第1章 引  言

1.1 课题的背景

视频信号可以分为模拟视频信号和数字视频信号。传统的视频设备多数是模拟设备，如模拟摄像机，模拟电视机，近些年来，由于数字视频的一些优点，数字视频设备发展很快。使得视频数字化成为了一种趋势。特别是在视频处理（变换和压缩），视频存储和视频传输领域，已经是数字视频占有绝对优势，在一些发达国家已经普遍使用数字视频设备，国内也有不少数字设备应运而生，但就国内整体情况来看，仍有数量庞大的模拟视频设备在使用，并且部分模拟设备还无法完全由数字设备取代。所以在相当长的时间内，在视频处理领域将会是模拟和数字共存的局面。

现有的视频设备中，有许多数字视频设备是兼顾模拟视频显示终端，如DVD播放器，除了考虑与数字视频显示终端相连外还兼顾了模拟视频显示终端，在设计增加了模拟输出端口CVBS和S-VIDEO，通过这些端口即可与模拟电视相连，播放DVD视频。又如机顶盒，接收的是数字电视信号，若要通过模拟视频终端播放视频信号，还需要将数字视频信号编码成模拟视频信号，并通过专用的接口与模拟视频终端相接。

这种兼顾数字与模拟视频终端设备，处理过程如图1-1所示。

(a)     数字到模拟终端

(b)     模拟到数字终端

图1-1 数字与模拟相互兼顾简要框图

这些设备现有主要技术是视频编解码器，通过编码器可以将数字视频编码成模拟视频所要求的视频格式，经过模数转换器输出到模拟视频终端，本文的所设计的PAL/NTSC数字视频编码芯片就属于该类范畴。解码器则主要是将模拟视频终端输出经ADC转换成数字视频。通过这种模拟和数字的互换达到了模拟和数字视频终端的共存。并将保持一段较长的阶段。

1.2 课题的意义

PAL/NTSC数字视频编码器是将数字视频信号经过各种处理编码成满足PAL/NTSC制式的模拟视频信号，以方便模拟视频显示终端显示。PAL/NTSC数字视频编码器的设计可以采用的方式有模拟编码和数字编码。传统的基于模拟编码的方式对硬件要求很高，且编码效果不理想。而近年发展迅速的数字编码方式有编码稳定，精度高等特点。因此，基于VLSI数字视频处理芯片成了一种视频处理领域趋势。

在国外的一些大公司已经推出PAL/NTSC数字视频编码芯片，如飞利浦半导体公司的SAA7121编码芯片。而在国内，很难看到类似的芯片，整个国内市场处在被国外公司垄断的局面。因此，有必要自主设计自己的PAL/NTSC数字视频编码芯片。

   PAL/NTSC数字视频编码芯片的算法设计和仿真是实现PAL/NTSC数字视频编码芯片的关键步骤，只有在设计的开始阶段保证设计算法的正确性才能保证基于VLSI实现时的正确性。因此，本文将采用Matlab / Modelsim等工具实现PAL/NTSC数字视频编码芯片的算法建模与仿真。

1.3 课题的任务和目标

本论文考虑到近年来采用ITU656数字视频标准的设备越来越多，将ITU656数字视频信号转换为模拟视频信号的设备也越来越受到重视，因此，在设计编码器的过程中考虑了采用ITU656格式的视频输入。在模拟输出中考虑到比较常用的两种制式作为视频形成的参考设计。

PAL/NTSC数字视频编码芯片主要完成数字视频到模拟视频的编码过程。本文通过对PAL/NTSC数字视频编码芯片进行算法调研和设计，采用Modelsim / Matlab等工具实现PAL/NTSC数字视频编码芯片的算法建模与仿真。

本论文设计的任务和目标主要包括以下几个方面：

l          掌握相关工具的使用；

l          掌握HDL语言（VHDL/VerilogHDL）；

l          掌握ITU601/656标准，了解ITU656视频数据的特点；

l          学习PAL/NTSC电视制式标准，了解模拟电视信号特点；

l          分析和设计PAL/NTSC数字视频编码芯片算法，采用ITU656视频数据输入，输出满足PAL/NTSC制式；

l          完成PAL/NTSC数字视频编码芯片的算法调研；

l          完成PAL/NTSC数字视频编码芯片的算法设计；

l          采用Matlab/Modelsim或者其他工具完成PAL/NTSC数字视频编码芯片中主要算法的建模和仿真。