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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fichas para el dispositivo Cuadro en cuadro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Телевидение Permítanos recordarle por qué un televisor necesita un dispositivo PIP: "Imagen en un marco" (o POP - "Imagen fuera de un marco"). Permite recibir en la pantalla del televisor, además de la imagen principal, uno o varios pequeños fotogramas de otros programas ubicados ya sea en el campo principal (PIP) o junto a él (POP). Algunos microcircuitos para este tipo de dispositivos ya se han descrito en la página de Radio. Sin embargo, desde entonces han aparecido nuevas generaciones de microcircuitos. Se analizan en el artículo publicado aquí. El autor también describe un diagrama esquemático de una de las opciones del dispositivo y se proporciona su placa de circuito impreso. SIEMENS ha desarrollado varias generaciones de chips para dispositivos "Picture-in-Picture". Las características del kit de primera generación (SDA9086 - SDA9088) se analizaron en [1 y 2]. En 1993, apareció el chipset de segunda generación: SDA9187 y SDA9188. El primero de ellos contiene tres ADC y circuitos de generación de señales digitales, y el segundo es un procesador PIP con memorias de campo y de línea. No es necesario el uso de un tercer chip (SDA9086), que genera la señal de reloj de la imagen principal, en el dispositivo Frame-in-Picture. En este caso, la señal de reloj puede ser generada por la unidad PLL interna incluida en el procesador SDA9188. Se le conecta un resonador de cuarzo a una frecuencia de 20,48 MHz. En lugar de uno de cuarzo, puedes utilizar un resonador de cerámica. La selección del dispositivo PLL interno se realiza a través del bus l2C. Para hacer esto, se escribe el nivel 2 en el bit d9188 del registro SDA04 con la subdirección 0. La dirección del microcircuito es la misma que la del SDA9088, es decir, 00101110. En la segunda generación de microcircuitos, la capacidad de bits del ADC se incrementó de cinco a seis, lo que mejoró la calidad del cuadro ingresado en el campo de imagen principal. Hay dos tamaños posibles: 1/9 y 1/16 del área de la pantalla. Los microcircuitos pueden funcionar en televisores con velocidades de cuadro de 50 y 100 Hz (el bit d3 en el registro 00 está establecido en el nivel 0 o 1, respectivamente). Las señales analógicas de luminancia y diferencia de color con polaridad positiva o negativa se convierten en tres señales digitales de seis bits mediante tres ADC en el chip SDA9187, que funcionan a una frecuencia de reloj de 13,5 MHz (en modo de 100 Hz, la frecuencia del reloj aumenta a 27 MHz ). Si la polaridad de las señales de diferencia de color suministradas al microcircuito es positiva, el pin 14 debe conectarse al cable común. El estado libre de este pin o el suministro de +5 V corresponde a la polaridad negativa de las señales de diferencia de color. Las oscilaciones nominales de las señales de entrada Y, U, V son iguales a 1 V. Los voltajes constantes modelo para ellos se obtienen en el microcircuito SDA9187 en un divisor que consta de resistencias internas conectadas entre los pines 18, 20, 22 y 24. Para reducir la Solución de las características de amplitud del ADC a 0,5 V, entre los pines 20 y 22 conecte una resistencia externa con una resistencia de 128 Ohmios. Las oscilaciones nominales de las señales de entrada aumentan a 2 V si se conecta una resistencia de 18 ohmios entre las clavijas 20 y 530, y una resistencia de 22 ohmios entre las clavijas 24 y 343. Las señales de diferencia de color se multiplexan. El resultado es un flujo de diez bits en el que la señal de luminancia ocupa seis bits. Se proporciona un retardo de señal de luminancia ajustable para una alineación precisa de las señales de luminancia y crominancia. El ajuste se garantiza cambiando los voltajes externos en los terminales 25 - 27 de acuerdo con la tabla. 1.
