视频同步信号分离器
高清、标清数字视频系统的同步
高清、标清数字视频系统的同步出处：《传播与制作》作者：程宏张京春日期：2011-5-17 所属期刊：201104同步是高清、标清和模拟视频系统中最基本也是最严格的技术环节。
视频系统中的各种设备，如摄像机、VTR、服务器和切换器等，均应处于同步状态。
同步信号是系统的锁相基准信号，它保证了信号切换时画面不出现滚动、跳动以及A/D、D/A转换颜色不失真等现象。
对于演播、播出系统来说，整个系统的统一同步是必不可少的。
在视频系统设计、安装、调试、维护中，工程技术人员除了要重视视频、音频等技术环节，还需要重视同步这一技术环节，科学合理地配置同步和相关设备。
一. 高清、标清系统中同步信号的种类和选择1．模拟黑场同步信号模拟黑场同步信号（BLACK BURST 简称BB），称它为黑场色同步是因为该信号的正程图像对应的信号电平是黑电平(对于PAL制黑电平为0mV；对于北美NTSC制为7.5IRE)。
图1模拟黑场同步信号应符合国家广播电影电视总局在2000年颁布的中华人民共和国广播电影电视行业标准《GY/T167-2000数字分量演播室的同步基准信号》。
该标准规定数字分量演播室系统中用模拟基准信号作为数字标清系统的外同步基准信号，该同步基准信号的有效视频信号部分应是消隐信号，同步脉冲是负极性信号，脉冲幅度300mv，行同步基准点定义为行同步脉冲的下降沿的50%处。
模拟黑场同步信号的行同步提供了行时序；场同步提供了场时序。
这一同步基准信号已经广泛用于大量的串行数字分量系统中。
模拟视频同步信号如图1。
模拟黑场同步信号的同步脉冲幅度标称值为300mV，可选色同步信号峰峰幅度标称值为300mV，同步脉冲极性应为负极性。
行同步脉冲前沿（基准沿）的建立时间不应超过210ns，在10%和90%幅度值之间测量。
行同步脉冲各前沿的定时在至少一场时间上应在前沿平均定时的±2.5ns范围之内。
基准信号应工作在75Ω阻抗下，应符合标准的BNC型。
一种基于无线射频3D光闸眼镜同步系统的设计
一种基于无线射频3D光闸眼镜同步系统的设计董彬;曹雪虹;张健;焦良葆;冯月琴【摘要】对3D显示系统的原理和光闸眼镜控制原理进行了研究.借鉴红外线发射器同步协议,设计了无线射频同步的方法,并给出了系统的硬件框图和软件流程.系统解决了时间同步和左右眼帧同步的问题,并给出了具体的延时补偿计算方法,采用2.4 GHz频段的nRF24L01无线射频芯片实现同步信号传输.最后对眼镜实际工作效果进行了测试,实际工作效果图表明此系统的有效性.【期刊名称】《南京工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(011)001【总页数】8页(P25-32)【关键词】3D;光闸眼镜;帧同步;nRF24L01【作者】董彬;曹雪虹;张健;焦良葆;冯月琴【作者单位】南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003;南京工程学院通信工程学院,江苏南京211167;南京工程学院通信工程学院,江苏南京211167;南京工程学院通信工程学院,江苏南京211167;南京工程学院通信工程学院,江苏南京211167【正文语种】中文【中图分类】U941当前3D立体显示主要采用佩戴眼镜的方法，虽然裸眼立体显示的前景更加动人，但是相关研究还处于起步阶段.而需要佩戴眼镜的立体显示技术当前主要有色分法(红蓝眼镜)、光分法(偏振式)、时分法(光闸式).红蓝眼镜成本低廉，但无法高质量观看到物体本身的颜色和整体视频效果;偏振式是用特殊偏振贴膜来过滤画面，对偏振贴膜的材质要求比较高，过滤画面清晰度难以保证;光闸式系统则将影像分帧、分时播放，利用液晶镜片通电后变得不透明的特性，通过电路控制左右镜片交替开关，达到对播放画面进行过滤的目的，从而让观众体验到立体显示的效果［1］.原理如图1所示.图1 光闸眼镜3D系统工作原理图人眼对影像的刷新频率是敏感的，研究表明3D影像一般要达到120 Hz，即左眼和右眼各60 Hz的快速刷新影像才不会让人眼产生抖动感，同时系统需要保持与2D视像相同的帧数.但是目前市面上此类眼镜技术尚不完善，相应的行业标准还没有确立.光闸式3D眼镜又分为有线和无线版，它们的技术原理、显示效果并没有区别，但是有线版3D眼镜明显要受到线的制约.目前无线3D眼镜多采用红外通信技术实现光闸开关与视频帧的同步，但红外传输可靠性和空间局限性较大，因为它是一种点对点的传输方式，传输距离有限、要对准方向且中间不能有障碍物，甚至观众的移动也会对接收信号产生很大的影响，这对剧场或者对灵活性要求较高的家庭用户而言影响比较明显.因此，本文设计并实现了一套基于2.4 GHz无线射频的光闸眼镜三维显示系统，系统主要包括同步信息获取装置，无线射频收发模块以及光闸眼镜驱动电路等.1 系统设计光闸式立体显示技术的关键在于眼镜开关控制与视频帧的严格同步.使用射频取代红外线实现3D同步，首先需要解决同步信号获取的问题.一般来讲，同步信号有两个获取途径，一是显卡本身自带的3D同步信号输出接口VESA miniDIN-3，另一种是通过3D驱动控制输出.然而目前几乎没有完全开放的3D驱动控制程序，笔者使用的NVDIA Get Force GTX480显卡也没有3D同步输出接口.因此考虑从目前现有的3D vision红外同步发射器获取同步信息，尽管同步信号源仍然依赖红外同步设备，但这并不影响射频3D同步的研究.系统整体设计原理如图2所示.同步信号的提取包括两方面的工作:一是获取场同步信号，获得场同步信息就找到了时间的基准，确定了镜片开关的时间，为此设计一款从DVI视频接口提取场同步信号的电路;二是通过对3D红外同步协议［2］的研究，对红外脉冲进行实时分析，从而确定帧的左右信息.系统具体实现是用带有3个外部中断的单片机ATmega16，1个中断管脚连接场同步信号，1个连接红外脉冲，1个连接射频模块的中断引脚.图2 系统设计原理框图1.1 硬件电路设计1.1.1 DVI同步信号分离器设计DVI同步信号分离器由两部分电路组成(见图3)，EDID(extended display identification)E2PROM电路和同步信号提取电路，因为直接连接DVI视频接口，显卡驱动程序会切换到显示设备未发现模式，显卡将停止输出视频相关信号，所以必须增加一个EDID模块.