ВИДЕОПРОЦЕССОР (VPC3210A)

Выполненный на одном ЧИПе процессор VPC3210 содержит высококачественный видеопроцессор, который предназначен для телевизионных аппаратов с форматом изображения 4:3 и 16:9, частотами 50/60 и 100/120 гц.

Видеопроцессор VPC3210 имеет следующие основные характеристики:

• Вся обработка видеосигналов полностью осуществляется в цифровом виде.
   
• Адаптивная схема разделения Y/C(яркость/цветность) на базе грабенчатого фильтра 2Н (задержка в 2Н - 2 периода развертки).
   
• Мультистандартный декодер цвета PAL/NTSC/SECAM.
   
• Встроенный высококачественный преобразователь аналог-цифра.
   
• Синхро-обработка.
   
• Горизонтальное масштабирование.
   
• Функция паномирования.
   
• Генератор тактовых импульсов синхронный с частотой строк.

Аналоговый предпроцессор

Этот блок обеспечивает аналоговый интерфейс для входного видеосигнала и, в основном, выполняет преобразование аналог-цифра.

DСО (Кварцевый генератор тактовых импульсов с цифровым управлением).

Цифровое управление кварцевым генератором осуществляется цифровым процессором. Частота тактовых импульсов может регулироваться в диапазоне ± 150 ppm.

Адаптивный гребенчатый фильтр

Адаптивный гребенчатый фильтр используется для высококачественного разделения "яркость\ цветность" сигналов систем PAL или NTSC. Гребенчатый фильтр повышает разрешение по яркости (ширину полосы частот) и уменьшает уровень помех, подобных паразитным узорам, вызванным перекрестными искажениями "цветность-яркость"и "яркость-цветность". Этот адаптивный алгоритм может устранить большинство из вышеупомянутых ошибок без внесения новых паразитных узоров или помех.

Цветовой декодер

Эта схема выполняет стандартное разделение яркость/цветность и мультистандартную демодуляцию сигнала цветности. В схеме демодуляции сигнала цветности используется асинхронный генератор тактовых импульсов, что позволяет унифицировать архитектуру для всех стандартов систем цветного телевидения.

Схема горизонтального масштабирования

Сигнал YIUV(яркость/цветность), поступающий с декодера цветности обрабатывается схемой горизонтального масштабирования. Главное изображение сжимается и подвергается интерполяции на некоторое процентное значение, которое задано в исходных данных.

Синхронная обработка

Формируется сигнал горизонтальной и вертикальной синхронизации, который затем подается на выходные ножки 14 и 12. Формируются сигналы частотой 13,5 Мгц и 27,0 Мгц.

Шина IIC

Связь между блоком VPC (видеопроцессором) и внешним контроллером осуществляется через шину IIC. Ножка 55 - Данные SDA(канал данных) Ножка 56 - Тактовый SCL(канал тактовых импульсов)

МУЛЬТИ-ОКОННЫЕ ФУНКЦИИ

При помощи интегральных схем IC1309 и IC1310 могут выполняться следующие функции.

• Два окна
   
• Стробировать все/ Стробировать часть
   
• Встроенное изображение в главном изображении
   
• Дополнительное изображение вне главного изображения

Сигнал Y и сигнал UV поступают с видеопроцессора VPC (IC1311) на ножки 120-127 и 112-119, соответственно.Затем они сжимаются и интерполируются по горизонтали. Интерполирование этих сигналов по вертикали осуществляется при помощи встроенной памяти на строку. После этого, при помощи внешней интегральной схемы памяти на поле, эти сигналы подвергаются сжатию по вертикали. И в конце концов, вышеуказанный сигнал и сигнал главного изображения микшируются и маскируются и подаются на выход.

