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数字电视中的处理技术知识
发布时间:2008-02-28    来源:网络   阅读次数:1259 分享到:

目录如下:
1、数字处理电视中的处理技术:
  1〉数字化声音解码及处理
  2〉数字化梳状滤波器
  3〉数字化彩色解码
  4〉数字化图像质量提高
  5〉扫描转换技术
  6〉VGA接口
  7〉画中画与多画面技术

2、现有的数字处理电视芯片
  1〉声音芯片
  2〉无扫描转换(50Hz)数字处理方案
  3〉扫描转换系列方案
     扫描控制器
       1. 彩色解码
       2. 偏转处理
       3. 基色输出驱动
       4. 各公司的扫描处理方案
          Ⅰ. AL250是AVERLOGIC公司的产品
          Ⅱ. PHILIPS MK-9 系统
          Ⅲ. SDA9400
          Ⅳ. nDSP NV320
          Ⅴ. TRIDENT命名为DPTV的芯片
          Ⅵ. 便宜的100Hz方案
  4〉如何选择方案
3、芯片商提供的简单介绍
4、数字处理芯片商的网址

内容:

[Abstraction] Hereafter gives a brief introduction of currently available digital processing  ways in television, mainly the scan converter technologies, and the dedicated processing chips as well as the system construction solutions.
[Key words] DTV, HDTV, DPTV, SCAN CONVERTER, PROGRESSIVE SCAN, 100Hz

