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创维 5D30机芯数字板介绍(一)

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本机心数字处理电路采用美国NdspNV320为核心的成套解决方案,它实现电视信号的数字处理功能,通过求和算法实现各种变换达到消除大面积闪烁和行间闪烁以改善图象质量,使图象效果有了显著地提高。

第一30机芯数字板原理方框图

VPC3215简介

VPC3215是高质量但片视频前置集成电路,它适用于43169屏幕50/60HZ100/120HZ电视机。其主要功能如下:

     全数字视频处理

     垂直峰化是高性能自适应4行梳状滤波Y/C分离.

     多制式彩色解码,PAL  NTSCSECAM 和其他非标准制式。

     四个复合信号输入,1S-VHS信号输入,1个复合信号输出。

     集成是高质量A/D变换和辅助是钳位和AGC电路

     多制式同步处理

     线性行扫描(0  .  25   4)和非线性行扫描“panorama  Vision

     PAL+预处理

     线性锁定是时钟,数据和同步输出

     压缩ACOMS技术

     I C总线接口

     VPC3215模块方框图如下

模拟前端(FrontEnd

此模块提供模拟接口用于所有视频输入和它成模拟到数字的转换作为接下来的数字视频处理,前端中大多数功能模块是数字控制是(钳位。AGC。和时钟DCO)控制环路通过嵌入在解码器中是快速处理器(FastProcessor)用锁,模拟前端原理图如下:

输入选择器

多达五个模拟输入可被连接,四个输入用于复合视频或S-VHS亮度信号。这些输入被钳位到同步脉冲后沿,并通过一个可改变增益的放大。一路输入用于SVHS载波色度信号的连接。此路输入是内部加偏压并有一个固定增益的放大器。

钳位

复合视频输入信号是交流耦合到此集成电路的。钳位电压被存储在耦合电容上并通过数字控制电流源产生。钳位电平在视频信号的后沿,S—VHS 色度信号也是交流耦合的,输入引脚是内部加偏压到ADC输入范围的中心。

自动增益控制(AGC

一个数字工作自动法、增益控制通过+6/-4.5dB64对数据调整被选择基带是幅度以达到最佳是ADC范围。视频输入级(包括ADC)的增益是213/VAGC设为0dB时。)

数摸(A/D)变换器 

两路ADC被提供用于数字化输入信号,每路变换器工作在20.25MHZ并有8-bit解码器像度。一个集成的带隙电路产生需要的基准电压用于变换器。两路ADC是一个2级分波段类型的2-stage  subranging  type

数字控制的时钟振荡器

时钟发生器也是模拟前端的一部分,晶体振荡器通过控制处理器数字控制时钟频率在150ppm内可被调整。

模拟视频输出

亮度ADC的输入信号在模拟视频输出引脚是可用的。此引脚是可用的,次引脚的信号一定通过一个射随器缓冲,输出电压是2V,从而信号可被用于驱动一个75欧传输线其幅度由一个AGC(8steps)和主AGC调整、。

自适应梳状滤波器

四行梳状滤波器用于PAL或NTSC复合视频信号的高质量亮/色(Y/C)分离,梳状滤波器改善解像度(带宽)和减少亮度干扰。自适应算法消除大多数亮色互串故障并不会引入新的衍生物或噪声,梳状滤波器原理框图如下:

此滤波器使用四行延时处理的视频行信息,为在三通道中,彩色副载波有一个固定的相位关系,系统时钟(20.25MHZ)被部分地锁定到彩色副载波这允许使用一个晶频率处理所有彩色标准非标准信号。

三通道中的CVBS信号通过一套带通/陷波器滤波在载波频率点。三通道的输出通过自适应逻辑被使用去选择加权数,家权数被用于从四带通/陷波滤波器滤波是信号再生恢复亮/色信号。通过使用软混合(四信号)。自适应算法的转换衍生物被彻底地抑制,梳状滤波器使用中间行作为基准,因此,梳状滤波器延时是两行如果梳状滤波器被断开,延时被用于从ADC变换器通过亮度/色度信号输出图象。这样处理延时总是两行。

为得到最佳的图象质量,使用者有可能影响自适应算法从适度梳壮滤波器到强度梳状滤波的性能。它有三个参数可被调整,即:HDG(水平差分增益)

VDG(垂直差分增益),DDR(叫叉点减少)。其中HDG通常地用于不能在梳状滤波器在垂直边沿的性能,随着VDG的增加,梳状滤波器的强度为相当的悬浮增减少在选择了梳状滤波器在垂直和水平方向的性能之后,交叉画面性能通过调整DDR可能更被优选,随着DDR的增加,在交叉着色的边沿点装爬行被减少.

