65采用数字处理技术的电视机

1、6.5 采用数字处置技术的电视机6.5 采用数字处置技术的电视机在模拟电视中采用数字处置技术： 重影消除、数字亮色分别、数字色度解码、扫描格式转换、数字降噪挖心降噪法、帧递归滤波器降噪法、图形在屏现实OSD,On-Screen Display、扫描与显示系统、数字伴音NICAM728、CPU和总线技术、逆程数据传输技术、接口技术等。重点的三种技术：1.数字亮色分别2.CPU和总线技术遥控系统3.扫描格式转换倍场频 6.5.1 数字处置电视机的组成1. 数字处置彩色电视机的根本构造如图6-50所示：图6-50 数字处置彩色电视机的根本构造方框图6.5.1 数字处置电视机的组成1调谐器的高频信号频

2、率：40MHz1000MHz要直 接进展抽样数字化在技术上是无法实现的。 中频信号频率：40MHz假设数字化，本钱高所以：数字化信号处置通常只对视频检波器之后的信 号进展。2在彩色电视机视频信号的数字化处置过程中， 抽样频率普通选为彩色副载频的4倍，PAL制 取4.433417.73MHz。6.5.1 数字处置电视机的组成3电视伴音信号进展数字化处置时至少需求12位二 进制码，因此对6.5MHz的伴音中频进展数字化处 理是不经济的。 比较经济的做法：经鉴频器解调之后在音频部分进展数字化处置。6.5.1 数字处置电视机的组成2.数字处置电视机的特点： 提高图像质量； 添加功能； 容易实现自动化；

3、 提高消费效率，降低本钱； 适用于各种电视制式。1.概述数字处置的第一步是对数字全电视信号进展亮色分别。采用数字滤波和大规模集成电路技术的数字处置方法，可以抑制模拟处置方法的局限性，实现完善的亮色分别。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别(1) 普通的模拟电视机用带通滤波器从全电视信号 中取出色度信号，用副载波陷波电路抑制色度对亮度的串扰。模拟滤波器的频率特性不宜做的很陡。弊端： 群延时添加；相位特性恶化。结论： 未能很好的处理亮色互串的问题； 且使亮度信号带宽变窄，降低图象的 明晰度。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别数字滤波器进展色度带通和副载波

4、陷波那么可实现严厉的线性相位特性，可以仅由幅频呼应的要务虚现滤波特性的最正确化设计。在减小亮色互串的同时，还可灵敏控制亮度通道和色度通品德频率呼应特性。色度通道可设计成自顺应切换的宽带、窄带以及对称、非对称的幅频特性。亮度通道可设计成对副载频具有无穷大衰减而在3MHz附近具有可调抬峰呼应的频率特性，以改善图像的明晰度。对称幅频特性可顺应录象机等外接视频输入，非对称幅频特性可顺应本机视频信号，以补偿图象中的不对称频率呼应。宽带的幅频特性用于强信号接纳，以提高明晰度，窄带的幅频特性用于弱信号接纳以改善信噪比。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别(2) 色度带通和副载频陷波的亮色分别方法只顺应于图

5、象程度方向细节较少的情况。从一维频谱来看，亮色主频谱线是半行频偏制(NTSC制)，或1/4行频偏置(PAL制)的构造。只能用行梳状滤波器才可把亮色主频谱线分别。但因延迟器件的本钱和性能的限制，无法在普通电视中运用。采用半导体存储器的数字梳状滤波器的益处： 延迟前后的信号具有严厉一样的幅度； 在准确时钟的控制下具有严厉的延迟时间。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别(3) 行梳状滤波器亮色分别方法适用于图象垂直细节较少的情况。行梳状滤波的弊端：当垂直方向细节较多时，还会呵斥信号垂直方向的高频损失。只能用帧或场梳状滤波器才可将亮色副频谱线分别。而实现一帧延时或一场延时用模拟延迟线是难于做到的。在

6、这种情况下，只需采用数字的帧或场梳状滤波器，才干使完善的亮色分别成为能够。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别2.行梳状滤波器(1)由于帧场梳状滤波器本钱较高，目前大屏幕彩电普通还只是运用行梳状滤波器。图6-51示出3种常用的实现数字亮色分别的行梳状滤波器原理框图。 Z-1H 和Z-2H 分别表示1行和2行的延时，ei表示输入的数字化的PAL制亮色复合信号，ec表示行梳状滤波器输出的色度信号。按照6-51(a),(b),(c)的标志，它们分别为：(a)具有PAL制修正器的二阶1行延迟电路行梳状滤波器的原理框图如下:6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6