    现行的彩色电视播出系统已经工作了几十年,用于收看这种播出的电视机技术也已发展到了顶峰。一般人将她叫做模拟电视(文中有地方也称常规电视)。不远的将来人们将收看的是真正利用数字技术传播和接收的图像,我们叫她数字电视(DTV)。数字电视也可更细的划分为高清晰度电视(High Definition TV)和标准清晰度电视(Standard Definition TV)。数字电视图像的基本特点是看不到图像上有烦人的噪点和重影,也不会有闭路电视中常见的条纹或雨点状干扰。用户在家里看到的图像一定是和从电视台发射出来完全相等的质量。所谓标准清晰度电视的图像质量可以简单理解为现在电视台待播出的节目质量。而高清晰度电视对应更高的清晰度,又高得多的图像细节,有些人认为效果象照片差不多。播放数字电视需要电视台使用新的数字设备,闭路系统也一样。而用户也不能直接收看到,可能要购买一种机顶盒,然后用现有的电视机收看标准清晰度的图像,或者干脆购买全新的数字电视接收机。当然,在数字电视台开始播出前市场上也不会有数字电视的。
    进行数字化播出遇到的问题不仅是极高的费用(一台高清晰度的摄像机就有可能造价上千万)和高清晰度节目源问题。在商品化的今天,投资者都讲究回报,在没有一种合理的回报方式形成之前,全面的数字电视广播基本上是不可能的。即使是经济高度发展的美国也是这样,已经开播两年的数字电视仍然普及较慢。
    基于中国的国情,多数人认为数字电视的开始是几年以后的事情,而要普及也许不是十年能做到的。
    各电视研究机构从来没有停止过试验想使接收现行播出信号的电视机能够更吸引使用者。一种是使电视机有更多的功能,让用户可以留言、查日历、甚至是上网浏览、收发EMAIL。另一种是使电视的图像质量能够最大程度的提高。依赖于高度发展的数字技术,后者的潜力愈发地显示出来。曾有一段时间,这种利用数字技术改善图像质量的产品一度引起一定程度上市场上理解上的混乱。随着越来越多类似产品的出现,人们逐渐明确了她的特殊身份,很多专家现在称之为数字处理电视。
数字处理电视中的处理技术:    
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    所谓数字处理电视中数字处理的内容一般有以下几部分:
1〉数字化声音解码及处理    
    数字化的声音解码电路以经过准分离电路得到的第二伴音中频信号为输入,数字化后进行解码,这种芯片可以解调几乎所有制式的普通伴音、立体声与双语、以及丽音信号。在芯片内部是通过编程来对不同伴音系统来处理的,因而具有较大灵活性。解调得到的声音信号或者是从其它途径输入的声音信号可以在芯片中得到所有的处理,例如高低音、等响度控制、环绕声、自动音量限制等。多数芯片还具有可控制的耳机输出端口。
2〉数字化梳状滤波器    
    构成图像的亮度和色度信号在视频信号中是混在一起的。在组成这一方案时采用了频谱间置技术,使得从理论上他们可以被无失真分离。早期的电视机因为成本的原因简单的使用了频率分割法,色度信号和亮度信号频域重叠的部分相互造成影响。表现为彩色区域界限的地方出现黑白点和细的白线条上会看到蠕动的彩纹。
    梳状滤波器是在保证图像细节的情况下解决视频信号亮色互窜的唯一方法。有一段时期国内很多工厂场使用模拟的方式实现梳状滤波器,实际上效果很不好,原因有两个,一是延迟器件的带宽很难保证,二是解决行相关性差问题的自适应电路很复杂。在数字电路里,只要有足够的存储器,就可以保证足够的延迟时间与信号带宽。复杂的自适应电路更应该被集成在电路。虽然有不少好的梳状滤波器集成电路,却只可以匹配模拟的彩色解码电路了,因为很多新的数字化彩色解码芯片已经把梳状滤波器集成在内了。
    梳状滤波器有2H、4H、5H之分,具有不同的自适应效果,价格差距不少。
3〉数字化彩色解码    
    彩色的解码器是一种乘法器,数字化的乘法运算才是真正理想的乘法器,可以恢复出完全没有失真的彩色副载波,不会产生非线性失真。因此数字化彩色解码可以理想地还原调制前的彩色信号。由于可以通过编程来解决不同的彩色系统问题,数字化彩色解码都是全制式的。有的数字化彩色解码器集成了数状滤波器在内部,这样减少了产生量化噪声的机会。
4〉数字化图像质量提高    
    模拟电路中使用的图像质量改善措施不外是以下几种:
    峰化(PEAKING),夸张高频信号,使图像细节更清楚。
    核化降噪(CORING),在保持不损失轮廓的情况下衰减小幅度的高频信号(一般都是噪声),使画面更干净。
    亮度信号瞬态校正(LUMINANCE TRANSIENT IMPROVEMENT),使画面黑白过渡鲜明,晶莹剔透。
    色度信号瞬态校正(CHROMINANCE TRANSIENT IMPROVEMENT),使画面彩色过渡鲜明,尤使人物皮肤在背景下特别突出。
    伽玛校正(GAMMA CORRECTION),校正显象管的亮度非线性问题。能改善亮区层次感。
    黑伸长(BLACK STRETCH),能增强暗区层次。
    文字明亮处理,通过检测白色高亮区域,自动提高色温使字幕突出。
