第四章 復(fù)合視頻處理電路
彩色全電視信號FBAS要還原出正常的彩色圖像就需要經(jīng)過彩色解碼電路的處理，彩色解碼電路的作用是將FBAS進(jìn)行一系列的處理，還原出紅、綠、藍(lán)三基色信號。
4.1 PAL－D彩色解碼器簡介
PAL－D彩色解碼器用于將PAL－D制式的彩色全電視信號還原出紅、綠、藍(lán)三基色信號，其電路組成原理框圖如下：
圖4－1 PAL－D制式彩色解碼器的原理框圖
如圖4－1所示，中頻放大電路處理出來的FBAS（彩色全電視）信號分兩路送到彩色解碼電路，然后經(jīng)過分別處理，得到Y、U、V信號，Y、U、V信號在矩陣電路中經(jīng)過矩陣運(yùn)算得到R、G、B三基色信號。
送到亮度通道的彩色全電視信號首先經(jīng)過4.43MHz陷波器的陷波，將彩色副載波吸收，得到亮度信號，然后亮度信號經(jīng)過輪廓補(bǔ)償，以提高圖像的清晰度，接著經(jīng)過輪廓補(bǔ)償?shù)男盘柋凰偷搅炼润槲浑娐坊謴?fù)直流分量，再接著箝位的亮度信號經(jīng)過黑電平延伸、亮度延時（避免彩色鑲邊）、對比度控制和亮度控制，送到白峰限制電路限制白電平幅度，最后經(jīng)過亮度信號被送到基色矩陣電路。
送到色度通道的FBAS信號首先經(jīng)過4.43MHz帶通濾波器的帶通濾波，將色度信號分離出來，然后將分離出來的色度信號經(jīng)過帶通放大電路的帶通放大，將色同步信號分離出來（同時還會對色度信號進(jìn)行一定幅度的放大），分離出來的色度信號送到色度放大電路將色度信號放大到延時解調(diào)電路需要的電平（它還有自動消色功能），同時，色同步信號經(jīng)過色同步選通用于APC鑒相（鑒相輸出信號用于ACC和雙穩(wěn)態(tài)電路），經(jīng)過色度放大的色度信號送到色度延時電路，恢復(fù)Fu和Fv分量信號，Fu和Fv分量信號在U同步檢波器和V同步檢波器中與色副載波恢復(fù)電路產(chǎn)生的4.43MHz基準(zhǔn)副載波信號進(jìn)行同步解調(diào)，得到U（B－Y）和V（R－Y）兩個色差信號，兩色差信號也被送到基色矩陣電路。
Y、U、V信號送到基色矩陣電路后，在基色矩陣電路中進(jìn)行矩陣運(yùn)算，得到R、G、B三基色信號，R、G、B三基色信號經(jīng)過末級視放電路的寬帶放大，驅(qū)動顯像管三陰極發(fā)射電子，電子打在熒光粉上使之發(fā)光，最終在屏幕上重顯彩色圖像。
4.2 創(chuàng)維5D20機(jī)芯復(fù)合視頻數(shù)字處理電路
創(chuàng)維5D20機(jī)芯是一款具有60Hz逐行、100Hz隔行、高精密顯像GMD1250多模式掃描彩電，它不但畫面清晰細(xì)膩，而且?guī)缀蹩床坏叫虚g閃爍和大面積閃爍，所有這些優(yōu)良的性能都應(yīng)歸功于視頻數(shù)字處理核心芯片DPTV－DX，它把硅谷的頂尖技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)和多媒體領(lǐng)域取得的成功經(jīng)驗融合到視頻數(shù)字處理芯片中。下面，將對視頻數(shù)字處理電路進(jìn)行詳細(xì)地介紹。
1、創(chuàng)維5D20機(jī)芯視頻數(shù)字處理電路組成原理框圖
創(chuàng)維5D20機(jī)芯的視頻數(shù)字處理電路比較復(fù)雜，為了使大家能更好地了解其電路原理，特提供其電路組成原理框圖如下：
2、創(chuàng)維5D20機(jī)芯視頻數(shù)字處理電路原理
如圖4－3～6所示，U1（DPTV－DX）是視頻數(shù)字處理芯片；U2、U3（PD4811650）是幀緩沖器；U4（VPX3226E）是視頻解碼器；U5A（TLC2932）是鎖相環(huán)電路；U7和U8（LT1963）、U9（LT1964）是穩(wěn)壓電路；U12（74LS05）是六反相器。
