工程技術(shù)人員和藝術(shù)創(chuàng)作人員在查驗(yàn)數(shù)字視頻時(shí)，波形監(jiān)視器的顯示總有些不盡如人意。在本文中我們察看幾種主要的波形監(jiān)視器結(jié)構(gòu)，解釋為什么使用者在波形監(jiān)視器上所見(jiàn)并非是他們所得，并對(duì)全數(shù)字波形處理的優(yōu)點(diǎn)作簡(jiǎn)要介紹。

在處理并顯示輸入信號(hào)時(shí)，不同類(lèi)型的波形監(jiān)視器采用不同的方法。這些方法不僅影響著信號(hào)的顯示波形，而且也影響了顯示的精度。為了正確地解釋我們所看到的波形顯示，需要了解這些波形信息是如何出現(xiàn)在屏幕上的。有3種基本結(jié)構(gòu)可用于監(jiān)視數(shù)字視頻信號(hào)。

1.使用矢量撞擊(Vector Stroke)CRT的數(shù)字模擬混合監(jiān)視器

為了產(chǎn)生傳統(tǒng)的“green worm”顯示，激勵(lì)矢量撞擊CRT上磷光體的電子束直接響應(yīng)于電壓的變化。其效果看起來(lái)很像早先的模擬波形。當(dāng)你去察看數(shù)字模擬混合監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)，你才意識(shí)到情況并非如此。輸入的串行數(shù)字視頻信號(hào)實(shí)際上為一取樣序列。這些數(shù)字樣值經(jīng)數(shù)/模(D/A)變換器然后又經(jīng)低通濾波，產(chǎn)生連續(xù)的模擬流，以便于讀取和解釋。模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)矢量撞擊CRT 以描繪出波形顯示。

模擬顯示可能不夠精確。使用者通常相信所接收的顯示，實(shí)際上并沒(méi)有計(jì)入模擬電路所引入的漂移和校正變量。數(shù)字模擬混合監(jiān)視器會(huì)產(chǎn)生熱漂移，難于保持在校正狀態(tài)，其測(cè)量結(jié)果不能重復(fù)。完善的儀器設(shè)計(jì)可使這些缺點(diǎn)減至最小。例如，泰克WFM601A就具有十分完善的設(shè)計(jì)，其熱穩(wěn)定性和可重復(fù)性均得到增強(qiáng)。即便如此，它也只有百分之二的垂直偏轉(zhuǎn)精度。各儀器之間的響應(yīng)和增益也有所差異。

2．使用光柵掃描顯示的數(shù)字模擬混合光柵監(jiān)視器

數(shù)字模擬混合光柵監(jiān)視器添加了另一項(xiàng)處理步驟。這種結(jié)構(gòu)是在模擬顯示的基礎(chǔ)上將信號(hào)復(fù)原為數(shù)字以產(chǎn)生光柵掃描顯示，因而增加了失真的機(jī)會(huì)。使用光柵掃描顯示的優(yōu)點(diǎn)，稍后我們?cè)僮鹘榻B。無(wú)論如何，這第二次取樣和變換進(jìn)一步偏離了原始的串行數(shù)字波形，導(dǎo)致了新的誤差產(chǎn)生。

3．使用光柵掃描顯示的全數(shù)字光柵監(jiān)視器

最佳解決方案是在整個(gè)處理過(guò)程中始終保持為數(shù)字信號(hào)信息。在全數(shù)字光柵監(jiān)視器中，包括光柵顯示的所有處理，均是在數(shù)字形式下完成的。它使用的是內(nèi)插數(shù)學(xué)數(shù)字濾波器而不是模擬濾波器。由信號(hào)到顯示盡可能地直接處理。盡管沒(méi)有產(chǎn)生失真的多余環(huán)節(jié)，例如產(chǎn)生模擬信號(hào)或再?gòu)?fù)原為數(shù)字信號(hào)，然而濾波器仍會(huì)產(chǎn)生某些失真，不過(guò)這些失真很小且可重復(fù)，因而這種全數(shù)字光柵監(jiān)視器能夠提供精度高、可重復(fù)一致的波形跡線。

(1)顯示：光柵掃描數(shù)字顯示與矢量撞擊CRT之比較

數(shù)字波形監(jiān)視器可在兩種基本顯示技術(shù)中進(jìn)行選擇。儀器設(shè)計(jì)師可以決定將最終信息光柵化以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示，也可以采取傳統(tǒng)的模擬矢量撞擊CRT技術(shù)，這兩種方法具有不同的質(zhì)量效果和不同的儀器適用特性。