为加强画面垂直解像度,VPC3215提供一个垂直峰化电路(此滤波器增量在0--+6bB之间可调)和一个梳化滤波器(用于抑制小幅信号以减少噪声衍生物)对于梳状滤波器,此垂直峰化大大地充献一个最大二维解像均匀性。

彩色解码器

在此模块中、,标准亮度/色度分离和多制式彩色解调被实现9完成)。彩色解调使用一个异步时钟从而允许一个统一的结构以满足所有彩色制式,彩色解码器的原理框图。

彩色解码器也提供几种特殊彩色制式,如果带彩色格式,它专用于S-VHS亮带色度信号。滤波器设定可用于处理一个PAL+helper信号。如果自适应梳状滤波器被用于亮度色度分离,彩色解码器使用S-VHS模式处理。彩色解码器的输出是Y Cr Cb 422的格式。

中频补偿

随着offair或失谐接受,任何在更高是衰减或彩色前载波周围的不对称被补偿。中频补偿有四种不同的设定即flat(不补偿),6dB/倍频(程度),12dB/倍频(程度),10dB/MHZ 此项设定对高频率可得到很大的提升,它适合用于SECAM信号,SECAM信号使用原有PAL制规定的声表面滤波器即可解码。彩色中频补偿的频率响应如下:

解码器

完成的信号(可能还包括亮度信号)被积分混合到基带。混合频率是PAL NTSC制)新副载波,从而完成彩色解调。对SECAM制,混合频率是4.286MHZ,它给出积分FM解调的色度的基带分量,在混频器之后,一个低通;滤波器选择彩色分量,一个向下采样级转换彩色差分信号到一个倍增的 半比率数据流,在解调器中的副载波频率通过直接数字合成产生;因此,像PAL3.58NTSC4.43这些非标准信号也可被解调。

彩色滤波器解调器之后紧跟一个低通滤波器以得到PAL/NTSC制因为彩色差分信号,SECAM制,需要一个只有钟形滤波器特性的低通功能。在低通滤波器的输出,所有亮度信息被消除。低通滤波器只被及时地预测。用于两彩色信号的多路传输。三带宽设定(窄,标准,宽)可用作每一制式。对于PAL/NTSC,一宽带彩色滤波器可被选择。此滤波器专用于高宽带色度信号,如一个非标准带宽彩色滤波器可被选择。此滤波器专用与高带宽色度信号,如果一非标准带宽S-VHS信号,彩色滤波器的频率响应曲线如下:

频率解调器

解调SECAM信号是频率解调器以一个CORDIC结构实现,它通过坐标旋转来计算正交分量的相位为和幅度。CORDIC处理器的相位输出被微分以得到已解调的频率。在去加重滤波之后,DrDb信号被限制到标准CrCb幅度并通送到相交开关。

定相脉冲检测

PAL/NTSC系统中,定相脉冲作为彩色信号的基准。CORDIC的相位和幅度输出,借助彩色关键点选通。并用于控制解调器的相位锁定环路(APC)和在PAL/NTSC中用于自动频率被测量。从而当前彩色载波频率被识别。

彩色抑制工作方式

彩色一直器使用定相脉冲相位定向脉冲相位/定相脉冲频率测量一个PAL/NTSCSECAM彩色信号,对于PAL/NTSC制。只要彩色幅载波锁相环(PLL)设被锁定彩色被抑制对于SECAM制,抑制是通过定相脉冲频率的触发抑制,定相脉冲幅度测量在其幅载度低于一个可编程的门限时被用于关断彩色。这样对于每一噪声信号,彩色将被消除。彩色幅度抑制器通过定相脉冲的触发控制。定相脉冲幅度测量在其幅度低于一个可编程的门限值是被用语关断彩色。这样对于每一噪声信号,彩色将被消除,彩色幅度抑制有一个可编程的带后量。

