高清晰電視的系統(tǒng)設計
[導讀]根據(jù)目前國內(nèi)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，開拓用戶市場除了內(nèi)容服務、收費機制方面的因素外，還需要一種極具性價比的高清電視作為終端硬件升級換代的過渡，降低廣大工薪階層和農(nóng)村市場升級的成本，使大眾輕松體驗數(shù)字技術，
根據(jù)目前國內(nèi)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，開拓用戶市場除了內(nèi)容服務、收費機制方面的因素外，還需要一種極具性價比的高清電視作為終端硬件升級換代的過渡，降低廣大工薪階層和農(nóng)村市場升級的成本，使大眾輕松體驗數(shù)字技術，逐步過渡到數(shù)字電視。這種電視最突出的特點是兼容現(xiàn)行的模擬電視和未來的數(shù)字電視播出制式，能消除大面積閃爍，可邊上網(wǎng)邊看電視而且不刺激眼睛。其關鍵是一顆高性能視頻處理器，通過一個可編程的高質(zhì)量視頻圖像轉(zhuǎn)換模塊，能將不同格式的輸入信號轉(zhuǎn)換為本機的顯示格式，因此易于與電視機與計算機的顯示兼容，同時也可輸出高清晰格式1080i和720p。
下面是采用WSC1115的一款大尺寸液晶電視解決方案設計：
系統(tǒng)總體設計：
方案核心是集成在WSC1115內(nèi)部的去隔行（De-interlace）和智能縮放（Scalar）模塊。系統(tǒng)框圖如圖一，分辨率支持到1280x768、1280x720、1366×768、單通道LVDS接口；輸入信號有模擬TV輸入（兼容PAL、NTSC、SECAM制式）、模擬視頻輸入（S端子、AV端子、YCbCr）、SD/HDTV輸入YPBPR、PC信號輸入（兼容VGA, SVGA, XGA, WXGA）、DVI信號輸入、模擬伴音信號輸入?；竟δ馨ㄗ址蚈SD菜單、各種信號輸入切換、圖像調(diào)節(jié)（亮度、對比度、色飽和度、色調(diào)、銳度調(diào)節(jié)、色溫調(diào)節(jié)）、TV控制（自動搜臺，手動搜臺，微調(diào)、制式自動、手動設定、頻道編輯、伴音控制）、畫中畫、智能降噪、音量控制、音效控制、靜音、工廠模式（各級信號檢測、內(nèi)部寄存器設置、白平衡調(diào)節(jié)）等。
圖一 硬件分為接口板與數(shù)字板（如圖二）。接口板包括模擬視頻信號輸入、輸出接口；模擬音頻信號輸入、輸出接口；TV調(diào)諧器。
圖二 數(shù)字板包括數(shù)字圖像處理（隔行轉(zhuǎn)逐行、幀頻提升、智能降噪、Gamma校正等）；LCD panel驅(qū)動；MCU和OSD；整機電源管理；伴音處理、音頻放大。兩組來自CVBS、TV和Y/C（亮度色差）分量端子的信號分別通過MUX通道選擇器進入TV-Decoder和PIP芯片，PIP芯片對所輸入的信號進行畫中畫處理，形成子畫面信號輸出到Decoder芯片進行合成，從Decoder輸出得到8位的CCIR656信號送到WSC1115中；或者來自DTV的YCBCR分量信號和PC的RGB分量信號通過A/D轉(zhuǎn)換器，得到24位的數(shù)字信號送到WSC1115中，經(jīng)過WSC1115芯片的視頻處理及優(yōu)化后，通過（6/8/）10位數(shù)字接口，直接驅(qū)動LCD液晶顯示器，或從內(nèi)置的3個DAC輸出（處理后的）RGB模擬分量到CRT顯像管。 來自電視信號或其他信號源的音頻信號經(jīng)過Audio Processor芯片進行音頻處理，并通過功放芯片LM358輸出到耳機，通過TDA1517輸出到揚聲器（全頻帶8Ω×2），如圖三。整個系統(tǒng)由MCU芯片通過I2C總線進行配置和控制。
圖三
WSC1115沒有集成TV-Decoder在芯片內(nèi)部，可以給客戶更多的選擇靈活度。本例可以采用MICRONAS公司的VPC3230，內(nèi)建4H 數(shù)字梳狀濾波器，可輸入CVBS、S-Video、YCBCR 信號，全面進行亮色分離，有效消除噪波、串色現(xiàn)象。AD部分采用MST9883八位RGB數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，集成亮度、對比度控制等。
全系統(tǒng)僅由一個8 位單片機控制，外接數(shù)字式OSD 芯片，具有友好的OSD 操作菜單。所有圖像控制都可以用OSD 菜單操作，并支持普通紅外遙控器。系統(tǒng)中的所有軟件由C 語言編寫，并建立了庫，方便移植和系統(tǒng)調(diào)用。并向用戶提供所有功能的API 函數(shù)，開放所有的底層軟件和IC 的寄存器，便于用戶進行二次開發(fā)。
