什么是Jitter
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Jitter形成的原因和测量方法1．什么是Jitter对于CD-ROM或DVD来说，Jitter是一个非常重要的测量参数。
那么Jitter究竟是如何形成的呢？从根本上来讲，在播放一张光盘时最重要的是——不要有不可纠错码。
但是，在生产中我们是如何保证这一点的呢？我们利用了一个被称做坑列误码率（BLER）的参数测试。
它对有误码的数据块进行计数并以此来表示一张光盘的总体质量。
如果BLER太高，那么就很可能有了不可纠错码。
现在，让我们再回过头来讨论，有误码的数据块是由什么引起的呢？一个数据块有误码，说明此数据块中至少有一个数据符读取错误；为什么会有数据符读取错误呢？是因为至少有一个信号坑或平台辨别错误；怎么会辨别错误呢？因为信号坑与平台之间转换的地点不对——也就是说，有计时(或同步)误差。
当然，计时误差是无时不在的，但并不是所有的计时误差都会引起数据符的读取错误——这只有在这个误差足够大时才会发生。
而Jitter的测量是对所产生的计时误差的一个总体的测量，如果Jitter太高，那就表示很可能有了错误数据块（误码块）。
简而言之，BLER值较高是可能存在不可纠错码的早期警告，而更进一步，Jitter值高是对BLER可能会高的早期警告，这使得它在光盘的生产中成为一个非常有用的测量工具。
让我们回到最基本的地方——通过示波器上的高频（HF）波形来了解Jitter。
这个波形可能是众所周知了。
你可以通过菱形图案的中心交叉处画一条假想线，并把它作为判定线：所有在这条线上面的部分将被读取为逻辑“1”，这条线下面的部分被读取为逻辑“0”。
波形与线相交的地方应该具有相同的间隔——但事实上，这种计时总不可避免地存在一些偏差。
这个偏差就是Jitter。
由于示波器是由信号自身触发的，我们可以观察到对应于不同信号坑长度的Jitter （比如3T，4T，5T等）。
我们可以观察到的另一样东西是每种信号坑长度的“偏差”。
它是对给定信号坑长度的实际值和理论值之间的差别的测量。
比如，通常情况下，最短的信号坑（3T信号坑）其实际形状要比3T短一些。
Jitter和偏差（Deviation）是一个事物的两个方面：在视在长度上，Jitter是随机差别（Variation），偏差是平均误码。
但在观察HF信号时有另一个略为不同的方式。
每一个CD放机在可以判定不同的信号坑到底有多长之前，都要从数据中抽取一个规则的时钟信号。
这个时钟用来在数据被送往解码器之前对它进行采样。
如果我们使用此时钟——而不是数据——来触发示波器的话，我们会得到一个不同的图形：此时我们观察到的HF信号和判定线相交的时间偏差，是数据与时钟之间的Jitter。
现在，在有误码之前，交叉点的时间点会比原定的地点移开半个时钟周期，因而，没有误码的前提条件是，最大的数据-时钟Jitter要小于半个时钟周期（0.5T）。
显然，数据-时钟Jitter才是真正重要的，因为它与放机的实际工作休戚相关。
而红皮书描述的Jitter规范是数据-数据Jitter。
2．引起Jitter的原因也许我们会惊讶Jitter并没有给我们造成多大的麻烦。
确实，CD光盘的刻录和播放在理论上并不象数字音频连接之类的那样被深刻理解。
不仅记录和播放过程受光学头分辨率的限制，而且存在严重的非线性。
另外，信号坑的回放还受到来自同轨道邻近信号坑以及邻轨道信号坑的非线性串扰。
这些都使得产生的波形在解码时遭遇困难。
有意思的是信号坑的回放全然没有问题，信号波形也正好在正确的时间间隔内穿过了判定线。
我们所要关注的仅仅是那些计时当中的小错误——换句话说，就是Jitter。
引起Jitter的原因分为三大类。
首先，刻录信号本身并不是完全准确的。
任何引起意外的信号坑尺寸改变的因素，都会显示为Jitter。
其中很重要的一项就是激光噪音，也就是刻录光斑功率中的高频变化。
很显然，如果功率改变，信号坑的长度和宽度就会改变。
但更多的是，在母化和复制过程中的任何阶段都会产生偏差。
我们可以把此类因素统称为“工艺噪音”。
一般来说，我们发现信号坑的坡度越陡，形状更清晰时，由过程噪音引起的Jitter 就越小——尽管这样会造成注塑成型的问题以及没有足够强的推挽信号。
通过改进轨道上刻录光斑的分辨率会减少工艺噪音的作用（信号坑结束时的边沿更清晰）。
但通过SEM（扫描探针显微镜）或AFM（原子力显微镜）并不容易判断出工艺噪音，因为最重要的还不是信号坑本身，而是2个相邻信号坑之间那种微妙而又难以预料的变化。
但是，即使刻录并复制的信号坑近乎完美，也还是无法避免Jitter。
这是因为放机的光头分辨率有限。
引起Jitter的第二个原因就是来自同一轨道中其它相邻信号坑的干扰。
由读取光斑的大小决定，当光斑的中心到达一个较短信号坑的开始处时，此信号坑的结束点其实已处在了光斑的边缘光晕之中。
这样一来，一个信号坑一端的视在位置，在某种长度上取决于它的另一端在哪里。
对于平台，这是同样的道理。
这被称做符间干涉。