图3 DVI场同步信号分离器原理图EDID是一种标准的数据格式［3-4］，它是储存在显示器里面的用于标识显示器类型的数据结构，有了EDID，操作系统才能正确识别显示器类型，并设置相应的屏幕分辨率.EDID的标准是由VESA制定的，它是一种全球通用的技术规范.事先将对应显示器的具体EDID数据烧写到E2PROM芯片，将E2PROM与DVI接口的6、7号管脚对应连接即可.DVI显示系统通常由传送器和接收器组成［4］，传送器一般集成在显卡上，接收器则在显示器系统中，显卡的图像信息经处理编码成数据信号，该信号包括像素信息、同步信息以及控制信息等，图像数据信号经过传送器调制编码成T.M.D.S差分信号串行传输，T.M.D.S链路包含3个通道，图像的同步信息经过编码电路后通过通道0传送.DVI编码器将低频控制信号与高频数据流编码同步分时传输.其余通道传送其他图像信息［5］.数据通道0具有高低频谱间隔明显的特点，可采用低通滤波的方式进行分离.本设计电路如图4所示，电路原理是:首先将数据通道0的差分信号放大，然后使用低通滤波过滤高频图像信号，最后再使用LM555N实现整形的目的(场同步信号出现期间LM555N的TR引脚电压低于VCC/3，从而触发芯片工作在单稳态模式，这样就得到了稳定的场同步方波信号).图4 DVI场同步信号分离器电路原理图1.1.2 红外脉冲接收电路设计红外接收器可以使用TSOP35D25、TSOP75D25或BPW41D，这类红外接收器节点电容一般都很低，以BPW41D为例，节点电容设计值75 PF左右，因此具有高速接收响应速度，非常适合处理NIVIDIA红外发射器的高频红外脉冲.BPW41D 接收到的红外脉冲输出幅度在400 mV左右，经过LM311电压比较器后上拉输出即可得到容易被单片机中断识别的脉冲信号，见图5.图5 红外脉冲接收电路原理图1.1.3 无线传输模块nRF24L01无线射频芯片采用2.4 GHz全球开放ISM频段免许可证使用，最高工作速率2 Mbps，GFSK调制，其包括126个频道，可满足多点通信和跳频通信的需要.该芯片内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制机制.模块可软件设置地址，接收模块只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示)，可直连单片机使用.设置成Enhanced ShockBurst模式后具有包应答机制，可有效降低丢包率［6］.nRF24L01SE配外置天线空旷地传输距离可达30～50 m.本设计采用市面上常见的nRF24L01射频模块，通过SPI接口与单片机连接，见图6.图6 24L01无线模块连接电路原理图1.1.4 眼镜控制电路设计常见的LCD镜片一般工作于±10 V，所以需要一个10 V的升压电路和模拟开关进行驱动，本设计使用光耦合电路对控制信号进行放大处理.眼镜控制电路收到同步信号后通过软件处理延时补偿，根据液晶膜的黑白翻转时间设计并产生两路控制信号，该信号再经过数字控制模拟开关对眼镜控制信号进行光耦合升压达到能够驱动液晶的电压值，见图7.1.2 系统软件设计系统软件部分主要包括发射端和接收端两部分，发射端完成场同步信号与红外脉冲的分析处理，判断下一帧属于左眼还是右眼，同时完成同步信息发射;接收端接到同步信息之后处理延时，产生两路PWM信号驱动眼镜开关电路.1.2.1 确定左右帧场同步波形与红外脉冲的时序关系原理图如图8所示，红外同步信号在一帧图像显示之前发送，红外脉冲与场同步信号保持周期一致性.观察红外脉冲码元的特点可以看出:1)开关脉冲之间存在一定的时间间隔，并且大于码元长度本身;2)右眼关闭命令带有2个脉冲，而左眼关闭命令只有1个;3)NIVIDIA 3D Vision使用全程实时同步.图7 眼镜控制电路原理图图8 左右眼帧同步与场同步时序关系原理图利用前两个特点就可以对红外脉冲左右属性加以识别.具体方法为设置红外脉冲中断触发类型为电平跳变.中断处理程序对上升沿和下降沿两种情况分别进行判断处理，对于下降沿进行计数，上升沿则判断是否为开关码元的第一个脉冲，是则启动一次定时中断程序，时长约为Δt/2，到时中断之后只要判断下降沿的次数是1还是2就可以知道当前帧是左还是右了.1.2.2 同步发射程序原理图9中系统在t3时刻得到场同步中断之后，事实上已经来不及通知眼镜同步t3至t6这一帧画面，因此只能在t3～t6时段通过启动射频发射告知接收端如何同步t6之后那一帧画面，而下一帧同步信息需要通过t1至t3时刻的红外中断处理结果获得，即红外处理结果显示为左，那么下一帧画面为右眼画面，反之同理.射频发射以及成功确认也会产生中断.为了不与下一次红外中断产生冲突，射频通信最好要在t4时刻之前完成.图9 左右眼帧同步与场同步时序关系原理图发射端同步信号获取处理流程如图10所示.图10 同步发射端软件流程图1.2.3 同步接收端时间补偿按照发射端程序设计原理，场同步中断到来后，若检测到左右同步信息，便准备启动nRF24L01发送数据.按照图9自场同步信号上升沿中断开始距离下一帧播放理论上还有8 333+46+162=8 541 μs(VSPW=46 μs，VBPD=162 μs)，在这个过程中，以下几个部分的延时需要考虑:1)MCU向射频芯片写入配置信息和有效数据的时间，即SPI通信耗时;2)空中传输延时;3)收发双方程序处理延时;4)镜片液晶膜响应时间.MCU外部晶振频率为22.118 4 MHz，SPI时钟频率设置为4分频，通信速率理论值约为5.5 Mbps.发送数据时，首先将nRF24L01配置成待机模式，每次设置成待机模式后要延时4 μs确保SPI可靠读写;根据程序设计，通信地址、通道号、发射速率、功率、以及校验长度等配置信息占25个字节，写入配置信息耗时约为25×8/5.5=36 μs;将2个字节的有效数据送入发射缓冲区耗时约3 μs.