7、-51 行延迟亮色分别梳状滤波器6-51 行延迟亮色分别梳状滤波器b不用PAL修正器的二阶1行延迟电路；6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6-51 行延迟亮色分别梳状滤波器c二阶2行延迟电路c6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别(2)3种行梳状滤波器对色度信号的伏幅频呼应如图6-52所示：6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别图6-52 3种行梳状滤波器对色度信号的伏幅频呼应(3)色度信号仅存在于视频基带高端的副载频附近，对于PAL制信号，梳状滤波器只需在fsc1.3MHz的频带范围内进展。由图6-51知：亮度信号是经过从适当延迟的亮色复合信号中减去

8、已分别的色度信号，即：6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别行梳状滤波器实践上是包括程度方向和垂直方向的二维亮色分别滤波器。图6-53a是亮色复合信号的频谱Ef，图6-53b和c分别是6-51c所示的行梳状滤波器对色度信号和亮度信号的 幅频呼应 和 。 6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别行梳状滤波器常设计成具有中心抽头的二阶延迟构造，每阶延迟一样的行数。从抽头处取出的亮色复合信号在进入减法器之前要进展时间为的延迟，以补偿色度信号带通滤波产生的延时。的大小视带通滤波电路而定。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别 图6-53 行梳状滤波器的幅频呼应亮色复

9、合信号的频谱E(f); (b)行梳状滤波器对色度信号的幅频呼应Hc(f);(c) 行梳状滤波器对亮度信号的幅频呼应HY(f)。对于图6-51a所示的电路，色度信号的延时除上述因梳状滤波器和带通滤波器所产生的延时外，还包括PAL修正器所产生的延时，因此还应将这部分延时思索在内。设置修正器的目的是修正ec行梳状滤波输出相位，使之与从抽头处引出的信号中的色度信号相位一样。PAL修正器由一个乘法器和一个带通滤波器组成。设输入的色度信号为：将 与本地副载波 在乘法器中相乘，得6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别用带通滤波器虑除高次谐波后得到 行亮色分别梳状滤波器在分别色度信号时对行间的信号进展了平均，

10、对由于微风相位失真、边带不对称等要素引起的串色有所抑制。因此，在数字解码方案中，亮色分别后的色度信号无需再用梳状滤波进展U、V分别，而可以直接送到同步检波器解调出U、V信号。 相邻行色度副载波的相位关系的图6-54如下：6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别第n行第n1行第n2行第n3行第n4行(第n2行第n行)/2(第n2行第n行)/2+PAL修正VUVUUVUVVUUVVU 图6-54 相邻行色度副载波的相位关系3.帧梳状滤波器和场梳状滤波器(1)帧梳状滤波器帧和场梳状滤波器实如今副频谱线层次上的亮色分别。亮色副频谱线的交错在方式上与主频谱线的交错是一

11、样的，区别仅在于亮度或色度的副频谱线以帧频为间隔，而主频谱线以行频为间隔。副谱线梳状滤波器是一种时间轴即帧间的信号处置，再思索到程度方向上的色度带通滤波，帧梳状滤波器也是一种二维的亮色分别滤波器。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别帧梳状滤波器顺应于静止的或慢运动图象的亮色分别。由于此时信号的频谱近似于主、副频谱线位置上的离散谱，经过帧梳状滤波器可以在完全不损失空间分辨率的情况下实现彻底的亮色分别。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别(2)场梳状滤波器对于有一定运动的图象，思索到同一位置上相继帧间图象和相继场间图象的差别大小及反映在频谱上以帧频和场频为间隔的副频谱的能量大小，对于基于副频谱

12、线的梳状滤波器主要思索以场频为间隔的副频谱线。另一方面，对于运动图象，希望梳齿宽一些以便坚持尽能够高的时间明晰度。因此，根据图3-21所示的亮色副频谱线交错关系，梳状滤波器应具有如图6-55所示的频率呼应特性，其中fv表示场频。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别 图6-55 场梳状滤波特性PAL制信号的行周期与副载波周期关系为：312行延时与副载波周期的关系为：而2行延时与副载波周期的关系为 因此，312行延时与2行延时具有近似一样的副载波相位关系。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别4.亮色分别的自顺应处置图6-56(a)示出了一维数字带通滤波亮色

