数字摄录像机NV--DX100电路原理与构成

  小型数字摄录像机NV--DX100电路原理与构成
                            
                              
       DV （Digitals Video）新型家用数字摄录像机的技术标准制定于1993年9月。是由日本的索尼，松下,JVC及欧洲等几大公司为了避免数字家用录像机重蹈模拟家用录像机的格式之争而统一制定的。所有说：DV是**范围的新一代家用数字录像机的格式，是数字家用摄录像机的统一标准。近几年来随着数字技术的发展，国内数字家用摄录像机的拥有量迅速增长。本文结合实际机型电路简述数字家用摄录像机的工作原理、电路特点及故障检修。
      DV数字摄录像机将摄录的视音频信号完全采用数字方式记录在1/4英寸（6.35mm)宽磁带上,其视频分量采用8位,音频采用16位数字方式进行处理，水平清晰度高达500电视线，彩色频滤带宽3MHz，信噪比S/N为54dB，应用PCM音频调制达到了CD的音质，正是由于采用了数字格式使整机达到了专业级指标。
                    基  本  原  理
          一，磁带信号分部
         我们知道在VHS 格式中，其磁带上的信号每记录一帧图像需用2条磁迹（49mm），并将音频和控制磁迹记录在磁带的上下两边。而DV磁带则需要12条磁迹，每条磁迹宽度10微米。其音频信号是采用调频PCM方式记录在磁迹上的，寻迹用的控制信号是采用与8mm类似的ATF伺服方式记录在视频磁迹区内的。在磁带的视频记录区内，视频数据信号被压缩到原有的1/5并被记录下来。视频区内含有视频数据和视频辅助数据录制格式被记录在辅助数据中。音频数据采用非压缩方式也具有数据和辅助数据两种信息。其中辅助数据含有录制模式双声道四声道模式。此外还有一个副码区，它饱含了磁迹码时间码**搜索和编辑索引数据。辅助视频辅助音频及副码被通称为“系统数据”。这些数据可存储在DV盒式录像带盒上的数据存储器上作为检索使用。另外磁迹信息和插入信息被置于ITI区其中磁迹信息主要是反映磁迹宽度以区别SP或LP的走带方式。插入信息是为后面讲的开始同步块（SSA）区使用的它可以辨认出重放时的音频数据视频数据副码数据的位置。在磁带中区与区之间要有一定的安全空间，这个信号被插入在连续信号中。在图1 中每个视频音频副码区中都含有同步块，在同步块中含有同步ID  数据及奇偶信息。视频区含有149个同步块，音频区含有14个同步块副码区，含有12个同步块。

