最新數字信號處理技術(shù)在新一代電視中的應用

    數字電視無(wú)疑是當前業(yè)界最熱門(mén)的話(huà)題，關(guān)于新一代電視將以何種面貌出現，眾說(shuō)紛紜。從發(fā)展歷史來(lái)看，電視作為最傳統的消費類(lèi)產(chǎn)品，自發(fā)明并投入商用至今已有幾十年，雖然在技術(shù)上歷經(jīng)過(guò)連續不斷的改進(jìn)，現在電視的視頻和音頻質(zhì)量都有很大的提高，但實(shí)質(zhì)上仍然普遍使用的是模擬技術(shù)。數字化將是電視技術(shù)一次最實(shí)質(zhì)的飛躍，因此，所謂新一代電視將是多種數字技術(shù)應用的產(chǎn)物，其中數字信號處理技術(shù)將是極其關(guān)鍵的核心技術(shù)。德州儀器的數字信號處理器（DSP）推向商用化已歷經(jīng)二十多年頭，最開(kāi)始的應用在于高精尖的應用領(lǐng)域，其后開(kāi)始轉向專(zhuān)業(yè)數字通信領(lǐng)域，然后逐步過(guò)渡到通用的數據和通信領(lǐng)域，并且已經(jīng)滲透并深入到數字音頻和視頻的應用領(lǐng)域。面向未來(lái)的數字電視領(lǐng)域，DSP以其極高的處理能力、靈活的可編程性，以及強大的可擴展性，將會(huì )發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

• 核心高速的媒體處理平臺

    新一代電視的核心與其說(shuō)是一個(gè)數字解碼器，不如說(shuō)應該是一個(gè)更強的數字媒體處理器。設計人員首先面臨兩種選擇，是采用固定的專(zhuān)用芯片（ASIC），還是可編程芯片。由于目前不少技術(shù)標準尚未確定，即便是已確定的標準仍存在較大的改進(jìn)和完善空間，因此沒(méi)有任何一家公司可以提供真正完全滿(mǎn)足需要的數字電視芯片。在目前階段下，可編程芯片便成為數字電視開(kāi)發(fā)的一種有效的選擇，而這里又存在選擇硬件可編程的FPGA，還是軟件可編程的高速DSP。雖然FPGA比較適于早期研發(fā)工作，但往往不適宜產(chǎn)品化，一般需要再轉為ASIC，不僅需要增加開(kāi)發(fā)周期，而且當平臺升級和和改進(jìn)需要重復進(jìn)行；而利用可編程DSP方案，設計人員可以獲得最好的靈活性，開(kāi)發(fā)工作可以基于DSP平臺通過(guò)軟件編程實(shí)現，并可盡可能地滿(mǎn)足任何公司或任何技術(shù)委員會(huì )提出的、功能強大的新型數字電視系統的需要，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。即便在最初標準發(fā)布之后，很可能還需要添加或改進(jìn)某些功能。另外，DSP平臺的升級對軟件系統均是兼容的，所以已開(kāi)發(fā)的軟件具有最大的再用性。例如，DSP可以在被廣泛接受的MPEG2的基礎上添加MPEG4功能，或在MPEG2音頻之外添加任何其它多聲道音頻或更強的功能。

    新一代電視的核心與其說(shuō)是一個(gè)數字解碼器，不如說(shuō)應該是一個(gè)更強的數字媒體處理器。設計人員首先面臨兩種選擇，是采用固定的專(zhuān)用芯片（ASIC），還是可編程芯片。由于目前不少技術(shù)標準尚未確定，即便是已確定的標準仍存在較大的改進(jìn)和完善空間，因此沒(méi)有任何一家公司可以提供真正完全滿(mǎn)足需要的數字電視芯片。在目前階段下，可編程芯片便成為數字電視開(kāi)發(fā)的一種有效的選擇，而這里又存在選擇硬件可編程的FPGA，還是軟件可編程的高速DSP。雖然FPGA比較適于早期研發(fā)工作，但往往不適宜產(chǎn)品化，一般需要再轉為ASIC，不僅需要增加開(kāi)發(fā)周期，而且當平臺升級和和改進(jìn)需要重復進(jìn)行；而利用可編程DSP方案，設計人員可以獲得最好的靈活性，開(kāi)發(fā)工作可以基于DSP平臺通過(guò)軟件編程實(shí)現，并可盡可能地滿(mǎn)足任何公司或任何技術(shù)委員會(huì )提出的、功能強大的新型數字電視系統的需要，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。即便在最初標準發(fā)布之后，很可能還需要添加或改進(jìn)某些功能。另外，DSP平臺的升級對軟件系統均是兼容的，所以已開(kāi)發(fā)的軟件具有最大的再用性。例如，DSP可以在被廣泛接受的MPEG2的基礎上添加MPEG4功能，或在MPEG2音頻之外添加任何其它多聲道音頻或更強的功能。