V -ПРОЦЕССОР (ВЕРТИКАЛЬНОЙ РАЗВЕРТКИ)

Общая информация

Данный V-Процессор, являющийся частью UP-Преобразователя (преобразователя с повышением частоты), был специально спроектирован для того, чтобы при помощи отображения с черезстрочной разверткой с частотой 100/120 гц улучшить качество изображения.
V-Процессор имеет функциональные возможности, которые позволяют работать с различными стандартами (форматами) сигнала, например: 4:1:1 или 4:2:2. Данный V-Процессор предназначен для работы в режиме синхронном с частотой строк (Line-locked mode).
Благодаря этому обеспечивается согласованность во времени для сигналов синхронизации H/V (горизонталь/вертикаль) точно такая же, как и у обрабатываемого сигнала.
Этот видеосигнал, который также жестко связан с частотой строк (Line-locked), сопровождается сигналами синхронизации H/V, которые преобразованы в формат развертки с удвоенной частотой. Такой формат развертки с удвоенной частотой является основной характерной особенностью данного V-Процессора.
В этом процессоре развертка сигнала преобразуется в отображение с удвоенной частотой развертки. Кроме того, V-Процессор используется для того, чтобы при помощи цифровой обработки сигнала, достигнуть масштабирования (Zoom) изображения в вертикальном направлении.
В предыдущих моделях шасси с частотой 100 гц обеспечивалось подавление помех. И в данной модели в V- Процесооре предусмотрена обработка сигнала для подавления помех. Для этого используется специальный фильтр подавления помех. Этот фильтр подстраивается под локальное движение изображения. Для этой цели виды движения разбиты на 4 категории. Принятие решения осуществляется на базе трех пороговых значений, которые задаются при помощи программного обеспечения как для яркости так и для цветности, независимо друг от друга. И, наконец, выходной сигнал V-Процессора подавляет мерцание больших участков изображения, связанное с процессом чередования строк, и, кроме того, повышает разрешение активного изображения. Для того, чтобы выполнять обработку такого типа, V-Процессору необходимо использовать определенный объем памяти RAM (запоминающее устройство с произвольным доступом). Поэтому память RAM должна иметь полный интерфейс с V-Процессором. Кроме того, V-Процессор может иметь дополнительную функцию замораживания изображения. Эта функциональная характеристика известна также под названиями "стоп-кадр" или режим неподвижного изображения.

Сводные данные по функциональным характеристикам

1. Черезстрочная развертка частотой 100/120 гц
2. Подавление мерцания строк
3. Подавление межстрочного мерцания
4. Подавление сползания строк
5. Масштабирование (растяжение) по вертикали
6. Подавление помех, адаптивное по отношению к виду движения
7. Стоп-кадр
8. Интерфейс на базе шины IIC.

ОПИСАНИЕ ФУНКЦИЙ

Сигнал яркости, который поступает с выхода интегральной схемы IC1309, поступает на вход V-Процессора через ножки 1, 2, 4, 5 и 205-208.
В то время как сигнал цветности, поступающий с интегральной схемы IC1309, поступает на вход V-Процессора на ножки 187, 188 и 190-195.

Основные функции V-Процессора заключаются в следующем.

• UP - Преобразование (с повышением частоты).
   
• Вертикальное панорамирование.
   
• Вертикальное масштабирование.
   
• Подавление помех.
   
• Линейная интерполяция строк.

UP - Преобразование осуществляется при помощи следующих средств:

• Формирование дополнительных полей для режима чередования с частотой 100/120 гц.
   
• Формирование новых полей/кадров для осуществления масштабирования по вертикали.

