В статье рассматриваются следующие модели видеокамер формата miniDV: "DCR-PC1/PC1E, PC2E, PC3/PC3E, PC10/PC10E, PC100/PC100E". На рис. 1 показано расположение основных плат в видеокамерах "DCR-PC10/PC10E", через косую черту указаны обозначения аналогичных по функционально назначению плат моделей "DCR-РС1/РС1Е, PC2/PC3/PC3E, PC100/PC100E". Выполняемые функции и наименования узлов, входящих в состав плат, обозначены аббревиатурами. Приведем состав плат моделей "DCR-PC10/PC10E" (в скобках даны наименования для моделей "DCR-PC1/PC1E, PC2E/PC3/PC3E, PC100/PC100E" соответственно):
CD-175 (CD-203, CD-221, CD-234): CCD IMAGER - плата светочувствительного датчика (плата ПЗС матрицы).
Рис. 1. Расположение основных плат в видеокамерах "DCRPC10/PC10Е"
PD-97 (PD-102, PD-112, PD-125): LCD RGB DRIVER - формирователь сигналов изображения ЖК дисплея; TIMING GENERATOR - формирователь экранных символов; LCD BACKLIGHT - узел подсветки ЖК дисплея.
MR-39 (MR-40, MR-41, MR-44): REC/PB AMP - усилители записи/воспроизведения; SERVO - система авторегулирования видеомагнитофона.
DD-103 (DD-111, DD-125, отсутствует): POWER SUPPLY - импульсный преобразователь напряжения; I/O - блок интерфейсов входов/выходов.
VC-199 (VC-210, VC-220, VC227): CAMERA - камерный канал; LENS DRIVE - система управления двигателями объектива; BLOCKING, ECC, CHCD - цифровые устройства кодирования/декодирования видеосигналов; TBC - блок коррекции временных искажений; AUDIO - блок кодирования/декодирования звуковых сигналов; DV I/O - блок интерфейсов IEEE1394 (DV); IR TRANSMITTER - формирователь сигналов системы дистанционной подачи видео и звуковых сигналов на телевизоры; RGB DECODER - формирователь ПЦТС; MODE CONTROL - система управления.
VF-117 (VF-125, VF-136, VF-138): - EVF - блок цветного ЖК видоискателя. СС-100 - шлейф для соединения плат VC-199 и MR-39.
В моделях "DCR-PC1/PC1E" отсутствует шлейф СС-100, имеются платы TB-37 (Battery terminal) - батарейного терминала и PR-31 (Panel reverse) - идентификатора положения ЖК дисплея (при развороте на 180° изображение также переворачивается). В моделях "DCR-PC2E/PC3/PC3E" шлейф CC-100 отсутствует, имеются платы PR-32 (Battery terminal), TB-38 (Panel reverse). В моделях DCR-PC100/PC100E имеются платы МА-367 (Mic amp) - микрофонного усилителя и FJ-25 (Video IN/OUT DC IN) - входов/выходов и гнезда для подключения сетевого адаптера. В этих моделях шлейф СС-100 отсутствует.
В таблице приведены каталожные номера основных плат рассматриваемых моделей видеокамер PAL-исполнения.