La reducción del número de líneas y muestras por línea en una imagen pequeña se produce interpolando filtros horizontales y verticales, lo que evita la aparición de distorsiones por interferencia. Luego, la información se escribe en una memoria con una capacidad de 169812 bits (212 muestras por línea, 89 líneas, 9 bits). La pequeña imagen a leer se coloca en una de las cuatro esquinas de la principal. La ubicación de salida se selecciona a través del bus l2C (bits d6 y d7 en el registro 03). Además, a través del bus l2C, puede desplazar la imagen de entrada vertical y horizontalmente (bits d0 - d3 del registro 02 y d0 - d5 del registro 03). La reproducción de imágenes es posible en modo campo o cuadro. Al configurar el modo de campo (el bit d7 en el registro con dirección 06 contiene el nivel 0), solo se escribe un campo en la memoria. En modo cuadro (d7 = 1), la memoria está constantemente en modo grabación. Los chips de dispositivos PIP se utilizan tanto en los estándares D/K y B/G (625 líneas) como en el estándar americano M (525 líneas). La imagen pequeña puede dotarse de un marco (el bit d0 del registro 01 contiene el nivel 1). El grosor de sus líneas y el color se configuran mediante el bus I2C (bits d4, d5 en el registro 05 y d1 - d3 en el registro 01). Con un tamaño de 1/9, una imagen pequeña consta de 88 líneas, cada una de las cuales contiene 212 muestras de la señal de luminancia y 53 muestras de señales de diferencia de color. En tamaño 1/16 contiene 66 líneas y 160 muestras de luminancia por línea. Los tamaños de imagen vertical y horizontal se configuran por separado (bits d6 y d7 del registro 05). Esto hace posible reproducir una pequeña imagen de 16:9 en una pantalla de 4:3. Para hacer esto, es suficiente usar el modo de salida de imagen con el número de líneas 66 y el número de muestras por línea 212. De manera similar, usando el modo 88 líneas y 160 muestras por línea, se reproduce una imagen en formato 4:3 en una pantalla con formato 16:9. Las señales de las salidas del procesador SDA9188 se pueden emitir en el formato R, G, B o Y, U, V (nivel 1 o 0 en el bit d1 del registro 00). Es posible obtener una imagen fija, denominada “congelada”. Para hacer esto, el bit d5 en el registro 00 se establece en el nivel 1. Los dispositivos PIP de segunda generación permiten el uso de un decodificador de crominancia en el canal de imagen pequeño sin retardo línea por línea. Esta solución se propuso por primera vez en [3]. La capacidad de eliminar la línea de retardo se debe a la interpolación de líneas en el filtro vertical del dispositivo PIP. En la salida del decodificador en modo PAL, durante cada línea, ambas señales de diferencia de color se asignan con la mitad de la amplitud (en relación con la nominal). Después del filtro vertical, las amplitudes de la señal aumentan hasta el nivel nominal. En el modo SECAM, las señales R - Y y B - Y con una amplitud nominal (unitaria) se asignan alternativamente a través de la línea en las salidas del decodificador. Después de promediar en un filtro vertical, se obtienen señales con la mitad de amplitud. Por lo tanto, para tener la misma saturación de color de una imagen pequeña en los modos PAL y SECAM, es necesario duplicar el rango de señales de diferencia de color SECAM. El decodificador de color debe producir una señal de reconocimiento de estándar de color, que se envía al procesador central. En modo SECAM, este último escribe el nivel 7 en el bit d07 del registro con la subdirección 1, luego se duplica el coeficiente de transmisión para las señales de diferencia de color. Los chips PIP de segunda generación se producen en un paquete diseñado para montaje en superficie P - DSO - 28, que tiene 28 pines. En 1995, apareció el chip PIP SDA9288 de tercera generación, que combinaba las funciones de los chips SDA9187 y SDA9188. Este chip, al igual que el kit de segunda generación, proporciona una imagen adicional con un área de 1/9 o 1/16 de la imagen principal. Sin embargo, también han surgido nuevas oportunidades. En primer lugar, podrás obtener la imagen en formato POP (Picture Out of Frame). El chip contiene una matriz conmutable R, G, B (para estándares SECAM/PAL, NTSC - EE.UU. y NTSC - Japón). Puede seleccionar uno de los 2 colores de marco a través del bus I4096C. El ajuste del tiempo de retardo de la señal de brillo se garantiza no cambiando los voltajes externos, sino a través del bus I2C (bits d0 -d2 en el registro 04). En el microcircuito, al cambiar el voltaje externo en el pin 15, se puede configurar una de las tres direcciones posibles (11010110 en U15 = 0; 11011100 en U15 = 2,5 V y 11011110 en U15 = 5 V). Esto permite mostrar tres imágenes independientes utilizando tres procesadores PIP. La información sobre la recepción de la señal SECAM se puede suministrar directamente al pin 26. En este caso, el coeficiente de transmisión para las señales de diferencia de color se duplica. Los microcircuitos SDA9288 se fabrican en el paquete P - DSO - 32 - 2, que tiene 32 pines. Arroz. 1 ilustra la inclusión del chip SDA9288. Las letras VP y HP indican los pulsos verticales y horizontales de la imagen principal, respectivamente, y las letras VI y HI indican pulsos similares de la imagen de entrada; FB: pulsos de supresión de salida. Los puentes X2 y XZ se utilizan para seleccionar la dirección del microcircuito.