    峰白限制(WHITE PEAK LIMIT),限制由于提升高频或其他原因造成的信号幅度过大,避免过亮引起屏幕散焦。
    梳状滤波器也可以归类于图像质量提高范围,这里分开叙述是IC分工原因,梳状滤波器必须处于彩色解码之前,而其它处理在彩色解码之后。这些用来拼凑称为5D或多少D的处理技术原理有太多的资料介绍,这里部不再重复。
    以上处理都可以数学运算或其它DSP方法来实现。尤其是数字核化与色度信号瞬态校正取得的效果是模拟电路完全不可比拟的。
    数字化处理电视一样少不了扫描速度调制,图像处理电路也可以提供小信号的速度调制信号。
    现在的图像处理技术一方面使图像明亮鲜艳具有丰富细节,另一方面尽可能使画面干净清爽,因此,降噪技术被越来越多的使用。帧间降噪是数字电路特有的技术,它的前提是一个帧存储器。帧间降噪利用了白噪声信号的随机性,也就是短时间内出现在同一位置的可能性极小的原理,采用帧间平均的办法使噪声对画面影响大幅度减小。在运动较少或静止画面时她往往有令人惊奇的效果。一台普通的电视还有满屏细噪声的情况下,有帧间降噪的机器可能呈现一幅完全干净的图像。帧间降噪对有规律的干扰信号无能为力,所以配合核化降噪会有更好的效果。由于有了帧存储器,有帧间降噪的机器一定有扫描转换功能,可以更好更稳定的图像。
5〉扫描转换技术    
    扫描转换目的是解决两个问题,闪烁和行扫描结构问题。
    画面闪烁很大程度地影响电视图像的收看效果,长时间地收看闪烁的图像引起劳累,并有可能对人眼造成伤害。隔行扫描的机制本身就是为了解决大面积闪烁问题。然而50Hz的系统里仍然有比较严重的画面闪烁感。对于60Hz系统来说,虽然大面积闪烁不太明显,但仍然有非常明显的行间闪烁。在隔行扫描系统里,扫描在每一个具体位置的频率仍然是帧频,如在60Hz系统里是30Hz。当屏幕上出现小的文字或其它由单行扫描线构成的图形时,可以感觉到非常明显的跳动或闪烁,尤其是技术人员经常看的黑底白方格信号,这个叫作行间闪烁。
    使用一个场或帧的存储器,将每场图像存储下来,并以高一倍的速率显示出去,使场频达到100Hz或120Hz,可以完全消除大面积闪烁。我们把构成一帧图像的两场信号分别叫做A场和B场,如果在原来一帧的扫描时间内按ABAB的顺序将原来的两场各扫描两次,实际上屏幕上某一具体位置的刷新频率也提高了一倍变为50或60Hz。这样行间闪烁就被大幅度减轻了。实际应用中又有新的问题,现在的图像信号是通过隔行扫描的摄像机得到的,就是说一个运动的目标在被摄像机录制下来后可以看到,运动目标在相邻的AB场图像上的位置是不同的。按照刚才AB-AB的顺序扫描后,会使人感觉到第一组AB场过渡时目标从在A场中某个位置移动到了B场中的位置,接下来扫描第二个A场时,目标又回到了原先的A场中位置,又再次移动到B场中那个位置,这样人眼合成后看到的是一个被拉长了的目标。又如一根运动的斜线可能将显示为锯齿状。总体上讲这种方式会造成了运动图像严重模糊。
    也可以使用AABB的扫描方法,来实现100Hz。就是先将A场扫描两次,再将B场扫描两次,一样达到100Hz的图像刷新频率。运动目标在显示在A场中的位置两次,然后显示在B场中的位置两次,总体仍然是一种光滑的运动,不存在ABAB扫描方式下的运动模糊问题。但是,由于扫描在屏幕某一具体位置的频率不再是50Hz(两个A场间隔为10mS,和下一帧的A场的间隔为30mS,与一般无倍场扫描机器的40mS相差不多),行间闪烁的抑制功能就大打折扣了。虽然如此AABB的扫描方式还是更实用一些。
    现在大家使用的是一种新的方式叫AA'B'B,意思是在AB两场之间使用经过运算得到的新的A场叫A'场,和新的B场叫B'场。理想的A'B'场应该是背景相同,运动目标的位置处于在A场和B场中所在位置的中间。这依赖于很多先进的算法。这种方法也叫做运动补偿。[JF:Page]
    实际上还有些公司的方案没有使用运动补偿技术,但是用了运动检测技术,根据分析画面是否剧烈运动然后动态的切换AABB和ABAB两种扫描方式,这样一定程度上也能减轻运动失真问题。
    存储器的容量对系统的成本影响很大,适当降低彩色信号的采样率可以减少存储器的大小。4:1:1技术可以理解为存储的亮度的信息量是每一种彩色分量的4倍。当然4:2:2系统能提供更好的彩色分辨率。实现消除行间闪烁更是需要更多的存储量。在这里,画面质量的提高与成本的增加是特别明显的。
    在隔行扫描系统里保证奇数场的扫描行准确地插入到偶数场的扫描行之间是非常困难的,实际实现时总是偏上或偏下一点,微观上表现为扫描线总是两两相近。而在任何一瞬间,相邻的奇数行与偶数行的亮度是不会相同的(扫描相差一场的时间,先扫的已经暗了下来),这种亮暗的交替变化配合扫描行总是两两相近的结构会使人眼产生移动的感觉。所以近距离人眼看上去,扫描线总是有缝隙的,并且一直向上或向下移动。这种道理象商店招牌上的彩灯一样,非均等亮暗占空比的彩灯亮暗交替时,人眼会感觉到亮灯在移动。这种眼睛可以看到行扫描线的现象称为行结构明显。如果机器设计得不够完善,倍场扫描的机器有可能有比普通机器更明显的行结构。
