高清數(shù)字電視視音頻及電源技術

無論由摩爾定律或消費需求驅(qū)動，在當今電視中所需要的性能水平可能似乎是勢不可當?shù)摹?br>        
與標準清晰度電視格式（SDTV）相比，具有1080像素的高清晰（HD）格式的數(shù)字電視所驅(qū)動的數(shù)據(jù)量要大6倍，它要管理數(shù)字電視、IPTV、視頻會議廣播及處理杜比AC-3、MPEG和其它音頻格式，這些功能都成為了數(shù)字電視（DTV）必須具備的功能。
      
從對音頻、視頻和輸入信號格式的最高要求來說，存在若干可供選擇觀看的選項：正投、背投、DLP、LCD、等離子和CRT。無論是在嵌入到手表中的1英寸的顯示器上觀看電視，或是采用投影系統(tǒng)的顯示屏在整塊墻壁上觀看電視，對尺寸和性能的組合要求幾乎是無窮無盡的。
       
數(shù)字電視基礎
       
即使目前在貨架上的每一臺電視可能從大小、外觀、形狀因子和銷售人員給你的基本描述來看都非常不同，但是，當你考察其內(nèi)部的時候，電視的基本構造模塊都是非常相似的。
        
一般來說，數(shù)字電視可以被分解為不到10個主要的模塊：顯示器（和驅(qū)動器）、核心媒體引擎、音頻編解碼和處理、視頻編解碼和處理、調(diào)諧器、接口模塊和電源。對每一個模塊的絕對性能要求由你最喜歡的座位的舒適體驗的性能水平來定義。
        
下圖為典型的數(shù)字電視系統(tǒng)方塊圖。  



圖1：典型的數(shù)字電視系統(tǒng)方塊圖
        
在圖1中，我們給出了HDTV的基本方框圖，我們在功能方塊圖層面已經(jīng)加以考慮。開發(fā)屏幕后面的電視機系統(tǒng)需要采用許多工具，它們都可以從各類企業(yè)獲得。然而，在把來自不同元器件供應商的解決方案整合在一起的過程中，既要加快設計周期以縮短產(chǎn)品上市時間，又要確保兼容性，那么，這種要求就會成問題。無論是采用DLP技術、基于DSP的數(shù)字媒體處理器、其它的核心處理解決方案或一些其它的高性能模擬元器件，都需要為快速演進的數(shù)字電視市場設計出高度集成、靈活且便于使用的數(shù)字電視機。對于融合的應用來說，把高性能音視頻CODEC、圖形加速、通信和支持功能設計到家庭娛樂體驗系統(tǒng)之中是至關重要的。
       
視頻設計
       
消費者常常在觀看電視的時候，對視頻體驗提出非常高的要求。正因為如此，分辨率、亮度、對比度和清晰度對看起來的“逼真”體驗有著重要意義。對于電視機來說，支持多種ATSCTDV格式、NTSC和PAL解碼、復合及S-Video輸入和二維濾波都是至關重要的。隨著高清晰電視的發(fā)展，以配備三維濾波的1080i分辨率支持全高清將是標準的配置。在接收如圖1所示的視頻信號鏈的過程中，重要的是選擇具有混合各種性能的能力的視頻解碼器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和視頻緩沖器，以便于你能夠根據(jù)系統(tǒng)的成本目標調(diào)節(jié)性能。



圖2：視頻解碼器的數(shù)據(jù)流路徑
       
圖2所示為視頻解碼器的數(shù)據(jù)流路徑，它負責處理NTSC、PAL、SECAM、S-Video、SCART、YPbPr、RGB、480p和其它輸入格式。在數(shù)字電視中，對這種級別的靈活性的支持是必需的，完全是為了讓一個機型經(jīng)過實際設置可以工作于任何格式。數(shù)字電視解碼器的典型性能特征包括：同步、消隱、場、有源視頻窗口、水平和垂直同步、時鐘、同步鎖相（用于下行視頻編碼同步）、主CPU中斷和可編程邏輯I/O信號。這是對數(shù)字視頻輸出以及用于先進的垂直消隱期（VBI）數(shù)據(jù)恢復的補充。作為一種附加功能，一些視頻解碼器支持VBI數(shù)據(jù)處理器（VDP）在文字電視廣播、傳送字幕（CC）和其它VBI數(shù)據(jù)上進行數(shù)據(jù)分片、解析和執(zhí)行誤碼校驗。內(nèi)置的FIFO存儲多達11行文字電視廣播數(shù)據(jù)，而適當?shù)闹鹘涌谕郊叭聊晃淖蛛娨晱V播恢復是當今系統(tǒng)中的幾個常見要求。然而，一些實現(xiàn)方案需要一種解碼器，它能夠為基于主CPU的VBI處理提供速度為已采樣原始亮度數(shù)據(jù)兩倍的輸出格式化數(shù)據(jù)。
        
對于信號鏈中的ADC來說，個人電腦和HD視頻輸出要求其具有改進的抖動減低性能、在視頻系統(tǒng)中的較高圖像品質(zhì)并能夠支持日益增長的帶寬需求。在數(shù)字電視實現(xiàn)方案中，一個8/10位三ADC通常提供165Msps的采樣率，從而提供豐富的視頻性能，并且也是商用投影儀、電視和機頂盒的理想選擇。
      
最后，要把視頻信號鏈的輸出分辨率與顯示器的性能及輸入信號的分辨率匹配，從而優(yōu)化視頻的設計。在低分辨率的CRT電視時代，采用較低性能的前端可能一直都是可以接受的，但是，利用當今的高分辨率顯示器，在模擬前端中的任何噪聲或不規(guī)則信號都將清晰地顯示在數(shù)字電視的屏幕上。