因此SPI通信总耗时约4+36+3=43 μs.nRF24L01传输速率设置为2 Mbps，数据包有1个字节的前导码，3个字节的地址，2个字节的有效数据，1个字节CRC校验，9 bit包控制字段，合计65 bit，理论空中传输时间约为32 μs.收发双方程序处理延时难以估算，这里设计一个实验方法对程序耗时进行统计:MCU在启动nRF24L01发射数据之前启动一个16位定时器，初始值为0，不分频时溢出时间约为2 962 μs，关闭自动重发功能，根据延时分析，完成一次带自动应答的射频传输过程后，计数器不会溢出.等到MCU收到射频芯片发送成功中断时读取这个计数器的值，10次测算的均值为542 μs(此值与程序设计复杂程度有关).由于接收方发送完应答包之后就着手数据处理工作，nRF24L01先将CE 置0接收端进入待机模式对有效数据进行处理，之后再将CE拉高进入接收模式，这部分延时约20 μs.因此实际延时为542-32-20=490 μs.定时器A定时中断后产生PWM控制眼镜开关信号，这部分延时补偿时间主要依赖处理程序的长短，根据经验值大约40 μs，因此传输和程序处理延时合计8 541-490+40=8 091 μs.1.2.4 同步接收端程序原理接收端采用实时同步与锁相结合的方式，基本思想是nRF24L01接收到有效的射频同步数据后，启动定时器A，按照延时计算结果设置定时时长.等定时器A中断之后首先启动定时器B，递减计数，定时时长为8.333 ms，然后驱动眼镜开关电路.如果下次射频接收结果有效，那么关闭定时器B，启动定时器A，进入相同的流程;如果射频接收数据无效或者根本没有收到任何数据，那么定时器B到时中断之后，执行眼镜电路驱动.这就是实时同步与锁相结合的算法，见图11.在此基础上，进一步加强容错性设计.每一次射频同步信息到来后，不能直接关闭定时器B，而是需要对同步信息的延时进行判断.方法是读取定时器B的当前值，计算剩余时间.若与标准延时8 091 μs相差较小，例如低于300 μs，就认为在正常抖动误差范围内，那么仍然由定时器B中断驱动眼镜电路;如果明显超过抖动误差范围则做记录，连续若干次之后，则认为当前定时器B定时程序同步相位失效，此时关闭定时器B，重新按照标准延时启动定时器A，进入下一个循环.另外，每次接收到射频同步信息后，通过稀释周期判断它携带的同步信息与本地记录是否一致:如果与本地相反，那么同样做记录处理，连续若干次后也同样认定本地锁相失效需要更新.图11 同步接收端软件流程图总之就是让能提供稳定相位的定时器B更多地参与眼镜控制，同时加强对射频接收的同步信息的监测，隔断射频通信不稳定性对眼镜控制电路的直接影响.2 实验结果本实验使用的带有视差［7-8］的立体图像对由左右眼两幅图片组成，系统开启3D模式后，佩戴3D眼镜可以观看到这种图片带有明显的深度效果.现将左右眼图片分别打上L和R的logo，如图12所示.图12 测试图片(未开3D效果)开启3D效果后，裸眼观察到的图片或者视频都会出现一个模糊重叠的效果，如图13所示，只有带上光闸眼镜，通过让人脑产生立体景深的效果.图13 测试图片(打开3D效果，裸眼)这时如果眼镜工作正常，应该能从左右眼镜看到分别带有L和R字样的图片.左右眼镜放在数码相机前拍摄到的显示器画面如图14所示.图14 透过左右眼镜片拍摄的实际观测结果实验结果表明，左右眼镜均能正常过滤播放画面，眼镜透视画面稳定，无明显重影，实际观看3D视频时与NIVIDIA红外同步眼镜效果基本无差别.3 结语本文从实验研究的角度分析了3D光闸眼镜的工作原理，详细阐述了光闸与左右眼图像帧同步的方法，同时介绍了一种通过DVI接口提取场同步信息的电路设计，实现了一套基于2.4G射频模块同步的3D光闸眼镜系统.目前3D光闸眼镜设计协议尚未统一，不同品牌产品不能兼容，设计一款精确同步、抗干扰性强、画面稳定、亮度均衡的的光闸式立体显示系统与同步协议的设计、同步传输介质、显示器性能参数等密切相关.参考文献:【相关文献】［1］陈玲玲.3D立体显示技术的现况与展望［J］.中国西部科技，2010(30):38-39.［2］ WOODS A，HELLIWELL J.A Survey of 3D Sync IR Protocols［R］.Perth:Curtin University，2011.［3］ VESA.DDC/CI Implementation Guide DRAFT Version 1P［S］.Milpitas，2001.［4］ VESA.Extended Display Identification Data Standard［S］.Milpitas，1997.［5］李政江，陈文彬，何其锐.DVI接口应用系统的设计［J］国外电子元器件，2007(3):31-34. ［6］张煜，葛海波.基于NRF2401的跳频无线传输系统的实现［J］.西安邮电学院学报，2009(5):27-31.［7］罗莎莎，郭太良.一种二维图像序列的深度图像生成方法［J］.计算机与现代化，2012(5):39-41.［8］刘然.基于计算机立体视觉的双目立体成像研究［D］.重庆:重庆大学，2007.。
医疗器械类英语及其缩写
医疗器械类英语及其缩写DC （direct current）直流电DAMPER 阻尼器DGC （degaussing coil）消磁线圈DL （delay line ）延时线DRIVE 激励、推动DRIVE TRANSF 推动变压器DY (deflection yoke）偏转线圈EHT （extra —high tension) 极高压EMERGENCY-急停装置ERROR AMP (error amplifier）误差电压放大器E—W CORRECTION（east — west correction）东西向校正FBT （fly back transformer）逆程变压器FILTER 滤波器FLIP FLOP 双稳态触发器FIYEACK BLANKING 回扫消隐FOCUS 焦点FOCUS VR (focus variable rheostat) 聚焦电位器f.（fuse） (fuse）保险丝GANTRY—机架G （green）绿色的GND (ground）接地GREEN CUT OFF 绿枪截止调节GREEN OUT 绿色输出GREY 灰度G — Y MATRIX (G — Y ）矩阵H. BLK （horizontal blanking）行消隐H.DY (horizontal deflection yoke）行偏转线圈HFC （high frequency choke）高频扼流圈H。
