专利名称：大屏幕纯平数字高清彩色监视器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于彩色监视器技术领域，具体是一种安防用大屏幕纯平数字高清彩色监视器。
背景技术：
目前，安防用彩色监视器大部分仍采用传统的50Hz/60Hz隔行扫描方式，隔行扫描的每一幅图像是由奇数扫描和偶数场扫描相镶嵌组成，图像中的水平轮廓边沿，即水平线条在两场中显示的位置不同，人眼会感觉到边沿闪烁现象，即行间闪烁。另外，由于场扫描频率为50Hz/60Hz，在荧光屏的大面积高亮度区人眼能感觉到扫描光栅频率的变化，即感觉到大面积闪烁现象。随着显示屏幕大型化，行间闪烁和50Hz/60Hz更新产生的场间大面积闪烁导致画面不稳定，细部图像不清晰，已影响到人们的身体健康。尤其是对于大屏幕的监视器来说，由于它的应用环境及使用目的，更容易造成监视人员的眼睛和大脑疲劳，不但影响其健康，还会影响监视器的误漏等。
随着显示器技术的发展，目前市场出现了100HZ监视器，但简单的100Hz倍频模式，只是将场频从50Hz提高到100Hz，但行扫描方式仍为隔行扫描，其结果只能够消除大面积闪烁，无法消除行间闪烁，使图像不细腻，清晰度不高。虽有一些逐行扫描技术应用，但只是低场频即(50Hz/60Hz)的逐行扫描，行间的闪烁感还是无法彻底消除。
电视系统的高场频逐行扫描技术和数字视频处理技术经过多年发展，已彻底消除了行间闪烁，使图像特制细腻，清晰度大幅提高，但采用高场频逐行扫描技术和数字视频处理技术的安防用大屏幕纯平数字高清彩色监视器，还未见有关文献披露。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有安防用彩色监视器存在的上述不足，提供一种大屏幕纯平数字高清彩色监视器，以满足安防系统对大屏幕数字彩色监视器的需求。
本大屏幕纯平数字高清彩色监视器包括显像管、场驱动电路、行驱动电路以及视频放大电路，其特征在于还具有数字信号处理单元、AV输入板、解码及视频前置放大电路，所述AV输入板的输出端Y、C、CVBS、Y、Pb、Pr分别接数字信号处理单元的相应输入端，数字信号处理单元的R、G、B、SDA、SCL信号输出端接解码及视频前置放大电路的相应输入端，解码及视频前置放大电路输出的R-G-B信号通过视频放大电路放大后对应接显像管的R极、G极和B极。
其中，数字信号处理单元包括微控制器U8和数字扫描变换单元U1，数字扫描变换单元U1挂接于微控制器U8的I2C总线，数字扫描变换单元U1的地址、数据总线上连接有帧存储器U2、U3，数字扫描变换单元U1的同步控制信号端经反相器U15、锁相环U16形成锁相环路，实现数字处理过程的信号同步。
本实用新型采用25、29英寸等纯平高密度精显CRT，75Hz逐行扫描技术，100Hz场更新技术，通过数码板将输入的视频信号转换成逐行扫描或倍速扫描模式的R-G-B视频信号，每秒扫描速度提高到100场图像，扫描线达到1520线，图像交替速度提高一倍，图像不闪烁、画质细腻、流畅，消除了人眼长时间观看所产生的视觉疲劳。另外具有Y、Pb、Pr数字分量信号输入，可支持1080i/50HZ/60HZ，720P/60HZ数字信号输入，达到超清晰度的标准，且技术稳定可靠。
图1是本实用新型监视器的原理框图；图2是其MP25HD监视器实施例电路图；图3是其数字信号处理单元(IPQ)电路图；
图4是图3的数字扫描变换单元U1的内部结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
参照图1、2，MP25HD监视器主要包括VGA/SVGA接口5、数字信号处理单元(IPQ)7、解码及视频前置放大电路8、控制面板9、偏转处理电路10、视频放大电路11、显像管(CRT)12、电源13、场驱动电路14、行驱动电路15等，另外还设有音频处理电路2和扬声器1。
