Mesure de la gigue d`un signal vidéo numérique

Numéro 70 - Octobre 2011
Truc et Astuce
Saison 6
Mesure de la gigue d’un signal vidéo numérique
Oscilloscope Vidéo ou Oscilloscope Traditionnel ?
L’idée est souvent évoquée de mener les
campagnes de mesure de gigue SDI avec un
oscilloscope traditionnel de laboratoire. Le
problème est que ceci n’est pas conforme à
ce que le SMPTE a préconisé. Car en effet, il
existe de nombreuses méthodes pour
effectuer une mesure de gigue sur un signal
numérique. Ces différentes méthodes sont
décrites dans un document très complet sur
le sujet (voir référence ci-dessous), dont on
peut retenir que deux méthodes très
différentes sont utilisées respectivement
dans les oscilloscopes vidéo et dans les
oscilloscopes traditionnels.
Qu’est ce que la gigue ?
Rappelons simplement que la gigue est un paramètre physique qui permet
d’apprécier la stabilité ou plutôt l’instabilité d’une horloge. Elle se mesure
en amplitude exprimée en UI (Unité d’Intervalle) ou en fraction de seconde.
En Anglais, cette grandeur est nommée ‘Jitter ’.
Pourquoi mesurer ce paramètre ?
Un excès de gigue augmente le risque d’une erreur d’interprétation du
signal numérique car à un certain moment, un zéro va être pris pour un 1
et/ou vice-versa. Ceci conduit aux fameuses erreurs de CRC
comptabilisées par ailleurs dans les oscillos vidéo. Pour bien apprécier
cette valeur, il faut un temps de mesure long car on a affaire à des phénomènes aléatoires.
Les deux méthodes utilisées
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Les oscillos vidéo utilisent le principe de la démodulation de phase qui consiste à retrouver
l’horloge contenue dans ce signal afin de mesurer la variation de phase entre le signal tel qu’il est
et le signal d’horloge recalculé. Cette méthode permet d’appliquer des filtres passe-haut assez
facilement. Selon la fréquence de filtrage ont obtient instantanément la gigue de timing et la gigue
d’alignement tel que décrit dans les normes SMPTE. On peut appliquer les deux filtres
simultanément pour obtenir les deux valeurs en même temps.
Les oscillos traditionnels utilisent la méthode du sur-échantillonnage temps réel qui permet
d’analyser la répartition des intervalles de temps pendant des prises d’échantillons de durée fixe.
Plus le temps d’acquisition est long, plus la mesure tient compte de la gigue basse fréquence qui
n’est en fait pas gênante. La bande passante d’entrée de l’oscillo utilisé devra être >3GHz pour
mesurer du HDSDI et >8GHz pour mesurer du 3G. Le filtrage se fait toujours dans une application
logicielle séparée et il est difficile d’obtenir les deux valeurs de gigue simultanément.
A noter
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L’utilisation de ces deux types d’appareillages peut donc donner des résultats différents. Il faudra
obligatoirement utiliser un oscillo vidéo dûment qualifié pour effectuer des mesures opposables.
La gigue de timing est toujours supérieure à la gigue d’alignement (attention aux aspects
graphiques qui peuvent être trompeurs sur l’affichage – par défaut, les échelles sont différentes)
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La valeur max à ne pas dépasser dépend du
standard ainsi que la valeur de l’Unité
d’Intervalle (voir tableau ci-contre).
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Pour tous les détails sur toutes les valeurs
cible, voir le poster mis à jour pour la 3G.
Tektronix France
3, av du Canada 91941 Les Ulis - Tel : +33 169 86 80 80
Exemple de surveillance des niveaux de gigue d’un signal 3G
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Matériel nécessaire : WFM8300 option PHY (ou WVR8300)
Mire utilisée : SDI test – Mire pathologique de stress de PLL et d’égalisation en 1080P50 (3G) générée
en interne dans l’oscillo et rebouclée sur une entrée. [1]
2
5
3
5
4
1
A noter :
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Cette vue représente l’oscillogramme de la gigue d’alignement sur 2 trames d’un signal pathologique
après 15 minutes d’acquisition.
La persistance infinie [2] sur la fenêtre montre parfaitement l’incidence stressante de la deuxième moitié
d’image sur la gigue. On peut utiliser les curseurs pour que voir l’amplitude maximum de cette gigue en
valeur crête à crête dans le temps. [3]
Pour un meilleur confort de visualisation, le gain vertical sera adapté à la fenêtre [4]
La valeur instantanée de la gigue est donnée dans la gauge de gigue en haut à gauche et dans le
tableau des valeurs mesurées. [5]
On peut fixer les seuils de déclenchement d’alarme sur la gigue de timing et sur la gigue d’alignement
Réaliser cette mesure avec un oscilloscope de labo est fastidieux et très délicat.
Attention : Pour qualifier les caractéristiques de sortie d’un générateur,
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On utilisera en aucun cas la mire pathologique mais la mire de barres classique.
Cette mesure doit être faite en court-circuitant le circuit d’égalisation de l’oscilloscope (Voir T&A N° 42) et
en utilisant un câble le plus court possible. (Rappel : le circuit d’égalisation introduit de la gigue)
Référence des documents cités (disponibles sur simple demande) :
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Note d’application : « Understanding Jitter Measurement for Serial Digital Video signals » - 60 pages
Poster : Understanding HD & 3G-SDI Video – Format A0
Tektronix France
3, av du Canada 91941 Les Ulis - Tel : +33 169 86 80 80