面向大众的高清晰电视解决方案设计 - 音频/视频/显示 - 电

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根据目前国内数字电视产业的现状，开拓用户市场除了内容服务、收费机制方面的因素外，还需要一种极具性价比的高清电视作为终端硬件升级换代的过渡，降低广大工薪阶层和农村市场升级的成本，使大众轻松体验数字技术，逐步过渡到数字电视。这种电视最突出的特点是兼容现行的模拟电视和未来的数字电视播出制式，能消除大面积闪烁，可边上网边看电视而且不刺激眼睛。其关键是一颗高性能视频处理器，通过一个可编程的高质量视频图像转换模块，能将不同格式的输入信号转换为本机的显示格式，因此易于与电视机与计算机的显示兼容，同时也可输出高清晰格式1080i和720p。
　　
成都威斯达芯片公司开发的WSC1115视频扫描格式转换芯片是针对中国电视将由目前的模拟电视向数字电视过渡而量身定做的低成本，高清晰度TV用的超大规模集成电路。能从现行的模拟PAL、NTSC彩色电视信号中最大限度的去除噪声并提取清晰的图像信号，用完善的数字图像处理技术重新格式化和时序处理，将高质量的画面显示在新型的高清晰度显像器件上。与市场上的100Hz芯片完全不同。目前市场上的逐行扫描电视机仅仅是使用美国高清晰度数字电视联盟（ATSC）对美国电视机的标准之一 480p （即将NTSC变为逐行扫描）。WSC1115芯片不仅考虑到美国电视的规范和市场，而且更进一步将数字图像处理用于PAL制式，从而为更好的显示中国的PAL制式打下良好的理论基础，不再需要将PAL转换为480P的模式。其采用硬件可编程方式，灵活地显示多种格式，包括目前美国ATSC的18种显示格式。采用这些格式可以提高水平清晰度和垂直清晰度，并且采用逐行扫描和其他数字处理技术，可以提高总体观看质量。
　　
下面是采用WSC1115的一款大尺寸液晶电视解决方案设计： 　　

系统总体设计： 　　

方案核心是集成在WSC1115内部的去隔行（De-interlace）和智能缩放（Scalar）模块。系统框图如图一，分辨率支持到1280x768、1280x720、1366×768、单通道LVDS接口；输入信号有模拟TV输入（兼容PAL、NTSC、SECAM制式）、模拟视频输入（S端子、AV端子、YCbCr）、SD/HDTV输入YPBPR、PC信号输入（兼容VGA, SVGA, XGA, WXGA）、DVI信号输入、模拟伴音信号输入。基本功能包括字符型OSD菜单、各种信号输入切换、图像调节（亮度、对比度、色饱和度、色调、锐度调节、色温调节）、TV控制（自动搜台，手动搜台，微调、制式自动、手动设定、频道编辑、伴音控制）、画中画、智能降噪、音量控制、音效控制、静音、工厂模式（各级信号检测、内部寄存器设置、白平衡调节）等。

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图一  硬件分为接口板与数字板（如图二）。接口板包括模拟视频信号输入、输出接口；模拟音频信号输入、输出接口；TV调谐器。  点击看原图

图二  数字板包括数字图像处理（隔行转逐行、帧频提升、智能降噪、Gamma校正等）；LCD panel驱动；MCU和OSD；整机电源管理；伴音处理、音频放大。两组来自CVBS、TV和Y/C（亮度色差）分量端子的信号分别通过MUX通道选择器进入TV-Decoder和PIP芯片，PIP芯片对所输入的信号进行画中画处理，形成子画面信号输出到Decoder芯片进行合成，从Decoder输出得到8位的CCIR656信号送到WSC1115中；或者来自DTV的YCBCR分量信号和PC的RGB分量信号通过A/D转换器，得到24位的数字信号送到WSC1115中，经过WSC1115芯片的视频处理及优化后，通过（6/8/）10位数字接口，直接驱动LCD液晶显示器，或从内置的3个DAC输出（处理后的）RGB模拟分量到CRT显像管。  来自电视信号或其他信号源的音频信号经过Audio Processor芯片进行音频处理，并通过功放芯片LM358输出到耳机，通过TDA1517输出到扬声器（全频带8Ω×2），如图三。整个系统由MCU芯片通过I2C总线进行配置和控制。  点击看原图