13、分别电路。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别 图6-56 一维带通滤波亮色分别(a) 电路框图普通说来，当程度方向细节较多时，其垂直方向细节相对较少，亮色副载频谱线之间无交错或交错范围很小，此时顺应于采用行梳状滤波进展亮色分别。 图6-56 一维带通滤波亮色分别(b) 电路的幅频呼应图6-57示出行梳状滤波亮色分别。从i点到j点的等效幅频呼应为而从i点到k点的呼应为二者分别示于图557(b)和(c)。在j点和k点分别得到色度信号和亮度信号。从i点到l点构成垂直细节检测滤波器，其等效幅频呼应为该呼应曲线示于图657(d)。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别6.5.2 用数字处置方法实现亮

14、色分别图6-57 行梳状滤波亮色分别(a)电路框图； (b)对色度信号的幅频呼应；6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别图6-57 行梳状滤波亮色分别(c) 对亮度信号的幅频呼应；(d) 对垂直细节的幅频呼应。总的来说，色度带通和行梳状滤波亮色分别方法适宜于运动图象。电视图象的内容是多样的和随机变化的，单独和固定采用任何一种亮色分别法，都不能到达对一切图象都是最正确的亮色分别效果，要充分发扬每种方法的优点，尽能够实现接近完善的亮色分别。6.5.2 用数字处置方法实现亮色分别1.电视机主控系统的功能(1)完成电视频道的选台及预置；(2)完成对多个模拟量的控制；(3)实现形状的转换与控制；(4)屏

15、幕显示的控制；(5)对图文电视的控制；(6)对画中画的控制；6.5.3 数字处置电视机的主控系统2.电视机主控制系统的组成 电视机主控系统由遥控发射器、遥控接纳单元、CPU、EEPROM、字符显示器及控制输出电路等部分组成。图6-58示出遥控彩色电视机系统方框图:6.5.3 数字处置电视机的主控系统(1) 遥控信号的发射红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控公用集成电路、驱动电路、和红外LED组成，如图6-59所示。6.5.3 数字处置电视机的主控系统1)其任务过程是： 晶振455kHz的信号经12分频作为键盘扫描信号。当有键盘按下时，逐行或列置高电平，同时读入列或行的非0形状，此时“1形状的行、列交

16、点即键盘所按下的键，这与计算机中的键盘扫描原理是一样的。2) 为了提高遥控指令信号的可靠性与识别才干，需将位数较少的键码转换成位数较多的遥控指令编码，不同机型的遥控指令编号的构成各异，其共同点是： 采用脉位调制PPM，Pulse Position Modulation，通常窄的间歇脉冲表示“0，以较宽的间歇脉冲表示“1，多数遥控器间歇期取低电平，也有的间歇期取高电平；为了实现遥控指令编码的纠错，对于用户码和功能码采用“反复发送和“反码连送法。其组成方式可表示如下：引导脉冲、用户码、用户码、功能码、功能码；引导脉冲、用户码、用户反码、功能码、功能反码。6.5.3 数字处置电视机的主控系统3) 以

17、遥控发射集成电路MN6010J为例，图6-60和图6-61分别画出了它的编码根本单元和编码脉冲的组成。6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-60 MN6010J编码根本单元为了防止灯光和太阳光的干扰和减少流过二极管的平均电流，以便降低遥控器的功耗，将上述遥控指令编码信号对38kHz(周期26.3s，脉宽8.77 s 的脉冲载波进展PAM。PAM信号经过攻放，由红外LED发出中心波长为940nm的红外遥控信号。6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-61 MN6010J编码脉冲的组成(2)遥控信号的接纳与识别电视机主板上装有红外线接纳器，它主要有红外光电二极管和红外遥控接纳器公用集成电路组

18、成。遥控器发出940nm红外信经红外光电二极管转换成电信号，在红外接纳公用集成电路中，该信号经放大，限幅，峰值检波，从38kHz的PAM信号解调出遥控指令编码信号，再经滤波与脉冲整形后，送至CPU。当CPU接纳到遥控器的遥控编码信号后，取出功能码对其进展功能识别解码。识别程序其流程如图6-62所示：6.5.3 数字处置电视机的主控系统开场0计数器取第一功能码取另一功能码？X+!=X与输入码相减？等于0？停顿减法运算输出x值终了图6-62 识别解码程序流程否是(3)主控系统的功能的实现主控系统要完成对各种形状的控制，只需CPU对某一个执行电路在指定时间发一个0或1的信号即可实现。6.5.3 数字

