視頻采集卡的AD轉(zhuǎn)換詳解
彩色視頻信號(hào)數(shù)字化技術(shù)的基本工作原理與黑白視頻信號(hào)數(shù)字化技術(shù)相同,但是也有它特殊的問(wèn)題:彩色全電視信號(hào)的解碼問(wèn)題入端,左右聲道的語(yǔ)音信號(hào)需送到語(yǔ)音信號(hào)采集模塊。
一、隔離放大器
RGB彩色電視信號(hào)首先送到隔離放大器,隔離放大器由3片 EL2020運(yùn)算放大器組成,增益系數(shù)可通過(guò)跨接線選擇反饋電阻而改變。
二、RGB/YUV線性變換器
隔離放大器輸出的RGB信號(hào)分兩路,一路送到RGB/YUV 轉(zhuǎn)換器,Y是亮度信號(hào),UV是色差信號(hào)。用YUV表示彩色電視信號(hào)有如下兩點(diǎn)好處:一是YUV的Y和黑白電視機(jī)的亮度信號(hào)兼容,即黑白電視機(jī)可接受彩色電視信號(hào);二是人的眼睛對(duì)亮度信號(hào)敏感,對(duì)UV色差信號(hào)不敏感,表示UV的數(shù)據(jù)量可以降低,現(xiàn)在常采用YUV的4:2:2或4:2:0格式,因此,可以壓縮彩色電視傳送的帶寬,壓縮表示彩色圖像的數(shù)據(jù)量。YUV的4 : 2 : 2 是現(xiàn)在民用彩色電視(PAL/NTSC)采用的方案。在nvi系統(tǒng)中,有一種彩色圖形的文件采用YUV的5 : 0. 5 : 0. 5格式,經(jīng)我們多次使用,雖然數(shù)據(jù)量壓縮了很多,但是恢復(fù)各圖形的視頻效果還是很好的。從RGB空間到YUV空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為采用三個(gè)EL2020運(yùn)算放大器,根據(jù)公式選用不同的輸入電阻和輸入端,就可以完成上述矩陣運(yùn)算,最后得到YUV信號(hào)轉(zhuǎn)換后的YUV倍號(hào),再經(jīng)過(guò)電阻電容和電感電容組成的濾波網(wǎng)絡(luò),送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
維視圖像標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)采集卡
三、A/D變換器和線緩沖器
視頻信號(hào)采集模塊3路(YUV)A/D變換器,選用了3片SONY公司生產(chǎn)的CXD1175A/D變換器,每路信號(hào)數(shù)字化后得到8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。3片CXD1175的片選信號(hào)都直接接地,因此,只要有外接視頻源輸人,3片CXD1175的輸出端,可分別得到 YUV數(shù)字化的結(jié)果。 CXD1175的采樣時(shí)鐘由錟相固路振蕩器提供,其振蕩頻率為19. 44775MHz。數(shù)字化后的數(shù)字式YUV送到線緩沖器,選用8片NEC公司生產(chǎn)的PPD42101,作高速線緩沖器。PPD42101讀寫(xiě)可異步進(jìn)行,其容量為910X8bit,其讀/寫(xiě)周期大約為70ns,而CXD1175的采樣周期為5Ons。為了不丟失數(shù)據(jù),每片CXD1175各用2片 PPD42101作為緩沖。在奇數(shù)周期,序號(hào)為奇數(shù)的讀寫(xiě)信號(hào)有效,這組芯片分別打入和讀出一個(gè)像素,在偶數(shù)周期情況相同。奇數(shù)片與偶數(shù)片的讀寫(xiě)時(shí)鐘和輸入數(shù)據(jù)DIN完全相同,讀寫(xiě)使能波形相差180,奇數(shù)芯片輸出序號(hào)為奇數(shù)的像素值,偶數(shù)芯片輸出序號(hào)為偶數(shù)的像素值,因此,解決了線緩沖器和 A/D變換器時(shí)間不匹配的問(wèn)題。
可采集HDMI/DVI/VGA信號(hào)的維視圖像非標(biāo)采集卡
四、視頻混合器
從隔離放大器輸出的另一路RGB模擬信號(hào),送到視頻混合器。視頻混合器是由兩片SD5402模擬量二選一多路開(kāi)關(guān)組成,多路開(kāi)關(guān)的另一路輸人信號(hào)來(lái)自用戶(hù)板或VGA卡。RGB視頻模擬信號(hào)和視頻混合器能夠?qū)嵰?guī)彩色鍵聯(lián)(Color Key),由彩色鍵聯(lián)信號(hào)控制選擇開(kāi)關(guān),即能在VGA顯示屏幕的任意位置,打開(kāi)任意尺寸的窗口,顯示運(yùn)動(dòng)視頻圖像。視頻混合器的輸出,選用3片EL2020 運(yùn)算放大器,作為功率放大輸出到彩色監(jiān)視器。
五、同步分離和鎖相電路
從攝像機(jī)來(lái)的復(fù)合同步信號(hào),經(jīng)過(guò)LM1S81同步分離器,分離出行同步、場(chǎng)同步以及奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)標(biāo)志。分離出的攝像機(jī)行同步信號(hào)送到鎖相回路,通過(guò)鎖相回路使視頻信號(hào)采集模塊的振蕩器的振蕩頻率與攝像機(jī)完全一致。檢相器選用74HC4044,校正電路選用TL072運(yùn)算放大器,加上電阻電容組成校正回路,運(yùn)算放大器和晶體組成壓控振蕩器,分頻器由PAU6L8,GAL16V8以及74LS632組成,這也是視頻信號(hào)采集模塊的時(shí)序電路,由它產(chǎn)生備種需要的時(shí)鐘信號(hào)。
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