视频编码器产品的发展历程

简介

来自MPEG编解码器等来源的数字视频信号必须经过适当编码并转换为模拟信号才能通过模拟电视和VCR显示。通常，编码意味着从一种格式或信号转换为另一种格式或信号。对于视频编码器，这意味着将4：2：2 YCrCb数字视频数据转换为YUV，RGB或CVBS模拟视频信号。 YCrCb是分量数字信号，其中Y是亮度信号，其包含黑白信号信息，Cr是红色减去亮度（R-Y），并且Cb是蓝色减去亮度（B-Y）。 YUV是YcrCb的缩放版本。在将YUV信号组合成复合视频之前，这种缩放是必要的，因此它将包含在信号处理和记录设备的幅度限制内。不应将此YUV信号与高端电视上的模拟YUV输入相混淆。 CVBS（彩色，视频，空白和同步）是复合模拟信号。在这种格式中，单个模拟视频信号包括有关同步，颜色和亮度的信息。复合信号用于标准电视和录像机。由于产生CVBS信号所需的调制被消除，因此分量格式提供了比复合信号更清晰的图像和更少的噪声。

ADV719x系列（图1）是新一代视频编码器。它们提供ADI视频编码器系列其他成员的所有功能，以及4倍过采样，数字降噪（DNR），伽马校正以及ADV7194，Xtended-10 ™技术（见下文） ）。 ADV719x的一个关键特性是能够以3x10位4：2：2 YCrCb格式输入逐行扫描信号。板载DAC将这些信号转换为模拟YPrPb格式，可在逐行扫描监视器上查看。

4×过采样在A / D转换器中，过采样意味着使用高于奈奎斯特速率的采样率，即采样速率超过输入信号最高频率的两倍。对于D / A转换器，过采样实际上是一个插值过程，通过计算连续采样之间的平均值来完成。

视频数据以13.5 MHz的速率输入ADV719x。首先插值高达27 MHz，然后再次插值至54 MHz。然后将视频数据发送到6个10位DAC。插值过程允许使用具有更宽松容差的更便宜的组件来达到给定的信号质量。在这种情况下，插值允许使用具有更平缓滚降斜率的重建滤波器。反过来，这意味着更简单的滤波器设计和更低的成本。相位非线性和通带纹波不太可能引起问题。插值还允许扩展转换器的分辨率。在理想系统中，如果信号的带宽加倍，则可以在信道下传送相同数量的信息，信噪比降低6 dB。因此，提高采样率可以减少每个采样中的字长而不会丢失信息。

数字降噪：噪音通常可见“雪”，或小点，使图片看起来模糊，可能是由于传输不良或设备质量低造成的。在具有大量高频内容的图片上，噪点更明显，即包含大量细节和颜色的图片。 ADV719x上使用的数字降噪（DNR）可有效降低图像中的噪声，并且还能够降低MPEG压缩产生的噪声。 MPEG压缩将包含在一帧中的视频数据分成8×8像素的压缩块。其中一些块组成了一个字段。这些块的边界区域导致噪声在电视图像上可见，这使得它通常不那么清晰。这种类型的信号劣化是MPEG压缩的典型特征。在ADV719x系列视频编码器中，应用于过渡区域的降噪量是可编程的。

视频噪声特征性地结合了高频和低振幅。 ADV719x通过分析输入信号的高频，低振幅内容来利用这一事实。然后从原始信号中减去该噪声信号，从而改善图像质量。根据噪声要求，用户可以编程确定所应用的噪声衰减量的阈值。

此外，编程允许增强高频信号。当接收到时，假设具有高振幅的高频信号是有效数据。对这些信号应用可编程增益并将其添加到原始信号可以提高图像清晰度。

图3显示了输入信号（绿色迹线）和产生的输出信号（粗迹线）的模拟当应用数字降噪时。

Gamma校正：Gamma是在显示设备的非线性传递函数的近似中应用于信号电压的指数（例如，阴极射线管屏幕）。 Gamma = 1.0将产生完美的线性图，即输出作为输入的线性函数。在CRT中，CRT屏幕上产生的光强度是输入电压的非线性函数，典型的伽马值为2.3到2.6。

Gamma校正，补偿过程这种非线性;为了满足给定屏幕上的图像外观标准，有必要以正确的强度再现良好的颜色。

如果要在这样的图像中编码图像，也要考虑CRT的非线性。这样可以最大限度地感知每个像素的有限位数，并最大限度地降低噪声的可见度。如果未经补偿，非线性将产生称为轮廓或条带的误差。这些在具有大面积平滑变化阴影的简单图片上是可见的。这实际上与在低调制水平下引入的量化误差引起的可见失真相同。

诸如液晶显示器（LCD）和CRT的显示设备具有不同的非线性特性。 ADV719x允许用户对伽玛值进行编程，以便将适当的补偿曲线应用于输入信号。在视频源不提供伽马校正信号的情况下，显示设备中的伽玛校正特别有用。

图4显示伽马校正电路对线性斜坡信号的响应，其中几个值为gamma。

Xtended-10 ™技术：许多视频编码器，包括ADV7175 / 76，ADV7175A / 76A，ADV7177 / 78 ，ADV7170 / 71和ADV7172 / 73，允许以8位格式输入数据，以8位或10位处理，并输出到10位DAC。利用Xtended-10 ™技术，ADV7194允许数据以10位格式输入，以10位处理，并输出至6个10位DAC。 ADV7194中的10位处理在专业视频应用中具有特殊价值。

ADV719x系列

ADV719x图像处理设备无与伦比。用户可以控制亮度，颜色，对比度，色度和亮度，以及同步脉冲宽度和位置的延迟和可编程调整。有7个可编程亮度滤波器，7个可编程色度滤波器和扩展SSAF ™滤波器，具有12个可编程响应。

ADV719x还提供TTX，CGMS，Macrovision等功能，主/从定时模式，VBI（垂直消隐间隔）编程和隐藏式字幕。

ADV719x的技术性能非常出色，可实现出色的信号质量。差分增益和相位的误差分别为0.2％和0.4度。可以实现高达75 dB的SNR。

AD719x采用+ 5V，+ 3.3V或+ 3V单电源供电。 ADV7190采用64引脚LQFP封装。 ADV7192和ADV7194采用80引脚LQFP封装。

可提供评估板。当与内部彩条一起使用时，用户只需将电路板连接到电视监视器，或者可以使用YCrCb信号源。需要运行Windows 95/98的PC。提供用户友好的软件。