HOLD （horizontal hold）行同步调节H (L）.DRIVE (horizontal driver）行推动放大器HLIN （horizontal linearity) 行线性H（L）OUT BOARD 行输出板H 。
M（module）厚膜电路HOR AFC （horizontal automatic frequency control）行自动频率控制HOR DRIVE TRANS 行激励变压器HORIZONTAL 行(水平）扫描部分HORIZ O/P (horizontal out put ）行脉冲输出H.OSC（horizontal oscillator）行振荡器H.PHASE （horizontal phase) 行（同步)相位调节H。
面阵CCD实验指导手册
⑥ 所有与 CCD 相关的实验设备都应在实验前进行检查，确定均连接好后方可 开机上电，未连接好的情况下不能开机实验；
⑦ 当发生意外事故或者实验过程中出现异常现象时，应当立即切断实验设备 的电源，并如实向指导教师汇报情况。故障排除之后方可继续实验。
2008 年 4 月
0
目
录
实验规则及注意事项 ............................................................................................................................1 实验一 面阵CCD原理及驱动实验 ......................................................................................................1 实验二 面阵CCD的数据采集与计算机接口.......................................................................................4 实验三 面阵CCD尺寸测量实验 ..........................................................................................................8 实验四 面阵CCD用于颜色识别 ........................................................................................................12 实验五 图像信息的点运算实验 ......................................................................................................15 实验六 图像的几何变换实验 ..........................................................................................................19 实验七 图像的增强与清晰处理实验...............................................................................................24 实验八 图像的边缘检测与轮廓信息处理实验...............................................................................31 实验九 典型图像分析方法实验 ......................................................................................................36 实验十 面阵CCD图像采集程序设计.................................................................................................41 实验十一 面阵CCD实物扫描及实物投影系统.................................................................................42
MAX7456翻译
单通道、单色随屏显示（OSD）发生器内置EEPROM单通道、单色随屏显示（OSD）发生器MAX7456通过消去了外部视频驱动，同步信号分离器，视频切换与EEPROM等外围电路以降低视频字符叠加的成本。
同时MAX7456适用于NTSC制与PAL制，用户可自定义256个字符。
MAX7456还可以很容易地显示公司标识，自定义图片，时间与日期等符号，且可以任意定义字符属性与大小。
MAX7456还可以通过SPI接口预加载256个字符与图片。
芯片可在-40°C至+85°C工业级温度范围内正常工作，采用28引脚TSSOP封装。
