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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Chip per il dispositivo Frame in frame. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / TV Ricorda perché una TV ha bisogno di un dispositivo PIP - "Frame in Frame" (o POP - "Frame Out of Frame"). Consente di ottenere uno o più piccoli fotogrammi di altri programmi sullo schermo TV, insieme all'immagine principale, posizionati nel campo principale (PIP) o accanto ad esso (POP). Alcuni microcircuiti per tali dispositivi sono già stati descritti nelle pagine Radio. Da allora, però, sono apparsi chip di nuova generazione. Sono discussi nell'articolo pubblicato qui. L'autore descrive anche un diagramma schematico di una delle opzioni del dispositivo, viene fornito il suo circuito stampato. SIEMENS ha sviluppato diverse generazioni di chip per dispositivi Frame-in-Picture. Le caratteristiche del kit di prima generazione (SDA9086 - SDA9088) sono state discusse in [1 e 2]. Nel 1993 apparve il chipset di seconda generazione: SDA9187 e SDA9188. Il primo contiene tre ADC e circuiti per la generazione di segnali digitali, mentre il secondo è un processore PIP con memorie di campo e di linea. Non è necessario l'utilizzo di un terzo chip (SDA9086) nel dispositivo PIP, che genera il segnale di clock dell'immagine principale. In questo caso il segnale di clock può essere generato dal PLL interno incluso nel processore SDA9188. Ad esso è collegato un risonatore al quarzo con una frequenza di 20,48 MHz. Invece di uno al quarzo, è possibile utilizzare un risonatore in ceramica. La selezione PLL interna è fornita tramite il bus I2C. Per fare ciò, il livello 2 viene scritto nel bit d9188 del registro SDA04 con sottoindirizzo 0. L'indirizzo del microcircuito è lo stesso di SDA9088, ovvero 00101110. Nella seconda generazione di microcircuiti, la profondità di bit dell'ADC è stata aumentata da cinque a sei, il che ha migliorato la qualità del frame inserito nel campo dell'immagine principale. Sono possibili due delle sue dimensioni: 1/9 e 1/16 dell'area dello schermo. I chip possono funzionare su televisori con un frame rate sia di 50 che di 100 Hz (il bit d3 nel registro 00 è impostato rispettivamente su 0 o 1). I segnali analogici di luminanza e differenza di colore con polarità positiva o negativa da tre ADC nel chip SDA9187 operanti a una frequenza di clock di 13,5 MHz (in modalità 100 Hz, la frequenza di clock viene aumentata a 27 MHz) vengono convertiti in tre segnali digitali a sei bit . Con una polarità positiva dei segnali di differenza di colore forniti al microcircuito, il pin 14 deve essere collegato a un filo comune. Lo stato libero di questa uscita o l'alimentazione di +5 V ad essa corrisponde alla polarità negativa dei segnali di differenza di colore. Le oscillazioni nominali dei segnali di ingresso Y, U, V sono 1 V. Le tensioni CC di riferimento per essi sono ottenute nel chip SDA9187 su un divisore costituito da resistori interni collegati tra i pin 18, 20, 22 e 24. Per ridurre la soluzione delle caratteristiche di ampiezza dell'ADC a 0,5 V, tra i terminali 20 e 22 includono un resistore esterno con una resistenza di 128 ohm. L'intervallo nominale dei segnali di ingresso aumenta a 2 V se si collega una resistenza da 18 Ohm tra i pin 20 e 530 e una resistenza da 22 Ohm tra i pin 24 e 343. I segnali di differenza di colore sono multiplexati. Il risultato è un flusso di dieci bit in cui il segnale di luminanza occupa sei bit. Viene fornito un ritardo di luminanza regolabile per una corrispondenza accurata dei segnali di luminanza e crominanza. La regolazione viene fornita modificando le tensioni esterne ai morsetti 25 - 27 secondo la tabella. 1.
