Digital Video Measurements A Guide to Standard and High-Definition Digital Video Measurements A Guide to Standard and High-Definition Digital Video Measurements Primer A Guide to Standard and High-Definition Digital Video Measurements Contents In The Beginning · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1 Traditional television · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1 The “New” Digital Television · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 Numbers describing an analog world · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 Component digital video · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 Moving Forward from Analog to Digital · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 The RGB component signal · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 Gamma correction · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 Gamma correction is more than correction for CRT response · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 Conversion of R'G'B' into luma and color difference · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 The Digital Video Interface · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 601 sampling · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9 The parallel digital interface · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11 The serial digital interface (SDI) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12 High-definition video builds on standard definition principles · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 14 Timing and Synchronization · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 17 Analog video timing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 17 Horizontal timing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 18 Vertical timing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 20 Analog high-definition component video parameters · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 24 Digital Studio Scanning Formats · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 25 Segmented frame production formats · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 25 Digital Studio Synchronization and Timing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 27 Telecine synchronization · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 30 Digital Audio · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 31 Embedded audio in component digital video · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 32 Extended embedded audio · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 33 Systemizing AES/EBU audio · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 34 Video Measurements · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 35 Monitoring and measuring tools · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 35 Monitoring digital and analog signals · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 36 Assessment of video signal degradation · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 36 Video amplitude · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 36 Signal amplitude · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 37 Frequency response · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 39 www.tektronix.com/video_audio i A Guide to Standard and High-Definition Digital Video Measurements Primer Group delay · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 39 Non-linear effects · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 40 Differential gain · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41 Differential phase · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41 Timing between video sources · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41 Intrachannel timing of component signals · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41 Waveform method · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 41 Timing using the Tektronix Lightning display · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 42 Bowtie method · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 43 Operating a Digital Television System · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 45 RGB and color-difference waveforms · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 45 Component gain balance · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 45 The vector display · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 45 The Lightning display · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 47 The Diamond display · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 48 The Arrowhead display · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 49 Digital System Testing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 51 Stress testing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 51 Cable length stress testing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 51 SDI check field · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 51 CRC error testing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 52 Jitter testing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 52 Eye pattern testing · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 53 Conclusion · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 54 Appendix A – Color and Colorimetry · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 55 White · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 56 Red, green, and blue components · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 56 Gamut, legal, valid · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 59 Format conversion tables · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 61 Appendix B – Television Clock Relationships · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 63 Appendix C – Standard Definition Analog Composite Video Parameters · 65 Appendix D – Reference Standards and Practices for Television · · · · · · 67 Appendix E – Bibliography · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 69 Appendix F – Glossary · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 71 Acknowledgements · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 79 About the authors · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 79 Disclaimer · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·.