    60Hz的系统里,大面积闪烁不是很明显,如果改为逐行扫描,每一行与帧的刷新率是相同的,所以没有行间闪烁问题。而逐行扫描本身没有行结构问题,所以逐行的60Hz可以展现细腻稳定的图像,是比较理想的显示方法。
    有一种低成本的逐行扫描转换电路,利用了行存储器,加以适当的算法插补出一行来,使一场信号变成一帧信号。这种方式的电路设计的电视已经能看出逐行电路的优越性。但是由于插补新行时无法取到真正的该行图像信息,所以会产生较大误差,一定程度上会损失图像的垂直分辨率,运动图像也会产生很多失真。
    较好地实现逐行扫描需要帧存储器(100Hz仅需要一场也能实现)。扫描不在当前场中的行时,利用存储器中前一帧对应行的信息,综合考虑图像运动的因素,计算出新的一行来。这里运动补偿算法的优劣对转换的效果影响很大。由于没有了行间闪烁,好的逐行扫描电路应使图像的垂直分辨率测试值有一定提高。
    现在一种新的技术出现了,50Hz的隔行信号可以被处理成60Hz的逐行信号。这样一方面大面积闪烁和行间闪烁都比较轻,又可以消除行结构,呈现细腻图像。简单地说图像以40mS一帧(每场20mS,就是频率50Hz)的速率隔行写入帧存储器,然后以16.7mS一帧的速率逐行读出,即可形成逐行扫描信号。这样的处理方法对于静止图像是没有问题的,如果是活动图像,情况就有些不同了。活动图像每一帧图像的内容与前一帧都不相同,由于读出速度比写入速度快,必然会发生读出地址与写入地址交叉的情况,也就是出现这样的状况,读出的图像上半场是当前电视台发送的帧,读出地址超越写入地址后,要读出的内容还没有写入,读出的还是上一帧的内容。如果前后帧的内容不同,构成的新图像在瞬间就是一幅拼出来不匹配的画面。这个可以叫做裂像现象。
    解决这个问题有公司使用了双图像存储器。写完一帧图像后下一帧写在另一存储器中,不读正在写入的存储器,或者确保读出地址在图像完成之前不会超越写入地址,即可保证组成一幅新图的图像信息来源于一个完整的帧。
    实际上还可以以更高的速度来读出图像信号,有的公司的产品可以实现75Hz甚至更高的帧频。
    用以上技术实现的50Hz到60Hz扫描转换是基本上令人满意的。但仍有一点比较遗憾,运动图像仍会出现一些瑕疵。一个画面上的目标本来是20mS移动一次位置,现在变成16.7mS移动一次,连续数帧后又会有一帧不动,这样一幅连贯的运动图像就被破坏了。细心的人会发现,屏幕下面慢速左移的字幕会一顿一顿的前进。好在这种现象仅是在某些特定的目标运动速度下会被觉察。
    还有一种扫描转换技术在日本的机器中出现,日本人称之为四倍密技术。它是利用存储器使画面在垂直和水平方向上的扫描像素数都增加一倍,扫描行数为1250,是625的两倍。当然不是简单的像素复制,也利用了数字滤波器来算出增加的行。它仍然是隔行扫描的,所以还有大面积闪烁的问题,但通过适当的算法行间闪烁大大减轻。经四倍密技术处理后呈现的画面是非常之细腻的。
6〉VGA接口    
    以上介绍的扫描转换技术都引入了场或者帧存储器,其扫描行频都变成了未处理前的两倍,31.2到31.5之间。需要注意一种特殊情况,从50Hz到60Hz逐行的转换有两种情况,一种是转换为525行的60Hz,另一种是转换成625行的60Hz,后者的行频将是38KHz。使用前者方案的机器如果考虑同时具有100Hz和逐行扫描功能的话,由于行频多比较相近,扫描电路要简单得多。
    31.2到31.5之间的频率与标准VGA的行频是基本相同的,这种扫描电路本身就具有与标准VGA同步的能力。只要加上RGB开关就可以实现标准VGA的接入。标准VGA指的是60Hz的640X480格式,或70Hz的640X400格式。
    如果机器实现的是625行的60Hz逐行,扫描电路有工作在38KHz的能力,这时可以接入800X600的60Hz格式的SVGA信号。这将是非常有意思的。接通SVGA要比标准VGA的实用性大大增加,可惜的是满足这种行频而又有足够的水平分辨率和聚焦性能的像管是非常少的。当然扫描电路要复杂得多。
7〉画中画与多画面技术    
    数字存储是实现画中画的根本。画中画、画外画发展到现在的多画面已经有很丰富的品种。TOSHIBA    的TC9083    ,PHILIPS    都是不错的PIP芯片。尤以INFINEON的SDA9489为最,具有丰富的多画面组合方式和特技效果。画中画不是我们介绍的关键。
    不同档次的数字处理电视具有以上功能的部分或全部。
现有的数字处理电视芯片:    
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1〉声音芯片    
    电视进入数字处理时代,最功不可没的是ITT公司,现在叫MICRONAS。自八十年代推出数码2000系列芯片之后,一直不停的发展,产品逐渐形成系列。至今在数字彩色解码和声音处理IC两方面她还是绝对的权威。
    典型的数字化声音处理芯片是 MICRONAS 公司的MSP341X系列产品。不同的规格在下图中的功能有所取舍。

