摘? 要: 利用TOSHIBA公司的電視解碼芯片TMPA88系列實(shí)現(xiàn)YUV信號(hào)的設(shè)計(jì)原理,并用于將隔行掃描變?yōu)橹鹦袙呙璧葦?shù)字處理。給出了設(shè)計(jì)的輸入輸出測(cè)試波形。
關(guān)鍵詞: 電視解碼? RGB信號(hào)? YUV信號(hào)? 行(場(chǎng))推動(dòng)信號(hào)
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隨著人們對(duì)視頻要求的不斷提高,將電視進(jìn)行隔行掃描變?yōu)橹鹦袙呙璧葦?shù)字處理也勢(shì)在必行。要進(jìn)行逐行掃描等數(shù)字處理必須將普通的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào)。但是目前主要視頻芯片供應(yīng)商提供的方案使用的是一體化芯片,價(jià)格比較昂貴且對(duì)高頻頭等其他器件要求很高。這些一體化方案不但無(wú)法對(duì)原有產(chǎn)品進(jìn)行改造,而且新的解碼芯片在農(nóng)村等弱電視信號(hào)情況下,體現(xiàn)不出數(shù)字處理的高性能特點(diǎn)。因此,目前需要一種能完整地進(jìn)行數(shù)字處理所需要的信號(hào),且價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易行并在模擬電視中容易升級(jí)的方案。
TMPA88系列是TOSHIBA公司的解碼和MCU的二合一系列產(chǎn)品。由于該產(chǎn)品對(duì)弱信號(hào)的檢測(cè)能力非常強(qiáng)大,因此它廣泛應(yīng)用于我國(guó)的模擬電視中,尤其是廣大的農(nóng)村市場(chǎng)。但該方案難以產(chǎn)生給數(shù)字處理部分的電路提供穩(wěn)定的行、場(chǎng)同步信號(hào)和去掉RGB信號(hào)的消隱頭。本文以TMPA8809為例,介紹解決以上難點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)YUV信號(hào)的方法。
1?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1是以TOSHIBA公司的TMPA88系列中的TMPA8809為例來(lái)實(shí)現(xiàn)YUV信號(hào)方案的總體框圖。圖中虛線框?yàn)樵赥MPA8809模擬電視機(jī)基礎(chǔ)上升級(jí)為數(shù)字電視機(jī)的插卡;實(shí)線框是本文要討論的從普通高頻頭輸出的信號(hào)(或者其他電視輸入信號(hào))到Y(jié)UV信號(hào)的轉(zhuǎn)換方案。
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在該方案中,TMPA8809完成對(duì)輸入的電視信號(hào)進(jìn)行中頻放大和解碼功能,輸出RGB信號(hào)和行、場(chǎng)推動(dòng)信號(hào);由TA1287將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào);由HS Shape和VS Shape簡(jiǎn)單的放大、嵌位電路將TMPA8809輸出的行、場(chǎng)推動(dòng)信號(hào)整形成TA1287和3通道ADC以及數(shù)字處理芯片所需要的行、場(chǎng)同步信號(hào)和嵌位信號(hào):MST9883B將模擬的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換成4:4:2格式的YUV數(shù)字信號(hào)。經(jīng)過(guò)以上處理的信號(hào)即可交給后面的數(shù)字處理模塊進(jìn)行相應(yīng)的處理。下面分別介紹該方案中的各個(gè)模塊。
2?對(duì)TMPA8809的設(shè)置
TMPA8809為解碼和MCU二合一的芯片,它能處理包括PIF、SIF、Video等在內(nèi)的PAL(NTSC、SECAM)的TV信號(hào)。8位的MCU中包括ROM、RAM、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換、OSD控制和遙控接口等。
在后級(jí)的ADC輸入要求TMPA8809輸出的RGB信號(hào)峰峰值為0.7V,同時(shí),為了讓信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換效率最高,所以需要通過(guò)對(duì)TMPA8809的設(shè)置,將輸出的RGB信號(hào)調(diào)整到最佳狀態(tài)。調(diào)整內(nèi)容包括:去掉消隱信號(hào),調(diào)節(jié)亮度、對(duì)比度和飽和度(本文中使用的測(cè)試儀器為Agilent 54641D)。
調(diào)整后的灰度等級(jí)RGB信號(hào)波形圖如圖2所示。左圖為沒(méi)有OSD信號(hào)時(shí)的灰度等級(jí)RGB信號(hào)的波形,圖中下方的波形為行推動(dòng)信號(hào);右圖為有OSD信號(hào)時(shí)的灰度等級(jí)RGB信號(hào)的波形,圖中下方為整形后的行推動(dòng)信號(hào)的波形圖(整形的過(guò)程將在后面做出解釋)。
3?HS Shape的功能
(1)給TA1287的嵌位信號(hào)CLAMP
TA1287需要一個(gè)與行推動(dòng)信號(hào)同頻的嵌位信號(hào),將行推動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)74HC123后進(jìn)行2次整形,即可形成所需的信號(hào)CLAMP。圖3為整形前后的波形圖。上方的信號(hào)為整形后的嵌位信號(hào)CLAMP,下方的信號(hào)為行推動(dòng)信號(hào)的波形圖。
