采用PLM1000的CRT電視機(jī)高清電視圖像方案設(shè)計(jì)

PLM1000即在這一市場(chǎng)背景下適時(shí)出現(xiàn)，為普通CRT電視機(jī)提供高清晰度信號(hào)接口，使該電視機(jī)不需更新?lián)Q代，即能收看高清節(jié)目。這種以低成本增加功能的方法，非常符合國(guó)情，適應(yīng)廣大低端用戶(hù)的需求。

　　PLM1000芯片的主要特點(diǎn)

　　PLM1000系列高清晰度電視圖像處理芯片，是一款采用0.18微米CMOS工藝、專(zhuān)為普通CRT電視機(jī)設(shè)計(jì)的模擬/數(shù)字混合處理芯片。它采用10bit信號(hào)量化、獨(dú)創(chuàng)的輸入信號(hào)格式自動(dòng)檢測(cè)和高質(zhì)量的圖像處理方案。

　　PLM1000芯片將輸入的模擬電視信號(hào)數(shù)字化，再進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，最后將數(shù)字信號(hào)還原為模擬電視信號(hào)后輸出至模擬電視。它支持大部分高清制式的視頻信號(hào)，如480P、576P、720P、1080i、1080P以及VGA信號(hào)，并支持4：3、16：9以及可配置的縮放處理等功能;不帶外部存儲(chǔ)器，所有操作都在片內(nèi)完成，節(jié)省了成本;支持亮度、色度、飽和度、色度空間轉(zhuǎn)換和RGB轉(zhuǎn)換等功能。

　　芯片的主要特點(diǎn)如下：

　　* 1080P/1080i/720P/480P/ 576P/480i/576i分量輸入，480i/576i分量輸出;

　　* VGA 輸入;

　　* 模擬輸入和模擬輸出;

　　* 輸入信號(hào)場(chǎng)頻為50Hz 時(shí)，輸出信號(hào)為576i;輸入信號(hào)場(chǎng)頻為60Hz時(shí)，輸出信號(hào)為480i;

　　* 輸入信號(hào)是576i或480i時(shí)，輸入信號(hào)直接輸出;

　　* 輸入信號(hào)與Macrovision兼容;

　　* 輸入端和輸出端所用的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器均采用10bit轉(zhuǎn)換器，比傳統(tǒng)8bit轉(zhuǎn)換器所能提供的信噪比高12dB;

　　* 圖像增強(qiáng)功能;

　　* 圖像演示功能;

　　* 無(wú)外接存儲(chǔ)器節(jié)省系統(tǒng)成本;

　　* 提供外部通用二線串行總線控制接口，軟件簡(jiǎn)單;

　　* 輸出相當(dāng)于模擬CRT隔行掃描電視機(jī)在DVD信號(hào)輸入時(shí)的圖像質(zhì)量;

　　* SDIP64或LQFP64封裝，可直接安裝在電視機(jī)的主板上;

　　* 3.3V/1.8V電源供電。

　　基于PLM1000的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖1是基于PLM1000芯片的應(yīng)用系統(tǒng)原理框圖。

從EVD/DVD等播放器輸出的高清視頻圖像至PLM1000視頻輸入端，經(jīng)PLM1000處理后輸出標(biāo)清分量圖像480i或576i至普通CRT電視機(jī)的分量輸入端，后續(xù)處理與普通CRT電視機(jī)的處理完全一樣。

　　PLM1000內(nèi)部主要由視頻MUX模塊、同步分離器、PLL和鉗位模塊、3路10bit高速ADC、Signal Processing模塊、3路10bit高速DAC和通用串行總線接口模塊組成，下面將分別介紹這幾個(gè)模塊的工作原理。

　　(1) 視頻MUX模塊

　　PLM1000支持兩路視頻同時(shí)輸入：Y/Pb/Pr或Y/Cb/Cr和R/G/B，經(jīng)視頻MUX模塊選擇一路視頻，輸入至ADC，亮度信號(hào)Y同時(shí)輸入至同步分離器模塊。