Структурная схема видеокамер "DCR-PC1/PC1E" приведена на рис. 2, на ней отмечены номера основных функциональных выводов микросхем и контактов соединителей, сокращениями обозначено назначение микросхем и межблочных цепей. Большая часть электронной "начинки" видеокамер размещена на главных платах, перечислим назначение основных микросхем,установленных на плате VC-210 BOARD (все микросхемы серий CXA и CXD собственного производства):
- IC202 CXD2444R-T4 (Part No 8752-386-72) - генератор тактовых и синхронизирующих импульсов (TIMING GENERATOR);
- IC203 AD9808JSTRL (8-759533-82) фирмы Analog Devices - селектор компонентных видеосигналов, регулируемый усилитель и видео АЦП (SIGNAL SEPARATION, AGC, A/D CONV);
- IC204 AK6440AM-E2 (8-759445-93) фирмы АКМ - ЭСППЗУ камерного канала;
- IC206 TGA-P912032HA-MP3CA (1-803-337-11) - микропроцессор системы управления камерной секции (CAMERA CONTROL);
- IC207 CXD8691GF-TEB (8-759526-23) - многофункциональная цифровая БИС- цифровой сигнальный процессор, процессор "цифрового" увеличения, система стабилизации изображения, система управления двигателями фокусировки и трансфокации (CAMERA SIGNAL PROCESSOR, DIGITAL ZOOM/STEADY SHORT PROCESSOR, ZOOM/FOCUS MOTOR DRIVE);
- IC1502 MB90097PFV-G-110-BND-ER (8-759-547-25) фирмы FUJITSU - генератор экранных символов (CHARACTER GENERATOR);
- IC1501 M65511WG-600D фирмы MITSUBISHI (8-759-535-49) - многофункциональная БИС блока цифровых функций и эффектов - блокирование прохождения комплексного цифрового сигнала, цифровая фильтрация, запоминание кадров, внесение различных цифровых эффектов, кодирование данных (BLOCKING, STILL FILTER, MEMORY FEATURE, DIGITAL EFFECT, ENCODER);
- IC1402 AN2222FBQ-EB фирмы MATSUSHITA (8-759-534-25) - формирователь аналоговых сигналов S-Video и ПЦТС (LINE OUT AMP);
- IC1600 HG73C037BPTL (8-759545-03), IC1601 TGA-D3129HF (1803-244-11) - БИС кодера/декодера DV;
- IC1602 SN104266GGM-TEB (8759-535-43) фирмы Texas Instruments - интерфейс DV;
- IC501 pPD16833AG3-E2(8-759-475-79) фирмы NEC - микросхема управления двигателями фокусировки и трансфокатора (FOCUS/ZOOM MOTOR DRIVE);
- IC502 NJM324V (8-759-444-87) фирмы JRC - компаратор управления диафрагмой и усилитель датчиков Холла положения диафрагмы (IRIS DRIVE, HALL AMP);
- IC2001 LA7473V-TLM (8-759380-80) фирмы SANYO - микрофонный усилитель (MIC AMP);
- IC2002 AN2902FHQ-EB (8-759534-26) фирмы MATSHUSHITA - коммутатор источников звуковых сигналов (AUDIO I/O);
- IC2003 AK4512-VF-E2 (8-759524-60) фирмы АКМ - звуковые АЦП/ЦАП (A/D CONV, D/A CONV);
- IC2201 S-8423YFS-T2 (8-759424-79) - коммутатор питающих напряжений (VDD SWITCH);
- IC2203 TL1596CPWR (8-759536-72) фирмы Texas Instruments - микросхема интерфейса управления LANC-Control (LANC I/O);
- IC2204 S579C15AGGB-SGX4780-TEB (8-759-545-06) - микропроцессор управления режимами видеокамеры (HI CONTROL);
- IC2401 MB91191LGA-G-120-BND-ER (8-759-563-16) фирмы FUJITSU - микропроцессор системы управления видеомагнитофон-ной секции (MECHA SP CONTROL);
- IC5000 CXA8115AR-T4 (8-759546-65) - формирователь сигналов RGB для ЖК матрицы видоискателя LCD902 (RGB DRIVE);
- IC5001 MB40D001PFV-G-BND-ER (8-759-530-19) фирмы FUJITSU - формирователь управляющих сигналов для ЖК матрицы видоискателя (EVR);
- IC5002 CXD2458AR-T4 (8-752392-33) - генератор тактовых и синхронизирующих импульсов для ЖК матрицы видоискателя (TIMING GENERATOR).
На плате MR-40 BOARD установлены узлы видеомагнитофонной секции, относящиеся к "сигнальной" части (RF BLOCK) и системам авторегулирования и управления механизмом (MD BLOCK). К основным микросхемам сигнальной части платы относятся:
- IC1814 CXA2071R-T4 (8-752086-52) - многофункциональная БИС - корректор предыскажений, АЦП считываемых с видеоголовок сигналов, узел синхрогенератора с ФАПЧ (EQ, A/D CONV, PLL);
- IC1816 CXA2072R-T4 (8-752086-53) - предварительный усилитель записи/воспроизведения (REC/PB AMP);
- IC1900 F712504BPM-TEB (8759-534-27) - многофункциональная БИС каналов изображения и звука.
