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最新数字信号处理技术在新一代电视中的应用

我爱方案网| 数字信号处理,电视| 2010-11-10
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数字电视无疑是当前业界最热门的话题,关于新一代电视将以何种面貌出现,众说纷纭。从发展历史来看,电视作为最传统的消费类产品,自发明并投入商用至今已有几十年,虽然在技术上历经过连续不断的改进,现在电视的视频和音频质量都有很大的提高,但实质上仍然普遍使用的是模拟技术。数字化将是电视技术一次最实质的飞跃,因此,所谓新一代电视将是多种数字技术应用的产物,其中数字信号处理技术将是极其关键的核心技术。德州仪器的数字信号处理器(DSP)推向商用化已历经二十多年头,最开始的应用在于高精尖的应用领域,其后开始转向专业数字通信领域,然后逐步过渡到通用的数据和通信领域,并且已经渗透并深入到数字音频和视频的应用领域。面向未来的数字电视领域,DSP以其极高的处理能力、灵活的可编程性,以及强大的可扩展性,将会发挥越来越重要的作用。

 

  • 核心高速的媒体处理平台

    新一代电视的核心与其说是一个数字解码器,不如说应该是一个更强的数字媒体处理器。设计人员首先面临两种选择,是采用固定的专用芯片(ASIC),还是可编程芯片。由于目前不少技术标准尚未确定,即便是已确定的标准仍存在较大的改进和完善空间,因此没有任何一家公司可以提供真正完全满足需要的数字电视芯片。在目前阶段下,可编程芯片便成为数字电视开发的一种有效的选择,而这里又存在选择硬件可编程的FPGA,还是软件可编程的高速DSP。虽然FPGA比较适于早期研发工作,但往往不适宜产品化,一般需要再转为ASIC,不仅需要增加开发周期,而且当平台升级和和改进需要重复进行;而利用可编程DSP方案,设计人员可以获得最好的灵活性,开发工作可以基于DSP平台通过软件编程实现,并可尽可能地满足任何公司或任何技术委员会提出的、功能强大的新型数字电视系统的需要,加速产品上市时间。即便在最初标准发布之后,很可能还需要添加或改进某些功能。另外,DSP平台的升级对软件系统均是兼容的,所以已开发的软件具有最大的再用性。例如,DSP可以在被广泛接受的MPEG2的基础上添加MPEG4功能,或在MPEG2音频之外添加任何其它多声道音频或更强的功能。

    采用可编程DSP的数字电视系统,从系统架构角度来看是最令人满意,从处理能力来看也值得信赖。目前德州仪器已推出业界最高性能的C64x系列DSP,时钟高达1GHz。以C64x为核心的数字媒体处理器DM64x将由720MHz提升到1GHz,以实现处理更高的实时高清视频性能。DM642作为600MHz可编程数字媒体处理器可简化设计并能降低系统成本的。

    TMS320DM642提供高清晰度(HD)视频端口、以太网接口、多通道音频及66MHz PCI接口,600MHz版本就具有完全处理MPEG-2视频格式实时视频编码能力,或同时处理四路MPEG2视频解码格式,达到720x480的D1分辨率,每秒速度为30帧。采用DM642处理器还可以实现直接以太网连接的基于IP的电视电话和视频会议系统可实现多通道H.26x视频及音频处理。

    由于德州仪器具备业界最广泛的DSP第三方网络支持,因此能够提供众多的算法软件,并且满足DSP的算法标准。关键技术合作伙伴所提供的流媒体软件包括微软的Windows Media 9、On2 Technology的VP4TM和 Real Networks的RealVideo®8/RealAudio®8系列编码器。此外,还包括大量的视频算法MPEG4、H.264、H.263等,以及AC-3、AAC、MP-3等音频算法。

    也许是人们对新一代电视寄予厚望,多种名称如多媒体电视、网络电视、互动电视等将使之承担起数字流媒体的载体,扩展到数字家庭的应用中。

     