                  调频解调                            声音处理
第二伴音中频----〉调幅解调----〉多路声音开关----〉高低音、平衡、响度---〉左右声道
                  丽音解码            ↑          环绕                   耳机
                  德国立体声          ∣          自动音量限制           重低音
                  MTS                 ∣          (五段均衡)           AV输出
                  BTSC           外部声音输入


    应该说根据需要,仅使用MSP341X系列产品中的一片,一定能完成电视机声音处理的全部功能。
    PHILIPS 公司的 TDA9875与MSP341x系列有着相近的功能,但不及MSP全面。在作者所尝试的各种解码芯片中MSP的丽音灵敏度一项是绝对领先的。也不得不留意,目前来说,MSP还是比较昂贵的。
2〉无扫描转换(50Hz)数字处理方案    
    MICRONAS 公司的VDP31XX系列是单片视频和扫描处理芯片,包括下图中的所有功能,很明显,只要配上合适的调谐器、中放,扫描输出级,和声音处理芯片如MSP3410就可构成完整电视方案。

彩色解码------>图像处理------>基色输出驱动
     ∣        黑伸长         亮暗平衡控制
     ∣        瞬态校正       RGB输入端口
     ↓        核化降噪
扫描驱动信号   GAMMA校正
               ....

    VDP31XX系列产品覆盖各种档次,例如VDP3120就包括梳状滤波器在内,而VDP3108就没有。运用VDP3120开发的电视产品可能拥有无扫描转换(50Hz)类产品中最优秀的图像质量,是这类产品中的最高水平。
    SUMSUNG公司的KA0129应该具有和VDP相近的功能,不同的是拥有数字的YUV输入输出接口,可以外配图像处理电路,甚至是扫描转换电路。可惜作者没有此芯片详细的规格书。
3〉扫描转换系列方案    
    要构成扫描转换电视,下面的模块是必不可少的。

                      行,或场,或帧存储器
                           ↑
数字彩色解码器             ↓                   亮暗平衡处理
(可选梳状滤波器)----〉扫描转换处理器--------〉基色输出驱动
或模拟+AD                  ∣                   RGB接口                   
                           ↓
              
扫描控制器    
1. 彩色解码    
    数字彩色解码器一般内含梳状滤波器,输出CCIR601标准的数字YUV信号。模拟的彩色解码器要外配梳状滤波器,还需要YUV和同步四路AD转换输出数字YUV信号。
    MICRONAS 公司的VPC3210是应用最广泛的数字彩色解码器,VPC3230是增加了模拟YUV输入接口的版本。PHILIPS的TDA7111和SUMSUNG的KA0127可以替换VPC3210,但是三种芯片的性能的是互有有差异的。
    模拟彩色解码器TDA9143不是新芯片,其稳定的性能和容易编程的特点使她仍被广泛使用在扫描转换技术中,需要配合梳状滤波器SAA4961或SAA9489一起使用。INFINEON的SDA9206常被用来提供YUV信号的AD转换。东芝公司的100Hz产品使用自己的解码器TA1259N和其它的梳状滤波器。
2. 偏转处理    
    扫描转换处理后,行频都高于31KHz,场频50到120Hz,需要专用的电路。
    INFINEON(原SIEMENS)在自己的解决方案里提供了SDA9361和SDA9362,前者可以支持行频到38KHz。实际上这两个芯片也可以配合其它公司的扫描转换方案。好的偏转处理芯片除了对高行频的支持外,要具有好的几何校正能力,尤其是束电流变化对光栅的影响要想办法减到最小,这是实现高质量大屏幕显示的关键之一。
3. 基色输出驱动    
    扫描转换处理器DA输出的幅度都在1Vpp上下,一般无法直接去驱动视放输出,要先经过幅度放大电路。如果是YUV输出还要进行矩阵变换。尽管多种扫描转换处理器内含对比度、色度、亮度等控制,最好还是固定起来,使用后端的控制。一方面可保证更好的信噪比,另一方面有利于RGB信号如图文、画中画、或VGA信号的插入,这些RGB通道插入的信号应该和TV信号受到相同的图像控制,所以应该居于对比度放大之前。PHILIPS 公司的TDA4780可以处理倍行频信号,具有足够宽的频率特性,是最常用的基色输出驱动电路。除了上述功能外,TDA4780还具有自动暗平衡、白平衡调整,束电流限制等功能。它也可以进行模拟的黑电平延伸、伽玛校正、峰白限制。
    也可以利用监视器的视放芯片来进行对比度放大。
4. 各公司的扫描处理方案    
Ⅰ. AL250是AVERLOGIC公司的产品    
    是简单的行存储器式的逐行扫描芯片。最大的优点应该是成本低。
按照前面的介绍可以选择任一种彩色解码器配以TDA4780和扫描处理电路构成系统。


视频信号---〉任何的彩色解码器----〉AL250----〉TDA4780----〉基色信号
                                     ∣   
                                                                           ↓   
                                                                     SDA9362----〉行场扫描信号
Ⅱ. PHILIPS MK-9 系统    
    PHILIPS 是唯一能提供全套扫描转换系统的公司,芯片功能从中放开始到驱动视放板(令人叹为观止),产生和处理一台完整电视机除声音外的全部信号。
    TDA9321H 叫做总线控制电视输入处理器。包括中放解调,外部视频、分量、基色输入选择,彩色解码,输出YUV信号和相关的同步控制信号。覆盖全部的视频制式。
    SAA4977H 是转换系统的AD和DA,包括存储器控制器和CTI,PEAKING等功能。SAA4977是4:1:1方式的。
    SAA4956 是2.9M的带降噪功能的场存储器
    TDA9332H 是显示处理器包括了前述TDA4780与SDA9362的全部功能,并能支持到行频50KHz,可以实现SVGA接入。
    如下图上述四个芯片组成一个4:1:1的普通100Hz处理系统。[JF:Page]


