改善當(dāng)代廣播視頻系統(tǒng)中視頻時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生(06-100)

　　俗話說(shuō)“時(shí)間就是一切”，這在當(dāng)代的廣播演播室中得到很好的體現(xiàn)，在這里視頻時(shí)鐘和同步信號(hào)的定時(shí)對(duì)于產(chǎn)生、采集、編輯和分配模擬和數(shù)字視頻很必要。今天的廣播系統(tǒng)必須支持產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SD/HD格式，例如NTSC、PAL、720p、1080i和1080p，經(jīng)過(guò)模擬和數(shù)字接口輸出，例如復(fù)合視頻、分量視頻和串行數(shù)字接口(SDI)。隨著高速SDI視頻設(shè)備在演播室中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，改善的視頻同步信號(hào)分離可以有效地產(chǎn)生具有低抖動(dòng)的視頻時(shí)鐘，這對(duì)于滿足新SDI標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格規(guī)范來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。

　　視頻時(shí)鐘發(fā)生器

　　從模擬視頻輸入產(chǎn)生不同定時(shí)和時(shí)鐘信號(hào)的視頻時(shí)鐘發(fā)生器由一個(gè)視頻同步分離器和鎖相環(huán)(PLL)組成。這兩個(gè)電路顯示在圖1的SDI應(yīng)用框圖中。

　　視頻同步分離器接受一個(gè)具有雙電平或三電平同步信號(hào)的1Vp-p模擬視頻輸入，并從中提取出標(biāo)準(zhǔn)的定時(shí)信號(hào)，例如行同步(Hsync)、場(chǎng)同步以及復(fù)合同步信號(hào)、色同步以及奇偶場(chǎng)輸出。為滿足最新HDTV標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格定時(shí)要求，像HD三電平同步分離、低輸出傳播延時(shí)以及50%同步信號(hào)限幅(sync slicing)這些都是必須的。后者通過(guò)在雙電平或三電平同步參考沿的50%點(diǎn)處的限幅來(lái)確保準(zhǔn)確的同步提取。與非自適應(yīng)的固定電平同步信號(hào)限幅相比，這提供了更優(yōu)的行同步抖動(dòng)性能，即使在不規(guī)則的輸入條件下，例如雙倍負(fù)載終結(jié)或沒(méi)有75Ω負(fù)載終結(jié)或傳輸損耗。在這里，行同步抖動(dòng)定義為在Hsync的下降沿相對(duì)于輸入同步參考沿的峰-峰時(shí)間差值，這對(duì)于在之后的PLL模塊產(chǎn)生的像素時(shí)鐘性能來(lái)說(shuō)非常的關(guān)鍵。

　　PLL模塊可以產(chǎn)生一個(gè)或更多的像素時(shí)鐘，這個(gè)像素時(shí)鐘可以在相位上鎖定于行同步信號(hào)的前沿，即PLL的參考輸入。需要兩個(gè)PLL以產(chǎn)生標(biāo)清(SD)和高清(HD)像素時(shí)鐘，兩個(gè)PLL設(shè)計(jì)成產(chǎn)生用于針對(duì)任何指定的行同步頻率產(chǎn)生合適輸出頻率。因?yàn)镻LL從一個(gè)低頻行同步信號(hào)獲得一個(gè)高頻像素時(shí)鐘，像素時(shí)鐘抖動(dòng)將在不同的頻率下由不同的信號(hào)源決定。

　　在環(huán)路帶寬之下，PLL輸出的時(shí)鐘抖動(dòng)主要是Hsync抖動(dòng)，行同步抖動(dòng)在相當(dāng)大的程度上取決于同步分離器的性能和質(zhì)量。在環(huán)路帶寬之上，PLL輸出時(shí)鐘抖動(dòng)主要取決于PLL振蕩器，通常選用壓控晶體振蕩器(VCXO)以實(shí)現(xiàn)低相位噪聲和頻率精度。

　　在圖1所示的框圖中，采用一個(gè)像素時(shí)鐘發(fā)生器來(lái)獲得一個(gè)用于SDI串行化器的參考時(shí)鐘。SDI串行化器接收符合SMPTE的并行數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后編碼、串行化，通過(guò)同軸電纜傳輸未經(jīng)壓縮的串行數(shù)字視頻。串行化器需要一個(gè)干凈的參考時(shí)鐘用于其內(nèi)部PLL來(lái)產(chǎn)生一個(gè)碼率時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘用于串行化器，并對(duì)輸出碼流提供時(shí)鐘。如果直接對(duì)串行化器提供時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，參考時(shí)鐘上的任何抖動(dòng)都可能轉(zhuǎn)移到碼率時(shí)鐘，從而表現(xiàn)為SDI輸出抖動(dòng)。如表1所示，SDI格式使用的數(shù)據(jù)率越來(lái)越高，因此這需要具有足夠高抖動(dòng)性能的時(shí)鐘源。