4.11 创维彩电的变频技术
自从1997年我国彩电行业第一台100Hz彩电问世以来，短短几年，各彩电巨头相继推出了各种各样的变频彩电，其中，以创维的双频系列、逐行系列、GMD1250系列首当其冲，面对各种琳琅满目的变频彩电，很多技术人员都想知道什么是变频技术，在此，本人将几年所了解的变频技术写出来与大家分享，或许能满足大家的好奇心。
现行50Hz隔行扫描彩电，存在大面积闪烁、行结构差、行间闪烁等诸多弊端，为此创维集团投入了大量的人力、物力、财力采用美国泰鼎公司（Trident）世界领先的DPTV－DX芯片成功开发出60Hz逐行电视。DPTV－DX支持60Hz场频下从31.25～37.5KHz的任何行频，最高可支持100Hz逐行下的64KHz行频，对于HDTV的1080i，也是完全支持的。
目前，创维变频彩电基本上都采用欧美高科技公司的核心技术，这些欧美高科技公司拥有雄厚的资金和先进的科技去开发新一代数字芯片，都在争取抢占数字彩电市场更多的份额，其中，以美国泰鼎（Trident）和nDSP、荷兰菲利普（Philip）、德国西门子（Siemens）等公司的技术最为先进。
市场上的变频彩电基本上分为四大类：第一类是传统的100Hz彩电，它是最早进入市场的数字化电视，目前在欧美占据30%的大屏幕彩电市场份额；第二类是逐行扫描电视，它是继100Hz彩电之后有了质的飞跃的彩电；第三类是60Hz隔行、75Hz隔行等变频彩电，它是采用变频技术的彩电；第四类是60Hz逐行扫描电视，由于它兼有100Hz和逐行扫描电视的双重优点，因此是今后几年数字化彩电发展的方向。
下面，将对上述彩电的变频技术进行一些简单的介绍。
首先，我们来计算场缓存和帧缓存的容量。根据国际无线电咨询委员会CCIR 601号文件的建议，以4：2：2分量编码标准作为电视演播室数字编码的国际标准。在实际应用中，不论是以CVBS为采样信号，还是以YUV为采样信号，最终的数字处理部分都是以4：2：2或4：1：1标准传输的。
下面以PAL/50Hz为例，用最少信息量4：1：1来计算一下场缓存和帧缓存的最小容量。
制 式 PAL－D
行 频 15625Hz
场 频 50Hz
标 准 采 样 频 率 13.5M
一 行 采 样 点 13.5M /15625＝864（点或像素）
一 行 有效采 样 点 864×53.3us/64us＝720(点)
一 场 的 行 数 15625/50＝312.5(行)
正 程 有 效 行 数 312.5－25＝287.5(行)
一 场 亮 度 像 素 720×287.5＝207000＝0.2M
U 分 量 和 V 分量 0.2 / 4×2＝0.1M
一场 YUV 分量总像数 0.1M＋0.2M＝0.3M
每个像素按8bit量化 0.3M×8＝2.4Mbit
这就是说，需要的场缓存至少为2.4Mbit，帧缓存至少为4.8Mbit。
以下叙述中：A代表奇数场 B代表偶数场 I代表隔行 P代表逐行
第一类：100HZ扫描彩电，简称100i
100HZ扫描工作原理示意图如下：
图4－36 100HZ扫描工作原理示意图
如图4－36（a）所示，是普通AABB方式100 Hz扫描工作原理示意图。俘获开关SW1将A1B1场的信息以50Hz/20ms的速率读到场缓存中，显示开关SW2则以100Hz/10ms的速率从场缓存中按顺序读出，即在时间轴上进行压缩后，按顺序读出为A1A1B1B1。
如图4－36（b）所示，是增强型AB*A*B方式100Hz扫描工作原理示意图。俘获开关SW1将A1B1场的信息轮流写入A、B两个场缓存中，而显示开关SW2以100Hz/10ms的速率从场缓存中读出，按顺序输出为A1B1A1B1。此方式通常需要增加运动检测电路。
100Hz扫描电视的行频是：F＝垂直采样点×刷新频率＝312.5×100＝31.25KHZ。