La riduzione del numero di righe e campioni per riga in un'immagine piccola si verifica nei filtri di interpolazione orizzontali e verticali, che prevengono la comparsa di distorsioni di interferenza. Quindi le informazioni vengono scritte nella memoria con una capacità di 169812 bit (212 campioni per riga, 89 righe, 9 bit). La piccola immagine leggibile è posta in uno dei quattro angoli di quella principale. La locazione di uscita è selezionata sul bus I2C (bit d6 e d7 nel registro 03). Anche sul bus l2C è possibile spostare l'immagine in ingresso verticalmente e orizzontalmente (bit d0 - d3 del registro 02 e d0 - d5 del registro 03). La riproduzione delle immagini è possibile in modalità campo o cornice. Quando è impostata la modalità campo (il bit d7 nell'indirizzo di registro 06 è impostato a livello 0), solo un campo viene scritto in memoria. In modalità frame (d7 = 1), la memoria lavora costantemente in modalità scrittura. I chip del dispositivo PIP sono utilizzati sia negli standard D / K e B / G (625 linee), sia nello standard americano M (525 linee). L'immagine piccola può essere inquadrata (il bit d0 del registro 01 contiene il livello 1). Lo spessore e il colore della linea sono impostati tramite il bus I2C (bit d4, d5 nel registro 05 e d1 - d3 nel registro 01). Con una dimensione di 1/9, l'immagine piccola è composta da 88 linee, ciascuna delle quali contiene 212 campioni del segnale di luminanza e 53 campioni dei segnali di differenza cromatica. Con una dimensione di 1/16, contiene 66 linee e 160 campioni di luminanza per linea. La dimensione dell'immagine verticale e orizzontale viene impostata separatamente (bit d6 e d7 del registro 05). Ciò consente di riprodurre una piccola immagine 16:9 su uno schermo 4:3. Per fare ciò, è sufficiente applicare la modalità di output dell'immagine con il numero di righe 66 e il numero di campioni per riga 212. Allo stesso modo, utilizzando la modalità 88 righe e 160 campioni per riga, viene visualizzata un'immagine 4:3 su un Schermo 16:9. I segnali dalle uscite del processore SDA9188 possono essere emessi nel formato R, G, B o Y, U, V (livello 1 o 0 nel bit d1 del registro 00). È possibile ottenere un'immagine fissa, cosiddetta "congelata". Per fare ciò, il bit d5 nel registro 00 è impostato a livello 1. I dispositivi PIP di seconda generazione consentono l'uso di un decodificatore di crominanza nel canale dell'immagine piccola senza una linea di ritardo di linea. Tale soluzione è stata proposta per la prima volta in [3]. La possibilità di eliminare la linea di ritardo è dovuta all'interpolazione delle linee nel filtro verticale del dispositivo PIP. All'uscita del decoder in modalità PAL, entrambi i segnali di differenza di colore vengono estratti durante ciascuna riga a metà ampiezza (rispetto al nominale). Dopo il filtro verticale, le ampiezze del segnale aumentano fino al livello nominale. Nella modalità SECAM, i segnali R-Y e B-Y con un'ampiezza nominale (unità) vengono assegnati alternativamente attraverso la linea alle uscite del decodificatore. Dopo aver calcolato la media nel filtro verticale, si ottengono segnali di mezza ampiezza. Pertanto, per avere la stessa saturazione del colore di un'immagine piccola nelle modalità PAL e SECAM, è necessario raddoppiare l'intervallo dei segnali di differenza del colore SECAM. Il decodificatore di crominanza deve generare un segnale di identificazione dello standard di colore, che viene inviato all'unità di elaborazione centrale. In modalità SECAM, quest'ultimo scrive il livello 7 nel bit d07 del registro con sottoindirizzo 1, quindi il coefficiente di trasmissione per i segnali di differenza di colore viene raddoppiato. I chip PIP di seconda generazione sono prodotti in un pacchetto progettato per il montaggio superficiale P - DSO - 28, che ha 28 pin. Nel 1995 apparve il chip PIP di terza generazione SDA9288, che combinava le funzioni dei chip SDA9187 e SDA9188. Questo chip, come il kit di seconda generazione, fornisce un'immagine aggiuntiva con un'area di 1/9 o 1/16 dell'immagine principale. Tuttavia, ci sono anche nuove opportunità. Prima di tutto, puoi ottenere un'immagine in formato POP ("Picture Out of Frame"). Il microcircuito contiene una matrice commutabile R, G, B (per gli standard SECAM / PAL, NTSC - USA e NTSC - Giappone). È possibile selezionare uno dei 2 colori del telaio tramite il bus I4096C. La regolazione del tempo di ritardo del segnale di luminanza viene fornita non modificando le tensioni esterne, ma tramite il bus I2C (bit d0 -d2 nel registro 04). Nel microcircuito, modificando la tensione esterna al pin 15, è possibile impostare uno dei tre possibili indirizzi (11010110 con U15 = 0; 11011100 con U15 = 2,5 V e 11011110 con U15 = 5 V). Ciò consente di utilizzare tre processori PIP per visualizzare tre immagini indipendenti sullo schermo. Le informazioni sulla ricezione del segnale SECAM possono essere inviate direttamente al pin 26. In questo caso, il coefficiente di trasmissione per i segnali di differenza di colore viene raddoppiato. I microcircuiti SDA9288 sono prodotti nel pacchetto P - DSO - 32 - 2, che ha 32 pin. Riso. 1 illustra l'inclusione del chip SDA9288. Le lettere VP e HP indicano impulsi verticali e orizzontali dell'immagine principale, rispettivamente, e le lettere VI e HI indicano impulsi simili dell'immagine di ingresso; FB - impulsi di soppressione dell'uscita. I ponticelli X2 e XXNUMX vengono utilizzati per selezionare l'indirizzo del microcircuito.