IF信号--〉TDA9321-----〉SAA4977H-----〉TDA9332H------〉 基色信号
                            ↑                          行场扫描信号
                            ↓   
                                                  SAA4956

              使用SAA4991 配合帧存储器(两块无降噪功能的场存储器SAA4955)构成的系统具有缩放、矢量运动补偿、降噪、逐行扫描、消行间闪烁等功能。这是很高端的机器了。

IF信号--〉TDA9321-----〉SAA4977H-----〉TDA9332H------〉 基色信号
                             ↑                         行场扫描信号
                             ↓
                 2X SAA4955〈--〉SAA4991
Ⅲ. SDA9400    
    INFINEON(SIEMENS)是发展100Hz技术的鼻祖,10年来一直有产品更新换代,DRAM内嵌是它的强项。
    SDA9400输入4:2:2数字YUV信号,内含帧存储器,可以实现逐行扫描、消行间闪烁、频域降噪、三维降噪、具有缩放、静止、多种多画面等多种功能,适当编程还可实现一些特技效果。她甚至可以编辑一场内的扫描行数而调节场频。SDA9400没有运动补偿能力,仅提供了运动检测,可以自适应进行AABB与ABAB扫描方式的切换。
    SDA9280是INFINEON扫描转换系统的DA,内部实现了CTI、PEAKING、前景背景的插入功能。

视频信号---〉任何的彩色解码器---〉SDA9400----〉SDA9280---〉TDA4780---〉基色信号
                                     ∣
                                                                           ↓
                                                                     SDA9362----〉行场扫描信号
Ⅳ. nDSP NV320    
    nDSP是扫描转换系统的新成员,推出的产品NV320为逐行扫描芯片。输入数字YUV信号,输出总是525行60Hz。芯片也有降噪功能。NV320的运动补偿可能是做得最好的。实际上NV320是最简单的易用的一种方案,她只有一种工作行频,扫描电路极易设计;除了开机一次性初始化仅有的二十几个寄存器外不需要别的控制。如果在原来的100Hz机器基础上改动的话,这是最快的途径。绝不应该忽视一个简单易设计系统的重要性,它带来的是简单软件的可靠性、单一行频行输出电路的稳定性。

                                    SGRAM
                                     ↑
                                                                           ↓                   
视频信号---〉任何的彩色解码器----〉NV320----〉TDA4780----〉基色信号
                                     ∣
                                                                           ↓   
                                                                    SDA9362----〉行场扫描信号
Ⅴ. TRIDENT命名为DPTV的芯片    
    TRIDENT在计算机图形显示领域内的知名度不亚于电视领域内各大芯片商,集多年显示处理经验的这个公司将显示器技术应用到了电视机中来。产品推出之后,TRIDENT多次举行大型推广会和记者招待会,并组织了强有力的技术服务队伍,扶植各大电视机工厂。将自己的芯片不用序号而直接命名为DPTV,就是Digital Processing TeleVision,可见其一统天下的决心。典型的美国公司的大手笔。如今新一代数字处理彩电开发热潮可称轰轰烈烈,TRIDENT可谓功不可灭。
    在形成这个芯片的概念时,TRIDENT做了大量的调研工作,面及高校、电视开发工程师、生产企业和市场,揽集了几乎所有当前可能的电视处理高级技术,并引入了可变刷新率的显示概念,在多媒体的接入方面也进行了延伸。除了前述的所有画质改善功能和扫描处理器,DPTV芯片还将数字彩色解码器、梳状滤波器、以及图形OSD、画中画处理器集成在内。TRIDENT的DPTV芯片使电视功能集成的水平达到了空前的高度。
    一直以来,OSD(On Screen Display)都是用电视机内系统CPU独立或配合图文显示芯片完成的,是基于字符或可定义的字符为单元来显示的。每个单元具有的颜色一般是单一的,大小也是固定的,可显示的颜色种类一般限于8种。利用TRIDENT提供的驱动程序,机器系统CPU可以画线画面,任意的组成图形,电视机的操作界面一下变得丰富多彩。象不象计算机显卡?
    DPTV的扫描转换也与众不同,100Hz与隔行扫描可以任意切换、逐行扫描的帧频可以是60或75Hz。自然也支持38KHz行频的SVGA。

               SGRAM
                 ↑
                                   ↓                   
      视频信号---〉DPTV----〉TDA4780----〉基色信号
                 ∣
                                   ↓   
                             SDA9362----〉行场扫描信号