В состав систем авторегулирования и управления платы MR-40 входят следующие основные микросхемы:
- IC2500 RS-170-TU (8-749-01225) - приемник системы дистанционного управления (REMOTE COMANDER RECEIVER);
- IC2503 CXA8062R-EB (8-759431-30) - пропорционально-ин-тегрирующая цепь САР БВГ, усилители сигналов обратных связей САР БВГ, усилители датчиков вращения подкатушечников и концевых датчиков (LPF, DRUM FG/PG AMP, REEL FG AMP, TAPE END/TOP DETECT);
- IC2504 CXA8053Q-TE-B (8-759385-94) - пропорционально-инте-грирующая цепь САР ведущего вала, усилитель датчиков обратных связей САР ВВ, электропривод ведущего вала (LPF, CAPSTAN FG AMP, CAPSTAN MOTOR DRIVE);
- IC2505 TA8486F фирмы TOSHIBA (8-759-434-46) - микросхема электропривода двигателей БВГ, загрузки кассеты и ленты (DRUM MOTOR DRIVE, LOADING MOTOR DRIVE).
На плате DD-111 (Part No A-7073-669-A BOARD COMPLETE) установлен импульсный преобразователь напряжения (DC/DC CONVERTER) на базе микросхемы IC3200 MB4488BFV-G-BND-ER фирмы FUJITSU (8-759-491-09), а также различные терминалы (разъемы) видеокамеры.
В состав платы откидного ЖК дисплея PD-102 входят следующие микросхемы: IC8001 CXA8116R-T4 (8-759-524-98) - формирователь сигналов RGB для ЖК матрицы LCD901 (LCD PANEL); IC8200 MB40D001PFV-G-BND-ER (8-759530-19) - формирователь управляющих сигналов для ЖК матрицы (EVR); IC8201 CXD2446R-T4 (8-752386-44) - генератор тактовых и синхронизирующих импульсов для ЖК матрицы (TIMING GENERATOR).
В моделях "DCR-PC2/PC3/PC3E" применены в основном те же типы микросхем, у некоторых из них могут отличаться прошивки и Part No, позиции микросхем те же, что и на схеме рис. 2. Перечислим типы микросхем, отличающиеся от приведенных на соответствующих позициях рис. 2. Главная плата VC-220: IC1600 - F722502-TEB, IC1601 - CXD9129GA-T6, IC2003 - AK4518-VF-E2, IC2204 - CXP921064-005GA-T6, IC5001 - M6237GP-65AD; плата PD112: IC8201 - CXD2471R-T4.
Структурные схемы, состав и типы микросхем, позиции разъемов и микросхем моделей "DCR-PC10/PC10E, PC100/PC100E" отличаются от примененных в моделях РС1х/2х/3х. На рис. 3 приведена структурная схема моделей "DCR-РС10х/100х".
Очень коротко рассмотрим функционирование цифровых сигнальных трактов видеокамер, особенности устройства и работы аппаратуры видеозаписи формата DV. В режиме записи аналоговые сигналы с ПЗС матрицы IC450 в видео АЦП IC203 преобразуются в цифровой 10-разрядный код и с его выходов поступают на БИС цифрового камерного канала IC207 - конвертор разрядности сигнала яркости 10/8 (см. рис. 2). Цифровые сигналы яркости (Y 8 разрядов) и цветности (CR/CB, 4 разряда) с выходов этой микросхемы подаются на цифровой сигнальный процессор (DSP) камерного канала IC1501. Многофункциональная БИС IC1501 выполняет специальную обработку цифрового сигнала и обеспечивает цифровые эффекты. С выходов процессора DSP 8-разрядные цифровые видеоданные по шине VBUS подаются на блок видеокомпрессии, упрощенная структурная схема которого приведена на рис. 4. Видеокомпрессия (устранение избыточности телевизионного изображения) определяется стандартом DV (IEC61834) и позволяет устранить избыточность телевизионного изображения, доводя скорость цифрового потока видеоданных до 25 Мбит/с. Основные элементы видеокомпрессии DV: дискретнокосинусное преобразование ДКП (DCT - Discrete Cosine Transform); квантование коэффициентов DCT (Adaptive Requantize); оценка движения (Motion Detection); оценка энтропии (Entropy Estimation); взвешивание коэффициентов DCT (Weight and Scan Coefficients), указанные элементы находятся в составе БИС 1600 (рис. 2).
