數位電視影像處理元件與濾波技術探究
一般來說,影像訊號皆是動態呈現的,依照不同地區的規范,可分為每秒30個畫面(NTSC交錯式掃瞄),或是每秒25個畫面(PAL交錯式掃瞄),大量類比影像訊號轉成數位訊號在頻寬耗用上非常龐大,為了節省頻寬,進而加快訊號處理速度,影像在進行解析后會將色彩以壓縮方式來傳遞,因此影像壓縮晶片是非常重要的核心元件。在一般通用設計上,影像輸出IC控制板(Controller Board)的核心元件包括:視訊解碼器(Video Decoder)、解交錯式掃瞄器(De-Interlacer),及縮放控制器(Scaler)等。
圖說:HDTV的元件配置方塊圖
除此之外,電視訊號的處理還包含了類比與數位轉換元件(Analog Digital Converter,ADC)、相鎖回路(Phase Lock Loop,PLL)、數位視訊介面(Digital Video Interface,DVI)以及低電壓差動訊號處理介面(LVDS)等分離元件,其中ADC與Video Decoder則是因為同時包含了類比與數位訊號的混合設計晶片技術,在電路結構方面相對復雜,因此多以獨立形式存在,難以與其他元件整合。在此歸納出下列幾點:
1.前端訊號的接收和轉換
■ADC:將類比RGB訊號轉換成數位訊號。
■PLL:在類比/數位轉換過程中負責訊號采樣,多數已嵌入ADC元件中。
■DVI Rx:接收以數位編碼格式所輸入的影音訊號,如來自PC-DVI介面或其它數位影音裝置的訊號等;若嵌入HDCP晶片,則可以執行來自DTV加密/付費視訊的解密。
■Video Decoder:傳統NTSC/PAL/SECAM等TV訊號采取復合波形輸入,Video Decoder內含梳形濾波器(Comb filter)功能,可以將復合端子(Composite、CVBS)、S端子或色差端子(YpbPr/YUV)所輸入的類比訊號分離,內含多組ADC將它轉換為數位訊號。
2.中介訊號處理與增益
■De-Interlacer:主要將電視訊號所用的交錯式掃瞄(interlaced)轉換為目前各種新型顯示裝置如LCD TV、PDP TV、rear-projection TV等所用的逐行循序掃瞄(progressive)。
■De-Interlacer 可稱為DTV控制IC的首要核心,廠商設計時多視系統需求,嵌入增益軟體以提供畫質調整及改善,例如:亮度、對比、色調調整、雜訊消除、黑階延伸(black-level Extension)、銳利度調整(peaking/sharpness)及Gamma修正等。
3.后端-訊號調整與輸出
■Scaler:目的在將不同影音裝置所輸入的畫面解析度或形狀大小進行調整,重新填寫成DTV的原始像素矩陣(Native Resolution)。
■OSD:負責調整螢幕顯示亮度、對比、垂直與水平位置,通常視系統支援的語言及字型多寡而決定以內嵌或外加方式配置。
■LVDS:傳輸已處理好的影像訊號至DVT面板模組。
數位電視訊號依然需要后處理
在數位電視接收端,數位訊號藉由天線、調諧器(tuner)、數位解調器(digital demodulator)轉變成數位資訊。由于在傳輸過程中,訊號難免會受到各種不同類型之干擾,因而導致接收到的資料會有錯誤之發生。為了能降低錯誤發生的機率,故資料在調變之前,會經過通道編碼(channel coding)處理。而在資料被接收及解調之后,再經由對應之通道解碼(channel decoding)來處理。通道解碼器可偵測錯誤之發生及糾正所發生之錯誤(當然要在所選用通道編碼方式的糾正能力范圍之內)。資料經過通道解碼之后,解多工器(de-multiplexer)將抽取其中使用者所選定節目之視訊流和音訊流,并分別送到視訊解碼器和音訊解碼器進行處理。視訊經過解碼后,還要進行數位至類比訊號轉換,最后才會將訊號送到面板進行顯示動作。
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