時(shí)移電視的功能和實(shí)現

摘要： 本文介紹了一種基于PVR+LCD TV時(shí)移電視的設計方案。本文具體介紹了此產(chǎn)品的系統架構，軟硬件原理和產(chǎn)品特點(diǎn)，并且分析了時(shí)移電視的發(fā)展與技術(shù)挑戰。

關(guān)鍵詞： 時(shí)移；LCD TV；PVR；ITU 656

眾所周知，電視節目的播放是廣播式的，已播出的節目是一去不復返的。所以我們必須即時(shí)的收看。否則就會(huì )“過(guò)了這個(gè)村就沒(méi)有這個(gè)店”了。然而有了時(shí)移功能，我們就可以不必與電視臺的播放時(shí)間保持同步來(lái)收看我們想要收看的電視節目，而可以在它播放出后的任何時(shí)間觀(guān)看。

時(shí)移電視的主要特點(diǎn)和功能

首先，我們先對的時(shí)移電視給一個(gè)定義，在目前的IPTV中也有時(shí)移電視的概念。它指的是：有線(xiàn)時(shí)移電視(TSoC)，是指觀(guān)眾在觀(guān)看DVB數字電視節目時(shí)，可以隨時(shí)按暫?；蚝笸?快進(jìn)鍵，也可以選擇幾天前的電視節目。這種時(shí)移電視是和電視發(fā)射中心之間的一種交互。本方案實(shí)現的時(shí)移電視的突出特點(diǎn)是以硬盤(pán)作為存儲媒介，建立本地的海量緩沖區和巨大的節目存儲庫，利用數字化處理技術(shù)實(shí)現對節目的控制和管理。數字化和存儲技術(shù)是時(shí)移電視技術(shù)的核心，在這個(gè)基礎上對節目進(jìn)行靈活的編輯和錄放控制，一改過(guò)去看電視的被動(dòng)和無(wú)奈。使觀(guān)眾可以隨心所欲的控制電視節目的播放，快進(jìn)，快退等，產(chǎn)生一種交互的感覺(jué)。這將深深的改變人們傳統的看電視的習慣。

時(shí)移電視相對于傳統電視新增以下新特性、新功能：

增強的手動(dòng)錄放像功能

在時(shí)移電視中使用硬盤(pán)作為節目存儲的介質(zhì)，硬盤(pán)容量大，數字式，快速訪(fǎng)問(wèn)的存儲特性使得時(shí)移電視可以進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的節目存儲。以本方案為例：在最高刻錄質(zhì)量時(shí)的碼率為7.5Mbps,則一個(gè)小時(shí)需要3個(gè)G左右的空間。80G的硬盤(pán)可以錄制最高質(zhì)量的MPEG-2的節目為20多個(gè)小時(shí)。由于硬盤(pán)的尋道和定位速度非?？?，可以輕易的找到已錄制的節目，立即播放。硬盤(pán)載體數據的存儲和讀取速度非?？觳⑶覝蚀_，有效的降低了存儲和讀取過(guò)程中可能出現的誤碼現象。時(shí)移電視的錄放像的另一個(gè)特點(diǎn)是對錄制的節目進(jìn)行了分類(lèi)和整理。用戶(hù)可以根據節目信息表輕松的找到想看的節目。

令人耳目一新的時(shí)移功能

時(shí)移播放是時(shí)移電視的一大特點(diǎn)。時(shí)移電視在硬盤(pán)中開(kāi)設了海量緩存區，在播放電視節目的同時(shí)也對節目進(jìn)行存儲。在本方案中，緩存區的大小最大可以為整個(gè)硬盤(pán)剩余空間，可以時(shí)移時(shí)間長(cháng)度為24個(gè)小時(shí)。依賴(lài)緩存技術(shù)，用戶(hù)可以對正在播放的電視節目進(jìn)行暫停，過(guò)一段時(shí)間又可以從暫停處繼續播放，就好像時(shí)間發(fā)生了移動(dòng)一樣，因此稱(chēng)為時(shí)移播放。另外用戶(hù)還可以對節目進(jìn)行后退、慢放、快進(jìn)等操作，隨心所欲的觀(guān)看電視節目。