图三 　　
WSC1115没有集成TV-Decoder在芯片内部，可以给客户更多的选择灵活度。本例可以采用MICRONAS公司的VPC3230，内建4H 数字梳状滤波器，可输入CVBS、S-Video、YCBCR 信号，全面进行亮色分离，有效消除噪波、串色现象。AD部分采用MST9883八位RGB数模转换芯片，集成亮度、对比度控制等。
全系统仅由一个8 位单片机控制，外接数字式OSD 芯片，具有友好的OSD 操作菜单。所有图像控制都可以用OSD 菜单操作，并支持普通红外遥控器。系统中的所有软件由C 语言编写，并建立了库，方便移植和系统调用。并向用户提供所有功能的API 函数，开放所有的底层软件和IC 的寄存器，便于用户进行二次开发。
　　
WSC1115视频格式转换芯片： 　　
芯片内置3个数模转换电路、32 位SDRAM 控制器、0.18 um芯片生产工艺、LCD 数字接口、低功耗设计 　　

通用性强: 　　1）、WSC1115能够运用于高清数字电视、LCD液晶电视、数模兼容电视、背投电视、投影仪、机顶盒等各种视频应用场合。 　　2）、WSC1115是联结多种输入格式和输出格式的关键器件，起一个桥梁的作用，具有完善的的输入输出格式支持，包括一些高端配置。 　　
输入支持数字24位YUV/YCRCB/YPRPB/RGB和8位CCIR656(ITU-RBT656)信号输入，支持HDTV的18种ATSC制式及计算机的XVGA输入；自动检测输入图像场频和行频；支
持输入行频高达52KHz或更高。
　　
输出支持行频高达52KHz的用户自定义逐行输出制式（，高的行频意味着可以支持更高分辨率制式的输出，例如：800×600制式的行频是38KHz，1024×768制式的行频则可达到48KHz）；支持1080i，720p数字高清电视制式的输出；支持PAL制（PAL 720*576）的double mode 格式（1440*576）输出，（将PAL制式通过2倍像素采样提高带宽以双倍扫描线输出，可极大提高水平清晰度）；芯片内置3个10位DAC，支持用于CRT的模拟RGB信号输出，可高达10多亿种色彩组合；最高可支持（6/8/）10位LCD单像素XVGA/75Hz制式输出。 　　

高质量的图像处理： 　　
传统的隔行扫描图像包含锯齿和噪声，在电视机上可看出明显的大面积闪烁、行间闪烁，行结构明显（眼睛可以看到行扫描线的现象）。经过WSC1115运动自适应隔行转逐行和动态降噪处理后的图像清晰度高，画面干净。在电视机上可看出极大的消除了闪烁和行结构明显的问题。 　　·   输入端信号进行Gamma逆校正
　　·   色彩空间转换（YUV到YCRCB，RGB到YCRCB，YPRPB到YCRCB）
　　·   图像数据存储和读取过程无关的体系结构
　　·   帧显示频率变换
　　·   电影模式自动检测和还原
　　·   支持对输入图像的剪切，输出图像任意位置输出
　　·   高质量的动态自适应隔行到逐行变换模块
　　·   图像动态降噪
　　·   高性能的图像放大引擎
　　·   亮度色度对比度饱和度控制
　　·   动态蓝电平扩展、黑电平扩展
　　·   锐化、边缘增强
　　·   色彩空间转换(YCRCB到RGB)
　　·   输出端信号进行Gamma校正
　　·   支持外部OSD插入显示，可显示8种不同颜色
　　·   去抖动技术