6.1. Стандарт CCIR-601
Рекомендации по выбору основных параметров цифровых видеосигнальных трактов, разработанные на основе теории цифровой обработки аналоговых сигналов применительно к телевизионной технике, приведены в документе Международного консультативного радиокомитета - стандарте CCIR-601. В этом стандарте установлено, что по цифровому видеотракту следует передавать параллельно или последовательно (с мультиплексированием) 8-битные данные яркостного сигнала Y и 4-битные данные цветоразностных сигналов Сb и Сr. Таким образом, содержание яркостного сигнала квантуется на 256 уровней, а цветоразностных - на 16 уровней. При таком числе градаций зритель не заметит разницу между изображением на экране телевизора, полученным от исходного видеосигнала, и изображением, полученным от аналогового сигнала, восстановленного из цифрового с помощью ЦАП.
Сигналы Сb и Сr представляют собой модифицированные цветораз-ностные сигналы B-Y и R-Y, размахи которых, во-первых, уменьшены до размаха яркостного сигнала Y и, во-вторых, уровни их сдвинуты таким образом, чтобы сигналы стали однополярными. Схематически форма исходных и модифицированных видеосигналов при передаче изображения полнонасыщенной таблицы цветных полос представлены на рис. 6.1. Такое масштабирование и сдвиг уровней проделываются для того, чтобы обработка всех трех видеосигналов могла быть произведена однотипными АЦП (или одним АЦП в случае последовательной мультиплексной передачи).
Частота дискретизации выбрана равной 13,5 МГц. Это значение удовлетворяет требованию теоремы Найквиста, по которому для неискаженного воспроизведения исходной аналоговой информации частота дискретизации должна быть не менее удвоенного значения наивысшей частоты в спектре обрабатываемого сигнала. С другой стороны, при такой частоте легко осуществляется переход от стандарта 625 строк к стандарту 525 строк, поскольку и в том, и в другом случае на активном интервале строки укладывается целое число оцифрованных значений (дискретов) видеосигналов.
Рис. 6.1. Схематическая форма исходных и модифицированных видеосигналов
6.2. Модуль повышения качества изображения FEATURE-BOX
Внедрение цифровых способов обработки видеосигналов происходило постепенно и вначале было реализовано лишь частично, как например, в телевизоре GRUNDIG шасси CUC1982. Здесь некоторые операции, такие как привязка уровней, разделение сигналов яркости и цветности, а также демодуляция сигналов цветности, осуществляются аналоговыми средствами в так называемой 50 Гц секции видеоблока, описанного в предыдущей главе. Выходными сигналами этой секции и входными для модуля повышения качества изображения FEATURE-BOX являются аналоговые яркостные и цветоразностные сигналы Y50, (R-Y)50 и (B-Y)50.
Блок-схема модуля FEATURE-BOX представлена на рис. 6.2. Рассмотрим его работу более подробно. Модуль повышения качества изображения преобразует входные сигналы Y, R-Y и B-Y из 50 Гц стандарта в сигналы с частотой полей 100 Гц. Используемые при этом средства цифровой техники позволяют также осуществлять эффективное шумоподавление в сигналах изображения с помощью рекурсивных цифровых фильтров.
Яркостный Y50 и цветоразностные (R-Y)50 и (B-Y)50 поступают из видеомодуля через буферные усилители на входы строенного АЦП (микросхема 1C 1370), где осуществляется дискретизация сигналов. Далее сигнал изображения в виде 12-разрядного цифрового потока поступает на процессор (1C 1550), который совместно с присоединенным к нему ЗУ преобразует стандарт видеосигнала, подавляет шумы в видеосигнале, а также сканирует тюнер PIP для получения мульти изображения.
ЗУ на поле, входящее в состав рекурсивного цифрового фильтра, состоит из трех микросхем динамического ОЗУ (IC1551-IC1553), управление которыми осуществляет контроллер 1C 1455.