　　(2) 同步分離器、PLL和Clamp模塊

　　輸入的亮度信號(hào)Y經(jīng)同步分離器模塊分離出后續(xù)處理模塊處理所需要的復(fù)合同步、水平同步和垂直同步等信號(hào)，并且根據(jù)分離出來(lái)的信號(hào)，按照不同格式的輸入信號(hào)同步信息不同，來(lái)檢測(cè)輸入信號(hào)的格式。檢測(cè)出來(lái)的格式會(huì)傳到寄存器控制模塊，該模塊根據(jù)檢測(cè)出的模式選擇向處理模塊配置相應(yīng)的寄存器值。

　　內(nèi)部模擬鎖相環(huán)PLL可基于行同步頻率產(chǎn)生像素時(shí)鐘，根據(jù)不同信號(hào)，提供不同的時(shí)鐘信號(hào)，為了保留更多的圖像細(xì)節(jié)，使圖像經(jīng)過(guò)處理后仍然保留了絕大部分細(xì)節(jié)信息，采用了過(guò)采樣時(shí)鐘來(lái)對(duì)ADC的輸出進(jìn)行采樣，以480P為例，標(biāo)準(zhǔn)定義采樣率為27MHz，行有效點(diǎn)為858個(gè)點(diǎn)，按照過(guò)采樣，我們采用75.6MHz采樣時(shí)鐘，行采樣點(diǎn)數(shù)達(dá)到2400個(gè)點(diǎn)，大大的增加了圖像的細(xì)節(jié)信息。

　　視頻信號(hào)的傳輸一般采用交流耦合方式，為了恢復(fù)視頻信號(hào)中的直流成分，同時(shí)消除低頻干擾如視頻信號(hào)中的疊加型干擾，必須對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行鉗位。該鉗位電路接收Signal Processing模塊輸入的精確鉗位信息，將輸入信號(hào)鉗位在固定的直流電平上。

　　(3) 3路10bit高速ADC

　　3路高速ADC將輸入的高清模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采用只有專(zhuān)業(yè)級(jí)視頻處理器才使用的10bit量化保證了采樣的細(xì)節(jié)和精度，與傳統(tǒng)8bit ADC相比，信噪比提高了12dB。在后續(xù)信號(hào)處理以及最后的數(shù)模轉(zhuǎn)換中，都采用了10bit處理。

　　(4) Signal Processing模塊

　　經(jīng)ADC量化后的3路各10bit數(shù)據(jù)進(jìn)入Signal Processing模塊。該模塊的核心是一個(gè)高性能的視頻縮放模塊：將高清視頻信號(hào)按照不同的縮放比率生成標(biāo)清視頻信號(hào)。它分為二部分組成：水平縮放單元和垂直縮放單元。連接水平和垂直縮放單元的是一個(gè)單口RAM，與采用雙口RAM相比，盡管增加了部分控制邏輯，但是由于單口RAM要比雙口RAM面積小得多，因此減少了芯片面積。

　　傳統(tǒng)電視是用戶(hù)根據(jù)自己的喜好手動(dòng)調(diào)整圖象參數(shù)，但是如果節(jié)目?jī)?nèi)容更改，比如播放對(duì)比度特別差的節(jié)目時(shí)，用戶(hù)還需要再次調(diào)整。PLM1000包含自動(dòng)圖象增強(qiáng)功能，即根據(jù)視頻圖像內(nèi)容自動(dòng)修改圖像的低頻信號(hào)，并增強(qiáng)圖像的高頻信號(hào)，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整圖像參數(shù)、增強(qiáng)圖像視覺(jué)效果的目的。

　　該模塊同時(shí)完成色度空間轉(zhuǎn)換、YUV轉(zhuǎn)RGB以及亮度、色度、飽和度調(diào)節(jié)等功能。

　　(5) 3路10bit高速DAC

　　高速DAC模塊功能將處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸入到模擬電視?？紤]到方便廠商做后續(xù)的模擬濾波處理，并且消除頻域上的折射效應(yīng)，PLM1000的DAC時(shí)鐘為定義輸出時(shí)鐘的二倍。

　　(6) 通用串行總線接口。

　　該轉(zhuǎn)換芯片和外部的接口為一種通用的二線串行總線協(xié)議，通過(guò)它可以配置PLM1000需要改變的寄存器值。

　　PLM1000軟件流程如圖2：