Рис. 4. Структурная схема блока видеокомпрессии
Видеокомпрессия DV выполняется путем внутрикадрового кодирования, "приспособленного" к движению изображаемых объектов. На основе оценки движения система принимает решение о режиме ДКП и особенностях квантования коэффициентов DCT. Операции производятся в ограниченной части кадра, называемой видеосегментом. При этом велика роль устройства оценки энтропии (статистического разброса) входных данных, так как при переполнении отведенного для компрессии пространства возникают необратимые искажения из-за потери данных, а частичное заполнение этого пространства означает слишком грубое квантование, снижающее качество изображения. В общей схеме обработки данных при записи видеокомпрессия является только одним, хотя и важным элементом. Перед компрессией цифровые данные подлежат перемешиванию (INTERLEAVE) с целью предотвращения попадания в один видеосегмент серии макроблоков (групп элементов изображения) с большим содержанием ВЧ компонентов, в противном случае могут появиться артефакты (искажения). После видеокомпрессии производится обратное перемешивание (DEINTERLEAVE), в результате чего восстанавливается исходная структура кадра телевизионного изображения. Обе процедуры также производятся в БИС IC1600.
В формате DV предусмотрена защита видеоданных от случайных ошибок, основанная на использовании кода-произведения, состоящего из внутреннего и внешнего кода Рида-Соломона (RS). В результате добавления данных защиты (к 77 байтам данных добавляется 8 проверочных байтов) один кадр изображения записывается на двенадцати наклонных строчках ленты (в стандарте 525/60 - на десяти). Добавление данных защиты от ошибок (ECC - Error Correction Coding) производится в БИС IC1601. Непосредственно перед записью данные видеосекторов (участков на наклонных дорожках ленты для записи видеосигналов) подвергаются канальному кодированию, называемому в стандарте DV модуляцией. Однако кроме модуляции канальное кодирование включает операции рандомизации и преобразования в код БВНМ - модифицированный код без возвращения к нулю (NRZI - Non-return-to-zero). Рандомизация представляет собой сложение с помощью операции "Исключающее ИЛИ" цифрового потока с псевдослучайной последовательностью (приходит от IC1600) и направлена на получение дополнительного выигрыша в эффективности процесса записи/воспроизведения цифровых сигналов на магнитную ленту. Рандомизированный поток данных затем подвергается модуляции типа 24-25, в результате которой трехбайтовые слова (24 бита) преобразуются в 25-битовые кодовые слова. Модулированные данные затем преобразуются в код БВНМ. Целью этого кодирования является согласование спектра записываемого на ленту сигнала с частотной характеристикой канала записи-воспроизведения.
Стандарт DV предполагает, что наклонные дорожки на ленте могут быть трех типов (F0, F1, F2), как это показано на рис. 5. На этом рисунке обозначены последовательно записанные строчки записи Т0-Т11 (стандарт 625/50) и Т0-Т9 (стандарт 525/60). Информацию о типе дорожки несут пилот-сигналы, представляющие собой определенные компоненты спектра комплексного сигнала, записываемого на ленту. На дорожке F0 компоненты с частотами f1, f2 должны быть ослаблены на 9 дБ, это как показано на рис. 6 [1], на дорожке F1 должен формироваться пилот-сигнал с частотой 465 кГц и уровнем 16...19 дБ, а на дорожке F2 пилот-сигнал с частотой 697,5 кГц с тем же уровнем. Дорожки следуют группами: F0-F1 - F0-F2, в стандарте 625/50 в каждом кадре три таких группы. Эта информация требуется для функционирования систем авторегулирования (автотрекинга) видеомагнитофонов DV. работающих без применения линейных дорожек на магнитной ленте и соответствующих неподвижных головок в лентопротяжном механизме.
