Puces pour l'appareil Frame in frame. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Rappelons pourquoi un téléviseur a besoin d'un périphérique PIP - « Picture in a Frame » (ou POP - « Picture out of a Frame »). Il permet de recevoir sur l'écran du téléviseur, en plus de l'image principale, une ou plusieurs petites images d'autres programmes situés soit dans le champ principal (PIP), soit à côté de celui-ci (POP). Certains microcircuits pour de tels appareils ont déjà été décrits sur la page Radio. Mais depuis, de nouvelles générations de microcircuits sont apparues. Ils sont discutés dans l’article publié ici. L'auteur décrit également un schéma de principe de l'une des options de l'appareil, ainsi que son circuit imprimé.

SIEMENS a développé plusieurs générations de puces pour les appareils « Picture-in-Picture ». Les fonctionnalités du kit de première génération (SDA9086 - SDA9088) ont été discutées dans [1 et 2]. En 1993, un chipset de deuxième génération apparaît : SDA9187 et SDA9188. Le premier d'entre eux contient trois CAN et circuits de génération de signaux numériques, et le second est un processeur PIP avec des mémoires de champ et de ligne.

L'utilisation d'une troisième puce (SDA9086), qui génère le signal d'horloge de l'image principale, dans le dispositif Frame-in-Picture n'est pas nécessaire. Dans ce cas, le signal d'horloge peut être généré par l'unité PLL interne incluse dans le processeur SDA9188. Un résonateur à quartz à une fréquence de 20,48 MHz y est connecté.

Au lieu d'un résonateur à quartz, vous pouvez utiliser un résonateur en céramique. La sélection du périphérique PLL interne est assurée via le bus l2C. Pour ce faire, le niveau 2 est écrit sur le bit d9188 du registre SDA04 avec la sous-adresse 0. L'adresse du microcircuit est la même que celle du SDA9088, soit 00101110.

Dans la deuxième génération de microcircuits, la capacité en bits de l'ADC a été augmentée de cinq à six, ce qui a amélioré la qualité de la trame entrée dans le champ d'image principal. Il existe deux tailles possibles : 1/9 et 1/16 de la surface de l'écran. Les microcircuits peuvent fonctionner dans des téléviseurs avec des fréquences d'images de 50 et 100 Hz (le bit d3 du registre 00 est réglé respectivement au niveau 0 ou 1).

Les signaux analogiques de luminance et de différence de couleur avec une polarité positive ou négative sont convertis en trois signaux numériques de six bits par trois CAN dans la puce SDA9187, fonctionnant à une fréquence d'horloge de 13,5 MHz (en mode 100 Hz, la fréquence d'horloge est augmentée à 27 MHz. ). Si la polarité des signaux de différence de couleur fournis au microcircuit est positive, la broche 14 doit être connectée au fil commun. L'état libre de cette broche ou l'alimentation de +5 V correspond à la polarité négative des signaux de différence de couleur.

Les oscillations nominales des signaux d'entrée Y, U, V sont égales à 1 V. Des tensions constantes modèles pour eux sont obtenues dans le microcircuit SDA9187 sur un diviseur constitué de résistances internes connectées entre les broches 18, 20, 22 et 24. Pour réduire le solution des caractéristiques d'amplitude de l'ADC à 0,5, 20 V, entre les broches 22 et 128, connectez une résistance externe avec une résistance de 2 Ohms. Les oscillations nominales des signaux d'entrée augmentent jusqu'à 18 V si une résistance de 20 Ohms est connectée entre les broches 530 et 22 et une résistance de 24 Ohms est connectée entre les broches 343 et XNUMX.

Les signaux de différence de couleur sont multiplexés. Le résultat est un flux de dix bits dans lequel le signal de luminance occupe six bits. Un retard de signal de luminance réglable est fourni pour un alignement précis des signaux de luminance et de chrominance. Le réglage est assuré en modifiant les tensions externes aux bornes 25 - 27 conformément au tableau. 1.

La réduction du nombre de lignes et d'échantillons par ligne dans une petite image se produit grâce à l'interpolation de filtres horizontaux et verticaux, ce qui évite l'apparition de distorsions d'interférence. Les informations sont ensuite écrites en mémoire d'une capacité de 169812 bits (212 échantillons par ligne, 89 lignes, 9 bits).

La petite image à lire est placée dans l'un des quatre coins de la principale. L'emplacement de sortie est sélectionné via le bus l2C (bits d6 et d7 dans le registre 03). Aussi, via le bus l2C, vous pouvez décaler l'image d'entrée verticalement et horizontalement (bits d0 - d3 du registre 02 et d0 - d5 du registre 03). La reproduction d'image est possible en mode champ ou image. Lors du réglage du mode champ (le bit d7 dans le registre d'adresse 06 contient le niveau 0), un seul champ est écrit en mémoire. En mode image (d7 = 1), la mémoire est constamment en mode enregistrement.