    新一代電視的核心與其說(shuō)是一個(gè)數字解碼器，不如說(shuō)應該是一個(gè)更強的數字媒體處理器。設計人員首先面臨兩種選擇，是采用固定的專(zhuān)用芯片（ASIC），還是可編程芯片。由于目前不少技術(shù)標準尚未確定，即便是已確定的標準仍存在較大的改進(jìn)和完善空間，因此沒(méi)有任何一家公司可以提供真正完全滿(mǎn)足需要的數字電視芯片。在目前階段下，可編程芯片便成為數字電視開(kāi)發(fā)的一種有效的選擇，而這里又存在選擇硬件可編程的FPGA，還是軟件可編程的高速DSP。雖然FPGA比較適于早期研發(fā)工作，但往往不適宜產(chǎn)品化，一般需要再轉為ASIC，不僅需要增加開(kāi)發(fā)周期，而且當平臺升級和和改進(jìn)需要重復進(jìn)行；而利用可編程DSP方案，設計人員可以獲得最好的靈活性，開(kāi)發(fā)工作可以基于DSP平臺通過(guò)軟件編程實(shí)現，并可盡可能地滿(mǎn)足任何公司或任何技術(shù)委員會(huì )提出的、功能強大的新型數字電視系統的需要，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。即便在最初標準發(fā)布之后，很可能還需要添加或改進(jìn)某些功能。另外，DSP平臺的升級對軟件系統均是兼容的，所以已開(kāi)發(fā)的軟件具有最大的再用性。例如，DSP可以在被廣泛接受的MPEG2的基礎上添加MPEG4功能，或在MPEG2音頻之外添加任何其它多聲道音頻或更強的功能。

    采用可編程DSP的數字電視系統，從系統架構角度來(lái)看是最令人滿(mǎn)意，從處理能力來(lái)看也值得信賴(lài)。目前德州儀器已推出業(yè)界最高性能的C64x系列DSP，時(shí)鐘高達1GHz。以C64x為核心的數字媒體處理器DM64x將由720MHz提升到1GHz，以實(shí)現處理更高的實(shí)時(shí)高清視頻性能。DM642作為600MHz可編程數字媒體處理器可簡(jiǎn)化設計并能降低系統成本的。

    TMS320DM642 提供高清晰度(HD)視頻端口、以太網(wǎng)接口、多通道音頻及66MHz PCI 接口，600MHz 版本就具有完全處理MPEG-2視頻格式實(shí)時(shí)視頻編碼能力，或同時(shí)處理四路MPEG2視頻解碼格式，達到720x480的D1分辨率，每秒速度為30幀。采用DM642處理器還可以實(shí)現直接以太網(wǎng)連接的基于IP的電視電話(huà)和視頻會(huì )議系統可實(shí)現多通道H.26x視頻及音頻處理。

    由于德州儀器具備業(yè)界最廣泛的DSP第三方網(wǎng)絡(luò )支持，因此能夠提供眾多的算法軟件，并且滿(mǎn)足DSP的算法標準。關(guān)鍵技術(shù)合作伙伴所提供的流媒體軟件包括微軟的Windows Media 9、On2 Technology的VP4TM和 Real Networks的RealVideo?8/RealAudio?8系列編碼器。此外，還包括大量的視頻算法MPEG4、H.264、H.263等，以及AC-3、AAC、MP-3等音頻算法。

    也許是人們對新一代電視寄予厚望，多種名稱(chēng)如多媒體電視、網(wǎng)絡(luò )電視、互動(dòng)電視等將使之承擔起數字流媒體的載體，擴展到數字家庭的應用中。