舉一個(gè)例子，當你正在欣賞電視節目的時(shí)候，一個(gè)朋友來(lái)了電話(huà)。你可以按一下暫停鍵，接聽(tīng)朋友的電話(huà)。時(shí)移電視就一直不停的把播出的節目存儲在緩存區內。當你處理完朋友的電話(huà)后，你可以按一下播放鍵，從你剛才暫停的地方接著(zhù)觀(guān)看電視節目。時(shí)移功能更廣泛的用于觀(guān)看比賽的精彩鏡頭和慢動(dòng)作。比如剛才的那個(gè)進(jìn)球沒(méi)有看清楚，按后退重來(lái)一遍就好了?；蛘呦肟催M(jìn)球的慢動(dòng)作，按一下慢放就可以了。

邊看邊錄功能

比如，我們一直在追蹤一個(gè)電視連續劇，可是昨天錄下的前兩集還沒(méi)有時(shí)間看，今天又要放了。我們可以刻錄今天放的電視劇，不觀(guān)看，把它放在后臺讓它繼續刻錄好了。從刻錄節目表中找出昨天刻錄的電視節目，觀(guān)看它?；趙atch&Record技術(shù)，觀(guān)眾可以在看以前刻錄的節目同時(shí)，又不耽擱刻錄現在新播出的電視節目。

MS9400時(shí)移電視系統結構及原理

MS9400時(shí)移電視是一個(gè)LCD TV＋PVR的方案。LCD TV的主芯片采用GENESIS公司Cortez系列中的FLI8668芯片，PVR采用MAGUM公司的MS9400芯片。系統整體框圖如圖1所示。

圖1

時(shí)移電視工作原理如下：

當正常觀(guān)看模擬電視節目時(shí)，復用器MUX1的輸入選擇為模擬TUNER輸入。經(jīng)過(guò)ADC和3D DECODER，輸入到MUX2。MUX2選擇3D DECODER輸入通道。交給后端輸出顯示處理部分處理。處理完后的數據通過(guò)LVDS總線(xiàn)送到面板上顯示。

當正常觀(guān)看數字電視節目時(shí)，MS9400通過(guò)TS流端口接收數字高頻頭過(guò)來(lái)的TS信號。解碼后得到CCIR656信號，通過(guò)MS9400的CCIR656輸出端口送到FLI8668的數字端口A(yíng)的P[8-15]。FLI8668的MUX2復用器選擇數字端口A(yíng)輸入的信號，經(jīng)處理后在面板上顯示。

當觀(guān)看HDMI輸入的信號時(shí)，FLI8668的MUX2選擇數字端口B的輸入信號，經(jīng)處理后在面板上顯示。

時(shí)移功能的實(shí)現原理

我們以對模擬電視輸入信號時(shí)移為例進(jìn)行說(shuō)明。模擬高頻頭輸入的信號，經(jīng)MUX1選擇輸入到ADC和3D DECODER。3D DECODER有一路輸出經(jīng)FLI8668的數字端口A(yíng)的P[0-7]輸入到MS9400的CCIR656輸入端口。MS9400內部的MPEG編碼器編碼輸入的信號為MPEG2的格式，通過(guò)IDE接口存儲到硬盤(pán)的緩沖區中。同時(shí)MS9400內部的MPEG解碼器通過(guò)IDE接口讀取硬盤(pán)緩沖區中的數據，解碼后通過(guò)CCIR656輸出端口送到FLI8668的數字端口A(yíng)的P[8-15]。FLI8668的MUX2選擇器選擇數字端口A(yíng)的P[8-15]輸入的數據。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。這樣，利用硬盤(pán)的海量存儲特性，使輸入的視頻信號和輸出的視頻信號不一致，實(shí)現時(shí)移功能。對于模擬輸入AV1/AV2/AV3，其時(shí)移實(shí)現原理是一樣的。

對數字高頻頭輸入的TS流信號，經(jīng)MS9400內部的TS處理模塊和MPEG編碼器，通過(guò)IDE接口存儲到硬盤(pán)的緩沖區中。同時(shí)MS9400內部的MPEG解碼器通過(guò)IDE接口讀取硬盤(pán)緩沖區中的數據，解碼后通過(guò)CCIR656的輸出端口送到FLI8668的數字端口A(yíng)的P[8-15]。FLI8668的MUX2選擇器選擇數字端口A(yíng)的P[8-15]輸入的數據。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。實(shí)現對數字電視的時(shí)移功能。