Les puces des appareils PIP sont utilisées à la fois dans les normes D/K et B/G (625 lignes) et dans la norme américaine M (525 lignes).

La petite image peut être munie d'une trame (le bit d0 du registre 01 contient le niveau 1). L'épaisseur de ses traits et sa couleur sont réglés via le bus I2C (bits d4, d5 dans le registre 05 et d1 - d3 dans le registre 01). D'une taille de 1/9, une petite image se compose de 88 lignes, dont chacune contient 212 échantillons du signal de luminance et 53 échantillons de signaux de différence de couleur. Au format 1/16, il contient 66 lignes et 160 échantillons de luminance par ligne.

Les tailles d'image verticale et horizontale sont définies séparément (bits d6 et d7 du registre 05). Cela permet de reproduire une petite image 16:9 sur un écran 4:3. Pour ce faire, il suffit d'utiliser le mode de sortie d'image avec le nombre de lignes 66 et le nombre d'échantillons par ligne 212. De même, en utilisant le mode 88 lignes et 160 échantillons par ligne, une image au format 4:3 est reproduite sur un écran au format 16:9. Les signaux des sorties du processeur SDA9188 peuvent être sortis au format R, G, B ou Y, U, V (niveau 1 ou 0 dans le bit d1 du registre 00). Il est possible d'obtenir une image fixe, dite « figée ». Pour ce faire, le bit d5 du registre 00 est mis au niveau 1.

Les appareils PIP de deuxième génération permettent l'utilisation d'un décodeur de chrominance dans le petit canal d'image sans ligne à retard par ligne. Cette solution a été proposée pour la première fois dans [3]. La possibilité d'éliminer la ligne à retard est due à l'interpolation des lignes dans le filtre vertical du dispositif PIP. A la sortie du décodeur en mode PAL, lors de chaque ligne, les deux signaux de différence de couleur sont attribués avec la moitié de l'amplitude (par rapport à la nominale). Après le filtre vertical, les amplitudes du signal augmentent jusqu'au niveau nominal. En mode SECAM, les signaux R - Y et B - Y d'amplitude nominale (unité) sont alloués alternativement via la ligne aux sorties du décodeur. Après moyenne dans un filtre vertical, des signaux avec la moitié de l'amplitude sont obtenus. Par conséquent, afin d'avoir la même saturation des couleurs d'une petite image en modes PAL et SECAM, il est nécessaire de doubler la plage des signaux de différence de couleur SECAM.

Le décodeur de couleurs doit produire un signal de reconnaissance d'étalon de couleur, qui est envoyé au processeur central. En mode SECAM, ce dernier écrit le niveau 7 sur le bit d07 du registre de sous-adresse 1, puis le coefficient de transmission des signaux de différence de couleur est doublé.

Les puces PIP de deuxième génération sont produites dans un boîtier conçu pour le montage en surface P-DSO-28, qui comporte 28 broches.

En 1995, la puce PIP SDA9288 de troisième génération est apparue, combinant les fonctions des puces SDA9187 et SDA9188. Cette puce, comme le kit de deuxième génération, fournit une image supplémentaire d'une superficie de 1/9 ou 1/16 de l'image principale. Cependant, de nouvelles opportunités sont également apparues. Tout d'abord, vous pouvez obtenir l'image au format POP (Picture Out of Frame).

La puce contient une matrice commutable R, G, B (pour les normes SECAM/PAL, NTSC - USA et NTSC - Japon). Vous pouvez sélectionner l'une des 2 couleurs de cadre via le bus I4096C. Le réglage de la temporisation du signal de luminosité est assuré non pas par modification des tensions externes, mais via le bus I2C (bits d0 -d2 dans le registre 04).

Dans le microcircuit, en modifiant la tension externe sur la broche 15, l'une des trois adresses possibles peut être définie (11010110 à U15 = 0 ; 11011100 à U15 = 2,5 V et 11011110 à U15 = 5 V). Cela permet d'afficher trois images indépendantes à l'aide de trois processeurs PIP.

Les informations sur la réception du signal SECAM peuvent être directement fournies à la broche 26. Dans ce cas, le coefficient de transmission des signaux de différence de couleur est doublé.

Les puces SDA9288 sont fabriquées dans le boîtier P-DSO-32-2, qui comporte 32 broches.

Riz. 1 illustre l'inclusion de la puce SDA9288. Les lettres VP et HP indiquent respectivement les impulsions verticales et horizontales de l'image principale, et les lettres VI et HI indiquent des impulsions similaires de l'image d'entrée ; FB - sortie d'impulsions de suppression. Les cavaliers X2 et XZ permettent de sélectionner l'adresse du microcircuit.

