专利名称：一种图像信号变换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是电视接收机，具体地说，是将电视图像信号及其他图像信号进行变换的一种装置。
目前广泛应用于家庭收看电视广播节目的传统模拟电视信号，主要有NTSC、PAL、SECEAM等三种制式。这三种制式从扫描格式来分，还可分为525行60场隔行扫描以及625行50场隔行扫描两种方式，国内电视制式采用的PAL制式，就是625行50场隔行扫描方式。
PAL制式50场隔行扫描的模拟电视机，每秒屏幕显示25帧画面，接近人体视觉低限，这样屏幕显示存在着严重的画面闪烁。观看电视节目，会造成眼睛的疲劳，尤其在图像画面出现大画面和高亮度时，其闪烁更为明显，对眼睛有一定的伤害；NTSC制式60场的模拟电视，其场频率有所提高，改善了50场模拟电视机的大面积画面闪烁情况，但因其行扫描线仅525行，使画面垂直清晰度较差。
市场上推出的100Hz彩电，即将50场隔行扫描的电视图像信号变换为100场隔行扫描的电视显示信号，使每秒屏幕显示50帧画面，消除了大面积的画面闪烁。由于场数的提高，其行扫描频率(行频=行数×1／2场数)提高到31．25kHz，对显像管的编转线圈、行及场扫描电路、电源电路、小信号处理电路等都提出了更高的要求，使成本明显提高，因此，100Hz彩电未能在短期内迅速得到普及。
近来，彩电技术提出的一种技术解决方案，采用数字视频处理模块，使电视机在接收普通模拟电视信号时，能较好地还原电视信号的图像质量，使模拟电视信号得到了更完美的图像重现。
基于数字视频模块的数字处理电视(DPTV)对模拟电视信号应用的方框图见附
图1所示。
射频调谐器将调谐的模拟电视射频信号变换成模拟电视中频信号送到中放解调器；中放解调器将模拟电视中频信号解调后得到的模拟电视图像视频信号送入数字视频处理模块；数字视频处理模块对接入的模拟电视图像信号进行数字处理，将PAL制模拟电视图像信号的场频率提高，直至75Hz，并将隔行扫描信号变为逐行扫描信号，再将变换后的视频显示信号送到视频放大器，同时数字视频处理模块，还由内部时钟锁相环产生相应的行、场同步信号，送入数字行、场同步处理器；数字视频处理模块带有存储器，用于数字视频处理模块在模拟电视图像信号变换过程中的帧图像信号缓存器，使数字视频处理模块可根据存贮的帧图像信号产生必要的插入帧图像信号，实现电视图像信号的场频提高；视频放大器将数字视频处理模块送来的变换后的视频显示信号放大后，送到显像管进行图像重现；数字行、场同步处理器根据数字视频处理模块送来的同步信号进行行、场驱动信号的同步，为行、场输出电路提供行、场驱动信号；行、场输出电路将接入的行、场驱动信号放大输出至显像管，保证其实现正确的偏转；微处理器控制信号处理的全过程，经由I2C总线的连接，可对射频调谐器实现调谐控制，可对中放解调器实现制式的控制，可对数字行、场同步处理器实现行、场驱动信号的控制，经I2C总线及并行数据线与数字视频处理模块的连接，可对数字视频处理模块设定模拟电视信号的处理参数，微处理器将模拟电视频道的控制参数等存入电可擦写只读存储器中，以保证下次选择该频道电视节目时，维持原先的控制效果。
在数字视频处理模块的典型应用中，将来自模拟电视图像信号的场频提高至75Hz，并将隔行扫描变为逐行扫描，不仅使得节目显示画面的质量有较大的提高，同时也消除了大面积闪烁和行间闪烁的问题。当然，这是需要成本提高方能获得的效果，在75Hz场频下，维持每帧图像625行的逐行扫描方式，此时的行扫描频率为46875Hz(行频=场×行数)，较之传统电视的显示方式下的行扫描频率14625Hz提高了不少，传统电视的行、场电路无法适应新的图像显示方式的要求，因此，必须选用新型行、场输出电路，若将每帧图像的行数提高，普通显像管也不再适用。采用数字视频模块后，在其典型应用条件下，所涉及成本方面的问题，与100Hz彩电类似。