100Hz扫描的读出顺序图示如下：
图4－37 100HZ扫描的读出顺序示意图
第二类：50HZ逐行扫描彩电
50HZ逐行扫描工作原理示意图如下：
图4－38 50HZ逐行扫描工作原理示意图
如图4－38所示，在捕获开关SW1的控制下，A场和B场的信息分别以50Hz/20ms的速率读到帧缓存中，A场和B场的信息在帧缓存中相加，在显示开关SW2的作用下，在40ms时间内将A＋B的信息读出两次，即实现50Hz逐行扫描。
50Hz逐行扫描电视的行频：F ＝（A＋B）× 50 ＝ （312.5＋312.5）× 50 ＝ 31.25KHZ
GMD1250精密显示方式工作原理图示如下：
如图4－39所示，是GMD1250精密显像方式工作原理示意图。在俘获开关SW1的控制下， A1场和B1场的信息分别以50Hz/20ms的速率读到帧缓存1中，并进行相加，同时B1场和A2场的信息分别以50Hz/20ms的速率读到帧缓存2中，并进行相加，在显示开关SW2的作用下，在20ms 内先读出（A1＋B1），紧接着再读出（B1＋A2），这是一个完整的周期，下一个循环从（A2＋B2）（B2＋A3）开始，可以看出，其周期为40ms/25Hz，时间为一帧时间，场频仍然为50HZ。
GMD1250方式下一帧的扫描行数计算如下：
（A1＋B1）＋（B1＋A2）＝（312.5＋312.5）＋ (312.5＋312.5) ＝ 1250行
GMD1250显像电视的行频计算如下：
F ＝ 垂直采样点 × 刷新频率 ＝ 1250 × 25 ＝ 31250Hz
GMD1250精密显像与50HZ逐行扫描的区别有：1、它的相关联场是以三场为一个单元，在作运动估算时要强于50Hz逐行；2、它至少需要2个帧缓存才能实现，有时1个帧缓存可实现简单的1250精密显像。
50Hz逐行和GMD1250方式的读出顺序图示如下：
图4－40 50Hz逐行和GMD1250方式的读出顺序示意图
第三类：60HZ、75HZ隔行扫描电视
它们的优点是可以消除大面积闪烁，但相对100i来说成本较低；75P的优点是既消除了大面积闪烁，又有良好的行结构，但其成本昂贵。
75Hz扫描的读出顺序图示如下：
图4－41 75Hz扫描的读出顺序示意图
60i、75i、75P扫描电视的行频计算如下：
60i F ＝ 312.5 × 60 ＝ 18.75KHz
75i F ＝ 312.5 × 75 ＝ 23.4375KHz
75P F ＝ (312.5＋312.5) × 75 ＝ 46.875KHz
75i和75P的工作原理与60P基本相同，在此不多说明。
第四类：60Hz逐行扫描电视
它的优点是消除了大面积闪烁，又有良好的行结构，并且终端扫描频率在32～38KHz之间，同现有的100Hz相差不大，在设计上较为简单易行，而且有好的性能价格比，是未来几年内彩电的发展趋势，它的数据格式为4：2：2。
60Hz逐行扫描电视的帧缓存容量：720×575＋720×575＝828000＝0.8M
60Hz逐行扫描电视信号8Bit 量化需要的帧缓存容量：0.8×8＝6.4M
60HZ逐行扫描工作原理示意图如下：
图4－42 60HZ逐行扫描工作原理示意图
如图4－42所示，捕获开关SW1将A1、B1、A2、B2场的信息以50Hz/20ms速率分别读到帧缓存1、2中，扫描控制器选取三场进行运算处理，产生两场新的A1*＋B2*逐行扫描信号，留出一场信息用于下一循环，因为读入时间为20ms，而读出的时间为16.6ms，这样输入的场信息比输出的场信息多出3.3ms，平均六场输出时间等于5场输入时间，经过精密运算，刚好可插入一场信号，保证了50Hz向60Hz的正确转换。
60Hz逐行扫描电视的行频计算如下：