应用场合：1、安全切换系统；2、监控系统；3、工业应用；4、室内娱乐；5、消费电子；特点：1、256个用户定义字符或图形存储于内置的EEPROM ；2、闪烁、反色和背景控制字符属性；3、逐行可选的亮度；4、显示最多16行x 30个字符；5、视频驱动器输出下垂补偿；6、同步丢失、垂直同步、水平同步和时钟输出；7、内同步发生器；8、兼容NTSC和PAL ；9、兼容SPI串行接口；10、出厂带有预编程字符组；订货信息：参数说明：最大绝对额定值模拟电源到模拟地------------0.3V--+6V 模拟地到供电地-------------- -0.3V--+0.3V 数字电源到数字地----------- -0.3V---+6V 数字地到供电地-------------- -0.3V---+0.3V 供电电源到供电地----------- -0.3V---+6V电压输入、输出、下垂补偿到模拟地------------------- -0.3V--（模拟电源+0.3V）行同步、场同步、失信号到模拟地---------------------- -0.3V---+6V复位信号到模拟地------------------------------------------- -0.3V（模拟电源+ 0.3 V）时钟输入、时钟输出、晶振到地------------------------- -0.3V- （数字电源+ 0.3V）串行输入、时钟、片选、输出到数字地--------------- 0.3V（数字电源+ 0.3V）进入电压输出的最大直流--------------------------------- -100mA--+100mA连续功率消耗（Ta=+70 C、28脚的TSSOP封装）----2162mW使用的温度范围----------------------------------------------- -40C-----+85C焊接温度---------------------------- +150C存储温度范围--------------- -60C- -- +150C 导向温度--------------------------------+300C（V A VDD=+4.75V—5.25V，VDVD=+4.75V—5.25V，VPVD=+4.75V—5.25V，定时特性：（V A VDD=+4.75V—5.25V，VDVD=+4.75V—5.25V，VPVD=+4.75V—5.25V，图1：标准测试电路带有OSD的图片100%彩色条响应75%彩色矢量图60%多波群响应100%扫描响应微分相位图2T响应图微分增益1.25T响应图OSD输出白电平行失真行时序（外同步）行同步（内同步）失同步（低到高）失同步（高到低）管脚说明：图2 典型工作电路详细说明：单通道、单色随屏显示（OSD）发生器MAX7456结合了用户所需要的字符叠加和插入的所有的功能，这一芯片可兼容NTSC和PAL制式的信号，包含了输入嵌位电路、同步分离电路、视频定时发生器、OSD插入叠加电路、晶振电路、可读写OSD数据的SPI兼容接口和时评驱动（参考系统框图）。
AT1881说明书
视频同步信号分离器AT1881是一款视频同步信号分离芯片，主要应用于NTSC，PAL，SECAM制式，幅度0.5V～2Vp-p之间的视频同步信号分离。
芯片也可以用于非标准或者行频速度更快的视频信号。
标准视频信号的场脉冲输出开始于输入信号的场脉冲沿，而当输入的是非标准视频信号时，场脉冲输出在特定延迟后发生。
芯片特点●交流耦合输入●>10kΩ输入阻抗●<10mA的电源电流●复合同步输出与场输出●奇偶输出，肩箝位输出●行频可到150KHZ●非标准视频信号默认场脉冲延迟输出DIP8,SOP8系统框图管脚说明：电气参数极限参数功能描述：AT1881设计用来从混合的源视频信号里分离同步信号，源视频信号输入幅度从0.5Vp-p 到2Vp-p都可以很好地工作。
工作电源电压从5V到12V，除电源和输入耦合电容外，需要的外围器件只有内部电流调节的电阻rset以及它的去耦电容。
AT1881从源信号中产生四路同步信号：包含了行场扫描的复合同步信号、场同步脉冲信号、前后肩箝位脉冲信号以及奇偶场输出信号。
A T1881的输出信号可以用于锁定摄像头和摄像机的视频信号，辨别内存存储的区域，恢复被污染的同步信号，也可以为解码的扫描步点提供时间基准。
通过下图中A T1881的输入输出信号示例，我们可以更为直观地了解其功能特性复合输出复合输出（见figure2的b图）实际上是将电位比黑电平高的视频信号完全滤除，而比它的电位低的信号重新生成的一个同步信号。
芯片电路首先把视频信号电位基准箝位在1.5V（2脚）；然后通过一个比较器，高于开关电位的信号将被滤除，其余信号通过缓冲器到1脚输出。
开关电位一般设置成70mV，开关电位与输入信号幅度无关，对于0.5Vp-p的信号来说，相当于同步脉冲幅度的一半，而对于2Vp-p则相当于11％。
一般的，输入耦合电容上的充电电流达到8mA，而放电电流只有11uA，所以建议耦合电容取0.1uF。
TW2834
（2.1）Digital Video Input Format
为了在 display path 回放，PB_CH_EN (0x38) 寄存器必须设置成 “1”，
PB_PATH_CH (0x39) 寄存器应该设置来选择 回放的输入路径。
所以除了一个 AC 耦合电容器和末端电阻（ ac coupling capacitor and termination
resistor）不需要外部的组件。
抗混叠滤波器 能够被忽略通过设置 AFIL_BYP（0xFC）寄存器。
（1.2）ADC
TW2834 有四个 10 位的 ADC 来是模拟视频输入转换成数字视频。
垂直同步信号分离器在输入的视频信号中检测垂直同步模式。
域的状态是由垂直同步的时序决定的。
当垂直同步信号发生时，水平同步信号同时产生时，表明是一个祯的开始或者奇场的开始，反之，
表明是一个偶场。
（1.4）彩色解码（Color Decoding）
数字化的 composite 视频数据首先 以 2X 像素 每频率的速率传送到抽取滤波器
（decimation filter）。
抽取滤波器被用来完成最优化的表现和阻止高频成分被转换成视频图像。
自适应数字梳状滤波器（adaptive comb filte）被用来从 NTSC/PAL composite 视频
信号中分离高品质的 亮度/色度 信号。梳状滤波器提高了亮度的图像解析，并削减了噪音，
比如 抖线 (cross-luminance) 和串色(Cross-Color）。
视频同步信号分离器
视频同步信号分离器IA1881是一款视频同步信号分离芯片，主要应用于NTSC，PAL，SECAM制式，幅度0.5V～2Vp-p之间的视频同步信号分离。
芯片也可以用于非标准或者行频速度更快的视频信号。