Отфильтрованный и преобразованный сигнал поступает на вход микросхемы 1C 1560, где происходит управляемая по шине PC задержка сигнала яркости, демультиплексирование и медианное усреднение цвето-разностных сигналов, а также преобразование всех трех сигналов в аналоговую форму тремя ЦАП.
6.2.1. А/Ц-преобразование
Через контакты 39BU, 41 BU и 43BU сигналы Y50, (R-Y)50 и (B-Y)50 с выходов демодулятора сигналов цветности TDA9160A в 50 Гц секции видеоблока подаются в блок повышения качества изображения FEATURE-BOX. Чтобы обеспечить хорошее соотношение сигнал-шум, размах этих сигналов на входе в FEATURE-BOX повышен до 2,1 В. Для устранения разницы во времени задержки все три сигнала пропускаются через одинаковые двухзвенные фильтры нижних частот с частотой среза около 5 МГц. Это позволяет отсечь прохождение паразитного сигнала с частотой 13,5 МГц на уровне около 40 дБ. Такое ограничение полосы частот входных сигналов необходимо для устранения перекрестных искажений, возникающих при А/Ц-преобразовании.
Рис. 6.2. Блок-схема модуля FEATURE-BOX телевизора GRUNDIG шасси CUC1822
Двухкаскадная транзисторная схема Т1313 и Т1312 (рис. 6.3) за фильтром в цепи прохождения сигнала Y50 является буферным усилителем. Каждый из цветоразностных сигналов после фильтров поступает на входы операционных усилителей IC1333 и IC1363, инвертирующих входные сигналы. После усиления и буферизации все три сигнала подаются на входы строенного АЦП SDA9205-2 (25, 21 и 15 выводы 1C 1370), который преобразует их в 8-битный цифровой формат. Диапазон преобразования АЦП составляет около 2 В (от 0,5 до 2,5 В). Привязка уровня черного для сигнала Y50 и уровней серого для цветоразностных сигналов производится в периоды гашения обратного хода по строкам на задних площадках строчных гасящих импульсов НС. Сигнал Y привязывается к цифровому значению 0001000, поэтому его амплитуда не должна превышать 1,88 В. Чтобы и меть достаточны и резерв динамического диапазона, используется только 80% от предельно допустимой амплитуды 1,88 В. Поэтому размах видеосигнала на входе АЦП имеет номинальное значение около 1,5 В (без синхроимпульсов).
Симметричные относительно нулевого уровня сигналы (R-Y)50 и (В-Y)50 привязываются к цифровому значению 128, что соответствует середине входного диапазона АЦП.
Чтобы упростить фильтрацию помех дискретизации и реализовать различные форматы данных, А/Ц-преобразование синхронизировано с одной из гармоник строчной частоты LL1.5= 27 МГц. При цифровой фильтрации частота выборки сигналов снижается до 13,5 МГц для сигнала Y и до 3,375 МГц для сигналов R-Y и B-Y (формат 4:1:1). 8-битные мгновенные значения цветоразностных сигналов передаются на выход АЦП в виде последовательных посылок по 2-проводной шине в течение четырех тактовых периодов. Таким образом, полная видеоинформация передается по 12-проводной шине (17-24 контакты ST1 для Y-сигнала, 25, 26 контакты ST1 для сигнала R-Y и 27, 28 контакты ST1 для сигнала B-Y).
Управляющие сигналы для АЦП (LL1.5, НС, BLN) обеспечиваются генератором синхросигналов SDA9257-2 (IC1430).
Сигнал BLN выделяет активные интервалы строчной развертки и ис-пользуется для синхронизации мультиплексированных цветоразностных сигналов, упомянутых выше.
Опорное напряжение UREFH (2,5 В) формируется прецизионным регулируемым стабилизатором TL431 (IC1382) из напряжения питания +5 В. Опорное напряжение UREFL (0,5 В) получается из UREFH с помощью делителя напряжения.
