǎn)及活躍視頻信號(hào)起始點(diǎn)、以及水平輔助幀掃描時(shí)間 (即水平消隱時(shí)間)。

圖1 高清晰度電視的畫面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

高清晰度電視與標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視都采用相同的測(cè)試圖案，但最大的分別是高清晰度電視的光柵較大，每一畫面的數(shù)據(jù)大約9Mbyte。我們只要采用算法產(chǎn)生測(cè)試圖案及數(shù)據(jù)，便可節(jié)省串行數(shù)字視頻信號(hào)芯片的存儲(chǔ)空

間，縮小其體積，而這正是 CLC030 芯片的優(yōu)勝之處。

我們可以利用均衡器壓力測(cè)試圖案測(cè)試接收器鎖相環(huán)路。串聯(lián)器是負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)編碼及加密的芯片。若某些顏色占據(jù)了畫面的很大部分，會(huì)令經(jīng)由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)圖案出現(xiàn)缺陷，例如低轉(zhuǎn)換密度或直流比例太高。這些情況及引致這些情況出現(xiàn)的數(shù)據(jù)稱為“病態(tài)數(shù)據(jù)情況”或干脆簡(jiǎn)稱為“病態(tài)情況”。在捕捉或直播現(xiàn)場(chǎng)節(jié)目時(shí)，這些顏色情況很少會(huì)出現(xiàn)。很多時(shí)候它們只是制造計(jì)算機(jī)圖像或無光背景時(shí)的副產(chǎn)品。這些圖案給接收系統(tǒng)，例如錄像機(jī)或發(fā)送器， 添加一定的壓力。直流偏移會(huì)為接收器的電纜均衡器帶來尤其大的壓力，以致會(huì)改變接收器輸入的閾值。

圖2 電纜均衡器壓力測(cè)試

進(jìn)行均衡器測(cè)試最常用的病態(tài)情況是先以某一極性的 19 位串行數(shù)據(jù)圖案進(jìn)行測(cè)試，然后再以相反極性的 1 位串行數(shù)據(jù)圖案測(cè)試。整個(gè)圖案必須在視頻信號(hào)傳輸線由頭至尾接受測(cè)試。進(jìn)行 NRZI 編碼時(shí)，可以采用任何一種極性的數(shù)據(jù)。這些串行數(shù)據(jù)可在均衡器的交流電耦合輸入端產(chǎn)生較大的直流偏移。處于水平消隱信號(hào)時(shí)間內(nèi)的圖案會(huì)被中斷，而直流會(huì)恢復(fù)通電。設(shè)計(jì)完善的接收器及電纜均衡器應(yīng)有較廣泛的直流信號(hào)電壓處理能力，即使最壞的情況出現(xiàn)，其中的直流恢復(fù)功能應(yīng)該可以化解有關(guān)的影響，避免丟失任何數(shù)據(jù)。我們可以利用均衡器壓力測(cè)試圖案確定系統(tǒng)的極限，或找出故障所在。

接收器鎖相環(huán)路也會(huì)受不尋常的數(shù)據(jù)狀況所影響。某些顏色會(huì)產(chǎn)生低轉(zhuǎn)換密度的數(shù)據(jù)圖案，換言之，圖案頻率也較低。

圖3 接收器鎖相環(huán)路壓力測(cè)試

其中一種看似同樣黑的顏色可以將實(shí)際的傳輸時(shí)鐘頻率降低約 4 倍。這個(gè)圖案先以某一極性的 20 位串行數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，然后再以相反極性的 20 位串行數(shù)據(jù)測(cè)試 (參看圖 3)。有關(guān)圖案必須在整條活躍掃描線由頭至尾進(jìn)行測(cè)試。若接收器鎖相環(huán)路沒有足夠的頻率轉(zhuǎn)換，每當(dāng)進(jìn)行逐行掃描時(shí)，接收器鎖相環(huán)路便會(huì)出現(xiàn)頻率偏移。若鎖相環(huán)路的頻率或相位每次轉(zhuǎn)變超過一位，便有絕大的機(jī)會(huì)丟失一些數(shù)據(jù)位，甚至鎖相環(huán)路也有可能將所有已鎖定的頻率全部解鎖。到鎖相環(huán)路重新將頻率鎖定時(shí)，可能會(huì)丟失一條或更多掃描線。

我們可以為系統(tǒng)添加電纜，以測(cè)試數(shù)字電視系統(tǒng)的承受度及極限，這是測(cè)試數(shù)字電視系統(tǒng)最常用的測(cè)試方式。若數(shù)字電視系統(tǒng)內(nèi)置了 CLC030 及 CLC031 這兩款芯片，便無需尋求外面的測(cè)試支持也可進(jìn)行這類測(cè)試。(CLC031 是一款與 CLC030 芯片搭配一起使用的協(xié)同解串器。)

 圖4 控制生產(chǎn)的切換開關(guān)

圖4顯示一款可用以控制生產(chǎn)的切換開關(guān)，這是 CLC030/CLC031 串聯(lián)解串器的其中一種應(yīng)用。圖中的 CLC030 芯片用作串行信號(hào)發(fā)生器，而 CLC031 芯片則用作錯(cuò)誤指示器。CLC031 解串器芯片的周期性自動(dòng)檢查 (CRC) 功能以及錯(cuò)誤檢測(cè)與處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)為接收器執(zhí)行檢測(cè)功能，以確定接收的數(shù)據(jù)是否有訛誤。測(cè)試路徑先通過切換開關(guān)，然后再經(jīng)由電視機(jī)廠連接外部的路徑。由于該測(cè)試路徑已加設(shè)電纜，因此一旦訛誤信號(hào)出現(xiàn)，CLC031 解串器芯片的周期性自動(dòng)檢查電路的錯(cuò)誤檢測(cè)系統(tǒng)便可在開始階段加以監(jiān)視。若采用像均衡器病態(tài)情況一類的壓力測(cè)試信號(hào)，便可對(duì)切換開關(guān)的每一接收信號(hào)的響應(yīng)或測(cè)試路徑上其他系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。在這個(gè)情況下若出現(xiàn)錯(cuò)誤，便可將 CLC030 芯片的測(cè)試圖案改為色條等非壓力測(cè)試圖案或啟動(dòng)其內(nèi)部病態(tài)遞色系統(tǒng)，以便檢查為何出現(xiàn)錯(cuò)誤。

簡(jiǎn)言之，串行數(shù)字視頻信號(hào) (SDV) 芯片若內(nèi)置測(cè)試圖案信號(hào)產(chǎn)生功能，便可在數(shù)字信號(hào)通道的任何位置進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，大大加強(qiáng)測(cè)試方面的能力。由于測(cè)試圖案信號(hào)產(chǎn)生功能非常容易使用，因此有助縮短測(cè)試時(shí)間，降低開發(fā)成本，以及提高畫面素質(zhì)。