其中，AV输入板3上设有色差信号输入端Y、Pb、Pr(即YUV分量视频输入端)，亮色分离信号输入端S-VHS和复合信号输入端CVBS，AV输入板3的输出端Y、C、CVBS、Y、Pb、Pr分别接数字信号处理单元(IPQ)7的对应输入端，数字信号处理单元7的R、G、B、SDA、SCL信号输出端接解码及视频前置放大电路8的对应输入端，解码及视频前置放大电路8输出的R-G-B信号通过视频放大电路11放大后对应接CRT 12的R极、G极和B极。所述场驱动电路14输出接CRT 12的场偏转线圈，行驱动电路15输出接CRT 12的行偏转线圈，场驱动电路14、行驱动电路15的输入端分别接偏转处理电路10的输出端，偏转处理电路10受控于数字信号处理单元7。
所述VGA/SVGA接口5的R、G、B信号端接解码及视频前置放大电路8的视频信号输入端，VGA/SVGA接口5的HS、VS信号端通过74HC04集成电路4转换后与数字信号处理单元7、解码及视频前置放大电路8的HS、VS端连接。解码及视频前置放大电路8内设有视频选择电路，用于完成VGA/SVGA信号和转换后的R-G-B视频信号的切换，视频选择电路的控制信号来自数字信号处理单元7的相应输出端子。
解码及视频前置放大器8是I2C总线控制的非常高频率视频放大器，共3db带宽为150MHz，适应VGA/SVGA信号的显示，它有3个匹配R-G-B视频放大器。在I2C总线控制下，完成如下功能对比度控制，副对比度控制，亮度控制，OSD对比度控制，截止亮度控制，各通道载止控制，抗OSD下垂的钳位门，视频输入钳位及ABL等。
参照图2、3，数字信号处理单元(IPQ)7由微控制器(MCU)U8、数字扫描变换单元U1、帧存储器U2、U3，锁相环U16及反相器U15组成，数字扫描变换单元U1挂接于微控制器U8的I2C总线，帧存储器U2、U3连接于数字扫描变换单元U1的地址、数据总线上，数字扫描变换单元U1的同步控制信号端经反相器U15、锁相环U16形成锁相环路，实现数字处理过程的信号同步。数字信号处理单元(IPQ)部分置于同一块数码板上，它完成对输入的视频信号进行A/D变换、彩色解码、数字处理、帧行速率转换、帧存储、D/A变换，转换成逐行扫描或倍速扫描的R-G-B视频信号。
其中，MCU是整个系统的控制中心，通过其控制软件，用I2C总线把系统全部协调、控制起来，可以灵活地控制数码板上的数字扫描变换单元U1等电路单元、解码及视频前置放大器和偏转处理电路等，使系统适应多制式，兼容电脑VGA/SVGA显示，多频、多格式监视，拓宽了监视器的使用范围，能提供更逼真的图象显示。
数字扫描变换单元U1用于将AV输入板3送来的各种视频信号开关选择后，进行转换，亮色分离，转换成数字视频模式，并处理OSD信号，混合后由DAC电路输出R-G-B视频信号。数字扫描变换单元U1输出的R-G-B视频信号是75Hz逐行扫描、或50Hz倍行扫描、或100Hz双频扫描的R-G-B视频信号。具有如下功能1)、10bit视频A/D变换，具有钳位和自动增益控制(AGC)；2)、高性能自适应3D(三维)数字梳状滤波器，进行Y/C分离；3)、亮度、对比度、饱和度及色调控制。
4)、Y Pb Pr 422格式输出接口。
其内部过程介绍如下输入的信号在取样级执行10bitA/D变换，同时钳位和AGC，之后进入3D(三维)数字梳状滤波器，3D(三维)数字梳状滤波器用来高质量地分离亮度和色度，改善亮度信号的分辩率，压缩内部的亮度串扰和色度串扰，其自适应算法消除了上述大部分错误而不会引入新的噪声，大大消除了图像的锯齿和动动图像的施尾现象。彩色解码器解调彩色信号，对亮度信号进行滤波，同步限幅器检测同步信号的下降沿，根据取样时钟计算出时滞，并把同步信号分离出来，视频处理级重调整Y、Pb、Pr的取样，调整对比度、亮度和内插色度，解码处理后的数字信号发送到视频接口，由控制从A口输出亮度信号和从B口输出彩色信号。