       顾名思义，DV数字录像机也还是录像机。 因此也必须具备记录和重放信号两大基本功能，它们与模拟录像机有许多相同之处，基本构成也包括：记录信号处理、重放信号处理、 伺服系统、机械系统。不同之处， 在于记录的视音频信号不再是随时间变化的连续模拟调制波形， 而是随时间变化的由“０”和“１”构成的数字比特流， 对这种比特流的记录和重放处理是数字录像机采用的新技术 。                        二、数字码率压缩处理
       DV是数字分量录像机,所谓数字分量录像机是指它们的数字化是对亮度和色差信号分别进行的,因此, 它们在数字化处理的共同特点是:
       亮度和色差信号的取样都是8bit;亮度和色差信号的取样频率分别是13.5MHz和6. 75MHZ;采用串行分量数字信号格式传输; 音频信号取样是16bit线性量化; 音频信号取样频率是48KHz,音频信号采用2声道/4声道记录; 每帧信号记录在12条磁迹上;
  对于625/50制式的数字电视信号,每帧图像信号的取样点 每行正程取样 为720个,每帧共576行,因此,每帧取样点共有720×576==414720个。 如果每个取样点按8bit量化,则比特流的码率是:
                                     720×576×8×25×(1+0.5)== 124MB/S
       根据上边得到码率， 要将它们全部记录到磁带是根本不可能的，因为， 每８ＭＨＺ带宽可以容纳的码率大约是15 －20MB/S它们已经大大超过了一个频道模拟信号的带宽,而事实上，在模拟录像机中, 为了压缩记录带宽,在磁头缝隙, 磁带速度和信号调频等等方面作了大量的技术革新之后,才推出了1英寸C格式录像机,在采用色度降频和压缩带宽处理之后,推出了3/4英寸的U- maticBVU系列和1/2英寸的VHS录像机,这两种机型都是以减少带宽, 牺牲图像质量为代价的。在模拟分量录像机中, 采用了色差信号时分复用的技术,才保证了图像质量比BVU VHS有明显提高. 因此减小信号所占用带宽是模拟录像机技术发展的主攻方向。
       同样地, 减少数字信号码率也是数字录像机发展的主要技术,对数字电视信号来讲压缩方法主要有以下两种:
       帧内压缩: 主要是JPEG 、 DV等格式的压缩方式,。数字录像机中主要是采用了这种方式。
        帧间压缩:主要是MPEG-1、MPEG- 2 和H261压缩方式,它们主要用在电视信号的传输分配系统中.在光盘记录中主要用于 VCD和DVD。
        所谓 帧内压缩，就是在一帧画面内进行有效的压缩，在PAL制数字亮度Y 信号中1 帧画面内含有720*576个像素，在色度R-Y  B-Y数据中含有360*280像素。为此对于数字信号来说，在PAL制中其采养频率Y=13.35R-Y，B-Y为6.75既Y采样频率使信号的4 倍，C 采样频率是其2 倍。既4：2：2。同时在传送中将R-Y信号在相位在交替线（1H）上翻转180度。使R-Y，B-Y信号实现交替采样。对于PAL制的数字数据是以垂直方向进行采样的。在数字画面中通常将8*8个像素块称为1个DCT块，也就是 DCT块:把720×576 个取样点分成由水平和垂直的8×8个取样点组成的若干块，所以在一帧画面中亮度Y数据含有72*90=6480DCT块，而R-Y B-Y含有60*22。5=1620个DTC块。这些块又合并为宏块，(见图3)既宏块是由同一位置上,一定数量亮度DCT和色差DCT块组成,在DV中 1个宏块==4YDCT+(R-Y)DCT+(B-Y)DCT，这些宏块经混合合并又成为 超块。对于625/50制式, 把一帧图像水平分成5部分,垂直分成12部分后,这样的每一部分叫做超块，一个超块为27个宏块组成。(见图2)
       所以在DV格式中一帧画面中共有像素: 720×576==414720个
       亮度DCT块:720/8×576/8==90×72== 45×36×4(个)
      色差DCT块:(360/8)×(288/8)==45 ×36(个)，宏块:45×36==1620(个)， 超块:60个。而且,一帧画面用12条磁迹进行记录, 因此,我们得出:一条磁迹对应着5个超块或者135 个宏块或者810个DCT块1个超块对应着27个宏块或者162个DCT块。

      在音频部分数字音频是以PCM方式进行声言记录的其两个声道是以48KHZ，44。1或32KHZ采样频率进行记录的。在磁带分部上一帧周期音频数据也记录12条其中前6条记录左声道，后6条记录右声道。
          三： 数字视音频记录过程
        当输入DV摄录机的信号是模拟信号时，它们首先在模拟/数字转换电路中被转换成数字信号。既以Y=13.5MHz  ，  R-Y和B-Y以6.75MHz 进行线性交替采样。通过改变采样频率，传输速度变换成162M比特/秒。然后，再去除消隐信号，使162比特/秒的速度变为124比特/秒的数据流。这一过程被称之为改组。完成变换的视频信号被送入压缩（DCT和VLC）电路。在压缩电路中要完成124M比特/秒至25比特/秒的压缩处理。既利用离散余弦变换（DCT） DCT处理是将时间轴成分转换成频率成分,根据运动检测电路的检测结果,来控制DCT 演算的模式,当活动图像少时,进行帧内8- 8DCT纵横配置的处理,活动图像多时进行场内2- 4-8处理.接着通过"之"字形读取顺序,将DCT块变为串行,然后进行自适应量化, 通过对数据的不断计算,改变数据的量化级数。然后进行交织处理，将信息量多和信息量少的图像加以混合,以获得均匀的信息量, 具体操作就是从不同的超块中取出5个宏块, 作为一个图像数据段一帧画面共有324个图像数据段。 其后进行适应性转换把每一个视

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