6.2.2. Процессор изображения SDA 9280
Процессор изображения SDA9280 (1C 1560), работая совместно с преобразователем стандарта SDA9290 (1C 1550), тремя дисплейными ОЗУ
Рис. 6.3. Принципиальная схема входных цепей АЦП телевизора GRUND1G шасси CUC 1822
SDA9251-2X (IC1551-IC1553) и контроллером памяти SDA9220 (IC1455), обрабатывает яркостный и цветоразностные сигналы, улучшая при этом качество изображения, повышая его четкость и уменьшая время переходных процессов в сигнале цветности. Кроме того, процессор SDA9280 преобразует видеосигналы из цифровой формы в аналоговую, пригодную для подачи на выходные видеоусилители. Принципиальная схема этой части модуля FEATURE-BOX представлена на рис. 6.4.
Изменение стандарта частоты полей с 50-60 Гц на 100-120 Гц для сигналов, поступающих на входы SDA9280, уже произведено с помощью преобразователя стандарта воспроизведения SDA9290 и трех 1C памяти SDA9251, которые управляются контроллером памяти SDA9220. Все строки поля и, таким образом, все элементы изображения считываются из памяти с удвоенной скоростью, и каждое поле повторяется затем на экране еще раз. Частота строк при этом удваивается до 31,25 кГц, а частота дискретизации элементов изображения до 27 МГц.
Сигнал яркости передается по 8-разрядной шине (с 8-битным амплитудным разрешением). Сигналы (R-Y), (B-Y) передаются каждый по своей 2-разрядной шине последовательно за 4 такта, поэтому в течение 4 тактов передается также 8-разрядное значение амплитуды.
В процессоре изображения SDA9280 выходные 4-тактные последовательности синхронизированы сигналом частоты строк BLN2 на 28 выводе. Затем они демультиплексируются (тактовые импульсы преобразования поступают на 30 вывод) и выдаются для дальнейшей обработки. Вслед за этой схемой идет секция обработки времени переходных процессов (цифровая схема СТ1-«обострителя» цветовых переходов). Пологие фронты импульсов сигналов цветности становятся в этой схеме более крутыми, и цвет вертикальных линий передается неискаженным. В отличие от аналоговых систем, применявшихся в прежних моделях, улучшенная цветопередача не подвержена временному сдвигу и не зависит от цветовой насыщенности элементов изображения. Все цветовые переходы могут совпадать с изменениями яркостного сигнала и также не зависят от них.
Два цветоразностных сигнала с выхода интерполяционного фильтра подаются на ЦАП. Параллельно с обработкой сигналов цветности яркостный сигнал соответственно задерживается и пропускается через регулируемый полосовой фильтр, влияющий на четкость изображения. Этот фильтр состоит из трех параллельных цепей, одна из которых настроена на низкочастотную составляющую сигнала, другая - на средние частоты (около 3,5 МГц в 50 Гц ТВ-сигнале) и третья - на высокие. Благодаря тому, что сигналы цветности и яркости проходят через интерполяционные фильтры, цифровое амплитудное разрешение повышается. Улучшенные таким образом данные подаются на три цифро-аналоговых преобразователя (ЦАП), по одному для каждого из сигналов Y, B-Y, R-Y.
Рис. 6.4. Принципиальная схема канала обработки изображения телевизора GRUNDIG шасси CUC1822
С выходов ЦАП сигналы поступают на аналоговые выходные схемы 1C SDA9280. В канале преобразования сигнала Y часть амплитудного диапазона используется для частотно-зависимого подъема амплитуды, созданного регулируемым 3-полосным фильтром пиковых значений (peacking filter).
Для того чтобы повысить частотное отношение сигнал/шум (особенно у широкополосного сигнала яркости), тактовая частота в SDA9280 удваивается до 54 МГц до того, как сигнал преобразуется в ЦАП. Благодаря такому увеличению частоты выборки становятся ненужными фильтры, подавляющие помехи дискретизации. Внутренняя схема ФАПЧ позволяет удвоить тактовую частоту внешнего ФАПЧ-фильтра нижних частот (на 44 выводе). Цифровой интерполяционный фильтр выдает дополнительные промежуточные данные, полученные из исходных и заполняющие временные промежутки между ними.