标准视频信号的场脉冲输出开始于输入信号的场脉冲沿，而当输入的是非标准视频信号时，场脉冲输出在特定延迟后发生。
芯片特点●交流耦合输入●>10kΩ输入阻抗●<10mA的电源电流●复合同步输出与场输出●奇偶输出，肩箝位输出DIP8,SOP8●行频可到150KHZ●非标准视频信号默认场脉冲延迟输出系统框图管脚说明：电气参数极限参数功能描述：IA1881设计用来从混合的源视频信号里分离同步信号，源视频信号输入幅度从0.5Vp-p 到2Vp-p都可以很好地工作。
工作电源电压从5V到12V，除电源和输入耦合电容外，需要的外围器件只有内部电流调节的电阻rset以及它的去耦电容。
IA1881从源信号中产生四路同步信号：包含了行场扫描的复合同步信号、场同步脉冲信号、前后肩箝位脉冲信号以及奇偶场输出信号。
IA1881的输出信号可以用于锁定摄像头和摄像机的视频信号，辨别内存存储的区域，恢复被污染的同步信号，也可以为解码的扫描步点提供时间基准。
通过下图中IA1881的输入输出信号示例，我们可以更为直观地了解其功能特性复合输出复合输出（见figure2的b图）实际上是将电位比黑电平高的视频信号完全滤除，而比它的电位低的信号重新生成的一个同步信号。
芯片电路首先把视频信号电位基准箝位在1.5V（2脚）；然后通过一个比较器，高于开关电位的信号将被滤除，其余信号通过缓冲器到1脚输出。
开关电位一般设置成70mV，开关电位与输入信号幅度无关，对于0.5Vp-p的信号来说，相当于同步脉冲幅度的一半，而对于2Vp-p则相当于11％。
一般的，输入耦合电容上的充电电流达到8mA，而放电电流只有11uA，所以建议耦合电容取0.1uF。
为了滤除高频噪音，我们可以咱输入管脚串联一个620Ω电阻并且接一510pF电容到地，形成一个带宽为500khz的低通滤波器。
视频同步分离芯片LM1881及其应用
文章编号:1009-671X (2004)09-0020-03视频同步分离芯片LM1881及其应用葛亚明,刘 涛,王宗义(哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)摘 要:LM1881是针对电视信号的视频同步分离芯片,它可以直接对电视信号进行同步分离,准确地获得所需的视频图像信号,使用者可根据需要对该同步信号进行时序逻辑控制.LM1881广泛用于对视频信号的同步分离中,比如便携式图像采集卡、视频监控录像控制仪、基于成像系统的视频图像采集等.介绍了LM1881的主要特性,基本原理和引脚功能,给出了它的几种应用.关 键 词:LM1881;视频同步分离;视频信号中图分类号:TP211.5 文献标识码:A收稿日期:2003-08-19.作者简介:葛亚明(1976-),女,硕士研究生,主要研究方向:控制理论与控制工程.Video sync separator LM 1881and itsapplicationGE Y a 2ming ,LI U T ao ,WANG Z ong 2yi(School of Automation ,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China )Abstract :LM1881is a video sync separator which processes video signals ,and it can separate sync signal ers can carry out time sequence logical control with the sync signals by request.LM1881is used in the syn 2chronous separation of signals ,for exam ple ,portable picture gathering cards video controllers ,video picture gather 2ing ,etc.The main characters ,basic principles ,pin functions of LM1881and its application are introduced.K ey w ords :LM1881;video sync separator ;video signal 视频信号中除了包含图像信号之外,还包括了行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号以及槽脉冲信号、前均衡脉冲、后均衡脉冲等,因此,若要对视频信号进行采集,就必须准确地把握各种信号间的逻辑关系.LM1881就是针对视频信号的同步分离而生产的,它为视频信号的处理提供了极大的方便.LM1881可以从0.5～2V 的标准负极性NTSC 制、PA L 制、SEC AM 制视频信号中提取复合同步、场同步、奇偶场识别等信号,这些信号都是图像数字采集所需要的同步信号,有了它们,便可确定采集点在哪一场,哪一行.LM1881也能对非标准的视频信号进行同步分离,通过固定的时间延迟产生默认的输出作为场同步输出.1 LM1881芯片的主要特点LM1881主要特点如下:1)交流耦合的复合视频输入信号源;2)大于10kΩ的输入阻抗;3)小于10mA 的消耗电流;4)复合同步和垂直同步输出;5)奇偶场输出;6)色同步输出;7)水平扫描频率可达到150kH z ;8)边沿触发的场输出;9)对于非标准视频信号产生默认的场同步输出.图1 LM1881芯片引脚图第31卷第9期 应 用 科 技 Vol.31,№.92004年9月 Applied Science and T echnology Sep.20042 LM1881芯片的输出信号2.1 复合同步输出复合同步输出是对复合视频输入信号的箝位输出.LM1881芯片将视频信号同步顶箝位到直流1.5V,将比较器的阈值设在1.5V左右,这样便可使视频信号的图像波形部分被拉平,其他信号波形按原样复现.箝位线设在同步脉冲上,典型值为1.57mV左右.