  • 扩展丰富的数字家庭功能

    数字电视其实是一项复杂的系统工程,如果新一代电视解决的只是传输和解码数字化,那么与人们的期望还存在着相当大的距离,因为可以实现人们所期望的在家中接收以任何格式,在任何时间,从任何地点传送来的任何内容,这便引进了数字家庭(e-Home)的概念。所谓e-Home,实质就是数字家庭与网络家庭的一体化,其中包括家庭终端(Home Terminals)、家庭网关(Home Gateway)、媒体网关和媒体中心(Media Gateway/Media Center)。人们多年来一直关心电视监视器和计算机监视器究竟哪种最适合起居室的需要?然而电视监视器仍占据着起居室,而电脑监视器仍占据着书房。对消费类电子世界而言,DVD光盘播放器仍需数字电视调谐器,以便接收广播数字电视信号。数字电视的发展将可以使电视与电脑显示器将一体化作为起居室设备,与此同时家庭中还将出现消费类电子设备、电脑以及通讯设备的完美集成。

    未来将出现的家庭服务器可能会是机顶盒的扩展,该家庭服务器将是接收数字电视节目,然后向每个房间进行再分配的家庭网关,还可用作小型家庭交换系统,处理家中所有有线、无线及无绳电话。为节约成本及获得更好的通话质量,移动电话可转接到PHS电话或无绳电话上。家庭服务器当然还会成为线缆调制解调器或ADSL的网关,以便实现到互联网的宽带连接。此外,家庭服务器还可用作家庭控制器,根据户主从移动电话发出的命令打开或关闭各种家庭设备。可见,进出家庭服务器的连接应当具备802.11或蓝牙接口功能。正因为新一代电视是市场的一大热点,许多公司为此有巨大的投入。德州仪器对此也有战略规划。德州仪器具有数字家庭所必备的一切基本技术。TI的流媒体平台提供高性价比的可编程解决方案,规模可伸缩以支持多格式音频、视频和影像内容。

    德州仪器面向数字家庭规划了完整的流媒体处理平台,其中包括以DM642、DM270和DM342数字媒体处理器。DM642可满足高分辨率或多通道视频需求,并可扩展宽带连接;DM270和DM342均可满足单路及便携式视频需求,其中分别集成的ARM7和ARM9处理器,可运行复杂的操作系统。以流媒体处理平台结合TI的模拟和外围芯片,可提供极高集成度的解决方案,以较低的成本缩短产品面市时间,最终增加数字家庭产品性价比的差异性。德州仪器将集中在无线和网络上的技术优势,支持通用的家庭网络技术,如ADSL、Cable 、以太网(LAN)、无线局域网(802.11)、HPNA、HomePlug,1394等。领先的处理技术和工艺和极完善的软件开发工具,以及具有世界极的支持体系,包含广泛的第三方支持网络支持系统,是保证以较低的代价实现高性能的基础,也是流媒体产品产业化的关键。

     

  • 构建坚实的产业价值链

    在中国,数字电视推进已提到重要的议事日程中来,其中数字电视标准制订工作已经按部就班地进行,有线电视向数字化过渡的时间表业已确定,并在逐步实施。新一代电视对中国企业来说既是一个机遇,同时也是一个挑战。长期以来建立在模拟技术基础之上的中国电视企业将由此掀起一个跨入完全数字媒体领域的高潮。

    中国新一代电视既需要兼顾自有知识产权产品的技术和标准,又需要考虑到广大消费者的实际需要,因此不能完全照搬外国的技术和产品。以其最先进的半导体技术应用于先进的电视技术,并与中国企业及有关部门密切合作,推出适合中国需要的新一代电视产品及解决方案,是德州仪器的基本出发点。因此,建立坚实的数字电视产业价值链势在必行。

    德州仪器将协同第三方合作伙伴,为中国制造厂商提供核心硬件平台和软件技术,在此基础之上制造厂商可以专注于产品特色化设计,并尽快地将产品推向市场,下图是关于这种合作模式的简要描述。

     

    总而言之,数字电视将全面改变中国电子产业的面貌,数字信号处理技术将是这一过程的核心动力,作为全球领先的DSP及技术提供者,德州仪器将同中国产业界携手共进,共同推进新一代电视在中国的发展。
     

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