如图4所示，数字扫描变换单元U1包含PAL/NTSC解码器及3D(三维)数字梳状滤波器，CPU和OSD接口，帧存储器控制器和帧速率控制器，全镜和非线性定标器，自动彩色和VM控制器，数模变换器DAC，数字锁相CRT控制电路以及时钟 震荡器等。该数字扫描变换单元U1由I2C总线控制支持MPEG-2数字视频输入，YUV分量视频输入、S-VHS输入及复合视频输入。输入的YUV分量视频信号、S-VHS信号、复合视频信号被送到PAL/NTSC解码器，进行ADC变换，并进行自适应梳状滤波和解码，送到全镜和非线性定标器处理，提供由显示模式决定的所需格式，再送到帧存储器，由帧存储器控制器和帧速率控制器控制帧速率，对于MPEG-2数字视频信号则经全镜和非线性定标器直接送到帧存储器，然后，再进行图像的逐行及非线性定标处理和其他必要的处理，由DAC电路输出R-G-B视频信号，OSD电路提供在屏显示的各种控制功能，经过混合器一并输出。
为了获得高质量的图像，本数字扫描变换单元U1设有14种动态图象增强电路，它们是1)动态亮度瞬态检索；2)动态色度瞬态检索；3)动态扫描速度调制(VM)；4)动态3D(三维)数字梳状滤波器；5)动态自适应静象检测非隔行扫描；6)动态现时帧滤波噪声消去；
7)动态伽码控制；8)动态黑电平延伸；9)动态亮度对比度调速；10)动态自适应平滑滤波器；11)动态帧扫描率转换器；12)动态白峰电平限定；13)动态常温修正；14)动态数字SVGA重叠。
偏转处理电路10是多模式、多频率的水平和垂直偏转电路，它通过I2C总线与MCU连接，内部有同步处理器和多功能几何图形校正电路，使它特别适应高性能监视器，其水平抖动电平非常低，更适合大屏幕显示偏转。在水平偏转方面，有自适应性、双重锁相环、最高频率至150KHz，具有X射线保护，可控制水平占空比、行位置、行幅等。在垂直偏转方面，有垂直斜波发生器，适应频率从50Hz到185Hz，具有AGC回路，场位置、幅度调节，而且具有良好的S校正和线性校正。通过I2C总线控制，可校正图象的枕形失真，梯形失真，平行四边形失真，水平动态相位，水平和垂直动态聚焦等，这样，可以获得小失真的优良图象。偏转处理电路10根据转换后的信号格式，产生相应的行场频显示控制信号，控制场驱动电路14和行驱动电路15输出，控制CRT显示的行场偏转信号，完成整个信号的输入显示流程。
通过AV输出入板3向数字信号处理单元(IPQ)7选择输入YUV分量视频信号、S-VHS信号或复合视频信号(包括PAL和NTSC)。这些信号经过MCU的选择，控制、送到数字扫描变换单元U1进行ADC、DSP、帧行速率转换、帧存储、DAC等一系列处理后，形成新的显示格式信号(对VGA/SVGA信号，它的图像信息则直接送到解码及视频前置放大器8中的高清晰度R-G-B视频前置放大器中)，经过解码及视频前置放大器8中的视频选择电路开关选择(视频R-G-B或VGA/SVGA的选择)，抗饱和增益变化宽带放大器放大后，送到高清晰度R-G-B视频前置放大器进行进一步处理，通过I2C总线对信号进行对比度、亮度、背景亮平衡控制等，之后送到视频放大器11放大到所需幅度，最后经CRT 12显示出来。
本实用新型中的显像管(CRT)12可采用25英寸、100Hz多频显像管，25英寸纯平彩色高密度显像管，或其它25、29英寸的普通显像管。
在本实施例MP25HD监视器，采用100Hz场频和75Hz逐行扫描技术，和25英寸纯平彩色高密度显像管，其电路采用最新3D数字梳状滤波处理电路，对亮度信号和色度信号进行完全分离，使图像更清晰，层次感增强，高密度1520显象画质细腻清除了人眼长时间观看产生的视觉疲劳问题，首创数字视频处理技术可支持1080/60Hz/50Hz 720P等数字信号输入模式，满足安防用市场对大屏幕纯平高清晰度彩色监视器的需求。