本機(jī)的彩色全電視信號由CN002的25腳送到視頻數(shù)字處理電路，它首先送到U4（VPX3226E）的40腳，輸入的信號經(jīng)過多路開關(guān)的切換，送到具有自動增益控制的放大電路進(jìn)行放大，放大的信號送到A/D變換電路進(jìn)行模數(shù)變換，得到的數(shù)字信號送到自適應(yīng)梳狀濾波器，經(jīng)過梳狀濾波得到的數(shù)字亮度信號和數(shù)字色度信號被送到視頻解碼器，經(jīng)過視頻解碼的信號送到視頻處理電路進(jìn)行視頻處理，得到的視頻數(shù)據(jù)信號經(jīng)過輸出接口電路從7～10、14～17、21～28腳輸出，視頻數(shù)據(jù)信號送到數(shù)字視頻處理芯片U1（DPTV－DX）的44～51（RGB高位）、7～14（RGB低位）腳，輸入的RGB數(shù)據(jù)信號經(jīng)過俘獲端口的比例濾波器的降噪和計數(shù)處理，其中，計數(shù)器用于控制輸入到幀緩沖器的數(shù)據(jù)的速度，得到的信號送到幀緩沖器暫存，在需要時，幀緩沖器中的數(shù)據(jù)信號被送到顯示模塊，數(shù)據(jù)信號經(jīng)過運(yùn)動圖像補(bǔ)償電路、行/場計數(shù)器、動態(tài)畫質(zhì)增強(qiáng)電路、CSC電路，在隔行掃描時，信號直接通過顯示模塊，在逐行掃描時，信號要經(jīng)過運(yùn)動檢測和動態(tài)畫質(zhì)增強(qiáng)處理，得到的信號送到混合模塊與VBI或OSD信號進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合的信號經(jīng)過伽馬校正和9bit數(shù)模變換，變成R、G、B模擬信號，從27、28、29腳輸出到后級電路。
外接CVBS1、CVBS2、CRMA1、LUMA1信號可以分別送到VPX3226的40、42、37、39腳，在I2C數(shù)據(jù)的作用下，外接輸入的信號經(jīng)過內(nèi)部多路開關(guān)的切換，送到本機(jī)電視信號處理通道；外接CVBS1、CVBS2、CVBS3（Y1）、C、CVBS4（Y）、Cr、Cb信號首先送到DPTV－DX的183、184、185、196、186、197、207腳，經(jīng)過內(nèi)部多路開關(guān)電路的切換、具有自動增益控制的放大器的放大、A/D變換、自適應(yīng)梳狀濾波器的濾波、彩色解碼電路的解碼，得到的信號送到幀緩沖器，接下來信號的處理與本機(jī)電視信號的處理相同。
圖中六反相器U12（74LS05）和鎖相環(huán)電路U5A（TLC2932）組成的電路用于開機(jī)畫面的定位。
圖中Q2及其外圍元件組成復(fù)位電路。CPU輸出的復(fù)位信號經(jīng)過Q2倒相、R68與C119組成的延時電路的延時，得到與CPU送來的復(fù)位信號反相的復(fù)位信號分別送到VPX3226的31腳、DPTV－DX的5腳，使之在開始工作之前復(fù)位內(nèi)部電路。
DPTV－DX的26腳輸出的VM調(diào)制信號經(jīng)過R53、C101組成的低通濾波器的濾波，得到的信號經(jīng)過Q1的射隨放大，送到掃描速度調(diào)制電路。
4.3 VPX3226E介紹（以下為英文翻譯資料，供高級技術(shù)人員參考）
VPX3226E是一款MICRONAS公司生產(chǎn)的第三代全功能視頻和多媒體信號處理的視頻解碼集成電路，它可以對PAL－B、D、G、H、I、M、N、60，NTSC－M、4.43，SECAM，S－VHS制式的信號進(jìn)行彩色解碼，為了提高亮度信號Y和色度信號C的分離度，還專門設(shè)計了一個自適應(yīng)四行梳狀濾波器。該芯片有三路CVBS信號源、兩路S－VHS 的Y/C源、兩路復(fù)合視頻源和一路Y/C源模擬輸入，另外，它還能接受Y：Cb：Cr為4：2：2格式的數(shù)字信號輸入。芯片內(nèi)部電路的大多數(shù)控制功能都是通過內(nèi)部的快速處理器（FP）實(shí)現(xiàn)，芯片內(nèi)還有兩級寄存器專用于控制功能：I2C寄存器（通過I2C總線直接尋址）和FP－RAM寄存器（通過I2C總線間接尋址）。
1、VPX3226E電路原理簡介
VPX3226E實(shí)際上是一款全功能彩色解碼集成電路，其內(nèi)部原理框圖如下：
圖4－7 VPX3226E內(nèi)部電路原理框圖
如圖4－7所示，輸入信號首先送入一個多路轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的信號經(jīng)過箝位、自動增益控制的放大（防止A/D變換時出現(xiàn)頻譜混疊），送到模數(shù)變換電路進(jìn)行8bit A/D變換，得到數(shù)字信號，數(shù)字信號被送到自適應(yīng)數(shù)字梳狀濾波器進(jìn)行梳狀濾波，經(jīng)梳狀濾波的信號被送到視頻解碼器中解碼出Y、Cb、Cr信號，解碼的信號被送到視頻處理電路進(jìn)行YCbCr采樣、對比度控制、亮度控制和內(nèi)插彩色，經(jīng)視頻處理的Y、Cb、Cr信號與文本限制器抽取的文本信息在視頻接口中進(jìn)行切換選擇，從輸出端口輸出視頻數(shù)據(jù)信號。