F ＝ 60 × (A1*＋B1*) ＝ 60 × (312.5＋312.5) ＝ 37.5KHz
创维5D20机芯可以在不丢失信息的情况下，经过复杂的运算，从625行信号中抽出100行，变成525行，它的行频是：F ＝ 60 × 525 ＝ 31500 ＝ 31.5KHz
对于60i的信号处理只是将帧缓存变为场缓存，以60HZ的隔行方式输出，其它运算与60P基本相仿。
60Hz扫描的读出顺序图示如下：
图4－43 60Hz扫描的读出顺序示意图
实际上，对于各种变频技术都会牵涉到内插技术，即场内行插入法、帧内场插入法。其中，场内行插入法又有A与 B行之间插入A行、A与 B行之间插入两行的平均信息等方案，此插入法采用三个行存储器和切换开关电路低速写入信息，高速读出信息，每一行图像信息通常被重复使用两次，但此插入法不能从根本上解决大面积闪烁问题，它主要用于提高行频，将隔行扫描变成逐行扫描，改善行结构，以解决行间闪烁问题；帧内场插入法采用两个或三个场存储器和切换开关电路在帧内插入场信息，帧内场插入法又有场顺序读出法、二倍场频读出法等，它主要用于提高场频，解决大面积闪烁问题。
总之，彩电的变频技术是视频数字处理在传统模拟彩电中的成功应用，它解决了传统彩电大面积闪烁和行间闪烁的问题，极大地提高了图像质量。
最后，顺便提一下，我们常说的60i、100i、75i是场频，HDTV的1080i说的是像素，它的一些指标如下：
像 素 １９２０×１０８０ （１６：９）
场 频 ６０Ｈz
帧 频 ３０Ｈz
一帧扫描行数 １１２５
行 频 33.75 KHz
4.12 数字视频处理电路故障检修
4.12.1 刚开机出现绿色雪花点，随后又自动消失
基本思路：根据故障现象，我们首先只能将故障部位定位在彩色解码到末级视放的通道电路，即VPX3226E完成彩色解码得到RGB数据流、DPTV－DX完成RGB数据流的再处理得到RGB模拟信号、TEA5114完成信号切换、KA2500完成视频放大和调整、TDA6111完成视频输出放大、CRT完成图像重显，然后，可以通过输入VGA信号来判断故障在TEA5114之前还是在之后，同时，也可以输入AV信号或YUV信号辅助判断故障范围，最后，根据定位的大致故障范围再逐步缩小范围。
注意事项：很多技术人员可能在遇到这些少见的故障现象时就会束手无策，实际上，从“绿色雪花点”故障现象我们应该能很快判断出故障在彩色解码之后的通道电路，这是因为出现彩色故障。具体在什么位置？可以采用分割电路的办法去判断，比如输入辅助信号、断开电路等。
4.12.2 开机一个小时后TV图像偏绿色
基本思路：根据故障现象，我们首先判断故障范围很可能在彩色解码之后的通道电路，而且电路可能存在热稳定性不良的问题，为了更进一步证实我们的想法，可以人为地制造高温环境，试对一些元器件进行加热，毕竟本机要等一个小时才能出现故障。
注意事项：根据故障现象，我们只能大概判断故障可能在彩色解码之后的通道电路，于是可以采用输入辅助信号、断开电路等办法进行更进一步判断。实际上与图像彩色有关的还有行逆程脉冲、I2C总线数据等，请大家要注意。
4.12.3 TV无字符，AV有抖动的字符
基本思路：如果仅是“TV无字符”，那么技术人员肯定会对CPU与字符形成有关的信号和电路进行检查，即行同步脉冲、场同步脉冲、字符振荡、字符消隐、CPU、存储器、KA2500等。本例的故障现象似乎有点古怪，它是TV无字符、AV有抖动的字符，究竟是哪方面的原因呢？我们从AV有抖动的字符，是否能感觉到什么呢？出于专业的感觉，好像“抖动”可以帮助我们很大的忙！！！字符抖动，是否意味着同步脉冲出现问题？同步脉冲从哪来？应该是从视频数字处理板DPTV－DX来的吧？同步脉冲的处理几乎不牵涉到什么外围元件，那么就检查DPTV－DX本身、I2C总线数据。