Адаптивная схема подавления помех управляется шиной IIC. Для сигналов яркости и цветности эта схема реализованиа в виде фильтра с импульсной характеристикой бесконечной длительности (БИХ-фильтра) с задержкой на кадр. Для того, чтобы избежать появления паразитных узоров, используются схемы подавления помех и UP-преобразования, управляемые схемой детектирования движения на базе кадра, которая работает с сигналом яркости. Операции в схемах подавления помех, детектирования движения и UP-преобразования выполняются при помощи схем памяти на поле. На приведенном здесь рисунке показаны структура V - Процессора и основные элементы памяти. Из данной блок-схемы видно, что сигналы яркости и цветности проходят по отдельным маршрутам обработки, и для каждого маршрута требуются две памяти на поле. Каскады подавления помех и детектирования движения обрабатывают информацию со скоростью поступающих сигналов YUV. А каскад UP-преобразования проводит обработку и выдачу информации с удвоенной скоростью. Для детектирования движения требуются внешние блоки памяти. Эти внешние блоки памяти необходимы как для фильтрации информации движения, так и для подачи информации движения на каскад UP-преобразования. Для связи со схемой UP- преобразования используются вторые выходы внешних блоков памяти.
Управление самим V -Процессором осуществляется через шину IIC. Схема внутреннего управления (CTRL) V-Процессора используется для управления внешними блоками памяти и другим каскадом в пределах данной интегральной схемы.

ОПИСАНИЕ СХЕМ

V-Процессор можно разбить на отдельные блоки. Эти, перечисленные ниже блоки, и будут описаны в данной части.

• Детектирование движения (блок MD)
   
• Подавление помех (блок NR)
   
• Вертикальный фильтр (блок VF)
   
• Управление
   
• Выходной каскад
   
• Детектирование движения (MD)

На схему детектирования движения подается сигнал яркости, который поступает на вход V-Процессора через ножки 1, 2, 4, 5 и 205-208 с частотой строк 15,625 Мгц.

Каскад детектирования движения имеет два выхода, сигналы с которых подаются на:

• Схему подавления помех (NR)
   
• Вертикальный фильтр (VF)

Для детектирования (определения вида) движения используются одна строка из текущего кадра и одна строка из предыдущего кадра. Информация предыдущего кадра удерживается во внешнем запоминающем устройстве, интегральная схема IC1303. Требуемая информация кадра подается на выход через ножки 9, 11-12 V-Процессора и входит в блок памяти кадра (IC1303) через ножки 6-8. Затем эта информация выдается из интегральной схемы памяти на кадр через ножки 9-11 и возвращается обратно на V-процессор и вводится через ножки 6-8 назад на схему детектирования движения. После этого детектор движения использует эту информацию для управления как схемой подавления помех (NR), так и схемой вертикального фильтра (VF).

Подавление помех (NR)

Каскад подавления помех используется для понижения искажений в главном изображении путем усреднения двух сигналов из последовательных разверток или кадров. Такие схемы подавления помех имеются в обоих маршрутах обработки - как сигнала яркости, так и сигнала цветности. Для осуществления подавления помех требуются внешние блоки памяти на кадр и строку.
Приемущество метода подавления помех на базе кадра по сравнению с методом подавления помех на базе поля заключается в том, что в первом, благодаря усреднению строки Х кадра А0 и строки Х кадра А1, при котором, в результате, усредняется элемент изображения в одной и той же вертикальной позиции, сохраняется полное разрешение по вертикали. В то время как при методе подавления помех на базе поля происходит сглаживание по вертикали, в результате чего происходит ухудшение разрешения.
Это происходит потому, что строка Х-1 из А0 и строка Х находятся в разных позициях по вертикали. Если детектор движения определяет более сильное движение в видеосигнале, то коэффициент подавления помех устанавливается на более низкое значение по сравнению с теми случаями. когда движение не обнаруживается совсем (например, неподвижное изображение). Это делается потому, что при подаче сильного воздействия подавления помех на видеосигнал быстрого движения возникает эффект, известный под названием "хвост кометы" либо "тянучка" (тянущееся продолжение) за объектом, движущимся по экрану.

