HDTV的完整音視頻解決方案

除了與音視頻與輸入信號(hào)格式有關(guān)的技術(shù)要求外，數(shù)字電視還涉及幾種顯示方式：前投、背投、DLP、LCD、等離子以及 CRT等。不管是通過(guò)手表內(nèi)置的1英寸顯示器觀看電視，還是使用將整個(gè)墻面用作顯示屏的投影系統(tǒng)，這種顯示尺寸和性能的組合都是豐富多樣的。

盡管目前銷(xiāo)售的每臺(tái)數(shù)字電視從尺寸、形狀、大小來(lái)說(shuō)各不相同，銷(xiāo)售人員對(duì)不同型號(hào)的介紹也大不一樣，但是數(shù)字電視機(jī)內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)卻十分相似?？傮w說(shuō)來(lái)，DTV可大致分為以下幾個(gè)主要部分：顯示器(與驅(qū)動(dòng)器)、內(nèi)核媒體引擎、音頻解碼與處理、視頻解碼與處理、高頻頭電路、接口模塊和電源等。

圖1是高清晰度數(shù)字電視(HDTV)在半導(dǎo)體功能層面上的基本結(jié)構(gòu)圖。這些元件大多數(shù)都可以從同一家公司獲得，從而能在確保兼容性的同時(shí)加快設(shè)計(jì)周期，更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。德州儀器(TI)不僅提供開(kāi)發(fā) HDTV 所需的幾乎所有半導(dǎo)體元件，而且還組建了專(zhuān)門(mén)的工作小組，以推進(jìn)音視頻與 DLP 技術(shù)的發(fā)展，改善用戶的電視體驗(yàn)。TI的TMS320DM644x系列、達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器和其它內(nèi)核處理功能，以及豐富的高性能模擬元件具有集成度高、靈活性高及方便易用的特點(diǎn)，可以滿足快速發(fā)展的DTV市場(chǎng)需求。充分利用高性能音視頻編解碼器、圖形加速功能、通信與支持服務(wù)，對(duì)開(kāi)發(fā)滿足家庭娛樂(lè)體驗(yàn)需求的融合應(yīng)用至關(guān)重要。

圖1：典型的數(shù)字電視系統(tǒng)可大致分為顯示器(與驅(qū)動(dòng)器)、內(nèi)核媒體引擎、音頻解碼與處理、視頻解碼與處理、高頻頭電路、接口模塊和電源等主要部分。

視頻解決方案

消費(fèi)者觀賞電視節(jié)目時(shí)最重視的或許是視頻體驗(yàn)。畫(huà)面的分辨率、亮度、對(duì)比度、清晰度等因素都會(huì)影響用戶的真實(shí)體驗(yàn)。電視機(jī)是否支持多種ATSC DTV格式、NTSC與PAL解碼、復(fù)合視頻信號(hào)與S視頻信號(hào)輸入，以及2D自適應(yīng)濾波技術(shù)等也非常關(guān)鍵。隨著HDTV技術(shù)的不斷發(fā)展，支持1080i分辨率和3D自適應(yīng)濾波也將成為標(biāo)準(zhǔn)功能。在圖1中的方案中，TI 提供視頻解碼器系列(如TVP5160)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)(如TVP7001)、視頻緩沖器(如TIV7327)等各種在滿足系統(tǒng)成本目標(biāo)的同時(shí)提供高性能的產(chǎn)品。

圖 2 給出了TVP5160視頻解碼器的數(shù)據(jù)流路徑，該器件可處理NTSC、PAL、SECAM、 S-Video、SCART、YpbPr、RGB、480p及其它輸入格式的信號(hào)。DTV應(yīng)當(dāng)具備這種靈活性，以確保一種型號(hào)的產(chǎn)品能適應(yīng)實(shí)的任意設(shè)置。DTV解碼器的典型特性包括同步、消隱、場(chǎng)、活動(dòng)視頻窗口、水平與垂直同步、時(shí)鐘、同步鎖相(針對(duì)下行視頻編碼器同步)、主機(jī)CPU中斷以及可編程邏輯I/O信號(hào)等，這些都是除視頻數(shù)據(jù)輸出和先進(jìn)的場(chǎng)消隱期(VBI)數(shù)據(jù)恢復(fù)之外，應(yīng)當(dāng)具備的功能。TI的某些視頻解碼器還具備另外一個(gè)特性，即能支持VBI數(shù)據(jù)處理器(VDP)，可對(duì)電視圖文廣播、隱藏式字幕(CC)及其它VBI數(shù)據(jù)進(jìn)行分割、解析和故障檢查。內(nèi)置的FIFO不僅能夠存儲(chǔ)多達(dá)11行的電視文字廣播數(shù)據(jù)，而且利用適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)端口同步信號(hào)，還可進(jìn)行全屏電視文字廣播搜索。TVP5146M2解碼器可以通過(guò)輸出格式器，傳輸兩倍的原始采樣亮度數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行主機(jī)VBI處理。

就信號(hào)鏈路中的ADC而言，TVP700x系列ADC具有多種優(yōu)勢(shì)。它們不僅能夠進(jìn)一步降低抖動(dòng)，提高視頻系統(tǒng)的圖形質(zhì)量，還支持PC與 HD視頻輸出所需的更高帶寬等。這種8/10位三通道ADC的速率高達(dá)165Msps，并提供豐富的視頻功能，非常適用于商用投影儀、電視機(jī)以及機(jī)頂盒等應(yīng)用。