注意事项：同步脉冲的处理不仅硬件和软件要正常，还要有正常的供电！！同步脉冲处理电路要正常工作是建立在正常供电的基础上的！！！
4.12.4 移动的VGA小画面会消失
基本思路：我们应该知道VGA小画面形成相关的电路主要有U1（DPTV－DX）、U5A（TLC2932）、U12（74LS05）及其外围元件。既然VGA小画面出现故障，就首先对相关的电路进行检查，而且重点检查U5A（TLC2932）锁相环电路。
注意事项：VGA小画面的产生，不但与硬件有关，有时还与软件有关。
4.12.5 VGA有重影
基本思路：根据故障现象，我们应该只要跟踪VGA信号流程就能解决问题。首先判断VGA信号本身是否有问题，然后检查VGA插头到TEA5114之间的电路是否有问题，即检查VGA的RGB信号是否正常，如果VGA的RGB信号正常，那么接着检查VGA行场同步信号是否正常，其中，VGA行场同步信号的处理牵涉到的电路主要有U1（DPTV－DX）、U5A（TLC2932）、U12（74LS05）及其外围元件。
注意事项：我们很多技术人员遇到类似的问题可能只是考虑VGA的RGB信号方面的原因，而对于同步信号方面的原因根本不考虑。他们认为：如果同步信号出现问题，那么应该表现出行场不同步的现象，可是本例出现的是“重影”现象！究竟怎样把它们联系起来呢？实际上，DPTV－DX的VGA行场同步信号处理电路出现故障时，它的37脚输出的信号就会不正常，KA2500的18脚输入的信号也会不正常，KA2500内部箝位门输出的箝位信号就会不正常，从而导致KA2500输出的RGB信号不能得到正常的箝位，从而导致故障。虽然DPTV－DX输出的VGA行场同步信号出现不正常，而导致箝位不正常，但是它还能够同步VGA画面的显示，况且TDA9111本身就有很强的同步能力。需要说明的就是，VGA的行场同步信号处理同样也要经过U5A（TLC2932）、U12（74LS05）及其外围元件组成的锁相环电路，有时也要检查这些电路。
4.12.6 不停地搜索电台
基本思路：根据故障现象，我们可以把它与“搜台无图像”和“不存台”的故障联系起来，也就是考虑图像通道和存台必需具备的条件：正常的AFC、正常的图像同步信号、正常的存储设备、正常的行同步行振荡、正常的I2C总线数据。如果出现“搜台无图像”，那么就按“无图像”的检修方法进行；如果是“搜台有图像，可就是不停下来”，那么主要检查存台必需具备的条件是否正常。
注意事项：对于图像同步信号方面的原因，可以采用倒推法很容易检查出故障。比如，图像同步信号从哪来？I2C总线。送到I2C总线的图像同步信号数据又从哪来？VPX3226E。VPX3226E的图像同步信号又是怎样得到的？创维5D20机芯的VPX3226E将数字CVBS信号进行一系列处理得到图像同步信号，然后转化成二进制信号由I2C总线送到CPU。本例故障常见的故障部位在VPX3226E的复位电路、ADC基准电路。
4.12.7 转台无图像
基本思路：对于“转台无图像”故障，我们通常可以将它分成六个方面考虑，即图像通道是否正常、选台电路是否正常、AFC是否正常、图像同步识别信号处理电路是否正常、行同步行振荡电路是否正常、I2C总线数据及其负载是否正常。
注意事项：针对本例故障，我们可以采用假设法进行检修。首先假设其它电路正常，图像信号能否通过图像通道？然后如果图像通道正常，选台电路能否正常搜索出电台？接着考虑存台必需具备的AFC电压、图像同步识别信号是否正常和同时到达最佳？对于行同步和行振荡电路引起此故障相对好理解。特别注意的是，考虑I2C总线数据的原因时，一定不要忽略挂接在I2C总线上其它的集成电路故障导致I2C总线数据失控的情况。
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