DV接口技术浅析

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DV接口技术浅析
在民用DV和专业的DVCAM等系列机器中，人们可看到一个扁平的四芯或六芯端口，就是人们通常说的DV数字接口，Sony公司将其命名为i.LINK，它符合IEEE 1394标准，具有如下特点：
    1）直接传输数字数据，因此没有图像和音频的劣化。
    2）只需一根电缆，将视频、音频、控制等信号进行数据多工传输。
    3）具有热插拔功能，可在多种设备之间进行数据传输

一. IEEE1394标准概述：
    1394标准是以两对双绞线来传输，在每个方向的传输都使用两对双绞线，并采用DS 线的方式，即发送数据到双绞线中的一条，信号到另外一条。
    1394标准规定的数据比特率有3种：
    98.304Mbps(S100)
    196.608Mbps(S200)
    393.216Mbps(S400)

    该格式高速的机器支持速率慢的机器，每个机器最多有26个接口，当连接各机器的接口时，最多可使63台机器连成一个网络，但此连接不能环通，这样每个连接级实际最多15个。在1394上，连接时要做格式化处理。图1(a)为一普通连接，图1(b)为树型连接，树型连接可自动分配各机器的地址。

    在1394标准上，一台机器通过中继可传输信号给其他机器，且可将相同内容的信号传送给网络里的所有机器。但为了防止无序的传输和接收，机器在开始发送前需要获得总线（BUS）的使用权。为得到使用权，需先等总线的开放，然后发送要求使用总线的请求信号到其树结构中的位置高的母机，接到要求的这台母机再向更高的母机传送，最后信号到达位置最高的母机（树根）Route。最高母机接收到总线要求信号后，再依相反步骤发送使用允许信号。接收到使用允许信号的机器才可传送数据信息。当同时有多台机器提出发送请求时，只能有一台接收发送允许信号，其它机器则被拒绝。（图2）

    如上所述，在1394标准下众多机器需要争夺总线使用权，轮流地使用一个总线。但图像和声音等实时性的信号就需要定期的通信，否则就可能会丢失数据。所以需使用同步（Isochronous）的通信方式（图3）。我们在进行网络格式化时，曾经使用管理节点（node）的概念，即图2中的A、C、B等点，这样只需管理节点分配一定的区域用于同步通信。树根（Route）每125微秒发送定期开始包，接收区域的机器，如图2中的F、D、E等点，一旦收到定期包，它就可以发送数据。基于以上处理，接收区域的机器每隔125微秒就能得到发送信号的机会，这样可防止丢失数据。

    当同步通信使用的区域总量超过总线的容量时，就不可能分配区域，这时就不能使用同步通信，这一点，应引起注意。

二. AV协议

    AV协议是指使用1394标准的传输数字视频的同步通信格式。

    在数字DV中，磁带上的视频信号（压缩后）由DIF块构成，每个DIF块含80byte的块数据。对于525/60（NTSC）制，150个DIF块构成一IDF序列，10个IDF序列构成一视频帧。图4给出了一帧的结构（NTSC），实际上视频信号是由异步包传输的，我们看到，一个异步数据包由6个DIF块构成，25个包构成一IDF序列，这样一帧由250个包传输。在每个IDF的150个DIF里，第一个包的第一个DIF块为包头信息，接着是2个子码DIF块，然后是3个辅助DIF块，剩余的是9个音频DIF块和135个视频DIF块。在同步通信上每125微秒传输一个包，每个包传输5，619DIF（=29.97x10x50x125x10-6）块。

    异步通信包的结构见图5。包的第一个quadlet（32比特）是1394标准规定的包头(Headder)。包头的CRC（循环冗余码）和数据CRC之间是1394标准定义的数据区（data field）。数据区的最前面追加CIP首，用它表示AV的信息。CIP首的SYT区是为了与帧配合而用的时间标记。

三. DV端子

    DV格式且符合1394标准的数字视频接口称为DV端子，DV端子处理的是压缩的图像信号，经误码校正后在图像扩展前取出的信号。

    1394标准的标准端子为含电源的6芯连接器，见图6。但是考虑到掌上型摄录机使用这个端子，线太粗，不易操作，很不方便。采用更软的线更易于操作和小型化，故Sony公司小型DVCAM设备上的DV端子采用了去掉电源的小型4芯连接线，参看图7。对应DV端子的直径4.0毫米，最长4.0米，对应速度S100。

    与1394标准电缆相比，区别如下：
    A.电源线省略，信号线只有2对。
    B.信号线使用AWG32号线。
    C.单个信号线没有屏蔽，而是将整体进行屏蔽。

四. 应用

    DV端子是第一个能传输视频信号的数字接口。在编辑时数字到数字是保证画面高质量的一个方法。它没有图像和声音的劣化，可制作与原版带一样质量的备份带，也可通过一台摄像机的数字复制做无画质差别的编辑。目前，已有“品尼高”或“Canopus”的带DV口的图像卡出售，有了它，加上计算机和一台含DV口的录像机，只需通过一根线即可进行编辑和复制。可以预期，随着非线性编辑和DV技术的日益发展，DV端子将有更广泛的应用。