PAL制补偿/1行梳状滤波器 

彩色解码器使用一全集成的延时线,它仅激活了的视频。延时线是应用取决于 彩色制式,即NTSC1梳状滤波器 或彩色补偿;PAL彩色补偿;SECAM;相交于开关。在NTSC补偿模式中,两相邻行的彩色信号被平均。这样串色失真和彩色噪声被减少。在亮度通道中,丢失的垂直清晰度通过增加垂直细节信号和消除彩色信息补偿。如果四行自适应梳状滤波器被使用,一行NTSC梳状滤波器一定被选择。个格式解码框图如下:

亮度滤波器

如果一个复合视频信号被提供,彩色信息通过一个可编程的陷波器抑制。滤波器中心频率是位置取决于幅载波频率(对PAL/NTSC)对于SECAM制,陷波直接通过彩色幅载波频率控制。着显著地减少了串两度。三种亮度的频响应如下:

斜交(Skew)滤波

     系统时钟处于自由振荡并没有被锁定到TV扫描频率。因此,ADC采样样本不是正交的解码的YcrCb信号通过斜交滤波器(它是定标模块的一部分)转换成一个正交采样光栅。斜交滤波器受控于一个斜交参数并允许对输入信号进行一组延时,但不会引入波形或频率响应失真。此滤波器的相当的相位变化通过行PLL1控制,滤波器是精度是1/32时钟以适于亮度信号和1/4时钟以适合于彩色信号,这样即使在像VCR这样的非标准输入信号的情况下,422Ycrb数据是一正交像素格式。

行换算器

从彩色解码器来的422YcrCb信号通过行换算处理。换算器模块允许一个线性或非线性输入视频信号在0.25—4范围内是行换算。非线性换算也叫panorama.Vision它产生一个输入图象的几何失真。它被用于使43格式是图象通过延伸图象几何边界。适合169的屏幕。相反的变化通过换算器也可实现。换算器由一个可编程的分样滤波器,一行FIFO存储器和一个可编程的内插滤波器组成。换算器输入滤波器也被用作像素正交校正。分样器内插器结构允许FIFO存储器组成。换算器输入滤波器也被控制通过内部快速处理(FP)实现。

黑色行检测

在一个letterbox格式输入视频的情况下(如CinemascopePAL+),图象的上部和下部黑色区域是可见的。通过一个垂直放大和/或变换方式,它适合于去消除或减少这些区域。VPC3215通过一个letterbox检测实现此功能。电路在激活是视频期间测量信号幅度检测黑色视频行。对每一场,图象的上部和下部黑色行为树木被测量,于先前测量值和粗存储在I2C寄存器BLKLN中的最小值进行比较。为调整画面是幅度,外部控制器读此寄存器,计算场定标系数和传输新设定(如场锯齿波参数,行定标系数)到VPCLetterbox区域比较,通过BLKPIC来识别。

控制和数据输出信号。

VPC3215提供两种输出模式:在DIGIT300模式中,输出接口工作在主系统时钟F,在线性锁定的模式中,VPC3产生一个异步线性的时钟,用于输出接口。

线性锁定的时钟发生器

一个比率乘法器将被用于合成13.5/16/18MHZ三一任何需要的输出时钟频率,一个双时钟频率输出可用于100MHZ系统,合成器受控于嵌入精简指令(RISC)控制其它也控制所有前端环路(钳位 AGC PLL1)。这样提供一个线性锁定的输出时钟的产生(与系统时钟无关),此输出时钟用于梳状滤波器工作和彩色解码器。定标的控制和输出时钟频率被保持独立于提供形状比转换结合采样率转换。线性锁定的时钟电路产生行场同步,激活的视频输出等控制信号,它也连接内部时钟(20.25MHZ)到外部线性锁定的时钟系统。如非线性锁定的时钟需要如DIGIT3000模式中系统工作在20.25MHZ住时钟系统。在此模式中,哈功能时序基准通过前面同步(frontsyse)信号提供。在此情况下,线性锁定的时钟模块和所有接口都工作在20.25MHZ主时钟从线性锁定的时钟模块来是同步信号仍然是可用的,但对每一行,内部计数器在主同步信号作用下复位。在DIGIT3000模式中,一个双时钟是不可用的。