Il chip SDA9189, rilasciato nel 1995, si chiama "Quad - PIP". Questo nome è dato perché può creare un frame di input con un'area pari a 1/4 dell'area dell'immagine principale. Inoltre, il chip offre altre 17 opzioni per la visualizzazione di immagini piccole, incluse quattro dimensioni 1/16, tre dimensioni 1/9, nove dimensioni 1/32. Quattro opzioni sono per il formato 16:9. Ad esempio, una di queste è costituita da tre immagini posizionate a destra oa sinistra di un fotogramma standard 4:3. Il processore SDA9189 viene utilizzato in combinazione con il chip SDA9187, che, come nei dispositivi PIP di seconda generazione, svolge le funzioni di un ADC integrato e di un formatore di flussi di informazioni digitali. Lo scopo principale di "Quadro - PIP" è scansionare i canali selezionati. Un'immagine è mobile, il resto è "congelato". È possibile introdurre in ogni immagine un'iscrizione informativa di cinque caratteri (lettere latine, numeri o simboli corrispondenti principalmente a codici ASCII). Viene determinata la parità del campo riprodotto, che contribuisce al normale funzionamento in modalità frame. Il chip non utilizza l'intera parte attiva del campo dell'immagine in ingresso. Il campionamento copre 576 campioni di luminanza per riga e 252 righe per campo. Come nei microcircuiti di seconda generazione, vengono utilizzati filtri di interpolazione orizzontale e verticale per condensare le informazioni. Per la dimensione 1/4, nei filtri viene calcolata la media solo di due campioni successivi e due linee, per 1/9 - tre campioni e linee ciascuno e per 1/36 - sei campioni e linee. Le informazioni ricevute vengono scritte nella memoria, che ha una capacità di 329184 bit. Se viene riprodotta una singola immagine, il frame rate è 50 Hz e gli standard dell'immagine principale e di input sono gli stessi (ad esempio, 625 linee), la modalità frame può essere realizzata quando vengono registrati sia i campi pari che dispari. Ciò migliora la chiarezza e la risoluzione temporale. In tutti gli altri casi vengono registrati solo i campi pari o dispari. Quando si legge una piccola immagine dalla memoria, la sua posizione sullo schermo TV viene impostata verticalmente e orizzontalmente tramite il bus l2C. Per scrivere le istruzioni, il processore dispone di 21 registri a otto bit. Il contenuto dei registri è spiegato nella Tabella. 2. Il chip SDA9189 viene fornito con tre degli stessi indirizzi dell'SDA9288. Il grado di spostamento orizzontale e verticale dell'immagine è registrato nei registri 02 e 03.
Una piccola immagine, se lo si desidera, è incorniciata. Il suo colore è impostato dai bit d0-d3 nel registro 09 (livello di segnale Y), d0-d3 e d4-d7 nel registro 10 (livelli di segnale U e V). Ci sono 4096 colori in totale. Quando si riproducono più immagini, i frame interni vengono inseriti tra di loro. Se il bit d0 nel registro 16 è impostato su 1, l'intero schermo TV, ad eccezione dell'immagine in ingresso, avrà uno sfondo a colori definito dal software. I segnali R, G, B (il bit d0 del registro 12 è 1) o Y, U, V (questo bit è 0) possono essere inviati alle uscite del microcircuito. Il valore del bit d1 nello stesso registro determina la polarità dei segnali di differenza colore in uscita (saranno non invertiti quando d1 = 0). Il processore SDA9189, come l'SDA9188, consente di selezionare una delle tre matrici R, G, B: europea (per segnali PAL e SECAM - standard EBU), asiatica (per la versione giapponese del sistema NTSC) e americana. La matrice EBU sarà selezionata quando il bit d2 del registro 11 è 0. Le differenze sono dovute alle diverse coordinate cromatiche del bianco e dei colori primari nei cinescopi utilizzati in questi paesi. Per matrici diverse si otterranno diverse ampiezze dei segnali di differenza di colore e angoli di fase rispetto all'asse B - Y. Sono indicati in Tabella. 3.
Per controllare l'interruttore R, G, B situato nel processore video, viene emesso un segnale di soppressione dal processore PIP. Il suo ritardo rispetto ai segnali di luminanza e differenza colore (bit d3 - d6 del registro 01) è impostato tramite il bus I2C. Ciò garantisce l'esatta posizione dell'immagine in ingresso rispetto al frame. I segnali di uscita vengono prelevati da resistori di carico esterni attraverso i quali scorrono le correnti dei tre DAC. Autore: B.Khokhlov, Mosca
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