(2)刻度和文字顯示

清晰的刻度和可讀的文體使操作者能夠迅速地和準(zhǔn)確地觀察波形。光柵顯示的優(yōu)點(diǎn)是刻度可自定義，并可與波形處于同一平面，因而不存在視差問(wèn)題。矢量撞擊CRT一般使用的是毛玻璃刻度板，它與顯示跡線處于不同的平面。絕大多數(shù)矢量撞擊CRT波形監(jiān)視器只有兩個(gè)刻度，因而它們的應(yīng)用受到了限制。文字顯示是矢量撞擊顯示的另一個(gè)問(wèn)題。電子束是“共享的”，這就是說(shuō)，要從物理上“寫(xiě)出”每個(gè)字符，這將減少波形的描繪�！半娮邮蚕怼睍�(huì)使文字的顯示模糊不清。而光柵式顯示，基本上是一種高分辨力的計(jì)算機(jī)顯示，它總是滿(mǎn)屏?xí)鴮?xiě)，無(wú)需在波形和文字之間做出折衷。光柵化的文字清晰易讀，也可以進(jìn)行字體和大小選擇。

(3)利用彩色顯示

對(duì)于矢量撞擊CRT來(lái)說(shuō)，彩色顯示雖然簡(jiǎn)單卻并不實(shí)用。而在光柵監(jiān)視器中，能夠充分利用計(jì)算機(jī)的圖形技術(shù)。使用彩色可以吸引操作者的注意力，還可以提供附加信息。

(4)數(shù)字存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程監(jiān)視

由于光柵顯示業(yè)已數(shù)字化，其信息可以很方便地存儲(chǔ)和歸檔。數(shù)字信息可傳輸并被其它數(shù)字系統(tǒng)處理或分析。使用者能夠克服地理上的困難，例如用來(lái)監(jiān)視電視發(fā)射機(jī)或分布很散的其它設(shè)備�？蓪�(shù)字信息傳送到管理中心用作遠(yuǎn)程監(jiān)視。這項(xiàng)工作甚至可經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)來(lái)完成�，F(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)可以很方便地點(diǎn)擊大計(jì)算機(jī)監(jiān)視器作為集體培訓(xùn)，或者對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步探討。所有這些工作，是矢量撞擊波形監(jiān)視器不易實(shí)現(xiàn)的。

(5)大小和形狀

便利性是另一個(gè)因素。矢量撞擊監(jiān)視器是CRT的一項(xiàng)主要應(yīng)用。光柵監(jiān)視器允許在大小尺寸和形狀上有所創(chuàng)新。廠商可以選擇用數(shù)字CRT顯示還是采用平坦LCD屏幕，或者采用可以減小波形監(jiān)視器的大小和重量的其它技術(shù)。在全數(shù)字系統(tǒng)中，廠商可以采用“插件箱”的形式以增加其儀器的通用性和靈活性。

(6)起伏噪聲(Scintillation Noise)

矢量撞擊CRT的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它沒(méi)有“起伏”噪聲。起伏指的是在光柵顯示波形附近出現(xiàn)的取樣點(diǎn)。不過(guò)，新型DTV波形監(jiān)視器全數(shù)字處理之優(yōu)點(diǎn)的全數(shù)字波形監(jiān)視器明顯地改善了取樣點(diǎn)之間的內(nèi)插能力，從而顯著地減少了起伏效果。某些新型儀器的波形描繪速率是第一代儀器的10至15倍，許多用戶(hù)反映其顯示質(zhì)量“就像模擬顯示一樣好”。

(7)全數(shù)字處理

由輸入至光柵顯示的整個(gè)過(guò)程保持為全數(shù)字有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：全數(shù)字處理技術(shù)使操作者具有各種顯示方式。WFM700有多種顯示，例如波形、矢量、圖像和眼圖，既可以單獨(dú)顯示，也可以集中顯示，就像多臺(tái)儀器一樣合用。

(8)穩(wěn)定的、可重復(fù)的無(wú)校正測(cè)量

將取樣信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字波形的模擬顯示，會(huì)在某種程度上增加其復(fù)雜性和誤差。眾所周知，模擬器件會(huì)靈敏地隨溫度和操作狀態(tài)的其它因素而變化。就是放在那兒，模擬器件的特性也會(huì)有所漂移，因此它的精度和可靠性都不高。帶有模擬電路的波形監(jiān)視器，在其使用期內(nèi)需要多次反復(fù)校正。但這對(duì)全數(shù)字儀器卻無(wú)必要。因?yàn)槿珨?shù)字儀器總是處于“校正中”。使用者總是了解，無(wú)論何時(shí)使用儀器時(shí)，所測(cè)得的0mv和700mv確實(shí)為0mv和700mv。用這臺(tái)儀器或用那臺(tái)儀器，測(cè)量值是穩(wěn)定的，也是可重復(fù)一致的。

