Dekoder PAL – układy TDA3562A, SAA7113, ADV7180, zasada działania, zastosowania retro i CCTV

Pytanie

Dekoder pal

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Dekoder PAL to układ (analogowy lub cyfrowy) rozdzielający kompozytowy sygnał wideo zakodowany w systemie PAL na składowe luminancji (Y) i chrominancji (U, V), a następnie zamieniający je na postać RGB bądź YCbCr.
• Obecnie stosuje się trzy główne klasy rozwiązań: układy dyskretne (historyczne), monolityczne układy scalone (np. TDA-, SAA-, ADV-, TW-) oraz w pełni cyfrowe dekodery wbudowane w SoC.

Szczegółowa analiza problemu

1. Teoretyczne podstawy PAL

1.1 Sygnał kompozytowy CVBS = Y + (C) + synchro; podnośna chromy fSC ≈ 4,43361875 MHz.
1.2 Chrominancja przenosi dwie składowe:
 U = 0,493 (B − Y) (modulacja QAM w fazie 0°)
 V = 0,877 (R − Y) (modulacja QAM w fazie 90°, odwracanej co drugą linię → „Phase Alternating Line”).
1.3 Mechanizm naprawy fazy: suma/diferencja bieżącej i opóźnionej o jedną linię składowej chromy, realizowana linią opóźniającą 64 µs.

2. Blokowy dekoder analogowy (klasyczny)

1. Przedwzmacniacz + separator synchronizacji
2. Filtr grzebieniowy / BPF (ekstrakcja chromy)
3. PLL z burst-gate (rekonstrukcja podnośnej)
4. Demodulator synchroniczny I/Q (U,V)
5. Linia opóźniająca 1H i układ sumujący (kompensacja fazy)
6. Matryca YUV → RGB (lub YCbCr)
7. Korekcje gamma, balans bieli, clamping, wyjścia RGB.

3. Typowe układy scalone i ich parametry

(Źródła online: fora elektroda.pl, karty katalogowe, oferty eBay)

4. Algorytmy cyfrowe (obecnie dominujące)

• Próbkowanie 4×fSC ≈ 17,734 MHz → cyfrowy demodulator I/Q → adaptacyjny filtr grzebieniowy 2D/3D → macierz kolorów → BT.656/601.
• Popularne implementacje: bloki IP w SoC telewizorów (MediaTek, Novatek), układy FPGA (Intel Cyclone, Xilinx Artix).

5. Praktyczne zastosowania

• Modernizacja radzieckich/sekamowskich TV (Elektronika, Rubin) – moduły AVT-41, DR-03, gotowe płytki z TDA4555 (linki z elektroda.pl).
• Wideorejestracja CCTV – wielokanałowe dekodery (TW2804/2815).
• Karty przechwytujące USB/PCIe – SAA7113, ADV7180.
• Konwertery standardów (PAL→HDMI) – chińskie skrzynki oparte o SoC MStar.

Aktualne informacje i trendy

• Nadawanie analogowe PAL w UE wyłączono (PL: 2013), ale PAL wciąż żyje w monitoringu analogowym, retro-gamingu i urządzeniach przemysłowych.
• Trend: integracja dekodera w złączach multistandardowych (CVBS, HDMI, MIPI-CSI) dla IoT i ADAS.
• Rozwój 3D comb filter, automatycznego wykrywania standardu, redukcji szumów temporalnych TNR.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Równania odwrotnej matrycy:
   \[ \begin{aligned} R &= Y + 1,14 \, V\ G &= Y - 0,39 \, U - 0,58 \, V\ B &= Y + 2,03 \, U \end{aligned} \]
• Linia opóźniająca: dziś realizowana wewnątrz IC jako pamięć FIFO, dawniej kwarc PZT 64 µs.

Aspekty etyczne i prawne

• Użycie dekoderów do nielegalnej reemisji chronionych treści analogowych (np. pay-TV PAL) może naruszać prawa autorskie.
• W większości krajów emisja analogowa w eterze jest zabroniona – testy RF wymagają zezwolenia UKE.
• Bezpieczeństwo: w systemach CCTV brak szyfrowania; konwersja PAL→IP wymaga ochrony transmisji.

Praktyczne wskazówki

1. Hobbystyczna modyfikacja starego TV: znajdź moduł z TDA3562A lub SAA7191; zasil +8 V, +12 V, podaj CVBS, odbierz RGB i synchronizację.
2. Projekt DIY FPGA: próbkuj 27 MHz, zaimplementuj CIC→FIR, NCO PLL, demod. CORDIC. 1-kanałowy dekoder zmieści się w 6 k LE (Artix-7 15T).
3. Diagnostyka: brak koloru → sprawdź burst amplitude, VCO PLL (kwarc 4,433618 MHz), linię opóźniającą, zasilanie 8 V.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Artefakty „cross-color” i „dot-crawl” w prostych filtrach 1H; tylko 3D comb usuwa je skutecznie.
• W układach TDA4555 różnice pinout między rewizjami; datasheet trzeba dobrać wg kodu produkcyjnego.
• Dostęp do linii PZT 64 µs jest coraz trudniejszy; w razie awarii łatwiej wstawić moduł cyfrowy.

Sugestie dalszych badań

• Implementacja adaptacyjnego 3D comb w średniej klasy FPGA.
• Porównanie jakości DSP vs. klasyczny TDA3562A na retro-konsolach (PAL-SNES, Amiga).
• Analiza wpływu błędów fazy kwarcu 4,433 MHz na ΔE obrazu.

Krótkie podsumowanie

Dekoder PAL jest wieloetapowym układem demodulacji QAM, korekcji fazy i rekonstrukcji barw. Historycznie budowany z elementów dyskretnych, następnie zintegrowany w układach TDA/SAA, dziś realizowany cyfrowo w SoC. Mimo wyłączenia analogowej telewizji pozostaje istotny w retro-audio-wideo, CCTV i konwersji standardów. Wybór rozwiązania zależy od celu: naprawa sprzętu (szukać datasheet TDA-), projekt nowy (układy ADV/SAA lub FPGA), a przy ograniczonych zasobach – gotowa przetwornica PAL→HDMI.