利用新的技术，最大限度地利用电视现有技术，使成本的增加为最低限，又使电视画面的质量效果有明显的改善，正是本实用新型的目的。
PAL制50Hz的场频，接近人的视觉效果的低限值，若将图像画面显示的频率适当提高，便可消除由于50Hz场频造成的大面积的闪烁感。将50Hz的场频进行倍频而出现的100Hz场频显示的图像画面，理论上可以得到更稳定的图像，但实际上，场频超过60Hz后，人眼的感觉并不那么明显，这正是NTSC制的60Hz场频所引起的大面积闪烁并不那么明显的解释。数字视频处理模块的场频提升的低限是60Hz，因此，选择60Hz作为提升后的场频，可更好地利用传统电视机的场电路。
在数字视频处理模块的典型应用中，将显示画面的隔行显示变换为逐行显示，就画面的清晰度而言，并没有提高，只是改善了扫描行之间的闪烁现象，但对所连接的行扫描电路提出了更严格的要求，必须对传统电视机的行电路进行更新。逐行扫描对于近距离观看图像而言，很有必要，因为只有近距离观看，才能感觉到行间闪烁，因此，逐行扫描在电脑显示器上得到广泛的应用。对电视机的使用，绝大多数情况是在相当的距离上观看电视画面，行间闪烁问题并不那么突出，若能维持隔行扫描的方式，将更好地利用传统电视机的行电路。
利用数字视频处理模块，可提升电视显示画面质量。本实用新型的思路是利用数字视频处理模块将模拟电视图像信号变换为场频为60Hz，扫描行数625行，行扫描维持隔行扫描方式不变，每秒显示30帧图像画面的电视图像画面信号，此时的行频为18750Hz，最大限度地利用传统电视的成熟电路，使成本的提升带来更高的质量提升。
本实用新型采用数字视频处理模块，将PAL制的50Hz场频，15625Hz行频，隔行扫描方式，显示精度为720×576的模拟电视信号，以及NTSC制的60Hz场频，15750Hz行频，隔行扫描方式，精度为720×480的模拟电视信号，变换为60Hz场频，18750Hz行频，隔行扫描方式，显示精度为720×576的电视画面显示信号，送入普通电视显像管，最大限度地保留传统电视成熟行、场输出电路，使电视图像的重现，比传统电视有明显的品质提升。
以下结合附图对本实用新型的构思作进一步地描述。
图1为数字视频模块的数字处理电视(DPTV)对模拟电视信号应用的方框图图2为本实用新型信号变换装置构成方框图；图3为本实用新型实施例1的电路连接示意图；图4为本实用新型实施例2的电路连接示意图。
参见图2。本实用新型涉及的视频信号变换装置由以下各部分构成数字视频处理模块(1)其信号输入端可接入视频图像信号，并行数据接口及I2C总线端口与主控微处理器(6)的并行控制端口及I2C总线端相连，彩色信号输出端的红(R)、绿(G)、蓝(B)端与视频放大器(2)的彩色信号输入端相连，同步信号输出端的水平同步信号(Hs)、垂直同步(Vs)端与数字行、场同步处理器(3)的同步信号输入端相连，视频放大器(2)、数字行、场同步处理器(3)的I2C总线端分别与主控微处理器(6)的I2C总线相连。
数字视频处理模块(1)有多路视频信号输入端，接入数字视频处理模块(1)的视频图像信号可以是电视接收机图像解调电路输出的电视视频信号，也可以是放像机、VCD及DVD视盘机输出的图像视频信号，视频信号既可是PAL制的，也可是NTSC制的，或是MPEG-2数码视频信号。
主控微处理器(6)经并行控制端向数字视频处理模块(1)传送控制指令，控制数字视频信号处理模块(1)对输入端接入的视频信号进行选择切换，数字视频信号处理模块(1)根据主控微处理器(6)的控制数据，对接入的不同制式、不同格式的视频图像进行不同的处理。
