汽車應(yīng)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)拓展后可以滿足汽車應(yīng)用的要求。繼續(xù)使用模擬視頻的原因包括：很容易獲得低成本電路設(shè)計(jì)、可以使用低廉的銅線纜，以及在嘈雜的環(huán)境中模擬視頻性能的下降比較平緩?，F(xiàn)在的轎車、越野車和卡車具備許多改進(jìn)的特性，如環(huán)視攝像頭、消費(fèi)娛樂(lè)單元和導(dǎo)航系統(tǒng)等，所有這些都會(huì)產(chǎn)生模擬視頻內(nèi)容。一臺(tái)包含這些特性的典型車輛如圖1所示。

　　圖1 典型車載視頻系統(tǒng)

　　由于對(duì)“車載視頻”的需求不斷增長(zhǎng)，汽車信息娛樂(lè)應(yīng)用中的模擬視頻快速切換已成為一項(xiàng)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。消費(fèi)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(dāng)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載顯示單元所用視頻解碼器的性能標(biāo)準(zhǔn)。相比之下，多數(shù)視頻解碼器產(chǎn)品是針對(duì)電視市場(chǎng)而設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)是高視頻質(zhì)量和對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)、不良時(shí)基視頻信號(hào)(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。這類應(yīng)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(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)快速切換系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)，并提出切實(shí)可行的解決方案。

　　快速切換的挑戰(zhàn)

　　針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)和不良時(shí)基源頗具挑戰(zhàn)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(shè)計(jì)工作。本文討論的快速切換應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。然而，當(dāng)我們?cè)O(shè)想一種能夠同時(shí)適用于電視與汽車應(yīng)用的解決方案時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這幾乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。這兩種信號(hào)類型互相排斥，能夠更好地處理一種信號(hào)類型的設(shè)計(jì)技術(shù)往往會(huì)削弱對(duì)另一種信號(hào)類型的處理，反之亦然。ADI公司視頻解碼器設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(xiàn)了快速切換性能。

　　當(dāng)輸入視頻流出現(xiàn)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(biāo)稱同步信號(hào)。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(xiàn)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(shè)計(jì)，需要克服為數(shù)眾多的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

　　圖2 典型TV視頻解碼器應(yīng)用

　　在汽車應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)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)增加線纜成本、電路板面積和控制處理要求，而所有這些都是汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)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(tǒng)總成本。圖3為需要快速切換的典型汽車應(yīng)用的示意圖。

　　圖3 汽車視頻解碼器應(yīng)用

　　選擇正確的視頻解碼器

　　針對(duì)快速切換應(yīng)用選擇視頻解碼器時(shí)，常常難以從數(shù)據(jù)手冊(cè)的技術(shù)規(guī)格部分確定解碼器的快速切換性能。自動(dòng)檢測(cè)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(biāo)，但并不能反映全部情況。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保所選的解碼器能夠針對(duì)快速切換應(yīng)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?qū)?qiáng)制應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，或者至少能夠減少允許自動(dòng)檢測(cè)的輸入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量;減少用于確定鎖定和解鎖狀態(tài)的Hsync計(jì)數(shù)的控制選項(xiàng);能夠強(qiáng)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(hào)。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(yīng)提供控制選項(xiàng)來(lái)禁用這些模塊，以便縮短解碼器的鎖定時(shí)間。

　　強(qiáng)制應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

　　如果在設(shè)計(jì)期間已知道輸入源標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)通過(guò)解碼器設(shè)置鎖定該標(biāo)準(zhǔn)，由于解碼器不需要花時(shí)間執(zhí)行自動(dòng)檢測(cè)算法來(lái)確定輸入視頻標(biāo)準(zhǔn)，這樣便能縮短鎖定時(shí)間。

　　減少Hsync計(jì)數(shù)

　　針對(duì)快速切換應(yīng)用選擇解碼器時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保解碼器具有編程能力，允許用戶減少視頻解碼器必須檢測(cè)到的連續(xù)正確的Hsync脈沖數(shù)量(目的是確定它已鎖定視頻信號(hào))。還應(yīng)降低失鎖計(jì)數(shù)(COL)限值，這樣視頻解碼器只需通過(guò)更少的連續(xù)Hsync脈沖丟失數(shù)，就能判斷它已失鎖，進(jìn)而搜索新的輸入視頻類型。

　　強(qiáng)制再獲取時(shí)序

　　對(duì)于快速切換解碼器的選擇，強(qiáng)制復(fù)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(hào)的模塊。通過(guò)強(qiáng)制再獲取時(shí)序，前端模塊復(fù)位并搜索視頻信號(hào)，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(yīng)具有一個(gè)專用中斷引腳，當(dāng)解碼器鎖定或失鎖時(shí)，它能夠發(fā)出提示，以便系統(tǒng)控制器響應(yīng)這些事件，而不需要通過(guò)I2C持續(xù)監(jiān)控解碼器。