視頻濾波器選擇策略

        視頻濾波器選擇

　　集成式視頻濾波器在開(kāi)始問(wèn)世時(shí)價(jià)格非常昂貴，是一種主要面向視頻廣播應(yīng)用、性能極高的元件，后來(lái)才逐漸發(fā)展為適用于機(jī)頂盒等成本敏感的消費(fèi)電子方案。首款主流集成式視頻濾波器于1990年代初期面世，首先用在定向廣播衛(wèi)星機(jī)頂盒(direct broadcast satellite set-top box)和有線機(jī)頂盒中。那么，視頻濾波器的作用是什么?其一，是可以作為視頻處理器輸出端上數(shù)模轉(zhuǎn)換器之后的重建濾波器;其二是在機(jī)頂盒和DVD設(shè)備中用作視頻處理器輸入端上的抗混疊濾波器(anti-aliasing filter)。

　　以往，視頻濾波器的選擇十分容易，只需考慮輸出數(shù)量既可：一般復(fù)合視頻(CVBS)采用一個(gè)濾波器，S-video采用兩個(gè)濾波器，DVD播放器采用三分量視頻輸出方案，分別標(biāo)注為Y、Pb和 Pr，這些已經(jīng)成為視頻設(shè)備背面的標(biāo)準(zhǔn)配置。這樣一來(lái)，視頻設(shè)備用戶和設(shè)計(jì)人員必需考慮到的模擬輸出數(shù)目總和多達(dá)6個(gè)(即CVBS 、S-video (Y,C)、分量視頻(Y，Pb，Pr))。

　　不過(guò)，隨著更高清晰度視頻的出現(xiàn)，并因成本不斷降低而為消費(fèi)者所接受，形勢(shì)開(kāi)始改觀。480、720和1080 (以及其它非美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)視頻)這些數(shù)字的后面開(kāi)始出現(xiàn)字母“i”或“p”，這種奇怪的數(shù)字/字母組合也成為視頻領(lǐng)域中不斷增加的術(shù)語(yǔ)之一。那么它們代表什么意思呢?480i、1080p等數(shù)字/字母組合是指視頻掃描的顯示行數(shù)，以及是采用隔行掃描(i)還是逐行掃描顯示(p)。隔行意味著各行交替掃描顯示，逐行則是各行按序連續(xù)掃描顯示。

　　隔行掃描是從舊有CRT屏幕設(shè)計(jì)承傳下來(lái)的技術(shù)，其目的是使玻璃面板上的熒光粉層(phosphors)發(fā)光，讓頂部淡出，同時(shí)底部替代，從而使熒光粉層在圖像完成之前不會(huì)消隱。熒光粉發(fā)光時(shí)間必需很長(zhǎng)，這樣才能不影響下一幀圖像。逐行則是像素相繼發(fā)光，這種掃描方式的空間分辨率更高，視覺(jué)效果更好。顯然，對(duì)于只想觀看視頻，并無(wú)意成為視頻工程專家的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這一切太過(guò)復(fù)雜。因此，為了便于理解，同時(shí)便于銷售，需要?jiǎng)?chuàng)造一套簡(jiǎn)短易懂的術(shù)語(yǔ)。于是，在術(shù)語(yǔ)“清晰度”下面就形成了多種數(shù)字/字母組合類別，主要用來(lái)描述圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力：清晰度越高，圖像質(zhì)量越好，因?yàn)楦嗟男袛?shù)意味著有更多的像素，使得圖像的色彩和細(xì)節(jié)層次更加鮮明逼真。

　　關(guān)于信號(hào)的命名和清晰度類別的分類，可以洋洋灑灑寫(xiě)成一篇厚厚的專題論文，而且可能在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都會(huì)成為視頻工程師的熱門討論話題。鑒于討論實(shí)際視頻濾波器目的，這里粗略劃分如下：480p以下是標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)，480p是增強(qiáng)清晰度(ED)，720p 和 1080i 則為高清晰度(HD)。為方便起見(jiàn)，這里只討論美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。此外，在使用高清(HD)這個(gè)術(shù)語(yǔ)時(shí)，許多視頻設(shè)備供應(yīng)商開(kāi)始有所寬松。為了更加精確規(guī)范，各視頻行業(yè)協(xié)會(huì)提出了HD ready、HD ready 1080p 和 Full HD等術(shù)語(yǔ)，但此舉成敗參半，甚至或許造成更多混亂。為此，視頻濾波器制造商決定采用術(shù)語(yǔ)SD、ED、HD和 1080p HD，根據(jù)濾波器的截止頻率(對(duì)于低通濾波器，則為通帶)對(duì)濾波器進(jìn)行分類：SD 濾波器截止頻率在8MHz左右，ED 在 20 MHz左右，HD 在30MHz左右，而1080p 截止頻率在 65 到70MHz之間。利用截止頻率來(lái)分類就非常直接明了。

　　那么，所有這些視頻清晰度和視頻濾波器的選擇又有什么關(guān)系呢?理解這些新的清晰度標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上揭示出視頻濾波器的選擇必須考慮兩方面因素：設(shè)計(jì)人員必需同時(shí)考慮到通道數(shù)目和清晰度。另外，有兩種方法可實(shí)現(xiàn)集成電路濾波：一種是采用濾波器IC組合，另一種是使用能夠處理所有不同通道和清晰度的單個(gè)濾波器IC。那設(shè)計(jì)人員應(yīng)該如何抉擇呢?方法之一是設(shè)法找到多種能夠滿足各項(xiàng)要求的濾波器。例如，飛兆半導(dǎo)體公司就能夠提供滿足不同要求的廣泛的濾波器組合。