在SDI信號出現之前，高清視頻信號是通過模擬信號傳輸的。模擬信號在傳輸和轉換過程中容易出現質量下降，因此通常使用高速示波器進行波形采樣和測試。通常要測試的指標有彩條幅度、同步幅度和時間、噪聲、頻率響應、多組、非線性、通道延遲、瞬時特性等。
圖1模擬視頻信號測試波形
SDI信號采用模數轉換和高速串行編碼技術，所有數字視頻和音頻信息都可以使用同軸電纜傳輸。
圖2 SDI信號產生原理示意圖
由於SDI是數字信號，信號產生的原理和特性與模擬視頻信號不同，所以SDI信號測試內容的關註點與模擬視頻信號測試基本不同。以下是SDI信號的幾個關鍵特征:電平幅度、抖動、上升/下降時間和信元間隔(周期)。
圖3 SDI數字信號特征
根據SMPTE 259M、SMPTE 292M和SMPTE424M的規定，SD-SDI、HD-SDI和3G-SDI的信號質量標準(包括幅度、過沖、上升/下降時間、抖動時間、抖動排列等。)都不壹樣。而且HD-SDI和3G-SDI高速信號對上升/下降時間的要求已經達到了幾十到幾百ps的量級。
圖4各種SDI信號質量標準
以上指標壹般通過波形測試儀的眼圖和抖動顯示工具來測試。
1.眼圖和抖動測試
眼圖和抖動波形是SDI測試的兩個重要工具。
圖5眼圖測試
專用測試儀的眼圖工具可以自動測試眼圖幅度、眼圖上升/下降時間、眼圖上升/下降時間差、眼圖上升/下降過沖、峰峰值抖動、電平幅度等。
圖6抖動波形測試
抖動測試通過放大的圖形顯示反映通過水平顯示行的隨機噪聲。有兩種類型的抖動:時間抖動和隊列抖動。
時間抖動:信號跳變位置以大於指定頻率(典型為10Hz)的速率變化。
隊列抖動:信號跳轉位置相對於從信號中提取的時鐘的變化。
2.系統裕度測試
高速SDI信號的特點是，即使系統存在潛在問題或者系統可靠性下降，其誤碼監測也沒有變化，也就是說我們無法發現這樣的潛在問題。因此，有必要通過專門的實驗來檢驗可靠性和系統裕度，以保證系統的安全運行。常用的系統裕度測試方法有:
1)電平幅度變化實驗:調整輸入電平幅度，測量接收機中均衡器的容量。
2)附加噪聲實驗:在SDI信號中加入壹些噪聲，確認是否有誤差。
3)附加抖動實驗:給SDI信號加上抖動，確認是否有誤差。
4)CRC檢錯:CRC是SDI采用的壹種檢錯措施。在接收端，將計算的CRC與插入信息碼中的CRC進行比較，以判斷傳輸錯誤。
5)特殊信號檢測領域
SDI檢查字段(或病理測試信號)使用特殊的信息代碼來測試SDI性能。這個特殊的信息碼產生了壹個低頻能量的最壞情況數據，加擾後出現了兩個特殊情況的數據。
圖7特殊信號檢測場
在壹種情況下，亮度信號被設置為198H，兩個色差信號都被設置為300H。經過編碼器加擾後，生成壹個特殊的1位高、19位低的NRZI不歸零反轉碼。提供高DC分量，以測試接收系統的模擬能力和傳輸信號處理能力。該測試信號出現在圖像頂部的洋紅色陰影中。
在另壹種情況下，亮度信號被設置為110H，兩個色差信號都被設置為200H。經過編碼器加擾後，生成壹個特殊的20位高20位低的NRZI不歸零反轉碼。為時鐘提取提供最小數量的“0”交叉，以監控設備PLL的性能。該測試信號在圖像的下部顯示為灰色陰影。
SDI接收設備應能正確處理這兩種測試信號場。
3.SDI物理層問題診斷
通過分析眼圖和抖動波形，可以大致判斷SDI信號傳輸中的問題。主要故障原因分為以下幾種類型:
1)信號幅度:信號幅度非常重要，因為它與噪聲密切相關。由於接收端使用均衡器補償高頻，當信號到達時，發射端不正確的幅度可能會導致不正確的均衡和信號失真。
2)上升/下降時間:不正確的上升/下降時間會造成信號失真，比如振鈴和過沖。
3)過沖:過沖通常是上升時間不正確的結果，很可能是接收端和發射端阻抗不連續或回波損耗不良造成的。
4)隨機抖動:由設備的熱噪聲或沖擊噪聲引起，具有無限高斯分布特性。因此，抖動的均方根值通常用來衡量抖動幅度。此外，雖然峰峰值抖動的概率很小，但它可以表征故障的位置。
5)確定抖動:具有周期性特征，可能由系統中的固定設備產生。可能的抖動來源包括:開關電源、上升和下降時間差引起的占空比、同步鎖相引起的主時鐘變化、並串轉換處理、線纜的頻率響應等。
故障診斷是壹個理論與經驗相結合的過程。在實際測試應用中，需要采用多種測試方法，對具體的測試數據進行深入的分析和推理，才能準確定位信號傳輸中可能出現故障的原因。以下是幾種典型的故障信號測試結果。
圖8電纜引起的衰減過大時的眼圖。
圖9信號端子匹配不正確時的眼圖。
圖10不良均衡後的信號眼圖
4.摘要
在設備良好、線纜優質、安裝正確的前提下，SDI高清視頻系統仍然需要專業的性能測試來保證SDI高速視頻數據流的連續性和正確性。必須配備專業的信號發生器和波形監視器，通過眼圖和抖動測量，在系統安裝和系統運行過程中提供連續的性能監測，以便發現和診斷問題。眼圖分析提供了SDI物理層的可視化健康檢查，信號到達直觀的“亮眼”，保證後端接收設備可以輕松恢復時鐘和數據。此外，抖動波形還可以進壹步連續監測信號，從而達到深入診斷故障原因的目的。