• 擴展豐富的數字家庭功能

    數字電視其實(shí)是一項復雜的系統工程，如果新一代電視解決的只是傳輸和解碼數字化，那么與人們的期望還存在著(zhù)相當大的距離，因為可以實(shí)現人們所期望的在家中接收以任何格式，在任何時(shí)間，從任何地點(diǎn)傳送來(lái)的任何內容，這便引進(jìn)了數字家庭(e-Home)的概念。所謂e-Home，實(shí)質(zhì)就是數字家庭與網(wǎng)絡(luò )家庭的一體化，其中包括家庭終端(Home Terminals)、家庭網(wǎng)關(guān)(Home Gateway)、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體中心(Media Gateway/Media Center)。人們多年來(lái)一直關(guān)心電視監視器和計算機監視器究竟哪種最適合起居室的需要？然而電視監視器仍占據著(zhù)起居室，而電腦監視器仍占據著(zhù)書(shū)房。對消費類(lèi)電子世界而言，DVD光盤(pán)播放器仍需數字電視調諧器，以便接收廣播數字電視信號。數字電視的發(fā)展將可以使電視與電腦顯示器將一體化作為起居室設備，與此同時(shí)家庭中還將出現消費類(lèi)電子設備、電腦以及通訊設備的完美集成。

    數字電視其實(shí)是一項復雜的系統工程，如果新一代電視解決的只是傳輸和解碼數字化，那么與人們的期望還存在著(zhù)相當大的距離，因為可以實(shí)現人們所期望的在家中接收以任何格式，在任何時(shí)間，從任何地點(diǎn)傳送來(lái)的任何內容，這便引進(jìn)了數字家庭(e-Home)的概念。所謂e-Home，實(shí)質(zhì)就是數字家庭與網(wǎng)絡(luò )家庭的一體化，其中包括家庭終端(Home Terminals)、家庭網(wǎng)關(guān)(Home Gateway)、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體中心(Media Gateway/Media Center)。人們多年來(lái)一直關(guān)心電視監視器和計算機監視器究竟哪種最適合起居室的需要？然而電視監視器仍占據著(zhù)起居室，而電腦監視器仍占據著(zhù)書(shū)房。對消費類(lèi)電子世界而言，DVD光盤(pán)播放器仍需數字電視調諧器，以便接收廣播數字電視信號。數字電視的發(fā)展將可以使電視與電腦顯示器將一體化作為起居室設備，與此同時(shí)家庭中還將出現消費類(lèi)電子設備、電腦以及通訊設備的完美集成。

    數字電視其實(shí)是一項復雜的系統工程，如果新一代電視解決的只是傳輸和解碼數字化，那么與人們的期望還存在著(zhù)相當大的距離，因為可以實(shí)現人們所期望的在家中接收以任何格式，在任何時(shí)間，從任何地點(diǎn)傳送來(lái)的任何內容，這便引進(jìn)了數字家庭(e-Home)的概念。所謂e-Home，實(shí)質(zhì)就是數字家庭與網(wǎng)絡(luò )家庭的一體化，其中包括家庭終端(Home Terminals)、家庭網(wǎng)關(guān)(Home Gateway)、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體中心(Media Gateway/Media Center)。人們多年來(lái)一直關(guān)心電視監視器和計算機監視器究竟哪種最適合起居室的需要？然而電視監視器仍占據著(zhù)起居室，而電腦監視器仍占據著(zhù)書(shū)房。對消費類(lèi)電子世界而言，DVD光盤(pán)播放器仍需數字電視調諧器，以便接收廣播數字電視信號。數字電視的發(fā)展將可以使電視與電腦顯示器將一體化作為起居室設備，與此同時(shí)家庭中還將出現消費類(lèi)電子設備、電腦以及通訊設備的完美集成。

    未來(lái)將出現的家庭服務(wù)器可能會(huì )是機頂盒的擴展，該家庭服務(wù)器將是接收數字電視節目，然后向每個(gè)房間進(jìn)行再分配的家庭網(wǎng)關(guān)，還可用作小型家庭交換系統，處理家中所有有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)及無(wú)繩電話(huà)。為節約成本及獲得更好的通話(huà)質(zhì)量，移動(dòng)電話(huà)可轉接到PHS電話(huà)或無(wú)繩電話(huà)上。家庭服務(wù)器當然還會(huì )成為線(xiàn)纜調制解調器或ADSL的網(wǎng)關(guān)，以便實(shí)現到互聯(lián)網(wǎng)的寬帶連接。此外，家庭服務(wù)器還可用作家庭控制器，根據戶(hù)主從移動(dòng)電話(huà)發(fā)出的命令打開(kāi)或關(guān)閉各種家庭設備?？梢?jiàn)，進(jìn)出家庭服務(wù)器的連接應當具備802.11或藍牙接口功能。正因為新一代電視是市場(chǎng)的一大熱點(diǎn)，許多公司為此有巨大的投入。德州儀器對此也有戰略規劃。德州儀器具有數字家庭所必備的一切基本技術(shù)。TI的流媒體平臺提供高性?xún)r(jià)比的可編程解決方案，規?？缮炜s以支持多格式音頻、視頻和影像內容。