对于0.5V输入来说,箝位线大约为同步脉冲幅值的50%;而对于2V输入,箝位线大约为同步脉冲幅值的11%.2.2 奇偶场脉冲输出视频图像信号一帧画面分2场扫描,第1场先扫描奇数行1、3、5、…,称为奇数场;第2场扫描画面上的偶数行2、4、6、……,称为偶数场.奇数场开始的前一行为完整的1行,偶数场开始的前一行为1个半行,引脚7(如图1)输出的低电平表示为偶场,高电平表示为奇场.2.3 色度同步输出色度同步信号位于复合同步信号的行消隐脉冲的后肩,总共含有9～11个彩色副载波周期,占用的时间大约为2.25±0.23μs,时间滞后行同步前沿大约5.6μs.3 应 用随着科学技术的高速发展,图像数字化处理在军事、科研、工农业生产、医疗卫生等领域的应用越来越广泛.视频信号是图像数字化处理常用的信号.下面介绍几种不同领域视频信号的应用,其同步信号的分离都采用视频同步分离芯片LM1881.3.1 基于DSP的视频图像采集该系统的信号源是黑白电视信号(如图2),经LM1881分离出的视频同步信号作为FPG A的输入信号,FPG A根据这一系列同步信号进行逻辑设计来对A/D进行采样控制及信号预处理,DSP 控制整个系统图像数据的采集.双口RAM的采用实现了信号的实时采集与处理[1].3.1.1 视频图像采集视频图像采集采用的黑白电视信号(PA L制)说明如下:1)扫描方式为隔行扫描;2)每秒50场,场周期为20ms,每场312.5行,行周期为64μs;图2 基于DSP的成像系统的原理图 3)黑白电视信号由图像信号,复合消隐脉冲,复合同步脉冲组成.场消隐期宽度为25个行周期,场同步脉冲宽度为2.5个行周期,行消隐期宽度为12μs,行同步脉冲宽度为4.7μs;4)逐场采集电视信号,每场的图像大小为256×256,灰度值为256.3.1.2 同步信号的提取同步信号的提取采用视频同步分离芯片LM1881,分离出的行同步信号(HS)、场同步信号(VS)、奇偶场识别信号(ODE V)作为FPG A的输入信号,并控制A/D采样进程.3.1.3 A/D转换器的选择电视图像信号的带宽理论计算值为7.37MH z,实际取5.5275MH z.由香农定理知,A/ D的采样频率应该大于2倍的图像最高频率,所以A/D转换器采用TI公司的T LC5510芯片. T LC5510为8bit、20Msps的高速并行A/D转换器,单5V电源工作且只消耗100mW(典型值)的功率,内含采样保持电路和参考电压,并行输出口为三态口.3.1.4 FPG A采集控制逻辑部分的考虑一场视频图像有312.5行,场消隐期宽度为25个行周期,为使图像的采集行范围不落入场消隐期中,确定一场的采集从场同步滞后32个HS (行同步信号)脉冲开始,采集256行后停止,这样可保证不会采到消隐电平.图像每行时间为64μs,其中行消隐宽度为12μs,行消隐期中有4.7μs的行同步头,行同步头在消隐期中的位置一般靠前.确定从采集行行同步滞后7μs后开始采集(滞后时间可视具体信号稍加调整),采集时钟为5MH z,采256个点需要51.2μs.可以用一个8分频的计数器,将40MH z的输入时钟C LOCK变换为5MH z的采集时钟AD-C LK.・12・第9期 葛亚明,等:视频同步分离芯片LM1881及其应用3.2 便携式图像压缩卡的设计该系统采用T MS320VC5402数字信号处理器构成图像压缩卡(如图3),此压缩卡可直接挂在摄像机的视频输出端,在现场对图像信号进行采集、DCT 变换和Hu ffman 编码,并用RS 2485总线将压缩图像传送给上位机[2].LM1881分离出的复合同步信号、垂直同步信号和奇、偶场信号作为C5402的外部中断输入信号.当奇场同步脉冲信号到来时,C5402响应场中断,做好采集图像数据的准备,当行同步脉冲到来时,C5402响应行中断,连续采集一行图像数据.奇场图像数据采集完毕后再采集偶场的数据.图3 压缩卡框图该系统的同步分离电路由幅度分离和频率分离、脉冲调整组成.幅度分离有视频同步分离电路LM1881完成,视频信号由LM1881输入端进入,输出复合同步信号和场同步信号.频率分离和脉宽调整由不可重触发的双单稳态触发器74LS221完成.复合同步信号和场同步信号分别进入221的负脉冲触发端1A 和2A ,精确调整触发器的暂态时间,使得输出为负脉宽10.7μs 的行同步脉冲及1.5ms 的场同步脉冲.行、场同步脉冲的低电平持续整个行、场消隐期,以保证地址计数器和A/D 只工作在行、场正程,扫描期间对有效的图像信号采样及计数.3.3 视频监控录像控制仪的图像采集与处理视频监控录像控制仪主要应用于对静止场景的监控,如银行、宾馆、商场等场所,完成防盗、防火、警戒的报警及动态图像的自动记录(如图4).2个帧存器(静态存储器)A 和B 的设计,实现了图像的实时采集并将2帧图像进行快速比较.在单片机的控制下图像采集与处理单元将摄像机输入的视频信号采集一帧,与前一次采集的图像进行比较,并统计比较结果,根据统计结果判决是否启动报警与录像控制单元[3].3.3.1 预处理及A/D 转换预处理电路将来自摄像机的图像信号进行放大、对比与亮度调整、幅度箝位,送A/D 转换电路.A/D 转换由高速视频转换芯片C A3318CE 完成,本系统在视频信号行正程期间采样128点,故其采样频率选取2.5MH z.图4 采集与处理单元3.3.2 时序电路时序电路产生采集图像所需要的帧存扫描地址及A/D 转换控制信号,它主要实现2个电路:行内地址产生电路(点计数器)和行间地址产生电路(线计数器),这2个计数器的时钟均来自于与视频信号源同步的RC 振荡器,其震荡频率为5MH z ,计数器的输出频率为2.5MH z ,用作A/D 转换时钟及A/D 转换控制.2个计数器的预置值计算如下:设时钟周期为0.2μs ,行周期为64μs ,其中正程51.2μs ,逆程12.8μs ;逆程期的前肩1.6μs ,行同步宽度约为4.8μs.因而行正程期间按模256计数,逆程期间按模64计数,其中前肩期计数值为8,行同步脉冲期间不计数,预置值应为224.4 结束语本文介绍的视频同步分离芯片LM1881在视频信号处理领域有着广泛的应用,它对于理解和分析视频源提供了简捷途径,使用者可方便地对其分离出的同步信号进行所需要的逻辑时序控制,为进一步的设计奠定了基础.参考文献:[1]张晓飞,袁祥辉.基于DSP 成像系统的视频图像采集部分的实现[J ].压电与声光,2002,24(6):247-250.[2]梁 莹,严国萍.便携式图像存储卡的设计[J ].器件与电路,2000,11(3):86-87.[3]杨兆选,孙洪波.视频监控录像控制仪的研制[J ].电子技术应用,1996(9):41-43.[责任编辑:李雪莲]・22・应 用 科 技 第31卷。