Опорное напряжение для ЦАП поступает на 56 вывод (около 2,1 В), а резистор R1492, присоединенный к 57 выводу, определяет опорный ток.
6.2.3. Тактовый синхрогенератор SDA9257-2
Микросхема SDA9257-2 представляет собой так называемый тактовый синхрогенератор (сокращенно CSG-Clock-Sync- Generator), который использует аналоговый сигнал телетекста CCVS-TXT с размахом 1 В, подаваемый на 34 контакт разъема BU, для формирования всех кадровых и строчных синхроимпульсов, а также тактовых частот 27 МГц (сигнал LL1.5) и 13,5 МГц (сигнал LL3). Эти сигналы необходимы для работы микросхем SDA9205-(2), SDA9290 и SDA9220 в 50 Гц модуле.
До того как сигнал ПЦТС-ТЕКСТ (CCVS-TXT) будет подвергнут аналого-цифровому преобразованию, он проходит схему фиксации уровня, после которой вершины синхроимпульсов оказываются привязанными к потенциалу аналоговой «земли». Цифровые ФАПЧ-схемы (HPLL) ограничивают полосу пропускания сигнала CCVS-TXT верхней частотой 1 МГц, измеряют уровень черного и определяют фазовый сдвиг между импульсами обратного хода строчной развертки и собственными стороч-ными синхроо_ода строчной развертки и собственными строчными синхроаналоговой «земли». Цифровые ФАПЧ- схемы (HPLL) ограничивают полосу пропускания сигнала CCVS-TXT верхней частотой 1 МГц, измеряют уровень черного и определяют фазовый сдвиг между импульсная времени ФАПЧ была оптимальной либо для ТВ-сигнала, либо для сигнала с видеомагнитофона. Сигнал после цифровой фильтрации подвергается дискретизации по амплитуде (7 бит) и по времени с частотой 20,48 МГц. Для работы АЦП, выполняющего дискретизацию сигнала, используются колебания кварцевого генератора с частотой
20,48 МГц и колебания с выхода генератора DTO с частотой 6,75 МГц (номинал). Эти колебания подаются на аналоговую схему ФАПЧ, где в результате учетверения частоты происходит минимизация остаточного джиттера (дрожания частоты). Результирующая смесь синхроимпульсов присоединяется к входному сигналу CCVS-TXT. Отношение частоты синхросигналалебания подаются на аналоговую схему ФАПЧ, где в результате учетверения частоты происходит минимизация остаточного джиттера (дрожания частоты к строчно-синхронизированным сигналам LL1.5 и LL3 генератор CGS выдает также импульсы строчной и кадровой синхронизации для запуска телевизионных разверток (сигналы BLN, НС, HS и VS).
Сигнал BLN используется для гашения обратного хода строчной развертки, а также для синхронизации цветовой последовательности мультиплексированных цветоразностных сигналов. Подается BLN на 59 вывод 1C 1370 (SDA9205-2), на 42 вывод 1C 1455 (SDA9220) и на 45 вывод IC1550 (SDA9290).
Импульсы строчной частоты НС на 30 выводе IC1370 используются для привязки уровней строчных синхроимпульсов у сигналов Y50, (R-Y)50 и (B-Y)50. Импульсы кадровой частоты VS на 28 выводе 1C 1455 синхронизируют частоту полей 50 или 60 Гц. И, наконец, с 4 вывода 1С1430 на 8 вывод IC1410 и на 24 вывод IC1455 подаются импульсы сброса, которые при включении телевизора в течение примерно 1 мс удерживают низкий уровень на входах RESET микросхем SDA9064 и SDA9220, чем приводят их в начальное состояние.
.