2、模擬前端
模擬前端模塊用于提供所有視頻輸入的模擬接口，其模塊框圖如下：
如圖4－8所示，模擬前端模塊用于提供所有視頻輸入的模擬接口并輸出經(jīng)過A/D變換的、用于后級數(shù)字視頻處理電路需要的數(shù)字信號，其中，箝位、AGC和時鐘微調(diào)（DCO）是數(shù)字控制的，其控制環(huán)路被嵌入的處理器（FP）鎖定。
模擬前端模塊的輸入部分可以連接多達(dá)四路模擬輸入：VIN1～VIN3用于輸入復(fù)合視頻或S－VHS的亮度信號，輸入信號通過多路開關(guān)的轉(zhuǎn)接，送到箝位電路，輸入信號被箝位在同步脈沖的后沿，箝位的信號被送到一個具有自動增益控制的放大器進(jìn)行放大，放大的信號被送到A/D變換電路，在20.25MHz采樣時鐘的作用下，信號被變換成8bit數(shù)字全電視信號（CVBS）或亮度（Luma）信號；一路專用的色度輸入（CIN）和一路用于S－VHS信號連接的共享視頻輸入（VIN），色度信號輸入被送到內(nèi)部一個有固定偏壓和增益的放大器進(jìn)行放大，放大的色度信號經(jīng)過A/D變換，得到數(shù)字色度信號（Chroma）。復(fù)合視頻輸入信號是交流耦合的，其箝位電壓由一個數(shù)字控制的電流源產(chǎn)生，并存儲在耦合電容上，箝位電平在視頻信號的脈沖后沿；S－VHS色度信號也是交流耦合的。
AGC部分由一個數(shù)字化工作的自動增益控制（在－4.5～＋6 dB之間，以64的對數(shù)為步長）來調(diào)整被選擇基帶信號的幅度，以達(dá)到最佳的ADC變化范圍。兩路ADC變換電路用于將模擬信號變換成數(shù)字信號，它采用雙積分式A/D變換電路，基帶信號發(fā)生器（帶隙電路）產(chǎn)生ADC需要的基準(zhǔn)電壓，每一路ADC的采樣頻率都是20.25MHz，信號在采樣時鐘的作用下都會經(jīng)過8bit量化。數(shù)字控制的時鐘振蕩器也是模擬前端的一部分，它受控于FP，時鐘頻率可以在－150ppm～＋150ppm之間調(diào)整。
3、自適應(yīng)梳狀濾波器
彩色電視接收機(jī)中，從彩色全電視信號中將亮度信號和色度信號分離出來的電路叫做亮色Y/C分離電路。它分為三個階段：
第一階段，即采用4.43MHz帶阻濾波器和帶通濾波器進(jìn)行亮色Y/C分離的階段。
彩色全電視信號通常需要經(jīng)過中心頻率為4.43MHz、吸收帶寬為150～250KHz、吸收深度約為20dB的窄帶帶阻濾波器的濾波，將色度信號濾除，得到亮度信號；彩色全電視信號需要經(jīng)過一個中心頻率為4.43MHz、具有2.6～2.7MHz帶寬的帶通濾波器的選頻作用，得到色度信號。由于這種傳統(tǒng)彩色電視接收機(jī)的亮/色分離電路采用了帶阻和帶通濾波器，在4.43MHz帶阻濾波器的吸收作用下，6MHz的亮度信號帶寬變?yōu)?span lang="EN-US">4.2MHz
的帶寬，亮度信號的高頻分量會損失很大一部分，圖像的清晰度自然大受影響，另外，它對4.43MHz彩色副載波吸收不徹底，造成色度信號對亮度信號的干擾，同時，4.43MHz帶通濾波器通過選頻作用會把亮度信號中頻率在4.43MHz附近的成分作為色度信號選擇，這些亮度成分被送到解碼電路進(jìn)行處理，不可避免地會出現(xiàn)亮度信號對色度信號的干擾，因此圖像清晰度下降較多，并且容易出現(xiàn)“亮竄色”和“色竄亮”故障。為了克服上述缺點(diǎn)，電視設(shè)計專家提出了將信號通過梳狀濾波器去獲得亮度信號和色度信號的方案。第二階段，即采用梳狀濾波器進(jìn)行亮色Y/C分離的階段。
由于PAL制式彩色電視系統(tǒng)為了在亮度信號通頻帶內(nèi)傳送色度信號，通常需要對色度信號進(jìn)行壓縮處理，另外，還要采用頻譜間置的方式將色度信號以1/4倍行頻間插在亮度信號的高頻段，以實(shí)現(xiàn)共用同一頻譜來傳送彩色全電視信號，彩色副載波的選擇使得亮度信號與色度信號的頻譜互相交錯，且互不干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以利用梳狀濾波器的延時濾波特性和兩個相鄰視頻行的相關(guān)特性，采用普通的梳狀濾波器對全電視信號進(jìn)行梳狀濾波，在加法器的輸出端得到信號（Y＋C）＋（Y－C）＝2Y，在減法器的輸出端得到信號（Y＋C）－（Y－C）＝2C，從而將亮度信號和色度信號分離出來。此種梳狀濾波器由延時線、加法器和減法器幾部分電路組成，加法器和減法器的頻率特性是梳子狀，其峰值頻率對應(yīng)亮度信號頻譜，其波谷頻率對應(yīng)色度信號頻譜，梳齒的頻率間隔等于行頻。實(shí)際上，視頻信號并不一定這么理想，因此采用這種亮色Y/C分離方式可能會造成亮色Y/C分離不徹底。為了使亮度信號和色度信號分離得更徹底，提高圖像的清晰度和改善圖像質(zhì)量，近來比較流行采用自適應(yīng)梳狀濾波器來徹底分離亮度信號和色度信號。