對于HDMI接口過(guò)來(lái)的信號不能進(jìn)行時(shí)移。

時(shí)移電視錄制功能的實(shí)現

以錄制模擬電視輸入信號為例進(jìn)行說(shuō)明。模擬高頻頭的輸入信號經(jīng)MUX1選擇器輸入到ADC和3D DECODER。3D DECODER的一路輸出經(jīng)FLI8668的數字端口A(yíng)的P[0-7]輸入到MS9400的CCIR656輸入端口。MS9400內部的MPEG編碼器編碼輸入的信號為MPEG2格式，通過(guò)IDE接口存儲到硬盤(pán)中。同時(shí)FLI8668的MUX2選擇3D DECODER輸入的信號，經(jīng)后端處理后，在面板上顯示電視信號。這樣實(shí)現了在后臺錄制的功能。

當需要錄制數字電視時(shí)，MS9400通過(guò)TS端口接收數字高頻頭來(lái)的TS流。經(jīng)MS9400內部的TS處理模塊和MPEG編碼器，通過(guò)IDE接口存儲到硬盤(pán)中。同時(shí)通過(guò)CCIR656輸出端口送到FLI8668的數字端口A(yíng)的P[8-15]，輸出處理后的TS流信息。FLI8668的MUX2選擇器選擇數字端口A(yíng)的P[8-15]輸入的數據。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。實(shí)現了對數字電視信號的后臺錄制功能。

對于HDMI輸入的信號不能進(jìn)行后臺錄制。

時(shí)移電視回放功能的實(shí)現

MS9400內部的MPEG解碼器通過(guò)IDE接口讀取硬盤(pán)緩沖區中的數據，解碼后通過(guò)CCIR656的輸出端口送到FLI8668的數字端口A(yíng)的P[8-15]。FLI8668的MUX2選擇器選擇數字端口A(yíng)的P[8-15]輸入的數據。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。實(shí)現回放功能。

時(shí)移電視的音頻處理

時(shí)移電視的音頻處理原理框圖如圖2所示。

圖2

當正?？措娨暤臅r(shí)候，多路選擇器MUX1選擇TUNER的左右聲道輸入，經(jīng)功放放出聲音。當進(jìn)入時(shí)移狀態(tài)，多路選擇器MUX1選擇TUNER通道，經(jīng)過(guò)ADC進(jìn)入MS9400的I2S接口，經(jīng)MS9400處理后，通過(guò)IDE接口存儲到硬盤(pán)上。同時(shí)MS9400通過(guò)IDE接口讀取硬盤(pán)的數據，經(jīng)I2S接口輸出到DAC上。多路選擇器MUX2選擇DAC送來(lái)的音頻信號輸入，經(jīng)功放放出聲音。實(shí)現音頻的時(shí)移。對于音頻信號的刻錄和音頻信號的播放在此不再敘述
　　
系統軟件說(shuō)明

此時(shí)移電視包含兩個(gè)CPU芯片。一個(gè)為FLI8668，一個(gè)為MS9400。

每個(gè)CPU有自己軟件。兩個(gè)CPU之間通過(guò)串口，按照事先定義好的協(xié)議通訊，實(shí)現統一的OSD界面和操作。

MS9400部分代碼層次圖，如圖3。

圖3

各層功能解釋如下：
GUI和APP：提供軟件的一個(gè)界面?？梢愿鶕脩?hù)的需要而修改
AF(Application Framework)：此層控制應用的交互和顯示行為。對特定用戶(hù)，附加的控制被要求。合作伙伴可以用他們自己的框架去替代這一層。
API(Application Programmer Interface)：此層定義訪(fǎng)問(wèn)內核服務(wù)的機制。
CF(Core Functionality)：此層完成大量的軟件功能。
AL(Abstraction Layer)：此層是內核和下層系統服務(wù)(OS和驅動(dòng))之間的一個(gè)抽象層。
OS(Operation System)：此層提供操作系統和相關(guān)的服務(wù)，本系統采用NUCLEUS操作系統
DR(Drivers)：此層控制外部的接口，如：芯片上的硬件，板上的硬件和板外的硬件。用戶(hù)可以自己更改和維護。

MS9400文件系統格式說(shuō)明

目前MS9400 方案采用的文件系統是基于FAT32的SupreCluster文件系統,與標準FAT32的主要區別是：

- FAT32文件系統單個(gè)文件的最大大小是4GB. 這意味著(zhù)用最高碼流錄制約
70分鐘就必須結束當前文件，新創(chuàng )建另一個(gè)文件，影響播放時(shí)的連續性。SupreCluster解決了這個(gè)問(wèn)題，采用最高碼流錄制，單個(gè)文件可以錄制最長(cháng)時(shí)間為24小時(shí)。
- FAT32文件系統數據訪(fǎng)問(wèn)的單元為512字節，適合于小文件的管理，但對幾百兆，甚至是幾個(gè)GB的流媒體不適用，尤其是邊讀邊寫(xiě)的時(shí)移功能。如果采用FAT32文件系統的512字節單位做時(shí)移，不得不非常頻繁地訪(fǎng)問(wèn)硬盤(pán)的文件分區表和地址管理系統，硬盤(pán)磁頭頻繁地調躍，影響硬盤(pán)的噪音、功耗、發(fā)熱和最重要的壽命。