同步信号

前端将提供许多同步控制信号(他随输出时钟输出)。同步信号在线性锁定的始终模块中产生,所有行信号与场信号无关(信号存在于所有行)

DIGIT3000输出格式

所有DIGIT3000集成电路间的图象汇流格式是422YcrCb20.25MHZ采样率反激活的视频通过系统主同步信号传输和同步,主同步信号(MSY)识别没一扫描行的有效数据的开始和初始化彩色多通道。视频数据是正交采样的YcrCb每行激活采样数是1080用于所有制式(525625)输出可被转换成411模式。

通过MSY行,串行数据被传输,它包括关于主图象画面的信息(如行数奇/偶场)它通过偏转电路产生,代表用于整个系统的正交时基

线性锁定的422输出格式

在线性锁定的模式中,VPC3215产生工业标准像素YcrCb数据。它不同于DIGIT3000原来的模式仅是激活采样它取决于选择的定标系数。

线性锁定是411输出格式

正交的411输出格式兼容工业标准。YcrCb采样标准。YcrCb采样被斜交校正和内插成一个正交采样光栅。

输出代码标准

标准代码标准与ITVR代码标准一致Y16---240,黑电平:16  CrCb128112,输出信号电平所有数据和同步行工作在TTL允许电平,伴随一个可造的外部3.3V供电用于输出引脚,减小的电压漂移可被得到。

测试样本发生器

YcrCCb输出可被转换到一个测试模式,YcrCb数据在VPC3215中产生。测试样本包括亮度/色度斜波平面和一个彩色带。

优先的汇流代码操作

VPC3215数据输出通过优先汇流接口控制。此接口提供一个最大8信号源用于连接在一个普通视频YcrCb汇流上。3-bit优先汇流信号控制判优和一个像素到像素的视频源转换,优先汇流使功能成为可能,如实现数字PIP内插Teletext/Mixedmode图象内插,通出、常,每一源有它自己的YcrCb汇流请求,他可以通过软件或硬件控制,如一个快速消隐信号,在汇流上的数据冲突通过一个汇流仲裁的以避免,仲裁判优器依据使用者定义的源优先提个别是汇流允许,一个正极性判优仲裁情况下。汇流被允许到主导装置。

PAL+支持

对于PAL+VPC3215提供基本辅助预处理。A/D变换;与副载波频率混合;低通滤波器2.5MHZ;增量通过色度ACC控制;对复合视频通路延时补偿;辅助窗口;在亮度输出端口的输出。辅助信号像主视频通路延时补偿;辅助窗口;对辅助信号关断的可想到更深是辅助信号像主视频;亮度信号一样处理,但梳状滤波器处理对辅助信号是关断的。可想到更深的辅助处理在VPC3215外部完成。

用于PAL+/COLOR+支持的输出信号

对于一个PAL+/COLOUR信号。625PAL图形包括一个16/9421行的核心画面,他是标准PAL格式。上和下72行包括PAL+辅助信号,行23 包括用语PAL+传输 的发送信息。对于PAL+格式,核心画面的Y信号 (在行60-74372-586)期间)通过正交复合视频输入信号被取代。为适合8-bit端口宽度,ADC信号幅度被使用在辅助窗口期间,它在行24059275-310336-371587-622中,解调的辅助信号通过行换算器和输出电路处理的信号。在亮度输出端口,它是可用的,在辅助基准行23623是处理不同于屏幕发送信号部分。黑基准和辅助定相脉冲信号。

视频同步处理

前端同步处理的模块框图如下

        为从视频信号中抽取同步信息,一个线性相位低通滤波器消除所有噪声和超过1MHZ是视频成分。同步信号通过一个限制器分离,同步相位被测量,一个可变的窗口可被选择用于改善限制器的抗扰性。相位比较器测量同步脉冲的下降沿和整个同步脉冲同步脉冲相位误差通过一个受FP计算的相位锁定的环路(PLL)滤波。