第三階段，即自適應(yīng)（動態(tài)）數(shù)字式梳狀濾波器進(jìn)行亮色Y/C分離的階段。
對于PAL制信號，其彩色副載波與行頻的關(guān)系是：?sc＝（284－1/4）?H＋25Hz，如果取四倍彩色副載波頻率為采樣頻率，那么一幀圖像的抽樣點(diǎn)與每行的樣點(diǎn)都是一個整數(shù)，則4?sc/?H＝4（283.75＋1/625）×?sc/?H≈1135。因此，在PAL制彩色電視接收機(jī)中，只需根據(jù)頻譜間置的特點(diǎn)采用四倍彩色副載波抽樣頻率很容易將亮度和色度信號分離出來。
自適應(yīng)梳狀濾波器在信號處理方面是先將模擬復(fù)合視頻信號進(jìn)行A/D變換，模擬信號變成數(shù)字信號，然后采用數(shù)字視頻處理技術(shù)（常稱為算法，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)）將亮度信號和色度信號分離出來，其中需要一個運(yùn)動檢測電路的幫助，再將分離出來的色度信號利用數(shù)字處理技術(shù)，分離出U、V分量信號，最后將亮度信號Y和U、V分量信號送到矩陣電路進(jìn)行矩陣運(yùn)算，即可得到R、G、B三基色信號，從而正常重顯圖像。下面對n維濾波器和自適應(yīng)二維二階梳狀濾波器作一些介紹。
n維濾波器原理框圖如下：
如圖4－9所示，由于PAL制采用正交平衡逐行倒相的調(diào)制方式，其彩色副載波采用1/4倍行頻間置方式（即在一個行周期內(nèi)有283.75個彩色副載波），因此在接收端只要滿足一定的相位要求即可正確、徹底地分離出亮度信號和色度信號。亮色Y/C分離通過延時電路、加法器和減法器就可以實(shí)現(xiàn)，但對不同維的濾波器，其延時方式是不一樣的。對于相關(guān)性較強(qiáng)一般運(yùn)動的圖像，多采用二維濾波器，將相關(guān)行的兩色度信號的相位反相，通過相加，色度信號互相抵消，得到亮度信號Y，通過相減，亮度信號互相抵消，得到色度信號，于是就實(shí)現(xiàn)了亮度信號和色度信號的分離；對于相關(guān)性較差高速運(yùn)動的圖像（圖像內(nèi)容變化較大），多采用一維濾波器；三維濾波器利用前后場信號間的相關(guān)性進(jìn)行亮色分離的，最適用于慢速運(yùn)動或靜止圖像。在高檔機(jī)中，常把不同維的濾波器結(jié)合起來，同時增加相關(guān)性檢測電路去控制維度的切換。對于NTSC制信號，它采用1/2倍行頻間置，一個行周期內(nèi)有228.5個彩色副載波，其信號處理與PAL制的基本一樣，只是延時量不同而已。
實(shí)際上，PAL制全電視信號的頻譜分布不僅在行頻整數(shù)倍處為Y頻譜線和在?H/4處為C頻譜線，還在這些主頻譜線旁邊有以場頻?V為間隙的Y副頻譜線和C副頻譜線。雖然采用二維一階梳狀濾波器能夠?qū)⒅?span lang="EN-US">Y頻譜線和C頻譜線分離開來，也能將Y副頻譜線和C副頻譜線分離開，但是由于幅頻特性cos（2π
?/?H）和sin（2π?/?H）的梳狀濾波過渡帶衰減較為緩慢，因此副頻譜線的分離效果較差，而且在色度信號的高頻分量處還存在相位跳變失真。為了克服二維一階梳狀濾波器的缺點(diǎn)，彩電設(shè)計專家設(shè)計出了二維二階梳狀濾波器，它采用兩個2H延遲，其中，比較先進(jìn)的是自適應(yīng)二維二階梳狀濾波器。自適應(yīng)二維二階梳狀濾波器原理圖如下：如圖4－10所示，此自適應(yīng)二維二階梳狀濾波器由一個一維濾波器、一個二維濾波器、一個運(yùn)動檢測器和一組相關(guān)開關(guān)四部分組成，其中，二維濾波器由兩個延時電路、兩個加法器（減法運(yùn)算是加法運(yùn)算的一個子集）、一個帶通濾波器（它是數(shù)字帶通濾波器）、一個均衡電路（補(bǔ)償加法器造成的延時，使亮度和色度信號同時輸出）組成。