一种从SDTV到HDTV的解决方案设计

    关键词：格式转换 高清 DVD 机顶盒

长期以来，视频格式转换主要用于普通模拟电视、不同电视制式的转换。例如PAL与NTSC制之间的转换，以适应国际市场不同国家、电视制式不同的需要。直到最近，采用提升场频或行频技术的“100Hz、逐行扫描”电视的出现，现有的视频格式转换技术大多仍局限于对模拟电视信号的处理。但随着数字电视的推出和发展，为了追求更高的清晰度，针对数字视频信号格式转换技术的研究及硬件实现也逐渐成为热点。经过多年深入研究及FPGA硬件验证［1］，一种数字视频专用格式转换芯片VTP(Video Transform Processor)最终成功流片，并通过了功能测试。

本文所设计的电路系统正是为此芯片提供一种解决方案，目的是通过输入普通标清数字信号，经过本电路处理后，输出目前市场数字高清电视机所能接收的高清信号，为其提供一种可靠的节目源。
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1 系统结构及组成原理

目前广泛流行的DVD播放机和卫星机顶盒(STB)，所处理的视频信号一般都是基于MPEG-2MP@ML编码［2］，且其图像扫描格式与ITU-RBT656标准［3］所要求的图像扫描格式兼容，即720x576x25(PAL)或720x480x30(NTSC)。

而与此同时，由于数字电视国家标准迟迟未能出台，使得市场中各种先已推出的“数字高清电视”，只能收看一般节目，而全无“高清”的意义。

对此，综合以上两个方面，结合VTP芯片的功能，设计了一种比较廉价的解决方案，其基本原理框图如图1所示。

从图1可以看出，电路系统的输人为符合ITU-RBT656标准的视频信号(标清信号)，而输出为高清电视机所能播放的模拟高清信号；在此电路系统中完成了标清视频信号到高清视频信号的转换。

根据视频信号在电路系统中的处理过程，将此电路分为四个模块：输入接口模块、时钟锁相模块、格式转换模块和数模转换(D／A)模块。

以下将对各个模块进行详细分析。

1．1 输入接口模块

在此模块中，主要包括两部分：输入接口和电平转换，以完成输入信号的预处理。

1．1．1 输入接口的物理定义

由于输入的标清视频信号其频率高达27MHz，考虑到必须要保证视频信号的质量，减少信号在传输过程中受到的干扰；需要采用差分信号传输(实际中采用了LVDS信号)，输入电路板后再转换为普通TTL数字信号。根据标准［3］，差分信号的物理接口需要采用DB25的形式。

实际使用中，考虑成本因素，视频信号采用8bit量化方式，其数据位最低的两位不用(如图2所示)，因而图2中PIN脚11、24、12、25直接悬空。

1．1．2 信号电平转换模块

经DB25接口输入的信号为LVDS格式，必须经过电平转换变成TTL信号后才能输出给后续的模块处理。对此，在实际设计中，采用了国家半导体(NS)专用芯片DS90LV032A实现LVDS到TTL信号的转换。

经过接口模块后，实际输出8bit的视频数据和时钟信号(27MHz)到后续处理模块；其中，视频数据直接进入格式转换模块，而时钟信号进入锁相模块转化成两种相位锁定的时钟信号再输出到格式转换模块。

1．2 时钟锁相模块

对于格式转换模块而言，输入的视频数据，其对应的时钟频率为27MHz；而根据SMPTE-274标准［4］，高清数字电视信号(1080i