模拟图像数字显示效果的改善与探讨

姜学勤

摘 要：随着数字化时代的到来，人们的生活也变得越来越丰富多彩，各种智能手机，车载音响，移动导航，仪器仪表等都具备可视化的操控和效果反馈功能。科技的发展使显像技术由更高性能的数字手段逐步取代模拟手段。该文就模拟图像数字显示出现的画面噪声的改善作了探讨，希望能够对在这方面有困扰的各位有所帮助。

关键词：数模转换 叠加噪声 量化噪声

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0008-01

案例涉及的设备采用的是数字显示屏（6bit×3ch），同时支持模拟信号的输入和显示，而其内部视频转换电路中采用8bit的数字转换芯片，这就需要把8bit视频信号的部分数据舍弃才能显示。模拟信号本身的易受影响的问题，模拟数字转换时较容易发生的量化噪声，以及数据舍弃时所发生的数据变化，都有可能作为画面噪声显示出来被人眼所觉察以致产生不适感。

课题（1）模拟视频信号（CVBS模拟信号比较常见）的叠加噪声和转换过程中产生的量化噪声的减弱。

课题（2）内部视频信号转换时数据变化问题的处理。

1 说明

首先是案例设备的模块图，如图1。

其处理方法。

（1）CVBS数字解码芯片8bit YUV

—— 上述课题1。

（2）8bit YUV计数器6bit数字RGB

—— 上述课题2。

（3）6bit数字RGBLCD显示驱动6bit数字RGBLCD显示屏。

外界输入的CVBS模拟视频信号在PANEL-MAIN上进行传输的时候，很容易被PANEL-MAIN上的其他模块影响。因为PANEL-MAIN上会有各种各样的电源电路尤其是背光电源供给电路等，它们会产生相当的噪声。然后通过电源/地等的传导，使得这些噪声有可能叠加到CVBS视频信号上，致使PANEL-MAIN出来的视频信号本身就已经带有所谓的叠加噪声*1。同时数字解码芯片对输入的模拟视频信号（CVBS信号）进行模拟数字转换时，也会产生量化噪声*2。转换好的8bit数字信号会被输送到计数器中，计数器接收到之后，因为考虑到后续的显示屏只需要6bit信号，所以会把下位的2bit的数据舍弃，这样会使得数据发生一定的变化。

（1）叠加噪声。

来自其他电路模块的影响。通过传导辐射等方式叠加到视频信号上。假设数字解码芯片进行（Full-Scale 1.4Vpp）的A/D转换，大概会有22 mV/bit的变化量。当噪声信号超过22 mV的话，会使得转化后的数字信号有可能在3个区间内变化，此时画面噪声将会更加明显。

（2）量化噪声。

进行模拟数字转化的时候，当模拟信号有22 mV变化的时候，就会发生bit增减的可能。例如，如果阈值附近的辉度电平上存在着这个22 mV左右的细微噪声的话，就会发生bit变化，从而产生量化噪声。

2 设计方法

因为数据的舍弃方法一旦确定，理论上就不可以随便变动，除非采用新的舍弃方法或者采用其他的处理方式。所以同种舍弃方法上的改善效果并不明显，我们先从噪声的处理方法上来着手检讨。

（1）理论设计阶段的考虑：量化噪声发生的时候，最为显眼的是灰色画面，所以，导航画面等的类似静止的视频输入的时候以及需要对这样的信号进行模拟数字转换的时候，需要特别的注意。再就是如果有外部输入，因为外部输入设备是否考虑了以上的问题是我们无法控制的，所以实际评价的时候要用光栅信号来确认。（光栅信号分档越细越好）

（2）基板排板阶段的考虑：使用数字显示屏的场合，要尽量避免不必要的噪声叠加到CVBS之类的模拟信号上，同时也有必要尽量抑制量化噪声。鉴于此，希望在设计上考虑几点。①抑制大电流电源电路过来的传导噪声的影响。避免传导到映像输入电路的GND·電源上。例如；不同模块的GND切分的排板考量；电源上加入滤波器；大电流电源自身的噪声抑制等。②产品内，从模拟视频信号进入到A/D转换完成为止的排板走线的考虑。CVBS信号的频率范围在60 Hz～6 MHz的程度，所以尽可能避免和DC/DC电源·机芯的马达电源等的电源线条并行为好。③模拟数字转换芯片和视频输入模块的电源·GND的考虑。模拟数字转换时的基准GND·电源变动较大的话，即便是输入信号没有窜入噪声也会导致画面噪声的产生。还有，模拟数字转换芯片的使用说明书上应该都记载着使用上的注意事项，需要认真阅读和参考。

（3）评价阶段的考虑：为了掌握所设计产品的弱点在那里，最少也要进行一次彻底的确认，采用尽可能细的光栅信号来确认。评价时候如果不能很好的掌握的话，可能后期会产生大规模的排板变更。所以还是希望最好能够在早期的评价中发现问题和及时整改。

3 今后的发展

量化噪声本身其实是没有办法实现完全消除的。通过以上的设计考虑，尽力的抑制不必要的噪声的影响，同时通过技术改进也可以进行改善，从而使得不容易被觉察。

参考文献

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