SupreCluster文件系統的最小尋址單位為32KB，非常適合流媒體的處理，不需要頻繁對文件進(jìn)行尋址。理論上可以減少硬盤(pán)尋址操作和磁頭動(dòng)作到原有的1/20。

但該文件系統與Windows平臺不能完全兼容，需借助PC端的應用程序來(lái)讀寫(xiě)該文件系統下的多媒體文件和刻錄的節目。其原理類(lèi)似于iPod必須配合iTuner來(lái)使用。

但這同時(shí)可以解決版權保護的問(wèn)題：在TV上錄的東西可以在TV上回看，但不能直接無(wú)限制地Copy到PC。Copy的過(guò)程必須由該應用程序來(lái)控制，它將決定哪些錄制的節目可以被Copy到PC。通過(guò)PC上的這個(gè)應用軟件，可以避免版權保護帶來(lái)的可能的糾紛。

時(shí)移電視的發(fā)展與技術(shù)挑戰

目前MS9400實(shí)現的時(shí)移的顯示精度僅僅為SD。包括480I/480P/576I/576P。

目前市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始對于高清的時(shí)移電視有一定的要求。因此提高顯示的精度是時(shí)移電視的一個(gè)方向和挑戰。

各電視廠(chǎng)商對于存儲設備的要求希望不僅僅局限于內置大容量的硬盤(pán)。希望能把刻錄的數據存儲到外置的USB移動(dòng)硬盤(pán)上。以方便用戶(hù)把刻錄的數據和其他設備相互交流。同時(shí)希望能在NAND FLASH上實(shí)現時(shí)移的功能，以便不使用內置硬盤(pán)和沒(méi)有外置硬盤(pán)時(shí)也能完成時(shí)移功能。

對帶USB接口的時(shí)移電視，USB口不僅僅是刻錄的通道，也是播放外部的數據文件的通道。能對于各種音視頻格式進(jìn)行支持。目前主要支持的音視頻格式文件的要求如下：JPEG(包括逐行)、Kodak Picture、MP3、AAC、WMA、MPEG-4 ASP、Divx 3, Divx 4, Divx 5, Divx 6 and Ultra、XviD、VOB、MPG、DAT、BMP。

隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展，還會(huì )有更多的文件格式出現。需要時(shí)移電視能不斷的升級軟件已滿(mǎn)足對最新的文件格式的支持。

對于國內的電視廠(chǎng)商，由于USB移動(dòng)存儲設備各種品牌和生產(chǎn)廠(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量差距甚大。而電視用戶(hù)手上所擁有的USB移動(dòng)存儲設備各式各樣。因此時(shí)移電視的USB接口需要具有良好兼容性。能識別各種不同的USB移動(dòng)存儲設備。這也是時(shí)移電視面臨的一個(gè)挑戰。
 
結語(yǔ)

MS9400時(shí)移電視設計的主要思路是把LCD TV和硬盤(pán)錄像機相結合而提出的高普通電視的附加值的一種產(chǎn)品。目前，在37寸以上大尺寸的LCD TV產(chǎn)品中，集成PVR是一個(gè)大的趨勢。廣泛引起國內和國際上一些大的電視廠(chǎng)商注意和開(kāi)發(fā)?；贛S9400的時(shí)移電視已經(jīng)在LG的“愛(ài)看”電視系列產(chǎn)品中量產(chǎn)。這種電視的上市將極大的改變人們以往看電視的習慣。同時(shí)，基于MS9400的方案可以產(chǎn)生出多種衍生產(chǎn)品。采用同一套方案，可以實(shí)現類(lèi)似于機頂盒的硬盤(pán)錄像伴侶盒，解決舊電視不可以錄像和時(shí)移的問(wèn)題。

參考文獻：
1、 MS94XX_DataSheet_April11'06_ InfoSpace.pdf
2、 Cortez Hardware Architecture Overview. PDF
3、 Sonata2_SW.pdf
4、 Polaris rev a final. PDF