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深入芯片看高清電視視頻解碼電路

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數(shù)字高清CRT電視面世至今，經(jīng)歷了從1080i的單一格式到720P、1080P等全球格式兼容發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)了全面兼容所有高清信號(hào)格式。數(shù)字高清視頻解碼電路得到全方位提升，實(shí)現(xiàn)了色彩豐富純正、清晰銳利的高畫質(zhì)圖像。
---視頻處理前端包括傳統(tǒng)的模擬視頻信號(hào)（CVBS、S－VHS和YCbCr分量視頻信號(hào)）解碼器和高清模擬分量視頻信號(hào)(YPbPr)解碼器。目前模擬視頻信號(hào)和高清分量視頻信號(hào)數(shù)字解碼方法通常采用以下兩種方式。
---● 對(duì)模擬CVBS信號(hào)采用彩色全電視信號(hào)數(shù)字化，然后在數(shù)字域中進(jìn)行Y/C分離和數(shù)字彩色解碼，以獲得所希望的Y、R-Y和B-Y分量數(shù)字化信號(hào)。
---● 對(duì)S－VHS、YcbCr、RGB和YPbPr分量視頻信號(hào)采用分量視頻信號(hào)的數(shù)字化方式，即用三路(S－VHS信號(hào)為二路：Y、C )A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)它們的相應(yīng)分量視進(jìn)行數(shù)字化，獲得Y、R-Y、B-Y 或RGB數(shù)字化信號(hào)。
---模擬視頻信號(hào)解碼輸出通常為ITU-R 601或ITU-R 656標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)字信號(hào)。
---鑒于高清視頻信號(hào)的亮度信號(hào)最大帶寬為30MHz，高清模擬分量視頻信號(hào)解碼器實(shí)際采用的亮度信號(hào)采樣頻率為74.25MHz（大于兩倍帶寬），兩個(gè)色差信號(hào)的采樣頻率分別取亮度信號(hào)采樣頻率的一半（即37.125 MHz）的采樣方式和每個(gè)分量8bit或10bit的量化模式，保證了無(wú)損耗還原1080I/720P高清晰度電視的信號(hào)。
---顯而易見(jiàn)，對(duì)1080P而言，亮度信號(hào)的最大帶寬為60MHz，那么要求的采樣頻率就是148.5MHz,目前通用的AD9883用最大140MSPS只能做到最高SXGA級(jí)的采樣數(shù)。因此對(duì)1080P信號(hào)數(shù)字化只能采用欠采樣方法處理。所謂欠采樣，就是每行的采樣數(shù)不是標(biāo)準(zhǔn)的，比實(shí)際采樣點(diǎn)要少。欠采樣為目前市場(chǎng)上大多數(shù)所謂的1080P頂級(jí)高清處理1080P信號(hào)的方法，要真正支持1080P，采樣頻率達(dá)205MHz的AD9888才可以做到。
---高清模擬分量視頻信號(hào)解碼器完成高清模擬分量視頻信號(hào)和VGA信號(hào)的分量視頻信號(hào)的數(shù)字化，即對(duì)輸入的YPbPr高清模擬分量視頻信號(hào)和從VGA端口輸入的計(jì)算機(jī)格式的RGB分量信號(hào)，用三路ADC分別進(jìn)行分量視頻信號(hào)的數(shù)字化。
數(shù)字高清電視模擬視頻解碼電路
1 泰鼎（TRIDENT）DPTV模擬視頻解碼器方案
---泰鼎DPTV（Digital Processing Television）模擬視頻解碼器方案不僅涵蓋了模擬視頻解碼處理電路，還包括了數(shù)字圖像變頻、處理電路。
---泰鼎DPTV應(yīng)用于高清電視的產(chǎn)品主要有4個(gè)檔次，從低到高依次為：DPTV MV、DPTV 3D、 PanelTV 3D Pro和DPTV 3D Pro，以及 DPTV SVP-EX（采用了DCRe技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用于影院真實(shí)動(dòng)畫，并在LCD投影儀、平板CRT和等離子TV方面性能優(yōu)異）。
---泰鼎DPTV 3D芯片主要功能有自適應(yīng)所有視頻制式（PAL/NTSC/SECAM），可編程連續(xù)變頻隔行掃描（75i，100i和120i）和逐行掃描（60p和75p），14個(gè)動(dòng)態(tài)畫面質(zhì)量增強(qiáng)（14D）功能，內(nèi)置可編程3D梳狀濾波器的PAL/NTSC制式解碼器和PAL/NTSC 制式數(shù)字解碼器，以及高精度的10 bit ADC和DAC。
---泰鼎DPTV模擬視頻解碼器信號(hào)處理流程如圖1所示。S－VHS、YCbCr和CVBS三種信號(hào)可通過(guò)DPTV進(jìn)行選擇處理。對(duì)CVBS和S－VHS經(jīng)過(guò)自適應(yīng)數(shù)字梳狀濾波、彩色解碼輸出分量數(shù)字信號(hào)；對(duì)YCbCr分量信號(hào)只進(jìn)行分量數(shù)字化處理輸出分量數(shù)字信號(hào)。分量數(shù)字信號(hào)采用8bit或16bit的ITU-R 601標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)。