当输入的图像信号为50Hz场频的PAL制信号时，由于数字视频处理模块(1)的图像信号输出固定为60Hz场频，这意味着数字视频处理模块(1)每秒要额外地提供10场的图像信号，即对输入的每5场图像信号需插入1场的图像信号。数字视频处理模块(1)将接入的图像信号进行模数变换后按图像帧进行存储，存入其帧图像存储器中，根据所存储的多帧图像数据，按运动补偿的标准算法进行插入场的图像数据推算，得出插入场的图像信号数据，并插入到输入的图像信号中，形成60场的图像视频红(R)、绿(G)、蓝(B)信号，输出到视频放大器(2)进行进一步地放大。
当输入的图像信号为60Hz场频的NTSC制信号时，由于数字视频处理模块(1)的图像信号输出固定为625行，而输入的信号仅为525行，这意味着数字视频处理模块(1)对每场的图像要额外提供50行的图像信号。数字视频处理模块(1)本身具有无级缩放功能，可对图像画面进行水平和垂直方向的缩放，经数字视频处理模块将输入图像信号进行插入行处理后，具有插入行的图像视频红(R)、绿(G)、蓝(B)信号，输出到视频放大器(2)进行进一步地放大。
数字视频处理模块(1)内部具有时钟锁相环，根据设定的参数，从同步信号输出端Hs及Vs分别输出18．750kHz的行同步信号和60Hz场同步信号至数字行场同步处理器(3)。
数字视频处理模块(1)内部具有多种寄存器，主控微处理器(6)通过对其寄存器数据的设定，可设定数字视频处理模块(1)的扫描格式及工作模式。主控微处理器(6)通过与数字视频处理模块(1)的并行数据连接，将视频信号的切换数据、数字视频处理模块(1)中各寄存器所需的数据送入数字视频处理模块(1)，使数字视频处理模块(1)在预定的扫描格式下工作，对多路视频信号中的一路视频信号进行处理，将该输入信号变换为固定的60Hz场频、18．750Hz行频、隔行扫描的彩色视频RGB信号后输出，并输出相应的行、场同步信号。
视频放大器(2)接收来自数字视频处理模块(1)输出的彩色视频RGB信号，经进一步放大后输出至显像管电路(5)进行图像再现。
数字行、场同步处理器(3)接收来自数字视频处理模块(1)输出的行、场同步信号，并根据这些同步信号对数字行、场同步处理器(3)输出的行扫描驱动信号HD、场扫描驱动信号VD进行同步。经行、场同步的行、场扫描驱动信号输出至传统电视垂直水平输出电路(4)，经放大后实现显像管(5)的扫描。
水平输出电路和垂直输出电路均可沿用传统电视机的水平、垂直输出电路的电路结构，仅在个别参数上作相应的调整即可实现正常的工作。
以下通过本实用新型的实施例进一步说明本实用新型的构思。
图3为本实用新型实施例1的应用电路原理图。
参见图3。主控微处理器(6)通过并行控制口与数字视频处理模块(1)的接口1相连，其中AD0～AD7既作地址线，也作数据线，由主控微处理器(6)的地址锁存(ALE)控制线进行地址和数据的转换控制，并由主控微处理器(6)的写(WR)、读(RD)以及中断(INT)、外部存储选择(PS)等控制线的控制，将AD0～AD7上的数据进行写入数字视频处理模块(1)或将数字视频处理模块(1)中的数据读到AD0～AD7上。
主控微处理器(6)将I2C总线的数据线(SDA)以及时钟线(SCL)与数字处理模块(1)的接口2相连，且复位控制端也接入接口2。
数字视频处理模块(1)的接口2具有多路视频信号输入端，其中亮度／色度(Y／C)输入端可接入通过S端子输入的图像信号，分量(Y／Cr／Cb)输入端可接收DVD视盘机等的图像信号，复合视频(CVBS0～CVBS3)可接入电视机解调器等输出的复合视频图像信号。
数字视频处理模块(1)的接口1具有图像信号输出端和图像信号控制端，对输入的图像信号完成变换后，通过接口1的红(R)、绿(G)、蓝(B)端进行输出至视频放大器(2)，且接口1上的图像信号控制端的快速消隐控制信号和箝位控制信号也接入视频放大器(2)，以实现对图像信号正常工作的控制。