由此引起的Jitter 并不完全是随机性的，而是与所刻录的信号坑及平台的长度特性关联在一起的。
符间干涉在低速刻录时会更严重，因为信号坑更短且靠的更近。
它也是引起信号坑长度“偏差（Deviation）”的原因。
如果最短信号坑在回放时显得太短，那时因为大多数的它们与较长平台相邻的缘故。
信号坑的长度可以在母化过程种做一些精密修正以补偿符间干涉，因为信号坑长度的序列是已知的。
但这样做必须谨慎——因为符间干涉依放机的不同而不同，也许在别的放机上会使播放更糟。
引起Jitter的第三个因素是相邻轨道信号坑之间的串扰。
因为读取光斑并不是完完全全射在一个轨道上的。
有一部分的光会落在相邻的轨道上，由此部分反射回来的光会干扰由所需轨道反射回来的信号。
3．怎样测量Jitter现在，让我们来看一下Jitter的测量——不管是数据—数据Jitter还是数据—时钟Jitter。
数据—数据Jitter的读取值要高于数据—时钟读取值约40%，这是因为每个数据—数据的计时测量实际上是2个基本独立的数据—时钟测量（信号坑的两端各1个）。
红皮书的Jitter极限值为35ns，数据—数据，所以如果测量数据—时钟Jitter的话，应为25ns，或稍高一些。
红皮书也给出了偏差的极限值，并对于每种不同的信号坑长度分别做了的偏差规定。
这个规范有一个奇怪的特征：对于最短信号坑的偏差值几乎不允许为正值。
一个“完美”的光盘所显示的也正好在规范边沿的附近。
这似乎承认市面上大多数的光盘对于短的坑点都具有一个负的偏差值，而且实际上许多放机的解码芯片也正是针对这种典型的偏差值进行补偿的。
现在我们看到的是一个放机的前端，在解码器之前抽取数据—时钟信号进入一个计时测量仪器。
这个仪器高速捕获众多数据和时钟边沿的计时，然后处理包含在这些同步计时中的信息。
首先，光头的光学反应须达到一个匀速标准。
红皮书为了Jitter的测量，的确规定了光头的光学特性（如波长，数值孔径，孔径照度，偏振以及波前质量等）。
但测量系统使用的是与家用放机同样的光头，这就是问题所在，当我们对照给出的规格测试光盘时，我们想要得到的是在剔除放机缺陷的影响后，单独由光盘引起的Jitter。
除了光头，对于HF信号还使用了一个前级放大器。
一般的放机在这一级的后面还有一个HF补偿器。
这很重要，因为正确的补偿会极大地改进Jitter性能，如果所有的CD放机都使用补偿滤波器，那Jitter就不是什么大问题了，否则，光盘厂家就只有提高他们的规范值来适应那些廉价的影碟机。
DVD的情形有所不同，因为DVD的性能要求更苛刻。
这样就可能要求所有的放机都必须使用补偿。
所以如果所有的Jitter测量也都使用补偿后的信号的话，这时测量出来的结果将比从CD中测得的结果更能代表真实性能。
补偿器中的HF推进器应是一个线性相滤波器，因为光学回放性能也是线性的。
并不是所有的电子滤波器都是如此的，由于光学播放过程中所产生的衰减类型在时间反转下是对称性的，所以用来纠正这些衰减的电路应该具有同样的性能。
不合适的滤波器类型会引起符间干涉，从而使得测量的Jitter更糟。
补偿器的后面是自适应限幅器或比较器。
它设定一个判断电平，把模拟信号转换为数字信号。
通常，这个电平通过把数字信号中平均频宽比（脉冲保持时间与间歇时间之比）保持在50%来达到控制的目的。
此电路的响应时间必须足够快，但又不能太快而引起符间干涉。
下一级是一个锁相环，用来从数据中抽取时钟信号。
这个环必须足够快以跟踪由于偏心率、橘皮等现象引起的视在速度变化，但又不能过快使时钟同步自身被光盘上的坑点和平台的特征所改变。
现在，怎样去显示我们的测量结果呢？数据—数据Jitter通常由一系列的频率曲线图表示，每个平台和坑点都对应一个——共18个。
这样做的优点在于每个坑点长度的不同平均偏差都很直观。
数据—数据Jitter ——线性曲线图这里我们把它们在一个线性垂直坐标上表示出来。
每个尖峰顶端的毛尖越小，峰与峰之间的间隙越宽，说明Jitter越好。
各峰值没有精确处在表示正常长度的垂直线上表明了测量值有偏差。
附图数据—数据Jitter——对数标尺数据—数据Jitter——象限标尺现在，如果我们要考虑数据—时钟Jitter的测量，那么把它们按坑点长度进行划分就没有意义了。
那不是我们想要测量的。
我们想要测量的是每个坑点/平台相对于时钟的转换。
有两个极端的选择：把所有的测量都合并到一个单独的直方图中；或按照连接每个转换的坑点和平台长度去划分每个读取值。
如果按后者来，我们将得到81个从平台到坑点转换下降沿的直方图和81个从坑点到平台的上升沿的直方图：共162个。
这将对我们的分析有非常大的帮助，因为我们可以把各种偏差的作用从其它引起Jitter的原因中分离出来（这时18个直方图所得不到的）。
比如，你可以看到，在每一栏里，当下面紧邻的平台长度变短时，上升沿是怎样延迟的（相对于时钟）。
这是偏差的特性表现——坑点/平台边沿的视在位置是朝着坑点或平台其中较短的一个偏移的，因此使其显得更短。
数据—时钟Jitter——下降沿数据—时钟Jitter——上升沿。
