基于PC的數(shù)字電視方案

引言

數(shù)字電視作為繼黑白電視、彩色電視后的第三代電視技術(shù)，已開始在發(fā)達(dá)國家普及。我國的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布，為我國數(shù)字電視的普及掃清了技術(shù)障礙。

目前基本上有兩種數(shù)模一體化電視解決方案，第一種是在現(xiàn)有的逐行電視電路的基礎(chǔ)上增加數(shù)字解碼電路的方案，這類方案在數(shù)字電視發(fā)展的初期被采用，它的集成度低、成本高，但開發(fā)周期短；第二種是專用單芯片方案，這是目前被廣泛采用的主流，它的功能十分強(qiáng)大，極具成本優(yōu)勢(shì)，但開發(fā)難度較大。本文提出第三種基于PC的數(shù)字電視方案，它的功能靈活多變，能滿足未來3C發(fā)展需要。

基本原理

本文主要介紹在PC上如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視接收。

目前我國處在數(shù)字電視發(fā)展的初期階段，數(shù)字和模擬信號(hào)并存，因此本方案還必須在PC的基礎(chǔ)上增加模擬信號(hào)的接收和解碼，以及數(shù)字信號(hào)的接收和解碼，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

首先看模擬電視信號(hào)的接收。射頻模擬電視信號(hào)通過一體化調(diào)諧器(高頻頭)接收，解調(diào)后輸出視頻信號(hào)(CVBS)，再送給后面的模擬解碼芯片。同時(shí)，AV輸入、S-VIDE0輸入的模擬視頻信號(hào)也輸入到該解碼芯片。這里選用的模擬解碼芯片先把模擬信號(hào)經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后再經(jīng)過數(shù)字處理、解碼，最后輸出，格式為ITU656或ITU60l的數(shù)字信號(hào)。

再看數(shù)字電視信號(hào)的接收。數(shù)字電視信號(hào)比模擬信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)復(fù)雜得多，射頻數(shù)字電視信號(hào)通過高頻頭(調(diào)諧器)接收、信道解碼后輸出串行的TS流。因數(shù)字電視信號(hào)往往是經(jīng)過加密的，這時(shí)還需對(duì)TS流進(jìn)行解密。最后，經(jīng)過解密的TS流送給芯片組，由其完成MPEG2信源解碼。

標(biāo)清和高清的電視信號(hào)經(jīng)芯片組動(dòng)態(tài)降噪、去隔行處理、格式變換、圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)等處理后，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式(如1920×1080P/60Hz)的LVDS信號(hào)，送給LCD顯示屏。

關(guān)鍵器件選擇

目前，許多IT廠商進(jìn)軍家電領(lǐng)域，Intel、AMD和VIA(威盛電子)等相繼推出適合嵌入式應(yīng)用的高集成度、低功耗CPU和芯片組，甚至有的IC把CPU(1GHz以上)、南橋、北橋及其它接口集成在一起。

本方案選用1.2GHz VIA Eden處理器，并配備VIA CX700M2系列媒體處理芯片組。該系列屬于X86體系,可運(yùn)行WINDOWSCE和LINUX嵌入式操作系統(tǒng)。該類IC具有硬件的MPEG2解碼功能，便于開發(fā)基于PC的數(shù)字高清電視。從系統(tǒng)框圖中可以看出，該方案是在PC主板的基礎(chǔ)上增加了數(shù)字高清電視高頻頭和信道解碼部，以及模擬信號(hào)高頻頭和標(biāo)清信號(hào)的解碼部分。為節(jié)約研發(fā)成本，PC部分可以直接選用威盛的EPIA NX系列嵌入式主板。

CPU

VIAEden處理器是基于C5J Esther核的高級(jí)VIA CoolStream架構(gòu)，在高度集成的核中將功耗降到最低，成為多種商用、工業(yè)和辦公系統(tǒng)的理想之選。系統(tǒng)的空閑狀態(tài)功耗僅0.5W；主頻為1.5GHz時(shí)的最大功耗為7.5W。Eden處理器采用nanoBGA2封裝，面積僅為21mm x21ram，而且無需主動(dòng)散熱裝置，實(shí)現(xiàn)了更薄、更密、更安靜的設(shè)計(jì)。

主板和芯片組

EPIA NX Nano-ITX系列主板為超密集嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，面積僅12cm×12cm。EPIA NX主板有兩個(gè)型號(hào)，EPIA-NXl5000G和EPIA-NX12000EG，分別采用C7 1.5GHz和無風(fēng)扇Eden 1.2GHz CPU，都搭載CX700M2芯片組，支持400MHz V4總線，集成PadLock安全引擎。它的性能強(qiáng)勁、功能豐富，支持各類數(shù)字媒體技術(shù)，和消費(fèi)電子領(lǐng)域通用的I/0接口，如數(shù)字電視中常用的ITU656/601視頻輸入接口和SMBus接口。同時(shí)都集成HDTV解碼器、VT6107 10/100Mbps以太網(wǎng)控制器及VT1708A高清音頻解碼器。另外，本主板還支持高達(dá)1GB的DDR2 400/533MHz SO-DIMM內(nèi)存格式及Macrovision反復(fù)制保護(hù)。