2 微科（MICRONAS）模擬視頻解碼器方案
---微科（MICRONAS）模擬視頻解碼器方案一般采用VPC3230D全制式(PAL/NTSC/SECAM)彩色解碼電路，它屬于模擬視頻前端處理電路。該芯片的主要特點(diǎn)如下：用于Y/C分離的高性能4H自適應(yīng)梳狀濾波器，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)垂直峰化功能；可適應(yīng)所有視頻制式；有4個(gè)CVBS視頻信號(hào)輸入端、一個(gè)S－VHS視頻信號(hào)輸入端，一個(gè)CVBS輸出端，兩個(gè)RGB/YCbCr分量輸入端和一個(gè)快速消隱輸入端；內(nèi)含鉗位電路及AGC電路、集成高質(zhì)量的A/D轉(zhuǎn)換器；多種制式同步信號(hào)處理，可對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行清晰度、對(duì)比度、亮度、彩色飽和度和色調(diào)控制；只需一個(gè)20.25MHz晶振和極少的外部元件便可實(shí)現(xiàn)其所有功能。
---CVBS、S－VHS及YCbCr/RGB分量視頻信號(hào)均直接輸入給VPC3230D，在CPU的控制下，通過(guò)I2C總線使VPC3230D選擇其中的一路視頻信號(hào)，送往A/D轉(zhuǎn)換器。CVBS和S－VHS信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后送自適應(yīng)數(shù)字梳狀濾波器和彩色解碼器。YCbCr/RGB分量視頻信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行模式、對(duì)比度、飽和度、亮度和色度的處理。以上經(jīng)過(guò)處理的CVBS、S－VHS和YCbCr/RGB信號(hào)均要經(jīng)混合器送2D定標(biāo)器完成PIP、場(chǎng)景模式、對(duì)比度、亮度和峰化控制，最后得到數(shù)字視頻信號(hào)。數(shù)字視頻采用ITU-R 601 或ITU-R 656標(biāo)準(zhǔn)輸出格式。ITU-R 656與ITU-R 601標(biāo)準(zhǔn)接口相比省去了水平同步線和垂直同步線，而將同步標(biāo)志SAV和EAV疊加在數(shù)據(jù)信號(hào)的開(kāi)始處進(jìn)行傳輸。VPC3230D視頻解碼流程如圖2所示。

