汽車(chē)應用中的快速模擬視頻切換

模擬視頻是一種成熟、可靠的技術(shù)，經(jīng)過(guò)拓展后可以滿(mǎn)足汽車(chē)應用的要求。繼續使用模擬視頻的原因包括：很容易獲得低成本電路設計、可以使用低廉的銅線(xiàn)纜，以及在嘈雜的環(huán)境中模擬視頻性能的下降比較平緩?，F在的轎車(chē)、越野車(chē)和卡車(chē)具備許多改進(jìn)的特性，如環(huán)視攝像頭、消費娛樂(lè )單元和導航系統等，所有這些都會(huì )產(chǎn)生模擬視頻內容。一臺包含這些特性的典型車(chē)輛如圖1所示。

　　圖1 典型車(chē)載視頻系統

　　由于對“車(chē)載視頻”的需求不斷增長(cháng)，汽車(chē)信息娛樂(lè )應用中的模擬視頻快速切換已成為一項關(guān)鍵標準。消費者希望能在眨眼之間(200ms或更短)就無(wú)縫切換到不同的模擬視頻源。當出于安全原因必須瞬間切換到后視攝像頭等視頻源時(shí)，快速切換特性尤其重要。在保持高視頻質(zhì)量的同時(shí),進(jìn)行快速切換的要求提升了車(chē)載顯示單元所用視頻解碼器的性能標準。相比之下，多數視頻解碼器產(chǎn)品是針對電視市場(chǎng)而設計，其關(guān)鍵性能標準是高視頻質(zhì)量和對非標準、不良時(shí)基視頻信號(如弱RF和VCR源)的魯棒性。這些視頻解碼器必須維持恒定的輸出時(shí)序，即使輸入時(shí)基已被破壞。這類(lèi)應用的鎖定和同步要求正好與視頻源之間快速切換的要求相反。本文探討視頻設計人員實(shí)現快速切換系統所面臨的挑戰，并提出切實(shí)可行的解決方案。

　　快速切換的挑戰

　　針對非標準和不良時(shí)基源頗具挑戰性的要求，業(yè)界在視頻解碼器的開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行了大量研究和設計工作。本文討論的快速切換應用提出了新的挑戰。然而，當我們設想一種能夠同時(shí)適用于電視與汽車(chē)應用的解決方案時(shí)，我們發(fā)現這幾乎是一項不可能完成的任務(wù)。這兩種信號類(lèi)型互相排斥，能夠更好地處理一種信號類(lèi)型的設計技術(shù)往往會(huì )削弱對另一種信號類(lèi)型的處理，反之亦然。ADI公司視頻解碼器設計人員經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的努力，終于在保持兼容性和圖像質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現了快速切換性能。

　　當輸入視頻流出現中斷時(shí)，電視視頻解碼器像飛輪一樣依靠“慣性”度過(guò)中斷期，然后在需要時(shí)重新產(chǎn)生標稱(chēng)同步信號。大部分解碼器算法會(huì )忽略輸入時(shí)序的中斷，如圖2所示。為了實(shí)現能夠容忍視頻流中斷而不影響圖像質(zhì)量的視頻解碼器設計，需要克服為數眾多的設計挑戰。

　　圖2 典型TV視頻解碼器應用

　　在汽車(chē)應用中，為了實(shí)現模擬視頻的快速切換，必須確保視頻源維持恒定且正確的時(shí)基。同步鎖定視頻源代價(jià)高昂，會(huì )增加線(xiàn)纜成本、電路板面積和控制處理要求，而所有這些都是汽車(chē)應用設計的關(guān)鍵考慮因素。高性能視頻解碼器原則上必須盡可能降低系統總成本。圖3為需要快速切換的典型汽車(chē)應用的示意圖。

　　圖3 汽車(chē)視頻解碼器應用

　　選擇正確的視頻解碼器

　　針對快速切換應用選擇視頻解碼器時(shí)，常常難以從數據手冊的技術(shù)規格部分確定解碼器的快速切換性能。自動(dòng)檢測切換速度、色彩鎖定時(shí)間和垂直鎖定時(shí)間等都是解碼器快速切換性能的指標，但并不能反映全部情況。系統設計人員應確保所選的解碼器能夠針對快速切換應用做進(jìn)一步優(yōu)化。需要關(guān)注的一些關(guān)鍵產(chǎn)品特性包括：能夠禁用Hsync(水平同步)和Vsync(垂直同步)處理模塊;能夠對強制應用標準進(jìn)行控制，或者至少能夠減少允許自動(dòng)檢測的輸入標準數量;減少用于確定鎖定和解鎖狀態(tài)的Hsync計數的控制選項;能夠強制再獲取模擬輸入電路的時(shí)序;能夠在解碼器鎖定或解鎖時(shí)產(chǎn)生中斷。

　　禁用Hsync和Vsync處理模塊

　　Hsync和Vsync處理模塊支持高性能解碼器鎖定時(shí)基不良的信號。如果施加于解碼器的輸入源具有良好的時(shí)基，則所選的解碼器應提供控制選項來(lái)禁用這些模塊，以便縮短解碼器的鎖定時(shí)間。

　　強制應用標準

　　如果在設計期間已知道輸入源標準，則應通過(guò)解碼器設置鎖定該標準，由于解碼器不需要花時(shí)間執行自動(dòng)檢測算法來(lái)確定輸入視頻標準，這樣便能縮短鎖定時(shí)間。

　　減少Hsync計數

　　針對快速切換應用選擇解碼器時(shí)，系統設計人員應確保解碼器具有編程能力，允許用戶(hù)減少視頻解碼器必須檢測到的連續正確的Hsync脈沖數量(目的是確定它已鎖定視頻信號)。還應降低失鎖計數(COL)限值，這樣視頻解碼器只需通過(guò)更少的連續Hsync脈沖丟失數，就能判斷它已失鎖，進(jìn)而搜索新的輸入視頻類(lèi)型。

　　強制再獲取時(shí)序

　　對于快速切換解碼器的選擇，強制復位視頻解碼器前端模擬電路的能力也很重要，其目的是重新初始化用于鎖定視頻信號的模塊。通過(guò)強制再獲取時(shí)序，前端模塊復位并搜索視頻信號，從而確保迅速鎖定新的視頻源。

　　在解碼器鎖定或解鎖時(shí)產(chǎn)生中斷

　　所選的視頻解碼器應具有一個(gè)專(zhuān)用中斷引腳，當解碼器鎖定或失鎖時(shí)，它能夠發(fā)出提示，以便系統控制器響應這些事件，而不需要通過(guò)I2C持續監控解碼器。