WSC1115視頻格式轉(zhuǎn)換芯片：
芯片內(nèi)置3個數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、32 位SDRAM 控制器、0.18 um芯片生產(chǎn)工藝、LCD 數(shù)字接口、低功耗設計
通用性強: 1）、WSC1115能夠運用于高清數(shù)字電視、LCD液晶電視、數(shù)模兼容電視、背投電視、投影儀、機頂盒等各種視頻應用場合。 2）、WSC1115是聯(lián)結多種輸入格式和輸出格式的關鍵器件，起一個橋梁的作用，具有完善的的輸入輸出格式支持，包括一些高端配置。
輸入支持數(shù)字24位YUV/YCRCB/YPRPB/RGB和8位CCIR656(ITU-RBT656)信號輸入，支持HDTV的18種ATSC制式及計算機的XVGA輸入；自動檢測輸入圖像場頻和行頻；支
持輸入行頻高達52KHz或更高。
輸出支持行頻高達52KHz的用戶自定義逐行輸出制式（，高的行頻意味著可以支持更高分辨率制式的輸出，例如：800×600制式的行頻是38KHz，1024×768制式的行頻則可達到48KHz）；支持1080i，720p數(shù)字高清電視制式的輸出；支持PAL制（PAL 720*576）的double mode 格式（1440*576）輸出，（將PAL制式通過2倍像素采樣提高帶寬以雙倍掃描線輸出，可極大提高水平清晰度）；芯片內(nèi)置3個10位DAC，支持用于CRT的模擬RGB信號輸出，可高達10多億種色彩組合；最高可支持（6/8/）10位LCD單像素XVGA/75Hz制式輸出。
高質(zhì)量的圖像處理：
傳統(tǒng)的隔行掃描圖像包含鋸齒和噪聲，在電視機上可看出明顯的大面積閃爍、行間閃爍，行結構明顯（眼睛可以看到行掃描線的現(xiàn)象）。經(jīng)過WSC1115運動自適應隔行轉(zhuǎn)逐行和動態(tài)降噪處理后的圖像清晰度高，畫面干凈。在電視機上可看出極大的消除了閃爍和行結構明顯的問題。 · 輸入端信號進行Gamma逆校正
· 色彩空間轉(zhuǎn)換（YUV到YCRCB，RGB到YCRCB，YPRPB到YCRCB）
· 圖像數(shù)據(jù)存儲和讀取過程無關的體系結構
· 幀顯示頻率變換
· 電影模式自動檢測和還原
· 支持對輸入圖像的剪切，輸出圖像任意位置輸出
· 高質(zhì)量的動態(tài)自適應隔行到逐行變換模塊
· 圖像動態(tài)降噪
· 高性能的圖像放大引擎
· 亮度色度對比度飽和度控制
· 動態(tài)藍電平擴展、黑電平擴展
· 銳化、邊緣增強
· 色彩空間轉(zhuǎn)換(YCRCB到RGB)
· 輸出端信號進行Gamma校正
· 支持外部OSD插入顯示，可顯示8種不同顏色
· 去抖動技術
下面是采用WSC1115的一款大尺寸液晶電視解決方案設計：
系統(tǒng)總體設計：
方案核心是集成在WSC1115內(nèi)部的去隔行（De-interlace）和智能縮放（Scalar）模塊。系統(tǒng)框圖如圖一，分辨率支持到1280x768、1280x720、1366×768、單通道LVDS接口；輸入信號有模擬TV輸入（兼容PAL、NTSC、SECAM制式）、模擬視頻輸入（S端子、AV端子、YCbCr）、SD/HDTV輸入YPBPR、PC信號輸入（兼容VGA, SVGA, XGA, WXGA）、DVI信號輸入、模擬伴音信號輸入?；竟δ馨ㄗ址蚈SD菜單、各種信號輸入切換、圖像調(diào)節(jié)（亮度、對比度、色飽和度、色調(diào)、銳度調(diào)節(jié)、色溫調(diào)節(jié)）、TV控制（自動搜臺，手動搜臺，微調(diào)、制式自動、手動設定、頻道編輯、伴音控制）、畫中畫、智能降噪、音量控制、音效控制、靜音、工廠模式（各級信號檢測、內(nèi)部寄存器設置、白平衡調(diào)節(jié)）等。
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圖一 硬件分為接口板與數(shù)字板（如圖二）。接口板包括模擬視頻信號輸入、輸出接口；模擬音頻信號輸入、輸出接口；TV調(diào)諧器。