El chip SDA9189, lanzado en 1995, se llama "Quad - PIP". Este nombre se le da porque puede crear un marco de entrada con un área igual a 1/4 del área de la imagen principal. Además, el chip ofrece otras 17 opciones para mostrar imágenes pequeñas, incluidas cuatro en tamaño 1/16, tres en tamaño 1/9 y nueve en tamaño 1/32. Cuatro opciones son para el formato 16:9. Por ejemplo, una de ellas son tres imágenes ubicadas a la derecha o izquierda de un cuadro estándar 4:3. El procesador SDA9189 se utiliza junto con el chip SDA9187, que, como en los dispositivos PIP de segunda generación, realiza las funciones de un ADC integrado y un generador de flujo de información digital. El objetivo principal de "Quadro - PIP" es escanear canales seleccionados. Una imagen resulta en movimiento, el resto está “congelada”. Es posible introducir en cada imagen una inscripción informativa compuesta por cinco caracteres (letras latinas, números o símbolos correspondientes principalmente a códigos ASCII). Se determina la paridad del campo reproducido, lo que facilita el funcionamiento normal en modo cuadro. El chip no utiliza toda la parte activa del campo de imagen de entrada. El muestreo cubre 576 muestras de señales de luminancia por línea y 252 líneas por campo. Como en los microcircuitos de segunda generación, se utilizan filtros de interpolación horizontal y vertical para comprimir la información. Para el tamaño 1/4, los filtros promedian solo dos muestras posteriores y dos líneas, para 1/9, tres muestras y líneas, y para 1/36, seis muestras y líneas. La información recibida se registra en la memoria, que tiene una capacidad de 329184 bits. Si se reproduce una sola imagen, la velocidad de fotogramas es de 50 Hz y los estándares de imagen base y de entrada son los mismos (por ejemplo, 625 líneas), entonces se puede implementar un modo de fotograma en el que se graban tanto los campos pares como los impares. Esto mejora la claridad y la resolución del tiempo. En todos los demás casos, sólo se registran campos pares o impares. Al leer una imagen pequeña de la memoria, su posición en la pantalla del televisor se establece vertical y horizontalmente a través del bus l2C. El procesador tiene 21 registros de ocho bits para escribir comandos. El contenido de los registros se explica en la Tabla. 2. El chip SDA9189 está equipado con las mismas tres direcciones que el SDA9288. El grado de desplazamiento de la imagen horizontal y vertical se registra en los registros 02 y 03.
Si se desea, se puede enmarcar una imagen pequeña. Su color se establece mediante los bits d0-d3 en el registro 09 (nivel de señal Y), d0-d3 y d4-d7 en el registro 10 (niveles de señal U y V). Se proporcionan un total de 4096 colores. Al reproducir varias imágenes, se insertan marcos internos entre ellas. Si el bit d0 en el registro 16 es 1, aparece un color de fondo definido por software en toda la pantalla del televisor, excepto en la imagen de entrada. Las salidas del microcircuito pueden generar señales R, G, B (el bit d0 del registro 12 es 1) o Y, U, V (este bit es 0). El valor del bit d1 en el mismo registro determina la polaridad de las señales de diferencia de color de salida (no estarán invertidas cuando d1 = 0). El procesador SDA9189, como el SDA9188, le permite seleccionar una de las tres matrices R, G, B: europea (para señales PAL y SECAM - estándar EBU), asiática (para la versión japonesa del sistema NTSC) y americana. La matriz EBU se seleccionará cuando el bit d2 del registro 11 sea 0. Las diferencias se deben a las diferentes coordenadas de color del blanco y los colores primarios en los tubos de imagen utilizados en estos países. Para diferentes matrices, obtendrá diferentes amplitudes de señales de diferencia de color y ángulos de fase con respecto al eje B - Y. Se enumeran en la tabla. 3.
Para controlar el interruptor R, G, B, ubicado en el procesador de video, se emite una señal de supresión desde el procesador PIP. Su retraso con respecto a la señal de brillo y las señales de diferencia de color (bits d3 - d6 del registro 01) se establece a través del bus l2C. Esto asegura la posición exacta de la imagen de entrada en relación con el marco. Las señales de salida se toman de resistencias de carga externas a través de las cuales fluyen las corrientes de los tres DAC. Autor: B.Khokhlov, Moscú
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