    德州儀器面向數字家庭規劃了完整的流媒體處理平臺，其中包括以DM642、DM270和DM342數字媒體處理器。DM642可滿(mǎn)足高分辨率或多通道視頻需求，并可擴展寬帶連接；DM270和DM342均可滿(mǎn)足單路及便攜式視頻需求，其中分別集成的ARM7和ARM9處理器，可運行復雜的操作系統。以流媒體處理平臺結合TI的模擬和外圍芯片，可提供極高集成度的解決方案，以較低的成本縮短產(chǎn)品面市時(shí)間，最終增加數字家庭產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的差異性。德州儀器將集中在無(wú)線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò )上的技術(shù)優(yōu)勢，支持通用的家庭網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，如ADSL、Cable 、以太網(wǎng)（LAN）、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（802.11）、HPNA、HomePlug，1394 等。領(lǐng)先的處理技術(shù)和工藝和極完善的軟件開(kāi)發(fā)工具，以及具有世界極的支持體系，包含廣泛的第三方支持網(wǎng)絡(luò )支持系統，是保證以較低的代價(jià)實(shí)現高性能的基礎，也是流媒體產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

• 構建堅實(shí)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈

    在中國，數字電視推進(jìn)已提到重要的議事日程中來(lái)，其中數字電視標準制訂工作已經(jīng)按部就班地進(jìn)行，有線(xiàn)電視向數字化過(guò)渡的時(shí)間表業(yè)已確定，并在逐步實(shí)施。新一代電視對中國企業(yè)來(lái)說(shuō)既是一個(gè)機遇，同時(shí)也是一個(gè)挑戰。長(cháng)期以來(lái)建立在模擬技術(shù)基礎之上的中國電視企業(yè)將由此掀起一個(gè)跨入完全數字媒體領(lǐng)域的高潮。

    在中國，數字電視推進(jìn)已提到重要的議事日程中來(lái)，其中數字電視標準制訂工作已經(jīng)按部就班地進(jìn)行，有線(xiàn)電視向數字化過(guò)渡的時(shí)間表業(yè)已確定，并在逐步實(shí)施。新一代電視對中國企業(yè)來(lái)說(shuō)既是一個(gè)機遇，同時(shí)也是一個(gè)挑戰。長(cháng)期以來(lái)建立在模擬技術(shù)基礎之上的中國電視企業(yè)將由此掀起一個(gè)跨入完全數字媒體領(lǐng)域的高潮。

    在中國，數字電視推進(jìn)已提到重要的議事日程中來(lái)，其中數字電視標準制訂工作已經(jīng)按部就班地進(jìn)行，有線(xiàn)電視向數字化過(guò)渡的時(shí)間表業(yè)已確定，并在逐步實(shí)施。新一代電視對中國企業(yè)來(lái)說(shuō)既是一個(gè)機遇，同時(shí)也是一個(gè)挑戰。長(cháng)期以來(lái)建立在模擬技術(shù)基礎之上的中國電視企業(yè)將由此掀起一個(gè)跨入完全數字媒體領(lǐng)域的高潮。

    中國新一代電視既需要兼顧自有知識產(chǎn)權產(chǎn)品的技術(shù)和標準，又需要考慮到廣大消費者的實(shí)際需要，因此不能完全照搬外國的技術(shù)和產(chǎn)品。以其最先進(jìn)的半導體技術(shù)應用于先進(jìn)的電視技術(shù)，并與中國企業(yè)及有關(guān)部門(mén)密切合作，推出適合中國需要的新一代電視產(chǎn)品及解決方案，是德州儀器的基本出發(fā)點(diǎn)。因此，建立堅實(shí)的數字電視產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈勢在必行。

    德州儀器將協(xié)同第三方合作伙伴，為中國制造廠(chǎng)商提供核心硬件平臺和軟件技術(shù)，在此基礎之上制造廠(chǎng)商可以專(zhuān)注于產(chǎn)品特色化設計，并盡快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，下圖是關(guān)于這種合作模式的簡(jiǎn)要描述。

    總而言之，數字電視將全面改變中國電子產(chǎn)業(yè)的面貌，數字信號處理技術(shù)將是這一過(guò)程的核心動(dòng)力，作為全球領(lǐng)先的DSP及技術(shù)提供者，德州儀器將同中國產(chǎn)業(yè)界攜手共進(jìn)，共同推進(jìn)新一代電視在中國的發(fā)展。