視頻全電視信號經(jīng)過4.43MHz帶通濾波器取出色度信號，然后經(jīng)過4倍副載波頻率的取樣，變成數(shù)據(jù)流信號，數(shù)據(jù)流信號送到梳狀濾波器進(jìn)行亮色Y/C分離。在通常情況下，二維濾波器工作，數(shù)字CVBS信號經(jīng)過延時（PAL制延時2行，NTSC延時1行），保證延時行與當(dāng)前行信號具有一定的相位關(guān)系和時間差，兩信號經(jīng)過加法運(yùn)算，即分離出亮度和色度信號；在高速運(yùn)動的圖像出現(xiàn)時，運(yùn)動檢測電路會將此運(yùn)動的信息反饋到微控制器，微控制器會控制相關(guān)開關(guān)使之切換到一維濾波器工作，同時，運(yùn)動檢測電路對每三行信號進(jìn)行檢測，并選擇相關(guān)性較強(qiáng)的兩行信號進(jìn)行加法和減法運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)亮度信號和色度信號的分離。
圖4－10中的帶通濾波器常用多級橫向數(shù)字梳狀濾波器，其帶寬約為4.43±1.3 MHz，不過帶通濾波器的帶寬是可以改變的，在弱信號時，它轉(zhuǎn)換到窄帶，以保證信號的信噪比，在正常信號時，它轉(zhuǎn)換到寬帶，這些數(shù)字濾波器具有濾波精確和容易頻率合成的特點(diǎn)。輸入到帶通濾波器的傳遞函數(shù)如下：
HC（Z）＝ [ Z-2TH ―（1＋Z-4TH）/2 ]/2 ＝ Z-2TH [ 1 ―（Z2TH＋Z-2TH）/2 ]/2
如果忽略帶通濾波器和均衡電路的延時，那么亮度通道的傳遞函數(shù)如下：
HY（Z）＝ Z-2TH－Z-2TH [ 1―（Z2TH＋Z-2TH）/2 ]/2 ＝ Z-2TH [ 1 ＋（Z2TH＋Z-2TH）/2 ]/2
亮度信號和色度信號的頻率響應(yīng)如下：
HY（ejω）＝ e-j2THω [ 1 ＋ cos（2THω）]/2 ＝ e-j2THωcos2（THω）
HC（ejω）＝ e-j2THω [ 1 － cos（2THω）]/2 ＝ e-j2THωsin2（THω）
當(dāng)?S＝4?SC時，亮度信號和色度信號的幅頻特性如下：
HY（?）＝ cos2（2π?/?H）
HC（?）＝ sin2（2π?/?H）
根據(jù)sin（2π?/?H）、cos（2π?/?H）與sin2（2π?/?H）、cos2（2π?/?H）的函數(shù)特性曲線知道，sin（2π?/?H）、cos（2π?/?H）比sin2（2π?/?H）、cos2（2π?/?H）的過渡帶衰減慢，因此二維二階梳狀濾波器采用兩個兩行延時對副頻譜線的分離效果比二維一階梳狀濾波器采用一個兩行延時對副頻譜線的分離效果要好。
上述說明，二維二階梳狀濾波器不但能徹底分離出Y和C的主頻譜線，而且Y和C的副頻譜線的分離效果也比較好，還能保證在整個頻率范圍內(nèi)有很好的線性相位特性。
實(shí)際上，為了降低成本，只要將全視頻行梳狀濾波改為在2.6MHz的有效帶寬內(nèi)進(jìn)行梳狀濾波分離即可，它在亮度信號垂直方向沒有變化的情況下，通過垂直方向的平均過程把亮度信號的水平高頻分量濾除，徹底分離出色度信號。如圖4－10所示，假設(shè)經(jīng)過抽樣的樣點(diǎn)S（I，J）由色度信號和亮度信號的水平高頻分量組成，即S（I，J＋1）＝U（I，J＋1）＋Yh（I，J＋1），S（I＋1，J＋1）＝U（I＋1，J＋1）＋Yh（I＋1，J＋1），則第I列的平均過程是：[S（I，J＋1）－S（I，J－1）]/2＝[U（I，J＋1）＋Yh（I，J＋1）－U（I，J－1）－Yh（I，J－1）]/2，又Yh（I，J＋1）＝Yh（I，J－1），U（I，J＋1）＝－U（I，J－1），因此，平均的結(jié)果即得到U（I，J＋1），U（I＋2，J＋1）是直接從U（I，J＋1）得到，由于色度信號的帶寬只有1.3MHz，因此可以認(rèn)為U（I＋2，J＋1）＝－U（I，J＋1），同理，可以處理I＋1和I＋3列，也就是說，只要對一個副載波中四個樣點(diǎn)的0°和90°兩個樣點(diǎn)進(jìn)行延時和行間平均，就能得到消除了亮度信號水平高頻分量的四個樣點(diǎn)齊全的色度信號。此方法采用兩行之間低速的樣點(diǎn)進(jìn)行平均，于是在頻率的低端產(chǎn)生窄帶梳狀特性，然后采用調(diào)制的辦法將這一梳狀特性搬移到?sc附近。
VPX3226E中集成了帶四行延時線的自適應(yīng)梳狀濾波器，其電路原理框圖如下：