(cliquez pour agrandir)

La puce SDA9189, sortie en 1995, s'appelle « Quad - PIP ». Ce nom est donné car il peut créer un cadre d'entrée avec une surface égale à 1/4 de la surface de l'image principale. De plus, la puce offre 17 autres options pour afficher de petites images, dont quatre au format 1/16, trois au format 1/9 et neuf au format 1/32. Quatre options sont pour le format 16:9. Par exemple, l'une d'entre elles est constituée de trois images situées à droite ou à gauche d'un cadre standard 4:3.

Le processeur SDA9189 est utilisé conjointement avec la puce SDA9187 qui, comme dans les appareils PIP de deuxième génération, remplit les fonctions d'un CAN intégré et d'un générateur de flux d'informations numériques.

L'objectif principal de "Quadro - PIP" est le balayage des chaînes sélectionnées. Une image s'avère mobile, les autres sont « figées ». Il est possible de saisir dans chaque image une inscription informative composée de cinq caractères (lettres latines, chiffres ou symboles correspondant principalement à des codes ASCII). La parité du champ reproduit est déterminée, ce qui facilite le fonctionnement normal en mode trame.

La puce n'utilise pas toute la partie active du champ de l'image d'entrée. L'échantillonnage couvre 576 échantillons de signaux de luminance par ligne et 252 lignes par champ. Comme dans les microcircuits de deuxième génération, des filtres d'interpolation horizontaux et verticaux sont utilisés pour compresser les informations. Pour la taille 1/4, les filtres font la moyenne de seulement deux échantillons et deux lignes ultérieurs, pour 1/9 - trois échantillons et lignes, et pour 1/36 - six échantillons et lignes. Les informations reçues sont enregistrées dans une mémoire d'une capacité de 329184 50 bits. Si une seule image est lue, la fréquence d'images est de 625 Hz et les normes d'image de base et d'entrée sont les mêmes (par exemple, XNUMX lignes), alors un mode image peut être implémenté dans lequel les champs pairs et impairs sont enregistrés. Cela améliore la clarté et la résolution temporelle. Dans tous les autres cas, seuls les champs pairs ou impairs sont enregistrés.

Lors de la lecture d'une petite image de la mémoire, sa position sur l'écran du téléviseur est réglée verticalement et horizontalement via le bus l2C. Le processeur dispose de 21 registres de huit bits pour l'écriture de commandes. Le contenu des registres est expliqué dans le tableau. 2. La puce SDA9189 est équipée des trois mêmes adresses que la SDA9288. Le degré de décalage de l'image horizontalement et verticalement est enregistré dans les registres 02 et 03.

(cliquez pour agrandir)

Une petite image peut être encadrée si vous le souhaitez. Sa couleur est fixée par les bits d0-d3 dans le registre 09 (niveau de signal Y), d0-d3 et d4-d7 dans le registre 10 (niveaux de signal U et V). Au total, 4096 0 couleurs sont proposées. Lors de la lecture de plusieurs images, des cadres internes sont insérés entre elles. Si le bit d16 dans le registre 1 est XNUMX, une couleur d'arrière-plan définie par logiciel apparaît sur tout l'écran du téléviseur, à l'exception de l'image d'entrée.

Les sorties du microcircuit peuvent délivrer soit les signaux R, G, B (le bit d0 du registre 12 est à 1), soit Y, U, V (ce bit est à 0). La valeur du bit d1 dans le même registre détermine la polarité des signaux de différence de couleur en sortie (ils seront non inversés lorsque d1 = 0).

Le processeur SDA9189, comme le SDA9188, permet de sélectionner l'une des trois matrices R, G, B : européenne (pour les signaux PAL et SECAM - norme EBU), asiatique (pour la version japonaise du système NTSC) et américaine. La matrice EBU sera sélectionnée lorsque le bit d2 du registre 11 est à 0. Les différences sont dues aux différentes coordonnées de couleur du blanc et des couleurs primaires dans les tubes cathodiques utilisés dans ces pays. Pour différentes matrices, vous obtiendrez différentes amplitudes de signaux de différence de couleur et d'angles de phase par rapport à l'axe B - Y. Ils sont répertoriés dans le tableau. 3.

Pour contrôler les commutateurs R, G, B, situés dans le processeur vidéo, un signal de suppression est émis par le processeur PIP. Son retard par rapport aux signaux de luminosité et de différence de couleur (bits d3 - d6 du registre 01) est réglé via le bus l2C. Cela garantit la position exacte de l’image d’entrée par rapport au cadre. Les signaux de sortie proviennent de résistances de charge externes à travers lesquelles circulent les courants des trois DAC.

Auteur : B.Khokhlov, Moscou

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