(2)給TMPA8809的反饋信號(hào)FBP
TMPA8809需要一個(gè)峰峰值為8V、脈沖寬度為10.2μs的、與行推動(dòng)信號(hào)HD同頻的反饋信號(hào)FBP,圖4即為實(shí)現(xiàn)該信號(hào)的原理圖。圖中FBP信號(hào)的脈沖寬度通過(guò)C2調(diào)節(jié)。圖5為反饋信號(hào)FBP(圖中上方信號(hào))與行推動(dòng)信號(hào)HD(圖中下方信號(hào))的對(duì)照波形圖。
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(3)給MST9883B的同步信號(hào)HS
MST9883B需要一個(gè)同步信號(hào)作為YUV的數(shù)模轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。將行推動(dòng)信號(hào)HD經(jīng)過(guò)74HC123后進(jìn)行2次整形,調(diào)節(jié)74HC123周邊的阻容器件獲得所要求的脈沖相位和脈沖寬度,即可形成ADC器件MST9883B要求的行同步信號(hào)HS。圖6為行同步信號(hào)HS(圖中上方信號(hào))與行推動(dòng)信號(hào)HD(圖中下方信號(hào))的對(duì)照波形圖。注意:輸入的HD信號(hào)的峰峰值必須大于3.5V。
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4?VS Shape的功能
在MST9883B中需要一個(gè)脈沖的場(chǎng)同步信號(hào),如何用最簡(jiǎn)單的方法將場(chǎng)推動(dòng)信號(hào)VD整形為穩(wěn)定的、不抖動(dòng)的場(chǎng)同步脈沖信號(hào)TV_VS,是該方案設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。筆者經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),用圖7的電路,解決了這個(gè)問(wèn)題。注意:場(chǎng)推動(dòng)信號(hào)VD輸入的峰峰值必須大于1.5V。整形后的場(chǎng)同步信號(hào)的脈沖寬度通過(guò)CN126來(lái)調(diào)節(jié)(用于防止抖動(dòng)的電容CN107非常重要,不能去掉)。
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5?對(duì)TA1287的測(cè)試
在本方案中,TA1287用作將高速的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào)。
YUV與RGB之間的計(jì)算方法如下(假設(shè)取R=G=B=100IRE):
Y=0.299R+0.587G+0.114B=100IRE
U=0.492(B-Y)=0.492(-0.299R-0.587G+0.886B)=87IRE
V=0.877(R-Y)=0.877(0.701R-0.587G-0.114B)=123IRE
6?對(duì)MST9883B的增益和偏置值的設(shè)置
MST9883B是8位的12M～80MHz采樣速率的3通道ADC器件,內(nèi)部集成了象素時(shí)鐘的鎖相環(huán)和5位的象素時(shí)鐘相位可調(diào)整的功能,并且集成了I2C總線,用于進(jìn)行信號(hào)增益和偏置值的設(shè)置。圖8為YUV信號(hào)所要求的增益和偏置值調(diào)整的示意圖。
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MST9883B中對(duì)增益設(shè)置的寄存器分別為08H(REDGAIN)、09H(GRNGAIN)、0AH(BLUGAIN)。當(dāng)寄存器值為00H時(shí),表示峰峰值為0.5V;當(dāng)寄存器值為FFH時(shí),表示峰峰值為1.0V。對(duì)偏置值設(shè)置的寄存器分別為0BH(REDOFFST)、0CH(GRNOFFST)、0DH(BLUOFFST),默認(rèn)的偏置值為80H。
所有的RGB信號(hào)的增益和偏置值的設(shè)置都是根據(jù)RGB和YUV信號(hào)的換算關(guān)系計(jì)算出的。正確的設(shè)置值如下:
09H(GRNGAIN)設(shè)置為0Xa1H,0CH(GRNOFFST)設(shè)置為0X1aH。
08H(REDGAIN)設(shè)置為0XEFH,0BH(REDOFFST)設(shè)置為0X80H。
0AH(BLUGAIN)設(shè)置為0X64H,0DH(BLUOFFST)設(shè)置為0X80H。
7? 結(jié)? 論
按照以上簡(jiǎn)單易行的低成本方案,可在以TMPA8809為例的輸出RGB信號(hào)的模擬電視上產(chǎn)生YUV信號(hào);在輸出YUV信號(hào)的后級(jí)就可以進(jìn)行逐行處理等其他數(shù)字處理過(guò)程;處理完畢之后,再將YUV信號(hào)轉(zhuǎn)換成RGB信號(hào)后直接接到CRT上,即可以輸出清晰的電視信號(hào)。該方案已經(jīng)在部分電視廠商的29英寸和34英寸CRT上小批量生產(chǎn),并可以最好的處理效果和最低的成本迅速推到市場(chǎng)。
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參考文獻(xiàn)
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6? TOSHIBA.TA1287P?Datasheet(V1.0).2001