圖4－11 帶四行延時線的自適應(yīng)梳狀濾波器原理框圖
如圖4－11所示，是VPX3226E內(nèi)部集成的、帶兩個兩行延時線的自適應(yīng)梳狀濾波器的原理框圖。實(shí)際上，它是一個集成的二維二階梳狀濾波器。此梳狀濾波器用于高質(zhì)量PAL制或NTSC制復(fù)合視頻信號的亮色Y/C分離，它既提高了亮度信號的解像度（帶寬），又減小了“亮色互竄”的干擾，并且還不會引入新的衍生物或噪聲。此濾波器采用四行延時線去處理三視頻行的信息，為了保證三通道的副載波有一個固定的相位關(guān)系，系統(tǒng)時鐘相應(yīng)地被鎖定在彩色副載波的頻率上，因此僅采用一個晶振頻率即可滿足標(biāo)準(zhǔn)制式和非標(biāo)準(zhǔn)制式的信號處理。三路CVBS信號通過一套帶通/陷波濾波器濾波在副載波頻率點(diǎn)上，三路濾波的信號被送到自適應(yīng)邏輯，自適應(yīng)邏輯通過對輸入信號的檢測，衡量經(jīng)過帶通/陷波濾波的信號中哪一路信號最適宜恢復(fù)亮度和色度信號，并選擇這個最適宜的信號通過。通過使用四路信號的軟混合，自適應(yīng)算法產(chǎn)生的衍生物將被徹底抑制。梳狀濾波器使用中間行作為參考，因此，經(jīng)過梳狀濾波延時的信號是兩行。如果梳狀濾波器被關(guān)閉，延時線用于通過A/D變換過的亮度/色度信號輸出，這樣，經(jīng)過延時處理的信號將一直是兩行。
為了獲得最好的畫面質(zhì)量，有三個參數(shù)可以用于從一般自適應(yīng)梳狀濾波到強(qiáng)度自適應(yīng)梳狀濾波的調(diào)整，即用于確定在行逆程脈沖前沿梳狀濾波強(qiáng)度的HDG（水平分量增益），它決定在相應(yīng)的逆程脈沖前沿通過適當(dāng)?shù)牧炼群颓逦龋?span lang="EN-US">HDG
增加時，通過的亮度減小，清晰度加強(qiáng)，HDG減小時，通過的亮度加大，清晰度降低；用于確定在場逆程脈沖前沿梳狀濾波性能的VDG（垂直分量增益），VDG增加時，梳狀濾波加強(qiáng)，VDG減小時，梳狀濾波減弱；在選擇了水平和垂直分量增益之后，通過調(diào)整DDR（網(wǎng)點(diǎn)減小）可以使畫面達(dá)到更加理想的效果，當(dāng)DDR增加時，在交叉著色的邊沿，點(diǎn)的爬行就會減少。為了加強(qiáng)畫面的垂直解像度，VPX3226E還專門設(shè)計了一個垂直峰化電路，它檢測信號的峰值成分，并對它進(jìn)行提升，峰化的增益在0～＋6dB之間可調(diào)；另外，還有一個核化濾波器，它切割信號中低于切割電平的部分，用于抑制小幅度的人為噪聲。垂直峰化大大地加強(qiáng)了核化濾波器的二維解像均勻度，使之達(dá)到最佳解像效果。
4、彩色解碼器
VPX3226E的彩色解碼器包括中頻補(bǔ)償、解碼、彩色濾波、副載波鎖相環(huán)、四行自適應(yīng)梳狀濾波、自動制式識別、亮度陷波等電路。其原理框圖如下：
如圖4－12所示，多制式彩色解碼在解碼器中得以實(shí)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)的亮度信號和色度信號在解碼器中得以分離，解碼器輸出的信號YCrCb是4：2：2格式的。由于此彩色解碼器使用了一個異步時鐘作為基準(zhǔn)，因此可以用一個統(tǒng)一的電路對所有制式的信號進(jìn)行解碼。
彩色中頻補(bǔ)償
在失諧接收或off－air時，任何更高頻率的衰減或彩色副載波周圍的不對稱被補(bǔ)償，有四種不同的中頻補(bǔ)償可以設(shè)置，即fiat（沒有補(bǔ)償?shù)钠交?span lang="EN-US">6dB/
倍頻、12dB/倍頻、10dB/MHz，其中，最后一項設(shè)置對高頻補(bǔ)償有很大的提升作用，它用于SECAM信號的解碼（它可以與PAL制共用一個聲表面濾波器）。彩色中頻補(bǔ)償?shù)念l率響應(yīng)特性曲線如下：彩色解碼
整個信號（可能還包括亮度信號）在鎖相環(huán)混頻器中被正交復(fù)合成基帶信號，基帶信號的頻率與PAL和NTSC制式的副載波頻率相等，從而完成彩色解碼。對于SECAM制式，基帶信號的頻率是4.28MHz（它提供FM解碼的彩色正交基帶分量）?；祛l器之后有一個低通濾波器用于選擇彩色分量。另外，有一個向下取樣級用于轉(zhuǎn)換彩色分量信號成為倍增的半比率數(shù)據(jù)流。解碼器內(nèi)的副載波頻率直接通過數(shù)字合成，因此，像PAL3.58或NTSC4.43這些非標(biāo)準(zhǔn)制式也能被解碼。