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圖二 數(shù)字板包括數(shù)字圖像處理（隔行轉(zhuǎn)逐行、幀頻提升、智能降噪、Gamma校正等）；LCD panel驅(qū)動；MCU和OSD；整機電源管理；伴音處理、音頻放大。兩組來自CVBS、TV和Y/C（亮度色差）分量端子的信號分別通過MUX通道選擇器進入TV-Decoder和PIP芯片，PIP芯片對所輸入的信號進行畫中畫處理，形成子畫面信號輸出到Decoder芯片進行合成，從Decoder輸出得到8位的CCIR656信號送到WSC1115中；或者來自DTV的YCBCR分量信號和PC的RGB分量信號通過A/D轉(zhuǎn)換器，得到24位的數(shù)字信號送到WSC1115中，經(jīng)過WSC1115芯片的視頻處理及優(yōu)化后，通過（6/8/）10位數(shù)字接口，直接驅(qū)動LCD液晶顯示器，或從內(nèi)置的3個DAC輸出（處理后的）RGB模擬分量到CRT顯像管。 來自電視信號或其他信號源的音頻信號經(jīng)過Audio Processor芯片進行音頻處理，并通過功放芯片LM358輸出到耳機，通過TDA1517輸出到揚聲器（全頻帶8Ω×2），如圖三。整個系統(tǒng)由MCU芯片通過I2C總線進行配置和控制。
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圖三
WSC1115沒有集成TV-Decoder在芯片內(nèi)部，可以給客戶更多的選擇靈活度。本例可以采用MICRONAS公司的VPC3230，內(nèi)建4H 數(shù)字梳狀濾波器，可輸入CVBS、S-Video、YCBCR 信號，全面進行亮色分離，有效消除噪波、串色現(xiàn)象。AD部分采用MST9883八位RGB數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，集成亮度、對比度控制等。
全系統(tǒng)僅由一個8 位單片機控制，外接數(shù)字式OSD 芯片，具有友好的OSD 操作菜單。所有圖像控制都可以用OSD 菜單操作，并支持普通紅外遙控器。系統(tǒng)中的所有軟件由C 語言編寫，并建立了庫，方便移植和系統(tǒng)調(diào)用。并向用戶提供所有功能的API 函數(shù)，開放所有的底層軟件和IC 的寄存器，便于用戶進行二次開發(fā)。
WSC1115視頻格式轉(zhuǎn)換芯片：
芯片內(nèi)置3個數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、32 位SDRAM 控制器、0.18 um芯片生產(chǎn)工藝、LCD 數(shù)字接口、低功耗設計
通用性強: 1）、WSC1115能夠運用于高清數(shù)字電視、LCD液晶電視、數(shù)模兼容電視、背投電視、投影儀、機頂盒等各種視頻應用場合。 2）、WSC1115是聯(lián)結多種輸入格式和輸出格式的關鍵器件，起一個橋梁的作用，具有完善的的輸入輸出格式支持，包括一些高端配置。
輸入支持數(shù)字24位YUV/YCRCB/YPRPB/RGB和8位CCIR656(ITU-RBT656)信號輸入，支持HDTV的18種ATSC制式及計算機的XVGA輸入；自動檢測輸入圖像場頻和行頻；支
持輸入行頻高達52KHz或更高。
輸出支持行頻高達52KHz的用戶自定義逐行輸出制式（，高的行頻意味著可以支持更高分辨率制式的輸出，例如：800×600制式的行頻是38KHz，1024×768制式的行頻則可達到48KHz）；支持1080i，720p數(shù)字高清電視制式的輸出；支持PAL制（PAL 720*576）的double mode 格式（1440*576）輸出，（將PAL制式通過2倍像素采樣提高帶寬以雙倍掃描線輸出，可極大提高水平清晰度）；芯片內(nèi)置3個10位DAC，支持用于CRT的模擬RGB信號輸出，可高達10多億種色彩組合；最高可支持（6/8/）10位LCD單像素XVGA/75Hz制式輸出。
高質(zhì)量的圖像處理：
傳統(tǒng)的隔行掃描圖像包含鋸齒和噪聲，在電視機上可看出明顯的大面積閃爍、行間閃爍，行結構明顯（眼睛可以看到行掃描線的現(xiàn)象）。經(jīng)過WSC1115運動自適應隔行轉(zhuǎn)逐行和動態(tài)降噪處理后的圖像清晰度高，畫面干凈。在電視機上可看出極大的消除了閃爍和行結構明顯的問題。 · 輸入端信號進行Gamma逆校正
· 色彩空間轉(zhuǎn)換（YUV到YCRCB，RGB到YCRCB，YPRPB到YCRCB）
· 圖像數(shù)據(jù)存儲和讀取過程無關的體系結構
· 幀顯示頻率變換
· 電影模式自動檢測和還原
· 支持對輸入圖像的剪切，輸出圖像任意位置輸出
· 高質(zhì)量的動態(tài)自適應隔行到逐行變換模塊
· 圖像動態(tài)降噪
· 高性能的圖像放大引擎
· 亮度色度對比度飽和度控制
· 動態(tài)藍電平擴展、黑電平擴展
· 銳化、邊緣增強
· 色彩空間轉(zhuǎn)換(YCRCB到RGB)
· 輸出端信號進行Gamma校正
· 支持外部OSD插入顯示，可顯示8種不同顏色
· 去抖動技術
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