一款实用智能高清电视视频转换器的设计

摘要：描述了一种高清电视视频转换器的具体实现原理和方法。本系统可以方便地将复合电视视频信号转换成多种不同分辨率的VGA信号，普通的模拟电视信号经过此系统转换后就可以直接送入到各种液晶显示器。使用本系统，用户不用购买价格昂贵的液晶电视就可以达到收看液晶电视节目的目的。
关键词：电视；液晶显示器；视频转换；VGA；复合视频

引言
传统的CRT电视由于体积庞大、功耗高和显示效果差等缺陷得不到市场认可，而目前市场上的LCD、LED液晶电视价格还是比较昂贵。与此同时，配置液晶显示器的家用个人电脑系统却越来越普及。
众所周知，液晶显示器的功耗远小于CRT电视的功耗，并且液晶屏的显示效果远远优于CRT显示屏。如何使广大家庭用户不用购置价钱不菲的液晶电视，利用电脑液晶显示器就能收看到液晶电视节目呢?本文设计的一款实用智能高清电视视频转换器就可以达到上述目的。本系统不仅能实现投入成本低且提升广大居民生活质量的目的，而且也满足国家“节能减排”的目标要求。另外，在一些安防应用领域，由于很多视频监控设备输出的信号都是模拟复合视频信号，因此安防领域中的显示设备都是采用专业的监视器(或电视)来实现的，使用此设备后，就可以采用普通的电脑显示器来显示监控视频图像，从而大大降低安防成本。

1 现有技术方案
目前，通过电脑显示器观看电视节目一般采取以下3种方式：
①通过实现宽带上网功能的电脑主机来实现。电脑主机在线点播电视台电视节目服务器上的有关电视节目，然后在本地通过软件实现音／视频信号的解码功能，从而实现电视节目的实时在线观看。
②通过电视卡实现。电视卡插到电脑主板的PCI、PCI-E插槽上或USB接口上，通过电视卡接收电视射频信号，解调后的数字电视信号经过解码芯片解码，恢复出原始的音／视频信号，再通过电脑主板内部总线分别送到电脑的显卡和声卡，从而在电脑显示屏显示电视节目图像信号，从电脑音箱输出电视节目音频信号。
③通过电视盒来实现。电视盒内部的高频头接收电视射频信号，解调后的数字电视信号经专门的解码芯片后恢复出原始的音／视频信号。一方面视频信号经电视盒内的视频处理器转化成显示器能直接识别的模拟信号输出，另一方面音频信号则需要经音频芯片进行处理，最终由音箱输。
对于第1种方式，虽然实现了用电脑显示器观看电视节目，但必须配备开通了宽带上网功能的电脑主机，这样又给用户增加了额外的费用支出。对于第2种方式，也实现了通过电脑显示器观看电视节目，其条件是除了要有电脑主机的参与外，还必须外挂专门的电视卡。对于第3种方式，虽然不用电脑主机的参与就可以实现电脑显示器观看电视，但由于在电视盒内部要完整地实现数字音／视频信号的解码功能，不但硬件实现复杂、成本比较高，而且实时性不好。另外，上述3种方式都不能实现对数字电视节目的解密功能，因此接收的电视节目数量都很有限。

2 系统硬件设计
2．1 系统连接方式
本系统提出了采用一种简单直通式的电视视频转换器的方法，解决上述3种方式存在的问题。本系统将机顶盒输出的复合视频信号转换成VGA信号，送入普通电脑显示器，同时将机顶盒输出的左／右声道音频信号进行接口转换，送入电脑音箱。这样就实现了无需电脑主机的参与，通过普通电脑显示器观看电视节目的目的。由于本系统的信号来源于有线电视网络，因此接收到的电视节目频道数比普通的电视盒要多得多。在本系统中，电视视频转换器连接示意图如图1所示。

在实际使用中，用户可以根据实际液晶显示器的尺寸，通过设置电视视频转换器的不同工作模式输出不同分辨率格式的VGA图像，达到在液晶显示器上的最佳视频显示效果。另外，一些安防监控设备输出的视频监控信号也可以按照图1所示的方式将信号输入到电视视频转换器，转换成VGA信号后再接入普通电脑显示器。
2．2 硬件工作原理
系统硬件总体框图如图2所示。

本系统功能主要由3个主芯片来实现，包括TW9910、TV5725和ATmega128L。TW9910将CVBS(电压峰值为1 V)格式的复合视频信号转换为27 MB的BT．656数字视频信号。TW9910的外围模块工作电压是3．3 V，内核1．8 V核心电压，功耗大约0．3 W。TV5725则将来源于TW9910的BT．656数字视频信号转换为多种格式标准(640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1920×1200)的VGA模拟视频信号。通过配置TV5725内部各模式寄存器的不同参数，实现多种不同格式分辨率的VGA输出。ATmega128L单片机系统通过I2C总线接口来对TW9910和TV5725的内部寄