所有前端的时序从一个记数器(它是PLL的一部分)获得,它因此同步地计算视频信号。

一个独立的硬件模块测量信号后边沿,也许集聚视频信号的最大/最小信息。此信息通过FP处理并同于增益控制和钳位

对于场同步分离,限制的信号被部分。FP使用积分去的到长同步和场信息。

通过视频同步分离,限制的信号被积分。FP使用积分值去场同步和场信息。

通过视频同步处理抽取的信息。被多路复用到硬件前端同步信号,并被发给视频处理产生的乘除部分。前同步信号的格式如下图示:

用于场偏转的数据,如锯齿波,东-西校正信号通过VPC3215计算。数据被缓冲在一个FIFO和传送到后端IC(通过一个单线接口)

模拟视频信号的频率和相位特性得于PLL1,结果被传送到限制器单元作为数据内插正交,和送到时钟合成器用于线性锁定的时钟产生,行和场同步被。

I2C总线接口

VPC和外部控制器之间的信号是通过I2C总线完成。VPC3是一个I2C总线从属接口使用I2C时钟同步减速接口(如果必要)I2C总线接口使用一级副地址,它被用于寻地址和一个副地址选择内部寄存器之一。VPC3215的寄存器有316-bit数据大小,16bit寄存器通过读/写两8bit数据字访问。下面所示为接口读/写操作的I2C总线协议,读操作必需要一个额外的起始条件和带有读命令设定的芯片地址的条件。

场合东西偏转系数的计算:

NV320介绍

   NV320是一单片可编程视频显示处理器,它提供适于逐行扫描。高频电路的高级特性。NV320通过处理非标准视频输入信号来改善其功能,其它增强的功能包括数字彩色瞬态改善(DCTI)黑电平延伸(Black  level  Stretch)和饱和度控制。

高度集成的视频处理器

310-bit  D/A 变换器

内置记忆存储器控制器,适于SDRAMSGRAM

0.35CMOS工艺制造

3.3V供电(具有5V耐压I/O

标准208引脚PQFP

视频输入

多视频输入格式:数据采集模式;线性锁定的模式。

多视频输入数据格式:数字16-bit YUV422)或12-bitYUV411);数字8-bitYUVITU-R656);数字24-bitYUV444)。

噪声抑制:运动自适应噪声抑制衰减滤波器。

彩色处理

内置彩色space转换。

可选的输出彩色spaceYUVRGB

视频处理

高级的非线性视频处理。

运动标准的去隔行;

可编程的峰化;

非线性内插;

背景着色;

防闪烁电路;

NTSC/PALSDTV 480P格式转换;

帧频提升转换(PAL50—75HzNTSC60—90Hz

数字彩色瞬态改善(DCTI)黑电平延伸(BLS);

饱和度控制(SC

主接口

I2C接口

用于默认模式应用的非编程需要的。

普通说明应用

NV320的一个单片数字视频处理器(逐行和数字电视应用),它提高质量视频处理其中包括视频噪声抑制,运动补偿,锐度增强清晰度提升,帧频转换,去隔行的逐行扫描转换。NV320是一个CMOS复合的信号电路,高度集成有310-bit D/A变换器(受控于I2C接口),它同时接受16-bitYUV422),12-bit YUV411)和8-bitYUVITV-R056),24-bitYUV444)输入,输入可以是一个前端数字视频彩色解码器或一个A/D变换器来的信号。另外NV320提供多视频输入模式,即采集模式,线性锁定的模式和DVD模式。NV320有一个检测逻辑模块,它在处理前校正非标准输入信号。NV320芯片可用于:逐行扫描电视,数字电视(DTV/HDTV),主弱网电视,家庭影院和多媒体电视,视频会议。

NV320原理框图如下:

视频输入

视频输入检测和选择器

NV320视频输入信号检测通过VIDEO寄存器是可编程的,此寄存器可被编程去设为蓝屏模式,使像素素率测量,SYNC周期和设定NTSC时序参数的误差参差。INPCTL寄存器中input-Mode bits用于设定输入视频格式。输入选择器监视适于此模式的输入引脚,数码流数据进入噪声抑制控制器。视频选择器的输入选择器的输出格式。此模块自动地检测NTSCPAL制。视频输入选择器原理框图如下;