解碼器的副載波恢復(fù)電路
為了適應(yīng)PAL制正交平衡逐行倒相解碼器的要求，在PAL制解碼器中，通常設(shè)計有副載波恢復(fù)電路，它的作用是為同步檢波器提供4.43MHz副載波輸入信號、PAL開關(guān)信號和采樣用的4.43MHz副載波同步信號，此同步信號與發(fā)送端抑制的副載波信號同頻同相。副載波恢復(fù)電路原理框圖如下：
圖4－14 副載波恢復(fù)電路原理框圖
如圖4－14所示，是副載波恢復(fù)電路原理框圖。APC鑒相器、低通濾波器、VCO壓控振蕩器和移相網(wǎng)絡(luò)組成的副載波鎖相環(huán)電路用于再生一個相位為0°的副載波，送往B－Y同步檢波器，以從Fv色度分量中解調(diào)出色差信號UB－Y。APC鑒相器是一個雙差分放大器，它能夠自動鑒別色同步信號和移相的副載波信號之間的相位差，并將相位誤差轉(zhuǎn)變成電壓誤差，誤差電壓經(jīng)過低通濾波電路濾除高次諧波和干擾噪波，送到VCO壓控振蕩器，控制壓控振蕩器輸出副載波信號的頻率、相位與所要接收信號的頻率、相位嚴(yán)格一致。為了確保再生的副載波相位準(zhǔn)確，由色同步信號提供基準(zhǔn)相位，PAL行時，APC鑒相器的輸入分別是：相位為－135°的色同步信號（NTSC行時輸入相位為＋135°的色同步信號）和經(jīng)移相的副載波信號，此兩信號相差＋135°，鑒相器的輸出為正電壓（NTSC行時，兩信號相差45°，輸出為負(fù)電壓）。當(dāng)環(huán)路鎖定時，正負(fù)電壓值相等，APC鑒相器的平均電位為0V，經(jīng)低通濾波后，得到0V電壓，也就是說，VCO控制端電壓為0V，其振蕩頻率相對恒定；當(dāng)由于某些原因?qū)е颅h(huán)路失鎖時，VCO給APC鑒相電路提供的樣本副載波將偏離90°相位，這樣兩相鄰行鑒相結(jié)果的平均電位不為0V，于是得到一個誤差電壓，誤差電壓經(jīng)過濾波，送到VCO壓控振蕩器，改變其振蕩頻率，直到環(huán)路鎖定。APC鑒相器還產(chǎn)生7.8KHz的半行頻識別信號，送到7.8KHz的諧振放大器進(jìn)行整形、選頻放大，得到半行頻正弦波，送到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在行逆程脈沖的作用下，確定哪一行倒相哪一行不倒相，此開關(guān)信號具有識別和定相功能。PAL開關(guān)電路是實(shí)現(xiàn)再生副載波逐行倒相的電子開關(guān)，它可以用開關(guān)二極管或三極管實(shí)現(xiàn)，開關(guān)元件在每一行轉(zhuǎn)換一次飽和導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)，從而逐行輸出相位相反的副載波，為得到±90°逐行倒相的副載波，專門設(shè)計了90°移相電路。
彩色濾波器
對于PAL/NTSC制式，解碼的分量信號要經(jīng)過低通濾波器的濾波，以得到彩色差分信號，同時，它也提供一個可選的用于高帶寬彩色信號的寬帶彩色濾波器，例如一個非標(biāo)準(zhǔn)的寬帶寬S－VHS信號；對于SECAM制式，解碼的分量信號要經(jīng)過一個具有鐘形濾波特性的低通濾波器，在其輸出端，所有的亮度信號被低通濾波，這些低通濾波器對于兩種彩色信號恰好被倍增計算。為了適用于每一種制式，有四種可選的帶寬設(shè)置：narrow、normal、broad、wide，濾波器的通頻帶可被整形在一個超過1.25MHz峰值。
PAL/NTSC/SECAM彩色濾波器的頻率響應(yīng)曲線如下：
頻率解碼器
頻率解碼器用于解調(diào)SECAM制式信號，它由一個CORDIC結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，并通過坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)來計算正交分量的相位和幅度。CORDIC處理器的相位輸出被微分，以得到解調(diào)的頻率，經(jīng)過一個可編程的去加重濾波器后，Dr、Db信號被換算成標(biāo)準(zhǔn)的Cr、Cb信號，并且被送到十字交叉（通過）開關(guān)。
色同步信號檢測/色飽和度控制