Рис. 5. Структура записи информации на ленту в стандарте DV
Рис. 6. Частотный спектр сигналов на до рожках F0, F1, F2
Звуковые сигналы в формате DV записываются без компрессии в виде двух блоков, обозначаемых СН1 и СН2. Каждый блок состоит из 6 (в стандарте 625/50) или 5 (525/60) секторов, которые записываются на 6 или 5 наклонных дорожках соответственно. Первый блок на дорожках Т0...Т5 (Т0...Т4), второй на дорожках Т6...Т11 (Т5...Т9), см. рис. 5. Блоки могут кодироваться различным образом, предусмотрено четыре режима кодирования, характеризующихся различными частотами дискретизации, типом квантования и числом каналов. На практике в видеокамерах используются преимущественно двухканальные режимы (в каждом блоке один стереоканал звукового сопровождения), импульснокодовая модуляция с частотами дискретизации 48, 44,1, 32 кГц и 16-разрядное квантование. Режим с частотой дискретизации 48 кГц характеризуется наибольшей скоростью потока данных на выходе АЦП - 1,536 Мбис/с. Для защиты от ошибок звуковые данные также подвергаются перемешиванию в пределах кадра. К перемешанным данным добавляются дополнительные данные, после чего объединенный массив подвергается двухмерному кодированию Рида-Соломона. В звуковых секторах на наклонных дорожках ленты содержатся и дополнительные данные, определяющие частоту дискретизации, параметры квантования, число каналов в звуковых блоках (1 или 2), стандарт записи (625/50 или 525/60) и некоторые другие. Перед записью полученная цифровая последовательность подвергается канальному кодированию (также как и видеоданные).
Сигналы левого и правого каналов с блока микрофонов MIC901 (рис. 2) или внешних микрофонов от разъема J9900 поступают на микрофонный усилитель IC2001 и через коммутатор на микросхеме IC2002 подаются на АЦП IC2003. Преобразованные в цифровой вид звуковые данные по цепи ADAI1 поступают на БИС 1600 (выв. 44).
В дальнейшем они обрабатываются совместно с видеосигналами, субкодом и данными о дорожке. В результате каждая наклонная дорожка на ленте содержит четыре сектора: видеосектор, звуковой сектор, сектор субкода и сектор информации о дорожке (ITI). Секторы разделены зазорами ИМ1-ИМ3, предназначенными для монтажа, порядок следования секторов и их длина в битах приведены на рис. 7. Сектор субкода содержит временной код и данные управления, а также другие дополнительные данные, например заголовки, данные телетекста, субтитры и др. Сектор информации о дорожке расположен в начале каждой программной дорожки, с его помощью осуществляется точное позиционирование головок воспроизведения на нужные строчки записи. Сектор информации о дорожке, созданный при первичной записи, не замещается при монтажных операциях. Сектор субкода переписывается вместе с секторами видео и звука при монтаже в режиме вставки. Возможен монтаж вставкой только звука, при этом сектор субкода сохраняется.
Рис. 7. Структура дорожки
Комплексный цифровой сигнал по шине DXDT (рис. 2) с выв. 15-19 1601 поступает на выв. 22-26 микросхемы IC1900 платы MR40. На нее же поступают и импульсы синхронизации по цепям SPCK, CRCK. Выходные цифровые сигналы синхронизации и данных по цепям REC CK, REC DT через усилитель записи на микросхеме IC1816 проходят на БВГ (цепи ODD, EVEN). Видеоголовки БВГ имеют различные азимутальные наклоны рабочих зазоров: +20° (ODD) и -20° (EVEN).
В режиме воспроизведения считанные видеоголовками импульсные сигналы поступают на предварительный усилитель IC1816, а с его выхода по цепи PBY OUT подаются на АЦП IC1814 (выв. 42), где преобразуются в цифровую форму (6 разрядов ADDT), корректируются предыскажения(EQ) и формируется синхросигнал частотой 41,85 МГц (цепь РВСК). БИС IC1900, IC1601, IC1600 осуществляют необходимые обратные преобразования и декодирование компрессированных цифровых сигналов, а в микросхеме IC1501 цифровые сигналы изображения преобразуются в аналоговые сигналы яркости и цветности (цепи X C). На микросхеме IC1402 выполнен формирователь композитного (LINE V) и S-VIDEO сигналов (S-X S-C).
Цифровые звуковые сигналы по шине ADAO1 с выв. 45 БИС IC1600 поступают на звуковой ЦАП, выполненный на микросхемеIC2003. Аналоговые сигналы с его выхода поступают на коммутатор IC2002, выходы которого выведены на разъем J9902 и громкоговоритель SP901.