3 飛利浦（PHILIPS）模擬視頻解碼器方案
---飛利浦（PHILIPS）模擬視頻解碼器方案一般采用SAA7118或SAA7119全制式彩色解碼電路，屬于模擬視頻前端處理電路。SAA7118和SAA7119的主要功能大致相同，本文只介紹SAA7118，該芯片的主要特點(diǎn)如下：用于Y/C分離的高性能4H自適應(yīng)梳狀濾波器；自適應(yīng)所有視頻制式； 16路模擬信號(hào)輸入端,可實(shí)現(xiàn)靈活的信號(hào)組合輸入：CVBS、S－VHS、RGB/YCbCr分量和VSB/COFDM/QAM；具有用于CVBS、S－VHS和基帶信號(hào)分離的亮度、對(duì)比度和飽和度調(diào)整和基于CVBS、S－VHS的色彩控制；可編程的亮度/色度帶寬；內(nèi)含鉗位電路及AGC電路、集成4通道低噪聲9bit 過(guò)采樣A/D轉(zhuǎn)換器；像素型多尺寸圖像精密行場(chǎng)縮放控制，具有內(nèi)插濾波和視頻先入先出；時(shí)鐘采樣率達(dá)27MHz；特有的VBI Data Slicer（場(chǎng)逆程數(shù)據(jù)分割器）；輸出8bit或16bit的ITU-R 601標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)輸出端口，擴(kuò)展X端口。
---SAA7118模擬視頻解碼流程如圖3 所示。與SAA7118相比，SAA7119主要增加了如下功能：采用集成4通道低噪聲4浮點(diǎn)ITU-R 656過(guò)采樣(54MHz)10bit A/D轉(zhuǎn)換器；可輸入處理YPbPr(480P、576P)分量信號(hào)；輸出ITU-R 656標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)。具有畫質(zhì)增強(qiáng)技術(shù)（膚色校正和可編程銳度控制等），時(shí)鐘采樣率達(dá)54MHz。
---SAA7118模擬視頻解碼設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：16路模擬信號(hào)的一種首先通過(guò)模擬輸入處理器選擇輸入、信號(hào)鉗位及AGC控制處理后，送4通道A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并采用相應(yīng)的方法進(jìn)行處理。對(duì)數(shù)字化CVBS信號(hào)先經(jīng)過(guò)自適應(yīng)數(shù)字梳狀濾波完成亮/色分離后，再進(jìn)行亮度、色度處理；對(duì)數(shù)字化S－VHS信號(hào)只進(jìn)行亮度、色度處理（分離出色差Cr和Cb信號(hào)）；而對(duì)數(shù)字化RGB/YCbCr分量信號(hào)只進(jìn)行分量處理。處理后的相應(yīng)信號(hào)送入解碼輸出控制器，如果是S－VHS、CVBS信號(hào)，還要進(jìn)行彩色解碼。最后經(jīng)定標(biāo)器和輸出格式化后，得到8bit或16bit的ITU-R 601格式的數(shù)據(jù)。

數(shù)字高清電視高清模擬分量視頻解碼電路
---目前高清模擬分量視頻電路常用的IC是AD9883。AD9883是具有300MHz輸入帶寬的8bit高速A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部框圖如圖4所示,140MS/S的采樣轉(zhuǎn)換率最高支持1280×1024（75Hz刷新），可實(shí)現(xiàn)對(duì)YPbPr和RGB信號(hào)的數(shù)字解碼處理。用于XGA和SXGA分辨率的顯示。
---高清模擬分量視頻信號(hào)（1080i/720P/1080P）YPbPr和VGA信號(hào)分別由三個(gè)RCA端子和D-SUB端子輸入，高清信號(hào)和VGA信號(hào)通過(guò)高速開(kāi)關(guān)切換出一路至A/D轉(zhuǎn)換器AD9883，完成A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為24 bit或30 bit數(shù)字YPbPr或RGB輸出。對(duì)于行場(chǎng)同步信號(hào)，VGA是直接將HD、VD輸入到AD9883，而YPbPr信號(hào)則通過(guò)AD9883從Y信號(hào)中提取行場(chǎng)同步信號(hào)。
---視頻解碼電路決定圖像彩色、亮色分離水平和非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適應(yīng)性等，較高水平的是SAA7118和SAA7119，一般用于液晶、等離子、微顯(LCD/DLP)背投等高端產(chǎn)品，長(zhǎng)虹CHD29168等少數(shù)CRT高清前端也有采用。該類產(chǎn)品在接收模擬電視信號(hào)時(shí)圖像透亮感、白色純正度和彩色艷麗等方面表現(xiàn)較好。微科VPC3230D、 TRIDENT的DPTV常用于普通數(shù)字高清CRT電視，例如長(zhǎng)虹DT-5（如CHD2983）、DT-7/DT-1（如CHD29166、CHD2990）機(jī)芯均采用VPC3230D作為解碼IC；創(chuàng)維V12數(shù)字引擎電視則是采用TRIDENT DPTV 3D及以上檔次解碼IC。

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