在PAL/NTSC電視系統(tǒng)中，色同步信號是彩色信號的基準(zhǔn)，CORRDIC的相位和幅度由于彩色關(guān)鍵幀而被選通，它被用于控制解調(diào)器的相位鎖定環(huán)路（APC）和PAL/NTSC制式的自動彩色控制（ACC，其控制范圍在－6～＋30dB）。
彩色飽和度可以被選擇一次以適于所有的彩色制式，在PAL/NTSC制式中，它用作ACC的基準(zhǔn)，在SECAM制式中，需要的增益自動地被計算出。
對SECAM制式，彩色同步脈沖可以被測量，并用于控制SECAM制式的信號處理，這樣當(dāng)前的彩色副載波頻率可以被識別。色同步測量信號也控制消色電路（彩色抑制功能），它們也可用于自動制式檢測。
彩色抑制
彩色抑制器用色同步脈沖的相位/頻率的測量結(jié)果去識別PAL/NTSC或SECAM制式彩色信號。對于PAL/NTSC制式，只要彩色副載波鎖相環(huán)沒被鎖定，彩色將被關(guān)閉。對于SECAM制式，此抑制器通過色同步脈沖頻率的觸發(fā)器控制。如果色同步信號的幅度低于一個可編程的門限值，那么色同步信號幅度的測量值被用于關(guān)閉彩色通道，從而實(shí)現(xiàn)消色功能。此彩色幅度抑制器有一個可編程的滯后量。
自動制式識別
色同步信號頻率的測量結(jié)果也可以與行和場同步鎖定的狀態(tài)信息一起用于自動制式識別，從而提供一個輸入信號的掃描行和彩色制式完全獨(dú)立的搜索，其中，PAL B、G、H、I，NTSC M，SECAM，NTSC 4.43，PAL M，PAL N，PAL 60制式可被識別。通過I2C總線，一個允許的預(yù)選制式識別功能可以被使能或禁止，以保證每一個制式的獨(dú)立性。如果至少一個制式被使能，VPX3226E會檢查輸入信號的行場鎖定和彩色抑制器的規(guī)律狀態(tài)。如果幾個鄰近區(qū)域存在一個誤差，那么一個新制式搜索被啟動，依據(jù)每場被測量掃描線行數(shù)和色同步信號頻率，當(dāng)前的制式被選擇。對于誤差調(diào)節(jié)，識別算法將獲得搜索激活（忙）、搜索終止但失敗、發(fā)現(xiàn)制式被禁止、幀的制式是無用的、沒有發(fā)現(xiàn)彩色等狀態(tài)信息。
PAL制補(bǔ)償和一行梳狀濾波器
彩色解碼器使用一個全部集成的延時線，它僅在視頻信號被存儲時激活，延時線的應(yīng)用取決于彩色制式：NTSC制式（1行梳狀濾波器或彩色補(bǔ)償）；PAL制式（彩色補(bǔ)償）；SECAM制式（十字交叉通過開關(guān)）。帶補(bǔ)償和梳狀濾波的解碼電路原理框圖如下：
如圖4－16所示，是帶補(bǔ)償和梳狀濾波的解碼電路原理框圖，其中，圖c的NTSC制補(bǔ)償模式中，彩色信號被平分成兩相鄰行，從而通過的彩色失真和彩色噪聲減少。圖d的NTSC制梳狀濾波模式中，延時線在復(fù)合信號通路中，從而減少通過的彩色分量和通過亮度信號。亮度通道中垂直解像度的損失通過增加垂直細(xì)節(jié)信號和清除彩色信息而補(bǔ)償。
亮度陷波
復(fù)合視頻信號被提供后，其彩色信息通過一個可編程的陷波器可被抑制。對PAL/NTSC制式，陷波器的中心頻率取決于副載波頻率；對于SECAM制式，陷波直接受控于彩色副載波頻率，這大大減少了通過的亮度信號；在S－VHS模式中，此濾波器被旁路。
亮度陷波特性曲線圖示如下：
5、視頻同步處理
前端同步處理原理框圖如下：
如圖4－18所示，為了從視頻信號中抽取出同步信息，一個線性低通濾波器用于消除所有的噪聲和超過1MHz的視頻成分，同步信號通過一個限幅電路被分離，同步信號的相位可以被測量到，內(nèi)部控制器可以選擇不同的限幅器以改善限幅器對噪聲的抗擾性，相位比較器用于測量同步脈沖的下降沿和積分的同步脈沖，同步脈沖的相位誤差通過一個鎖相環(huán)環(huán)路低通濾波器濾波（由FP估算）。前端同步處理電路的所有時序來自鎖相環(huán)中的一個計數(shù)器，且它因此對視頻信號同步地進(jìn)行計算。一個獨(dú)立的硬件模塊用于測量信號的后沿和收集視頻信號的最大/最小信息，這些信息通過FP處理，用于增益控制和箝位。
對于場同步分離，限幅的視頻信號被積分，FP用積分值去獲得場同步和場信息。
模擬視頻信號的頻率和相位特性從PLL1得到，其結(jié)果被送到視頻處理系統(tǒng)的后端，再生單元使用它們以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)插入和正交化，一個獨(dú)立的時序模塊從行同步信號中獲得HREF和VREF時序基準(zhǔn)信號。
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