CX700M2是數(shù)字媒體IGP芯片組，集成威盛UniChrome Pro II 2D/3D圖形核(2D和3D圖像引擎內(nèi)部數(shù)據(jù)流與現(xiàn)行最新的AGP 8X顯卡一致)，具備威盛Chromotion CE視頻播放引擎。采用各類高端音頻和視頻科技，包括Vinyl多通道高清音頻、硬件MPEG-2/-4和WMV9視頻解碼加速器和內(nèi)置的1080i高分辨率HDTV解碼器，為用戶提供極為豐富的娛樂體驗(yàn)。

模擬解碼芯片

目前的模擬信號(hào)數(shù)字解碼芯片都支持PAL/NTSC/SECAM多制式解碼，有些還集成了三通道高速ADC或HDMI接收器等。這些數(shù)字解碼芯片主要有ADI公司的ADV7184/ADV7403/ADV7441、NXP公司的SAA711x、TI公司的TVP5147/TVP5160、PW公司的PW2300/PW3300、MICRONAS公司的VPC3230D等等。選擇這些解碼芯片時(shí)還必須考慮其適應(yīng)的市場(chǎng)，也就是該地區(qū)的模擬電視制式和一些特殊服務(wù)，如歐洲市場(chǎng)要考慮圖文電視接收和SCART接口，北美市場(chǎng)要考慮CCD/V-CHIP和立體聲等。

在這里我們選用功能較全的ADV7441，該芯片是10位數(shù)字處理，支持PAL/NTSC/SECAM多制式解碼，有兩路HDMI輸入，支持12組模擬信號(hào)輸入，輸入的模擬信號(hào)可以是CVBS全電視信號(hào)、S-Video亮色分離信號(hào)、YpbPr分量信號(hào)和RGB基色信號(hào)，且具有標(biāo)清模擬信號(hào)去鋸齒濾波器，可以不必外加濾波器。四路150MHz帶寬的ADc，可自動(dòng)辨識(shí)電視系統(tǒng)(NTSC/PAL,/SECAM)，支持1080P的高清信號(hào)輸入及SXGA的RGB信號(hào)輸入，具有VBI功能，軟件完成TELETEXT和CCD/V-CHIPo數(shù)字輸出口可以是24位的RGB信號(hào)或者ITU656ITU601數(shù)字色差編碼信號(hào)。

調(diào)諧器

在模擬電視時(shí)代，調(diào)諧器通常用鐵盒的屏蔽封裝，也稱高頻頭。調(diào)諧器根據(jù)接收信號(hào)分為模擬、數(shù)字、數(shù)模一體化三種，其中數(shù)模一體化調(diào)諧器有些還具備信道解碼功能。而從接收信號(hào)的制式上看，模擬信號(hào)可以做到全制式接收，數(shù)字信號(hào)接收按地區(qū)分為DVB、ATSC、ISDB、DMB等。同時(shí)數(shù)字信號(hào)還因傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)不同而信道編碼方式也不一樣，如在歐洲有線網(wǎng)絡(luò)用DVB-C、地面廣播用DVB-T、衛(wèi)星廣播用DVB-S、手持設(shè)備用DVB-H等等。

近幾年體積更小的硅調(diào)諧器發(fā)展迅速，打破了傳統(tǒng)的調(diào)諧器概念，不用鐵盒封裝，直接將硅集成電路焊接在電路板上，具有體積小和成本低的優(yōu)勢(shì)。本方案選用NXP公司最近推出新型數(shù)模一體化硅調(diào)諧器TDA18271，不但兼容所有的模擬與數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)(PAL、NTSC、SECAM、DVB-T、ISDB-T、ATSC、DVB-C)，而且TDA18271芯片本身可將中頻信號(hào)送至數(shù)字中頻解調(diào)器TDA8295，完成模擬電視解調(diào)，輸出CVBS模擬電視信號(hào)，同時(shí)中頻信號(hào)也送至信道解碼器TDA10048，解出數(shù)字電視TS流。這部分電路框圖如圖2所示。

軟件系統(tǒng)說明

PC目前不能在家電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的瓶頸是軟件太復(fù)雜，致使系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)，軟件使用需要較高的技術(shù)水平，普通用戶不會(huì)使用。因此，開發(fā)基于PC的數(shù)字電視時(shí)，首先需要修改或者重寫B(tài)IOS系統(tǒng)啟動(dòng)程序，使其與普通電視啟動(dòng)時(shí)間差不多，其次是要優(yōu)化用戶使 用界面，使其與普通電視的使用方法相似。

本方案硬件平臺(tái)支持WINDOWS CE和LINUX嵌入式操作系統(tǒng)，但考慮到前者的應(yīng)用軟件比較豐富，因此本方案選用WINDOWS CE操作系統(tǒng)。為方便用戶開發(fā)多媒體應(yīng)用程序，威盛提供了開發(fā)工具包VIA Media SDK。

本方案由于采用了操作系統(tǒng)，其軟件結(jié)構(gòu)層次清晰，如圖3所示，應(yīng)用軟件包易于移植。為加快開發(fā)進(jìn)度，我們可以采用第三方開發(fā)的軟件包。

結(jié)語

本文的基于PC的數(shù)字電視方案突出了電視功能，又有軟件的優(yōu)化，并且通過軟件就可實(shí)現(xiàn)許多差異化功能，使用靈活方便。隨著3C融合步伐的加快，基于PC的數(shù)字電視亦將進(jìn)入家庭娛樂中心。