    虽然上图看起来简单,但芯片的功能注定了应用DPTV产品是高档机型。既然行频是可变的,有的工厂干脆连同HDTV监视器功能做了进来。HDTV信号的行频是35KHz,介于100Hz与SVGA之间,对于扫描电路来说不算大的变化。目前这种HDTV READY的电视机是接收现行电视信号而又能在以后播出数字节目后不至于立即淘汰的顶级产品。
Ⅵ. 便宜的100Hz方案    
    INFINEON和MICRONAS各在推广一种成本可能较低的100Hz方案。
    INFINEON的SDA9402是产品系列中的新品,集成了数字解码器和100Hz处理器在一起,不具有其父辈产品SDA9400的多画面、特技和逐行扫描功能,但也保留了CTI、降噪等图像改善措施。配合新推出的视频处理与扫描控制一体的SDA9380一起使用。

      视频信号---〉SDA9402----〉SDA9380----〉基色信号
                                    ∣
                                                                         ↓   
                                                              行场扫描信号

    MICRONAS的VDP本来就包括彩色解码、视频处理与偏转处理在内,SIPADOS是以VDP系列产品为基础,加入存储器控制器,形成基片,然后以厚膜的形式与它方的场存储器做成组件。使用起来像单个芯片一样。SIPADOS构成的是一个很简单的100Hz方案,没有降噪功能。

      视频信号---〉SIPADOS----〉基色信号
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                                 行场扫描信号

4〉如何选择方案    
    这个问题我们从产品功能与用户的关系开始讨论。
    电视机这种产品发展到今天,业内人士都知道,产品开发者挖空心思去增加功能和改善声音和图像,每样都带来新的成本,用户感觉到的受益率却不大,或者说不成比例。美国的数字电视已开播两年了,近来的一份WEB调查报告却显示近半数的美国人对现在收看到的电视图像感到满意。对于产品和用户之间关系的这个现象作者有自己的分析。
    收音机的出现,使得人们成了千里耳;黑白电视的出现使人们又成了千里眼,但彩色电视的出现才真正使这颗千里眼才长成,因为黑白的世界是不真实的。人们变成千里耳,又从千里耳变成千里眼,是人类生活的两次质变。彩色电视已成为人类获取信息和娱乐的最最重要的东西。而获取信息和娱乐的主要内容是电视情节,对画面质量依赖较小,常规的彩色电视已经达到了这个功能。那么现在工程师从事的改进电视机收看质量的工作能不能又产生这个质变呢?答案是不能的。甚至于将来的HDTV也不是的。他们只是在前一次质变基础上的又一次提高。现代的家庭不可以没有彩色电视,但完全可以没有数字处理电视。单这一点决定了常规模拟电视要占市场绝大部分的比重。如果数字处理电视比传统电视便宜,那情况当然就不是这样。
    在这里,作者临时地、不精确地引入一个用户得益度的概念。用户在得到同一类不同功能或不同档次的产品的时候感觉到的得益与产品提供者的本意是不尽相同的。在作者与电视使用者交流的积累中,用户对不同电视质量提高感觉到的得益度一般符合下面的顺序。
    第一重要的是画面的干净程度,用户常把一幅干净的画面叫做清晰度高,除了没有噪声之外,还不能有重影、竖线、条纹等干扰。显然与技术人员的清晰度概念是不同的。当干净度满意时,用户感觉到的得益度为20%。
    第二是画面的闪烁度,这在以前没有这么重要,但现在绿色环保电视的概念已进入一般消费者的脑海。闪烁加强眼睛劳损,不利健康。实际上经济发展后,消费者越来越看重保护健康的重要性。无闪烁的电视用户感觉到的得益度10%。
    第三是画面的细节和透亮及彩色鲜艳程度,这就是传统的(无论是数字的还是模拟的)画质改善内容。但这种改善一般在不同种类产品对比时才明确看得到。用户感觉到的得益度5%。
    最后是画面行结构问题。其实大部分的用户在使用电视一段时间后已经忘掉了行结构问题。作者实验的用户中,能直接认出逐行扫描机器的基本上没有;在与常规机器对比,家庭实际的观看距离的情况下,能指出逐行产品的不到50%,包括电视机企业内的非工程师工作人员。但当指明后,都还是满意逐行产品。所以用户感觉到的得益度只能是5%。
    还需要说明,如果第一条不能满足,就是说图像是不干净的,以后的三条简直就没有意义,用户得到这样的机器,得益度仍然是0。完全解决第一个问题要靠开播真正的数字电视,眼下只能寄希望闭路电视系统保证他们的服务质量。数字处理降噪系统尚能有限地解决一部分问题。多数用户也不会为很少有机会使用的DVD而新购电视。
    按照一般人常说一分钱一分货的道理,不妨简单地假定,在支付能力没有问题的情况下(现在的电视机价格已经不会让大部分消费者心痛钞票了)用户购买得益度与价格成比例的各种产品的概率是相同的。
    随着生活水平的提高,购买电视时认同图像处理技术的人逐渐增加,数字处理电视未来的几年里也许能占到近20%的市场份额,(我们先假定它是20%)在这20%里,一样还遵循金字塔形的产品市场拥有量与价格的关系。具有最高性能的上述第四类产品价格为最大众化产品的2倍以上,而总用户得益度仅40%,属于2分钱1.4分货,因此无法争取到多数客户,居于塔顶;新型的仅具有100Hz和降噪功能的品种由于更靠近大众化产品的价格和拥有30%的用户得益度,属于1.5分钱1.3分货,因而获得更多用户,而据20%市场区域的底部,占20%部分的主导,。                   