模式01线性锁定的模式

模式016-bitYUV422线性锁定的,此模式使用引脚LLC  CREF ODD HREFY70)和V70)。CREF上的“1”限制LLC,奇数引脚确定存储器的场.HREF识别有效行。

所有信号都同步于时钟LLC。模式112-bitYUV411线性锁定的,它类似于模式0。不过其视频格式为411V30)引脚不被使用,在此模式中,线性内插产生422内部视频格式。模式0和模式1的数据格式和输入时序如下:

   模式234;数据捕获

   在捕获模式中,一个线性锁定的基准时钟源6.75MHz13.5MHz被送到芯片中PLL,以产生一个13.5MHz的采样时钟。一个可编程的行基准信号(CLV)(基于HS )被产生用于提供一个钳位脉冲用于ADC输入亮度和信号。CLV的起始和结束是通过CLVSTACLSTO寄存器分别地控制。它们的基数是别外部HS作为参考。场标志oddwVS的偶数场。数据存储基于ITV-R601时序,被存储场的区域确定两个数:HLS(行起始)和HLE(行结束)。对于NTSC制和PAL制,HLSHLE的值是不同的。所有行都要被存储(即使一些不包括视频数据)三种捕获模式提供三种数据格式,模式2提供411,模式3提供444,内部数据格式是422因此模式2需要线性内插,模式中需要分样抽取,两个采样的平均值产生分样抽取,从ADCUV采样是2的补码格式,相关波如下;

视频显示CDVD模式。O主和从,DVD模式2主和从主内选择。它通过编程INPCTL寄存器的位(20)选择。

    模式5ITV-R656模式0,从属任选次)

在此模式中,数据是8-bit  YUV 422ITV-R6560)仅LLCU70)引脚被使用。数据汇编如下:

嵌入在数据汇流中的同步信号作为四字节视频时序基准代码格式的识别如下:

下表列出了有效代码和相应保护位。为保证有效,全部段首标记和代码一定要正确有效时序代码如下:

模式5ITU-R656)模式0,主任选项)

ITU-R656模式中,另外,主选择信号一直是可利用的,如果需要系统设计者可可选择使用它们。主模式同步信号是DVDHSCHH bit)和DVDBCbit)。视频格式(PALNTSC)通过INPCTL寄存器的可编程移位bit2)选择。次信号发生器设有与输入解码通信,它仅仅有和与从模式设备。其时序如下;

模式6ITV-R656模式2,从属任选项)

在此模式中,NV320接受行和场同步(SYNC)信号。一个同时存在的行同步和场同步输入的低过度段(识别)表明一个奇数场的开始。当行同步是高时,一个场同步低过度段表明一个偶数场的开始。消隐信号是附加的(不是必须的)。当消隐输入被禁止视频编码器自动地消隐所有通常的消隐行(用于每-ITV-R624)模式2图示如下:

模式7ITU-R656模式2,主任选项)

在此模式中,NV320可产生行同步和场同步信号,一个同时存在和同步的低过度表明奇数场的开始。当行同步为高时一个场同步低过渡段表明偶数场的开始。消隐信号不的必须的;当消隐输入被禁止,视频编码器自动地消隐所有通常的消隐行(用于每一ITU-R624)。时序模式2:偶数到奇数场和奇数到偶数场过渡段图示如下:

视频显示(显示模式)

NV320提供SDTV的多格式输出,默认显示时钟比为11,当输入格式为PAL和引脚P60被确定时,一个刷新率为60Hz被选择。在所有其它情况,通过编程REFRESH寄存器中的刷新位显示可被增加。可用的输出格式如下表所示:

显示同步信号

对每个模式,一行扫描有一个固定的像素数(NTSC858PAL864),并被分成 四段。NHSP NHBPNHAP 寄存器控制这些扫描的宽度。在扫描的开始,HSQNHSP PHeL整个时期内是有效的(活跃的)在接下来的消隐周期持续时间是NHBP pielsHBQ为高)。(活跃)有效的视频像素是HAPX4PVSPPVBPPVAP寄存器控制场同步信号。这些寄存器依照显示线识别每一段脉冲宽度其基准点是行0,它在场存储器中对应于0。一帧中的总行数输入和输出格式。VSQVBQ的速度段与HSQ的上升沿一致。一个行扫描的四个段和同

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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