Обработка сигнала яркости

Сигнал яркости проходит через каскад подавления помех, где этот сигнал подается на схему усреднения. Сюда подается также задержанный сигнал яркости, который входит через входы DYIN V- Процессора (ножки 13-14 и 16-21) и поступает с интегральной схемы памяти IC1303. На этой схеме этот задержанный сигнал яркости вычитается из вышеупомянутого не задержанного сигнала, что обеспечивает понижение уровня помех. Затем сигнал яркости с пониженным уровнем помех выходит из каскада подавления помех и подается на выход V -Процессора через ножки 138-141 и 143-146 (YNROUT), откуда поступает на интегральную схему блоков внешней памяти IC1302. Из этих блоков памяти сигнал яркости вводится назад на V-Процессор через ножки 86-98 (VFIN) и попадает на вертикальный фильтр (VF).

Обработка сигнала цветности

Подавление помех для сигнала цветности осуществляется точно также как и для рассмотренного выше сигнала яркости. Однако. маршрут обработки, конечно, другой. Сигнал цветности поступает на V-Процессор через выводы UVIN (ножки 187, 188 и 190-195). Отсюда сигнал цветности подается на каскад подавления помех и поступает на схему усреднения. Сюда подается также задержанный сигнал цветности, который входит через входы DUVIN (ножки 170-173) и поступает с интегральной схемы памяти IC1301 и подвергается усреднению с незадержанным сигналом цветности. Это обеспечивает значительное понижение уровня помех в сигнале цветности. Затем сигнал цветности с пониженным уровнем помех выходит из каскада подавления помех и подается на выход V-Процессора через выходы UVNROUT (ножки 124-127, 128, 129, 132, 133), откуда поступает на интегральные схемы блоков внешней памяти IC1301 и IC1302.

Вертикальный фильтр (VF)

Кроме того, детектор движения подает на выход сигнальную информацию на вертикальный фильтр, которая используется для выполнения линейной интерполяции строки и подавления мерцания строки. Этот вертикальный фильтр является ключевым элементом V- Процессора, поскольку он используется для линейной интерполяции строки, результат которой зависит от информации, полученной от детектора движения. Для выполнения интерполяции требуются следующие сигналы:

Сигнал яркости

• VFIN, ножки 81-84, 86-93, поступающий с интегральной схемы IC1302
   
• DLYIN, с ножки 148-156, поступающий с интегральной схемы IC1302
   
• YVFIN, ножки 64-76, поступающий с интегральной схемы IC303.

Выходные выводы DLYOUT (ножки 22-25, 28-31) выдают информацию с V-процессора на интегральную схему памяти IC1303. Сигнал цветности

• UVVFIN, ножки 81-84, поступающий с интегральной схемы IC1721.
   
• DUVIN, ножки 174-175/177-178, поступающий с интегральной схемы IC1302
   
• DUVIN, ножки 115-118, поступающий с интегральной схемы IC1724.

Считывание информации с вышеупомянутых интегральных схем памяти производится с удвоенной скоростью. То есть, сигналы, считываемые на входе с частотой 16 кгц, считываются на выходе с частотой 32 кгц. В результате, это выливается в то, что каждое поле ( половина кадра) воспроизводится на экране дважды. Частота кадров возрастает с 50 гц до 100 гц. В результате, мерцание больших участков изображения, присущее телевизионным приемникам с частотой 50 гц, уменьшается. Как побочный продукт применения этого блока памяти следует отметить, также, возможность получения неподвижного изображения. Такой результат достигается при помощи канала управления, состоящего из ножек 105, 161, 196, включенных последовательно с блоками памяти на поле, что используется для того, чтобы преостановить перезапись информации старого изображения и информации движения. В режиме замораживания изображения все еще можно использовать режим масштабирования по вертикали и режим панаромирования. Это позволяет увеличить изображение конкретной области экрана.