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视频同步信号分离器
IA1881是一款视频同步信号分离芯片，主要应用于NTSC，PAL，SECAM制式，幅度0.5V～2Vp-p之间的视频同步信号分离。
芯片也可以用于非标准或者行频速度更快的视频信号。
标准视频信号的场脉冲输出开始于输入信号的场脉冲沿，而当输入的是非标准视频信号时，场脉冲输出在特定延迟后发生。
芯片特点
●交流耦合输入
●>10kΩ输入阻抗
●<10mA的电源电流
●复合同步输出与场
输出
●奇偶输出，肩箝位输
出
DIP8,SOP8
●行频可到150KHZ
●非标准视频信号默认场脉冲延迟输出
系统框图
管脚说明：
电气参数
极限参数
功能描述：
IA1881设计用来从混合的源视频信号里分离同步信号，源视频信号输入幅度从0.5Vp-p 到2Vp-p都可以很好地工作。
工作电源电压从5V到12V，除电源和输入耦合电容外，需要的外围器件只有内部电流调节的电阻rset以及它的去耦电容。
IA1881从源信号中产生四路同步信号：包含了行场扫描的复合同步信号、场同步脉冲信号、前后肩箝位脉冲信号以及奇偶场输出信号。
IA1881的输出信号可以用于锁定摄像头和摄像机的视频信号，辨别内存存储的区域，恢复被污染的同步信号，也可以为解码的扫描步点提供时间基准。
通过下图中IA1881的输入输出信号示例，我们可以更为直观地了解其功能特性
复合输出
复合输出（见figure2的b图）实际上是将电位比黑电平高的视频信号完全滤除，而比它的电位低的信号重新生成的一个同步信号。
芯片电路首先把视频信号电位基准箝位在1.5V（2脚）；然后通过一个比较器，高于开关电位的信号将被滤除，其余信号通过缓冲器到1脚输出。
开关电位一般设置成70mV，开关电位与输入信号幅度无关，对于0.5Vp-p的信号来说，相当于同步脉冲幅度的一半，而对于2Vp-p则相当于11％。
一般的，输入耦合电容上的充电电流达到8mA，而放电电流只有11uA，所以建议耦合电容取0.1uF。
为了滤除高频噪音，我们可以咱输入管脚串联一个620Ω电阻并且接一510pF电容到
地，形成一个带宽为500khz的低通滤波器。
滤波器会使输入中的副载波消弱18dB；另外，滤波器在可以抑止温度噪声的同时，输出信号的延迟可能从40ns增大到200ns。
所以加不加滤波器不由这个模块决定，而是取决于整个系统设计。
场同步脉冲输出
场同步脉冲是通过芯片内部对复合信号积分的方法得到的。
看第一页的系统框图的模块中我们可以发现，这个模块中存在着两个比较器。
比较器的负端分别接DC电平V1，V2，正端都接复合同步信号的积分器的输出。
积分器用于对复合同步信号缓冲器的输入端积分，积分电流取决于外部调节电阻rset。
积分器在负脉冲期间充电，非脉冲期间放电。
在行扫描期间，由于负脉冲期间非常短，积分器输出电平低于V1,V2。
当场同步期间到达，由于负脉冲非常宽，积分器充电到V1，V2之间，接V1的比较器将产生一高电平，并且这个高电平送入D触发器，在输入负脉冲的上升沿输出；D触发器的输出经过一个或门后使R/S置位，R/S的置位输出让振荡器开始工作；振荡器的输出送入分频器，除8输出会重置R/S。
同时，R/S的QN输出端送入3脚，即为IA1881的场脉冲输出。
场脉冲开始于场同步的负脉冲的上升沿，宽度为振荡器的8个振荡周期（振荡器的周期由rset决定）。
外接Rset电阻如何影响积分器和内部振荡器，可以从“rset Value selection vs vertical serration pulse separation”测试图中得到。
当场同步期间负脉冲特别长或者一直为负时，IA1881也可以产生一个默认的场脉冲输出延迟。
在此情形下，积分器充电时间足够长，以至于输出到两个比较器的电压超过V2。
由于比较器V1的输出到的D触发器没有负脉冲的上升沿的触发，只有V2比较器的输出通过或门，R/S触发器由它置位，输出到3脚。
需要说明的，如果输出场脉冲宽度比输入的场负脉冲短，输入的负脉冲上升沿将导致比较器V1起作用，输出第二个场脉冲。
默认场脉冲延迟与rset电阻的关系见“vertical default sync delay time vs rset”图。
奇偶场输出
产生一个奇偶场输出来鉴别输入场是IA1881的一个重要特点，这使得芯片在帧存储和解调变换场的测试信号方面有着重要的应用。
对于一个场交织的复合视频信号，两场形成一帧，其中一场必然在场末存在半个行周期，如果在图像的末端，那我们就称其为奇场或者“1场”；而偶场（即“2场”）则在场末有着完整的行周期。
可以参照Figure2（a）就是偶场的末端奇场的起始端的图形。
检测奇偶场信号同样是通过对复合同步信号积分来获得的。
积分电容在同步脉冲时放
电，非脉冲期间充电。
在正常行周期期间，由于脉冲宽，充电电压可以充到大于比较器的域值，比较器输出对T触发器（T的时钟接复合同步信号）清“0”；当场同步期间到来时，由于充电时间不够，T触发器不再置“0”，而是被复合同步信号中的均衡脉冲触发反转。
由于奇数场末的半行期间相当于一个均衡脉冲，所以，在场输出脉冲处取样，就能得到奇偶场输出。
肩箝位脉冲
在一个复合的视频信号中，色彩脉冲总是在行脉冲后沿的空白处，周期约4.8u，幅度与黑电平相当。
IA1881在5脚产生一个脉冲以便获取这个色彩脉冲，来得到恢复色彩副载波以及黑色DC电平。
这个输出脉冲是这样得到的，当输入同步脉冲沿时让一个电容充电，同时5脚输出并保持低电平，直到充到时间足够才恢复高电平。
这个输出脉冲大约4u宽度，要得到更窄的脉冲可以在输出加C-R网路，如应用与行扫描速度更快的系统。
应用曲线
典型应用电路
封装图。