数字视频处理模块(1)的接口2具有同步信号输出端，其水平同步(Hs)和垂直同步(Vs)信号接至数字行、场同步处理器(3)的同步输入端，使数字行、场同步处理器(3)的行、场信号同步在所预定的行、场频率上。数字视频处理模块(1)的接口1输出的箝位控制信号也接入数字行、场同步处理器(3)。
视频放大器(2)的图像信号输出端和图像信号的反馈端接至显像管电路，且视频处理器(2)的I2C接口的数据端SDA及时钟端SCL与主控微处理器(6)的I2C总线相连。视频放大器还接收来自行输出电路的行反馈输入信号。
数字行、场同步处理器(3)将同步后的垂直及水平驱动信号分别输出至垂直及水平输出电路，且对行输出电路进行枕型校正控制输出。数字行、场同步处理器(3)的I2C接口与主控微处理器(6)的I2C总线相连。数字行、场同步处理器(3)还具有接收来自行输出电路的行反馈输入信号、X-射线保护输入信号以及自动亮度控制输入信号，并具有对行电路的聚集控制信号输出。
在本实施例中，将需及时处理的图像信号的控制数据，如画中画信号的处理，屏幕字符／图形显示信号的处理等数据通过并行接口传输，而将无需及时处理的控制数据，如色彩、对比度信号切换等经I2C总线进行传输。
系统上电后，主控微处理器(6)根据控制按键信号送出图像信号选通控制信号，或送出图像信号选通缺省信号至数字视频处理模块(1)，数字视频处理模块(1)对经主控微处理器(6)进行选通输入的图像信号进行甄别，并将图像信号的模式数据准备好，通过中断申请线(INT)向主控微处理器6发出中断请求，主控微处理器(6)在收到数字视频处理模块(1)的中断请求后，从AD0～AD7上读出信号模式数据，再从并行控制线AD0～AD7上送出相应的地址数据和控制数据，写入到数字视频处理模块(1)的对应的寄存器中。
数字视频处理模块(1)根据相关寄存器中的数据，对输入的图像信号进行相关的信号变换，或进行场增补，或进行行增补，使输出的图像信号固定在60Hz场频、18．750kHz行频、隔行扫描方式上，从红(R)、绿(G)、蓝(B)端口输出至视频放大器(2)。
数字视频处理模块(1)根据相关寄存器中的数据，从水平同步输出端(Hs)及垂直同步输出端送出相应的水平同步和垂直同步信号，水平同步信号固定为18．750kHz，场同步信号固定为60Hz。由于这些同步信号由数字视频处理模块(1)内部的锁相环路提供，因此，其频率准确度和频率稳定度都较高。
视频放大器(2)采用基色信号处理芯片TDA4886，它在计算机监视器电路中应用较为广泛，其作用是将数字视频处理模块(1)送来的图像信号的红(R)、绿(G)、蓝(B)信号进行放大，并根据接入该芯片的各种控制信号，如箝位信号、行反馈信号等，对输入图像信号的放大量及图像信号的亮度电平进行调节，使电视屏幕显示完美图像。该芯片还具有I2C总线输入，可对图像的亮度、对比度、放大增益等进行设定和控制，并具有屏幕字符／图形显示功能。
以基色信号处理芯片TDA4886为核心的视频放大器(2)将数字视频处理模块(1)送来的图像红(R)、绿(G)、蓝(B)信号分别进行放大，送到显像管电路，并根据数字视频处理模块1的箝位电平、行输出电路的行反馈输入，以及显像管电路的R／G／B反馈输入等进行输出信号的调节。
数字行、场同步处理器(3)采用自动同步控制芯片TDA4856，这是一种带I2C总线控制功能的同步控制芯片，其具有15kHz至130kHz的水平同步偏转频率范围，以及50Hz～160Hz垂直同步频率范围的特点，在计算机监视器电路中应用较为广泛。该芯片的作用是根据输入的同步信号，对其输出的水平、垂直驱动信号进行锁相同步，并可在I2C总线数据的控制下，对屏幕显示的图像位置及图像尺寸进行设定。