Блоки памяти на поле и строку

Из приведенной блок-схемы видно, что имеются три интегральные схемы памяти. Это интегральные схемы памяти фирмы СИМЕНС марки SDA9251 и SDA9253, которые являются динамическими блоками памяти с последовательным доступом, предназначенными для применения в области телевидения (TV-SAM).
Интегральные схемы типа SDA представляют собой динамические блоки памяти последовательного доступа со встроенными портами, которые предназначены для областей обработки видеосигналов с высокой скоростью передачи информации. Они организованы следующим образом: 212 рядов на 64 колонки по 16 массивов по 4 бита. Это позволяет держать в памяти 4-х битовые плоскости телевизионных (TV) полей (NTSC, PAL, SECAM) со стандартным или студийным (кабельным) качеством. Схемы стандарта TV-SAM применяются в блоках памяти на поле и на строку. Интегральная схема IC1303, на которую подается сигнал DL-YOUT, использует этот сигнал для того, чтобы сформировать сигнал DYIN. Этот последний сигнал используется для детектирования движения. Интегральная схема памяти IC1303, которая работает на тактовых импульсах, составляющих половину от системных тактовых импульсов, как на входе, так и на выходе, используется для того, чтобы получить необходимую информацию движения.

БЛОК DFU (Блок цифровых характеристик)

Для повышения качества изображения используется блок FJB007, который выполняет эту задачу путем повышения качества сигналов цветности, черного и белого. Кроме того, для того, чтобы усилить контрастность, здесь используется расширение уровня черного.

• Вход для цифрового AI
  
  Сигнал Y (яркость)/ножки 37, 39-42, 44, 45, 63
  Сигнал UV (цветность)/ножки 54-59, 52
   
• Вход для автоматического форматирования
  
  Сигнал Y (яркость)/ножки 75-82
  Сигнал UV (цветность)/ножки 65-72

Адаптивная схема YNR (подавление помех сигнала яркости)

Эта схема количественно детектирует (определяет) уровень помех в период гашения вертикальной развертки сигнала изображения (YIN). Затем, тот период, в котором может быть произведено удаление помех, автоматически изменяется в соответствии с выявленным при детектировании уровнем помех. Схема AI (Artificial Intelligence - искусственный интеллект) Эта схема позволяет внести более естественные улучшения в качество изображения в схемном масштабе меньшем по сравнению со стандартным.

Резкость по вертикали

В этой схеме имеются два блока памяти на строку для сигнала яркости и 1 блок памяти (на время задержки в 1Н) для сигнала цветности. До появления края изображения требуется произвести два разностных расчета с участием трех блоков информации. В полученном сигнале, в дополнение к первоначальному сигналу, эта схема устанавливает ограничения в перпендикулярном направлении.

Резкость по горизонтали

Такая же как в схеме AN5342

Высокочастотная коррекция (подчеркивание контуров) В этой схеме используется информация Y/C (яркость/цветность), полученная после обработки двух экранов. Эта схема осуществляет проверку строки и деталей изображения в сигнале. Поскольку проводится проверка (ревизия) строки, то работает схема VM (модуляция по скорости). Создается изображение, которое трудно увидеть в граничной части 2-х экранов. Поэтому данная схема формирует импульс, который приостанавливает проверку строки на какой-то дополнительной позиции, в горизонтальном направлении, соответствующей тому моменту, когда было принято такое решение. Эта схема, в соответствии с управляющим импульсом, осуществляет проверку граничной области.

CTI (Подавление помех сигнала цветности)
Осуществляется проверка строки для сигнала UV (цветности)

CRI (Улучшение разрешения по цветности)
Эта схема получает на вход сигнал UV (цветности) и регулирует действие на уровне блока проверки строки в той части, которая относится к колебаниям с большой амплитудой.

VM (Модуляция по скорости)
Та часть данной схемы, в которой формируется сигнал VM, выдает на выход сигнал, получаемый в результате вычисления 1-й производной из сигнала яркости, в качестве сигнала VM.

Автоматическое форматирование (Самоформатирование)
Эта схема детектирует положение рамочного символьного изображения в верхней части изображения, положение нижней части изображения, а также положение титров в этих изображениях. Схема передает эту информацию через шину IIC на микропроцессор MPU.