(9)有關(guān)使用期問(wèn)題

模擬儀器的物理性能及其功能均會(huì)老化。CRT逐漸模糊，刻度照明失靈，更重要的是，技術(shù)上應(yīng)有進(jìn)步，但儀器的功能卻仍是原樣。功能受限的數(shù)字波形監(jiān)視器仍是功能受限的數(shù)字波形監(jiān)視器，永遠(yuǎn)如此。

然而，所有的數(shù)字儀器都有可能升級(jí)或按需要作些變動(dòng)�？梢园凑招碌哪繕�(biāo)設(shè)計(jì)數(shù)字硬件。有時(shí)只需下載一個(gè)新的代碼或程序即可使功能得以擴(kuò)展，有時(shí)可添加新的功能板。例如，在花費(fèi)不多的情況下，可以把一臺(tái)全數(shù)字波形監(jiān)視器附加上HDTV 測(cè)量，或者按照需要升級(jí)。微片數(shù)據(jù)密度及其功能仍在繼續(xù)發(fā)展，我們可以預(yù)計(jì)全數(shù)字處理會(huì)愈來(lái)愈好。這一趨勢(shì)已在其它電視設(shè)備中得到證實(shí)，例如全數(shù)字演播室，目前它已迅速發(fā)展成為比全模擬演播室價(jià)格更低廉，功能更強(qiáng)大。

(10)WFM700系列多格式、多標(biāo)準(zhǔn)波形監(jiān)視器

WFM700系列多格式波形監(jiān)視器具有強(qiáng)大的監(jiān)視功能，它可用于高清晰度（HD）和標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)數(shù)字視頻環(huán)境中的節(jié)目制作、后期制作、節(jié)目分配和傳送系統(tǒng)。

在HD/SD 混合環(huán)境中，WFM700A多格式波形監(jiān)視器能夠執(zhí)行運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)任務(wù)，例如信號(hào)是否合法有效、節(jié)目?jī)?nèi)容的質(zhì)量狀況、電平設(shè)置和信號(hào)通道的查驗(yàn)。WFM700HD僅用于HD環(huán)境，但監(jiān)測(cè)功能是一樣的。WFM700M具有WFM700A的全部功能，此外它還具有數(shù)字分析能力，包括HD和SD格式的眼圖自動(dòng)測(cè)量、抖動(dòng)測(cè)量和數(shù)據(jù)測(cè)量，這對(duì)于數(shù)字視頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)都是十分重要的。

WFM700系列支持?jǐn)?shù)字音頻監(jiān)視，任一種型號(hào)的WFM700經(jīng)過(guò)擴(kuò)展配置后，就能在同一臺(tái)儀器中既可以監(jiān)視數(shù)字視頻，又可以監(jiān)視數(shù)字音頻。WFM700系列把最好的傳統(tǒng)波形監(jiān)視器技術(shù)與全數(shù)字技術(shù)所能達(dá)到的測(cè)量精度、可重復(fù)性和穩(wěn)定度結(jié)合在一起，采用了模塊式的設(shè)計(jì)，這樣就可以?xún)H按照目前的需要來(lái)購(gòu)置模塊，以后有變更需求時(shí)再添加其它功能。

4. 結(jié)語(yǔ)

全數(shù)字波形監(jiān)視器明顯地優(yōu)于數(shù)字模擬混合監(jiān)視器，無(wú)論后者是使用矢量撞擊顯示還是光柵顯示。盡管混合式監(jiān)視器已是成熟的技術(shù)，我們?nèi)云诖珨?shù)字波形監(jiān)視器的繼續(xù)發(fā)展，以使功能更強(qiáng)大，價(jià)格更低廉。某些新型監(jiān)視器的波形描繪速率是早期儀器的10至15倍，這些“第三代”監(jiān)視器具有更高的跡線顯示密度和灰度，而且起伏噪聲也很小。從測(cè)量精度和重復(fù)一致性上來(lái)看，問(wèn)題不在于能否升級(jí)為全數(shù)字波形監(jiān)視器技術(shù)，而是什么時(shí)候。

進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/25_14651/eng/25W_14651_0.pdf。