以偏转控制芯片TDA4856为核心的数字行、场同步处理器(3)根据数字视频处理模块(1)送来的同步信号Hs和Vs，对内部锁相环路进行同步，使其输出的行、场驱动信号与输入的同步信号同步，以保证屏幕图像显示的稳定，输出的垂直驱动信号和水平驱动信号送至相应的场、行输出电路进行进一步的放大。
数字行、场同步处理器(3)中的偏转控制芯片TDA4856，还根据行输出电路的行反馈信号、X-射线保护输入信号，以及自动亮度控制信号对输出的驱动信号进行调节，并可根据I2C总线上的控制数据，实现对屏幕显示的图像位置、图像尺寸等进行设定。
图4为本实用新型实施例2的应用电路原理图。
参见图4。其中数字视频处理模块(1)与主控微处理器(6)的连接，以及与视频放大器(2)、数字行场同步处理器(3)的连接和实施例1相同，且工作原理的工作过程也相同。
在实施例2中，视频放大器选用带视频输出级的基色信号处理芯片KA2500，这也是一种常用于计算机监视器电路的芯片，其具有红／绿／蓝(R／G／B)视频放大电路，屏幕字符／图形显示接口，I2C总线控制端口。I2C总线可实现主控微处理器(6)对图像信号的对比度、亮度、各通道的关断等的控制。
在实施例2中，数字行场同步处理器选用带I2C总线接口的偏转控制芯片VB2511B，这是一种可用于多媒体监视器电路的芯片，其可对50Hz至165Hz的水平同步信号，以及35Hz至200Hz的垂直同步信号进行同步。其具有的I2C总线可实现主控微处理器6对图像信号的垂直幅度、垂直位置、S校正、C校正、水平回扫、水平位置等的控制。
权利要求1.一种图像信号变换装置，包括数字视频处理模块(1)、视频放大器(2)、数字行、场同步处理器(3)、传统电视垂直水平输出电路(4)、显像管(5)、主控微处理器(6)；数字视频处理模块(1)其信号输入端可接入视频图像信号，并行数据接口及I2C总线端口与主控微处理器(6)的并行控制端口及I2C总线端相连，彩色信号输出端的红(R)、绿(G)、蓝(B)端与视频放大器(2)的彩色信号输入端相连，同步信号输出端的水平同步信号(Hs)、垂直同步(Vs)端与数字行、场同步处理器(3)的同步信号输入端相连；视频放大器(2)、数字行、场同步处理器(3)的I2C总线端分别与主控微处理器(6)的I2C总线相连；视频放大器(2)接收来自数字视频处理模块(1)输出的彩色视频RGB信号，放大输出至显像管电路(5)进行图像再现；数字行、场同步处理器(3)接收来自数字视频处理模块(1)输出的行、场同步信号，输出至传统电视垂直水平输出电路(4)，放大到显像管(5)扫描。
2.根据权利要求1所述的一种图像信号变换装置，其特征在于数字视频处理模块(1)有多路视频信号输入端，接入数字视频处理模块(1)的视频图像信号可以是电视接收机图像解调电路输出的电视视频信号，也可以是放像机、VCD及DVD视盘机输出的图像视频信号，视频信号既可是PAL制的，也可是NTSC制的，或是MPEG-2数码视频信号。
专利摘要本实用新型公开了一种图像信号变换处理装置,采用数字视频处理模块,将PAL制的50Hz场频,15625Hz行频,隔行扫描方式,显示精度为720×576的模拟电视信号,以及NTSC制的60Hz场频,15750Hz行频,隔行扫描方式,精度为720×480的模拟电视信号,变换为60Hz场频,18750Hz行频,隔行扫描方式,显示精度为720×576的电视画面显示信号,送入普通电视显像管,最大限度地保留传统电视成熟行、场输出电路,使电视图像的重现,比传统电视有明显的品质提升。
文档编号H04N3/16GK2427035SQ00241298
公开日2001年4月18日 申请日期2000年7月20日 优先权日2000年7月20日
发明者李峰攀, 黄晓雯, 张挺燕, 林志华, 张鹰 申请人:厦门华侨电子企业有限公司