随着多媒体视频技术的发展,教育、商务演示、游戏娱乐、视频监控、机载视频显示等领域均要求将PC输出的VGA视频信号转化成适合普通电视标准的电视信号。目前,VGA视频大多采用逐行扫描技术,而模拟电视信号则采用隔行扫描技术,且各自的行频和场频不同。因此,设计专门的VGA/TV视频转换器显得非常必要和迫切。VGA/TV视频转换器的基本原理是通过帧存储器用一种制式的时序写帧存,而用另一种制式的时序读帧存,并用增减行场的方法调整扫描频率,直至形成标准的电视信号格式。
我国许多飞机使用类似彩色电视的PAL制显示器。在显示图形分辨率要求不苛刻的情况下,完全可以利用这些现有设备作为机载计算机的显示终端。但一般计算机的显示接口并不直接支持PAL制式,需要在VGA接口和PAL制式之间进行适当的转换。为实现显示控制器VGA信号到模拟TV视频信号的转换,兼容多功能显示器的模拟视频的显示方式,笔者设计了一种基于VXl937的VGA/TV视频转换器。该视频转换器将通用VGA信号转换为广播质量级的PAL制视频信号,无需软件支持,运行可靠,操作简单,通过按键就可以调整色度、对比度等。
1 VXl937简介
图1为VXl937内部结构框图,图中所示为采用VXl937视频转换器处理标准VGA的模拟R、G、B信号,并将其转换成NTSC或PAL制式的视频信号。VXl937能够将640×480(85Hz)、800×600(75 Hz)、1 024×768(60Hz)的真彩色逐行图像转换成NTSC或PAL制式的视频信号。所有视频信号均以数字方式处理。其内部集成了4个10位D/A转换器。VXl937的4个输出引脚组合能同时输出复合视频和S-vide0(亮度与色度分离)信号,可通过硬件开关选择输出复合视频、S-video(亮度与色度分离)、RGB或YUV共4种制式。VXl937有内建的OSD(0nScreen Display)功能,由硬件直接控制,锐度、亮度、对比度、饱和度、色度可由按键调节。
VGA/TV视频转换器主要由电源电路、视频转换电路和视频转换控制电路组成,其硬件系统框图如图2所示。机载显示器输出的VGA信号输入到VXl937内。VXl937根据输入VGA信号的刷新频率对一帧VGA逐行扫描视频信号进行A/D采样,并经过缓冲、箝位,缓存在外部的SDRAM中经奇偶场 重组和场内的数据插值处理后,在输出端经D/A转换为模拟视频信号。
VGA信号输入可通过3个8 bit A/D转换器对R、G、B信号的每一个通道以27 MHz的采样率进行A/D转换。HSYNC和VSYNC由施密特触发器缓冲。A/D转换器的转换参考电压可以自己设定。所设计的RGB信号电平范围是0~0.85 V,给定的外部参考电压VK不能低于RGB信号电平的最大值。数字视频处理是利用YUV色彩分量来进行的,因此,利用VXl937中的RGB-YUV矩阵将输入的RGB信号转换为4:2:2格式的YUV分量信号。其中,YUV每个分量输出长度为8 bit。
2.2 数字 视频编码
VXl937的核心是编码器部分,主要用于从外部存储设备中读入4:2:2格式的YUV数字视频数据,然后进行编码处理。由于输入的信号分为亮度和色度2种信号分量,色度信号通过复合数字副载波调制,所以可将亮度和色度信号分别插值为像素速率的2倍,并通过2个10 bit D/A转换器转换为模拟合成视频信号,再通过第3个通道的10 bit转换器输出,必须注意调整VXl937格式控制脚,选择不同的时钟参数,将视频转换器的输出设置为机载多功能显示器兼容的PAL制式标准电视信号输出。
2.3 硬件控制部分
VXl937上电后会有一个缺省的显示模式。当按下OSD菜单按键时,就会出现如图3所示的画面。这表示OSD硬件控制功能已使能,用红色字体表示那一项被选中(图3中第2项)。可以通过按键进行水平和垂直偏移、亮度、对比度、色彩度、饱和度、锐度等功能的调节。其他功能如画面冻结、画面放大、画面缩小、TV模式、输出模式和省电模式可通过特定的管脚控制。
在设计过程中,考虑到设备对外部的适应性,主要采取以下措施:1)机壳采用金属铝件,机壳的金属部分良好接地,具有防止 电磁干扰的作用。2)为了保证各组件地线的接线端之间能长期、可靠连接,采用镀锡的铜接线片,同时,将接线片用螺钉固定在机座上,保证长期接地良好,并对整个组件进行防潮处理。3)按键面板通过铜质导线与机壳良好接触,防止外界电磁波干扰设备的正常工作。4)在电源输出端并接高、低频滤波电容器,避免电源高、低频噪声对元器件的影响。在PCB设计中还需要注意:数字地与模拟地分离,应采用EMI滤波装置以减少VDDA的电源噪声;LPF到VXl937的整体电路引脚长度应小于0.5英寸;VDDA和VSSA端应接O.1μF的旁路电容以减少噪音。
4 结束语
该VGA/TV转换器用于对采用逐行扫描方式微机输出的视频信号进行转换,可以得到广播电视级的PAL制式电视视频信号。实验中获得了效果很好的PAL制式标准电视视频信号,具有较高的应用价值。