                            /\      高端产品,用户得益度最低
      数字处理机区域       /  \
                          /----\    20%    这个界限是新型最简单的100Hz机器
                         /      \
      传统机器区域      /        \
                       /          \ 用户得益度最高

    芯片商可能很难理解为什么作为影响机芯成本最大因素的芯片价格只相差几十美元,制造出的整机却相差数千元,然而事实就是这样。常规电视机经过数十年发展,已经集成到即使29"也使用单板机芯的地步,所使用的元器件高度标准化,极好的工艺性和可靠性使得产品在某些公司的生产线上以日产近两千台的速度流出。这样的生产线上生产高档电视也许只能日产两三百台,生产成本相差数倍。高档电视产量低,元器件采购量低,然而整机厂一百套是一次设计、一次全套生产准备、一次采购,一万套也是一次,更何况开发投入也相差数倍,平均管理成本那里低得下来;元器件供应商有和整机厂完全一样多的对应问题,采购价格可想而知。
    新型的仅具有100Hz和降噪功能的品种,成本虽然远不能和常规机器相比,但是却会和高档机型拉开差距。前者在设计的时候可以以常规机器为蓝本,尽可能接近单板化设计,采用最多的通用元器件,不考虑升级可能性。机芯上的一分复杂,成本两分的增加。如果尝试以高级的芯片实现低级功能的话会很困难,因为设计师总是在构思方案时不自觉地想将芯片所有的功能都实现出来,也就是不自觉地让代价增加了起来。最起码也是先构成完整方案,并将一部分用程序和其它辅助方法设计成可选项目,以形成系列产品。这样的设计在按照其最简方案生产时印板面积不是最小,CPU成本不是最低,生产工艺性不是最好,容易出差错,以及其它为保证兼容性而付出的代价最终使得成本居高不下,在同等功能的机器中失去竞争力。试想,让一个设计师去用DPTV芯片设计不考虑800X600的支持、不考虑图形OSD、不考虑PIP的支持、舍去一半存储器仅实现100Hz,太困难了。
    简单100Hz产品是在竞争常规产品的市场,注定了一开始就要以最低的利润出售,所以也不能说简单100Hz产品为企业带来的利润一定大。
    经过以上的分析,如何选择适合自己公司的数字处理电视方案就很明确了,其实就是在金字塔中找准自己企业的位子。一个品牌企业没有任何道理不研发DPTV或NDSP方案,而一个产量不是很大的企业还是考虑可能生产量更高的方案以争取市场为主。
    如何在DPTV或NDSP方案之间选择其实早已经很明确了,那就是你有多少工程师。DPTV可不是两三个人能做得好的,除非你完全照TRIDENT公司提供的完整机芯来生产。
芯片商提供的简单介绍    
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    数字处理芯片竞争激烈,产品的应用资料都是保密的,这里提供的功能仅限芯片商出现在一般在广告页上的内容。用户要进一步的资料需要与芯片商签订保密协议。

    INFINEON 多画面100Hz及逐行转换芯片 SDA9400
    PHILIPS 100Hz及逐行转换带运动补偿 SAA4199W
    nDSP 逐行扫描芯片带运动补偿      NV320P
    TRIDENT 100Hz及逐行转换带运动补偿画中画  DPTV
    INFINEON 简易100Hz            SDA9402
    MICRONAS 简易100Hz SIPADOS        VDP3140

数字处理芯片商的网址:    
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    由于数字处理技术处于比较激烈的竞争时期,芯片制造商都不可能把自己的产品的规格书直接公布出来。真正要使用这些芯片,需要和芯片商签订保密协议才能拿到详细的资料。

    WWW.AVERLOGIC.COM
    WWW.INFINEON.COM
    WWW.NDSP.COM
    WWW.INTERMETALL.DE
    WWW.TRID.COM

 

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