该MP25HD监视器具有下属辅助功能1、电脑状态对AV1，AV2，SVGA三路信号有实时监控窗口；2、可以随时静止当前画面，以便仔细观看；3、可以定时自动浏览各路输入信号；4、视窗2000动感菜单，在线帮助提示，操作简便，主调节直观；5、丢失信号后会出现兰屏提示，无信号输入字幕提示；6、本机在正常状态下，有一个手动消磁开关，而不用重新开机后进行消磁；其主要技术指标为(1)分辩率CVBS(500线)，Y/C(600线)；VGA(640X480)；SVGA(800X600)；(2)制式视频PALNTSC(3.587)，NTSC(4.43)制式兼容；电脑标准VGA(640X480)；SVGA(800X600)(3)扫描频率行频31.250KHz，38KHz场频，60Hz/75Hz/100Hz；(4)电源AC110V-25050Hz/60Hz(5)功耗150W(25”)；
(6)色温9300K；(7)视频输入/输出CVBS输入BNC X 2(1VP-P75Ω)带高低阻抗转换；CVBS输出BNC X 2(1VP-P75Ω)；S-VHS输出入四芯微型DIN插座(S-VHS)输入，输出环通；Y1VP-P75Ω带高。低阻抗转换；C(PAL)0.3VP-P75Ω)带高/低阻抗转换；C(NTSC)0.288VP-P75Ω带高/低阻抗转换；(8)音频输入/输出音频输入390MVMS(RCA X 2)高阻；音频输出通道对应环通输出(RCA X 2)；(9)内置8Ω/3W扬声器最大不失真功率1W；(10)工作环境工作温度0--+40℃，相对温度量40-90％存储温度-25---+55℃相对温度20-90％
权利要求1.一种大屏幕纯平数字高清彩色监视器，包括显像管、场驱动电路、行驱动电路以及视频放大电路，其特征在于还具有数字信号处理单元、AV输入板、解码及视频前置放大电路，所述AV输入板的输出端Y、C、CVBS、Y、Pb、Pr分别接数字信号处理单元的相应输入端，数字信号处理单元的R、G、B、SDA、SCL信号输出端接解码及视频前置放大电路的相应输入端，解码及视频前置放大电路输出的R-G-B信号通过视频放大电路放大后对应接显像管的R极、G极和B极。
2.根据权利要求1所述大屏幕纯平数字高清彩色监视器，其特征在于所述数字信号处理单元包括微控制器U8和数字扫描变换单元U1，数字扫描变换单元U1挂接于微控制器U8的I2C总线，数字扫描变换单元U1的地址、数据总线上连接有帧存储器U2、U3，数字扫描变换单元U1的同步控制信号端经反相器U15、锁相环U16形成锁相环路，实现数字处理过程的信号同步。
3.根据权利要求1所述大屏幕纯平数字高清彩色监视器，其特征在于另设有VGA/SVGA接口，所述VGA/SVGA接口的R、G、B信号端接解码及视频前置放大电路的视频信号输入端，VGA/SVGA接口的H、V信号端通过反相电路转换后与数字信号处理单元、解码及视频前置放大电路的HS、VS端连接。
4.根据权利要求1所述大屏幕纯平数字高清彩色监视器，其特征在于所述AV输入板上设有色差信号输入端Y、Pb、Pr，亮色分离信号输入端S-VHS以及复合信号输入端CVBS中的至少一种。
5.根据权利要求1所述大屏幕纯平数字高清彩色监视器，其特征在于所述数字信号处理单元输出的R-G-B视频信号是75Hz逐行扫描、或100Hz双频扫描R-G-B视频信号。
6.根据权利要求1所述大屏幕纯平数字高清彩色监视器，其特征在于所述显像管是25英寸、100Hz多频显像管。
专利摘要一种大屏幕纯平数字高清彩色监视器，包括显像管、场驱动电路、行驱动电路以及视频放大电路，其特征在于还包括数字信号处理单元、AV输入板、解码及视频前置放大电路，所述AV输入板的输出端接数码板的输入端，数码板的R、G、B信号端接解码及视频前置放大电路，解码及视频前置放大电路输出端接视频放大电路输入端。本实用新型通过数码板将输入的视频信号转换成逐行扫描或倍速扫描模式的R－G－B视频信号，每秒扫描速度提高到100场图像，扫描线达到1520线，图像不闪烁、画质细腻、流畅，消除了人眼长时间观看所产生的视觉疲劳。
文档编号H04N11/00GK2705981SQ200420046118
公开日2005年6月22日 申请日期2004年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者刘志耀 申请人:深圳市创维群欣安防科技有限公司