19、处置电视机的主控系统3.电压合成选台与频道合成选台 电压合成选台和频道合成选台属于数字调协选台，它们的共同点是： 1将被选台的频段、调谐电压转换成相对应的数字量存入EEPROM，当用户选台时，CPU从EEPROM取出这些数据，经过相关的电路实现选台的两种根本操作：切换频段和提供调谐电压。2对频段的切换方式是一样的。 电压合成选台和频道合成选台的不同点是产生调谐电压的方法不同。6.5.3 数字处置电视机的主控系统6.5.3 数字处置电视机的主控系统频率合成选台原理见图6-63：图6-63 频率合成选台原理图结论：1电压合成选台存在两个缺陷： 用户需求对每个电视频道进展预调； 随着温度或供调谐用的

20、基准电压的变化，本振频率会出现漂移，调谐的稳定性变差，必需添加AFC电路来抑制频率漂移。2频率合成选台完全抑制了上述缺陷： 对一切电视频道都不需求预调； 由于晶振做基准频率，抑制了频率漂移和跑台等缺陷。虽然频率合成选台比电压合成选台电路复杂一些，但在集成电路如此兴隆的今天这谈不上是缺陷，所以频率合成选台一定会取代比电压合成选台。6.5.3 数字处置电视机的主控系统4. I2C总线(1) I2C总线的特点彩色电视机中常见的控制总线是I2C总线，它是由串行数据线和串行时钟线构成的串行总线构造，在CPU与集成电路之间以及集成电路与集成电路之间进展数据的双向传送。特点：只需两根SDA、SCL线进展控制

21、；每个挂接在总线上的集成电路或模块都有独一地址，以软件控制存取；经常存在主从关系；多重主控才干；串行8位双向传送； 衔接到I2C总线上的集成电路的数量，仅受总线电容的限制。6.5.3 数字处置电视机的主控系统SDA与SCL都是双向I/O线，经过上拉电阻接+VDD，当总线空闲时，两根线都是高电平，连到总线的器件的输出级必需是集电极等具有“线与的功能，也就是说当该集成电路预备发送数据时，把集成电极电压拉低，从而使与之相连的数据线电压降低，占据数据线发送数据。图6-64是一运用MOS器件的I2C总线的衔接关系图。6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-64 I2C总线控制器件与I2C总线衔接关系(

22、2) I2C总线的数据传输1) 在数据传输中， SDA线上的数据，在时钟为高电平常必需稳定，数据线上的高、低电平形状只能在SCL线为低电平常才可变换，否那么数据被判无效。图6-65阐明了数据在I2C总线上的有效传输。6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-65 数据在I2C总线上的有效传输2) I2C总线的开场和终了条件开场条件：SCL线为高电平， SDA线由高电平转至低电平。停顿条件：SCL线为高电平， SDA线由低电平转至高电平。I2C总线开场和停顿条件如图6-66所示：6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-66 I2C总线数据传送的开场和停顿条件3) 数据传送时要附上确认位脉冲。

23、I2C总线确实认如图6-67所示：6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-67 I2C总线数据传送确实认关系4) I2C总线数据完好的传输格式如图6-68所示：6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-68 I2C总线一个完好的数据的传送格式(3) I2C总线的仲裁过程和时钟同步1) 时钟同步假设总线由于多路主控制器同时占用而它需求仲裁时，在总线上就需求一个一致的时钟信号。总线的时钟同步是利用SCL线上的“线与和双向传输特性来实现。6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-69 仲裁过程中的时钟同步图6-69是两个主控器在总线仲裁过程中的时钟同步例如：6.5.3 数字处置电视机的主控系统2)

24、 总线仲裁当多个主控制器企图同时占用总线时，根据I2C总线的规约它们之间会有一个仲裁过程。仲裁原理：在总线的仲裁过程中，当有其他主控器在传送低电平常，发送高电平的主控器将会发现此时数据线的电平与其输出电平不一致，因此被判决失去总线的主控权，并立刻封锁其数据输出。图6-70阐明了两个主控器的仲裁过程，它也适用于更多个主控器的情况，这取决于接入总线的主控器的数量。6.5.3 数字处置电视机的主控系统6.5.3 数字处置电视机的主控系统图6-70 两个主控器的 仲裁过程3) 利用时钟同步做握手信号在字节级上，一些电路能够有才干高速接纳数据字节，但却需求更多的时钟来存储接纳到的字节或为下一将被传送的字节做预备。在一个典型的信号握手中，被控制器在完成一个数据字节的接纳和应对后，可以经过将SCL线坚持为低电平，使主控器进入等待形状，直到被控制器为下一字节的传输做好预备。6.5.3 数字处置电视机的主控系统闪烁缘由： 隔行扫描使电视图像