Для обмена данными между различной аппаратурой в формате DV предусмотрено применение интерфейса IEEE1394 для высокоскоростного обмена данными в последовательной форме (до 400 Мбит/с на расстояние до 4,5 м). В 1995 году фирма SONY впервые применила этот интерфейс в камкордерах DV для обмена видео и звуковыми данным, что открыло ему новую обширную сферу применения. В 1995 году интерфейс стандартизован институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике США (IEEE). Интерфейс известен также под названиями iLINK (SONY), mLAN (YAMAHA), Lynx (Texas Instruments), FireWire (Apple), в видеокамерах он чаще всего фигурирует под названием DV. Обмен данными в компрессированном виде по этому интерфейсу производится в форме DIF-последовательностей (Data Interchange Format). В настоящее время монтаж материалов в формате DV производится преимущественно с применением компьютеров, исходные материалы по интерфейсу IEEE1394 с видеокамеры (или DV видеомагнитофона) загружаются на жесткий диск компьютера, с помощью которого производится нелинейный монтаж отснятых материалов. Смонтированные сюжеты могут быть записаны на нужные носители (лента, диски, твердотельная память) по тому же интерфейсу. SONY использует собственную разновидность интерфейса из четырех проводов - i.LINK, отличающуюся отсутствием цепей питания (имеются варианты шины с 6-ю и 9-ю проводами). При обмене данными по этому интерфейсу между видеомагнитофонами DV не требуется проведения операций компрессии/декомпрессии. Это означает, что цифровая копия, записанная на втором магнитофоне идентична оригинальной записи, сделанной на первом аппарате. Поскольку передача цифровых данных по интерфейсу IEEE1394 во многом идентична процессу подготовки цифровых данных к записи на ленту, то нередко формат DV не связывают только с аппаратами записи на магнитную ленту, в этом смысле в этом формате могут работать системы на основе оптических или жестких дисков, либо передаваться данные по линиям связи.
Несмотря на то что интерфейс DV рассчитан на "горячее" подключение кабелей и устройств (FireWire), нередки отказы видеокамер и видеомагнитофонов DV/miniDV/Digital 8, проявляющиеся в невозможности их соединения через DV-интерфейсы при нормальной работе через аналоговые входы/выходы. В таких случаях основная трудность при ремонте возникает из-за необходимости демонтажа микросхем в корпусах BGA. Кроме того, во многих видеокамерах DV-интерфейсы реализованы в составе специализированных БИС частного применения (ASIC), цена которых в авторизованных сервисных центрах может достигать 100-300 долл. В этом отношении микросхема SN104266GGM-TEB (IC1602, 80 выводов, рис. 2) фирмы Texas Instruments не столь дефицитна (поставляется многими дистрибьюторами электронных компонентов), она применяется и в ряде других моделей видеокамер SONY например "DCR-PC2/PC3/PC100".
Как видно из вышеприведенных данных, в видеокамерах формата DV используется очень сложный алгоритм обработки видео и звуковых сигналов, более подробно с ним можно ознакомиться в [1, 2]. Следует отметить, что эффективность компрессии DV, качество изображения и звука, обеспечиваемое профессиональными видеокамерами этого формата, подтверждены специальной группой экспертов от европейских и американских вещательных организаций EBU/SMPTE, а форматы семейства DV (DVCAM, DVCPRO и др.) рекомендованы для использования в телевизионном вещании. Структуры микросхем частного применения (IC1600, IC1601, IC1900 и др.) не раскрываются фирмами-разработчиками, в том числе SONY Не исключено, что это является одной из причин отсутствия китайских "клонов" цифровых видеокамер высокого класса.
Проверку прохождения питающих напряжений, управляющих, видео и звуковых сигналов между платами и блоками рассматриваемых видеокамер при поиске неисправностей можно проводить, используя структурные схемы на (рис. 2, 3).
Все недостающие схемы можно скачать здесь
Литература
1. Гласман К. "Цифровая магнитная запись. Формат DV", "625", 2002, № 3, 4, 7, 8, 2003, № 2.
2. Roger Jennings, "Consumer and professional DV", http://www.chumpchange.com
Автор: Юрий Петропавловский (г. Таганрог)
Источник: Ремонт и сервис