NTSC/PAL/SECAM制式的模拟电视数字解码研究与设计

论文摘要

从数字电视的优势以及全球掀起的数字电视热潮来看,电视的数字化是不可逆转的趋势,我国也在加快数字电视普及的过程。然而,我国毕竟是一个拥有14亿人口的发展中国家,人口大国的背景以及经济发展的不均衡注定了数字电视完全取代模拟电视是一个漫长的过程。模拟电视还有着不小的需求,在我国的不少地区,地面电视信号存在着数字信号和模拟信号并存的现象。更广泛地来看,全球范围内还有大量的亚非拉等第三世界国家的数字电视发展速度更慢一些,所以模拟电视将会更长时间地占据它们的市场。正是基于这种考虑,研究模拟电视的数字解调还存在着一定的意义。本论文的工作内容是设计一种数字视频解码处理器,它将采样后的数字视频信号CVBS、S端子（即Y/C Separate Video）转换成ITU601标准格式信号（Y、Cb和Cr）。输入端除了能支持模拟电视信号外,还支持数字ITU656接口。本文设计的解码器是基于数字采样的方法,以数字集成电路的设计流程为主线,在考虑硬件实现的同时,先用Matlab语言和C语言进行算法仿真,然后利用Verilog完成FPGA验证。本文首先介绍了本课题的选题背景和意义及黑白电视和彩色电视（NTSC/ PAL/SECAM三种制式）的基本原理,然后完成了各种制式的解码算法设计和Verilog实现。具体内容如下:1.完成了基于Verilog的ITU656格式转ITU601格式的解码电路。2.完成了NTSC/PAL制式解码的算法验证和Verilog实现。首先完成了基于Costas环的色度副载波恢复模块,达到了[-500Hz, +500Hz]范围内的捕获范围和小于1度的静态相差。然后在研究了亮色分离各种算法的基础上,设计了3行自适应梳状滤波器。然后完成了色度解调和格式转换模块。在硬件实现中,用Cordic算法替换查找表方法实现了NCO以及Atan2（x, y）函数,减小了芯片面积并降低了成本。3.研究了SECAM制式的解码算法,通过了Matlab和VC仿真验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 本课题的重难点分析
• 1.3 本文的工作内容及结构安排
• 1.3.1 本文的工作内容
• 1.3.2 本文结构安排
• 第二章 电视原理概述
• 2.1 黑白电视原理概述
• 2.2 彩色电视原理概述
• 2.3 彩色电视制式
• 2.3.1 NTSC 制
• 2.3.2 PAL 制
• 2.3.3 SECAM 制
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统整体规划及关键技术研究
• 3.1 系统整体结构规划
• 3.2 锁相环基本原理
• 3.3 相位估计原理
• 3.4 本章小结
• 第四章 ITU656 解码模块的设计与实现
• 4.1 整体规划
• 4.2 ITU601 视频标准
• 4.3 ITU656 视频标准
• 4.4 汉明码原理及解码实现
• 4.5 ITU656 解码模块的仿真验证
• 4.6 本章小结
• 第五章 NTSC/PAL 制式解码模块的设计与实现
• 5.1 整体规划
• 5.2 同步信号提取
• 5.2.1 行同步提取
• 5.2.2 场同步提取
• 5.2.3 Verilog 实现及验证
• 5.3 色度副载波恢复
• 5.3.1 积分清零滤波器（I-D）
• 5.3.2 相位检测器（PD）
• 5.3.3 数字环路滤波器（DLF）
• 5.3.4 数控振荡器（NCO）
• 5.3.5 相位还原（PR）
• 5.3.6 PAL 制的N 行与P 行鉴别
• 5.3.7 Matlab 验证
• 5.3.8 Verilog 实现及验证
• 5.4 亮色分离
• 5.4.1 梳状滤波器结构设计与仿真
• 5.4.2 Verilog 实现及验证
• 5.5 色度解调
• 5.5.1 色度解调设计
• 5.5.2 Verilog 实现及验证
• 5.6 格式转换
• 5.7 系统联调与验证
• 5.7.1 FPGA 与Virelog HDL 语言概述
• 5.7.2 本系统验证平台及验证方案
• 5.7.3 验证结果
• 5.8 本章小结
• 第六章 SECAM 制式解码算法研究
• 6.1 Y/C 分离
• 6.2 去加重
• 6.3 频率解调
• 6.4 色度副载波恢复
• 6.5 Dr/Db 行识别与开关设计
• 6.6 Matlab 仿真及结果分析
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果