最后，我們還要將視頻信號(hào)鏈的輸出分辨率與顯示屏的功能及輸入信號(hào)的分辨率相匹配，以便優(yōu)化視頻設(shè)計(jì)。過(guò)去，對(duì)于分辨率較低的CRT電視而言，采用性能較低的前端尚可為人們所接受，但就當(dāng)前顯示屏的分辨率而言，任何模擬前端的噪聲或失真都會(huì)對(duì)DTV屏幕上的圖像造成明顯的影響。

圖2：解碼器數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)圖。
音頻解決方案

在過(guò)去，消費(fèi)者可能會(huì)將電視連接到家庭音頻系統(tǒng)以提高音頻效果，特別是在欣賞電影的時(shí)候。現(xiàn)在，隨著音頻解決方案的不斷發(fā)展，電視機(jī)放置的位置有可能遠(yuǎn)離家庭立體聲系統(tǒng)，而且很多DTV都采用壁掛式安裝，這就要求直接在DTV 中集成先進(jìn)的音頻解決方案。此外，揚(yáng)聲器技術(shù)也已發(fā)展到能將整個(gè)屏幕都作為揚(yáng)聲器的一部分。但不管是平面型揚(yáng)聲器還是傳統(tǒng)型揚(yáng)聲器，音頻信號(hào)鏈在盡量改善音頻體驗(yàn)方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

音頻解決方案的性能涉及到多方面因素的折衷，包括音頻處理能力、音頻輸出功率、散熱以及整體功耗等。傳統(tǒng)的音頻解決方案包括由AB類(lèi)音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)的兩到三個(gè)揚(yáng)聲器。不過(guò)，相對(duì)總音頻輸出功率來(lái)說(shuō)，AB 類(lèi)放大器在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量非常大，這使得AB類(lèi)放大器不適用于薄型平板電視，因?yàn)?AB 類(lèi)放大器通常需要較大的散熱片才能正常工作。為解決這個(gè)問(wèn)題，業(yè)界在設(shè)計(jì)中采用D類(lèi)放大器技術(shù)(圖3)。D類(lèi)放大器的輸出FET在截止與飽和區(qū)之間切換，其效率比AB 類(lèi)放大器高。目前，TI還提供 PurePath Digital音頻解決方案，該方案不僅能最大化音頻效率，而且還能改善音效處理，使信噪比(SNR)高于110dB。

不管是TAS5086和TAS5186等6聲道PurePath Digital解決方案，還是PCM3794等的音頻編解碼器和TPA3100D2等 D類(lèi)音頻放大器，TI提供的豐富的音頻解決方案與專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持能優(yōu)化DTV 解決方案。

圖3：基本的D類(lèi)音頻放大器拓?fù)洹?/FONT>

DTV 的必備組件音頻處理有助于進(jìn)一步特色化音頻質(zhì)量。除環(huán)繞立體聲虛擬化、低音加強(qiáng)以及其他眾所周知的音頻運(yùn)算等比較高級(jí)的音頻功能外，音頻處理還能夠?qū)崿F(xiàn)諸如電影、新聞、音樂(lè)等標(biāo)準(zhǔn)聲音模式。

接口電路和電源管理

由于人們要求DTV成為家庭通信門(mén)戶的中心，所以DTV與機(jī)頂盒除了具備基本的音視頻功能之外，還在不斷增加新的接口。DTV已經(jīng)并將繼續(xù)支持VGA與分量視頻信號(hào)輸入(通常也包括輸出)，有的甚至還支持HDMI。此外，它們還會(huì)支持DVI、S-視頻端子、IEEE1394、USB和LAN連接等其它接口。

TI在上述各領(lǐng)域均提供有關(guān)接口產(chǎn)品，為支持 IEEE1394 等新協(xié)議以及 RS232 等老式協(xié)議進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。此外，TI 的低功耗無(wú)線產(chǎn)品系列近期還添加了 Chipcon 系列技術(shù)，推出了 CC2500 等設(shè)備，從而能夠簡(jiǎn)化遠(yuǎn)程控制與無(wú)線連接等方面的設(shè)計(jì)要求。

包括為DTV本身提供主電源的AD/DC轉(zhuǎn)換電路在內(nèi)，電視機(jī)中幾乎所有的功能模塊都要求特定的電源解決方案，比如DLP燈、LCD偏置或顯示器的背光電源、主處理器與DDR存儲(chǔ)器的內(nèi)核和I/O電源，以及調(diào)諧器和視頻/模擬信號(hào)鏈的電源等。圖4為DTV 的基本電源分配圖。

圖4：數(shù)字電視機(jī)中幾乎所有的功能模塊都要求特定的電源解決方案。

然而，在當(dāng)今倡導(dǎo)節(jié)能的時(shí)代，各國(guó)政府都在不斷頒布新的政策，進(jìn)一步嚴(yán)格規(guī)定待機(jī)功耗與消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的效率。目前幾乎所有電視機(jī)設(shè)計(jì)的規(guī)定都是自愿性質(zhì)的，但強(qiáng)制性規(guī)定或許不久就會(huì)出現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，如欲通過(guò)能源之星(EnergyStar)認(rèn)證，數(shù)字電視在待機(jī)模式下的功耗必須小于3W。利用PFC與UCC28600等省電模式回掃轉(zhuǎn)換器有助于盡量減小待機(jī)模式的功率損耗。UCC28600在輕負(fù)載情況下進(jìn)入猝發(fā)模式工作，并能在待機(jī)期間發(fā)出信號(hào)以禁用PFC控制器的偏置電源。

TI提供Swift、40k、模塊以及其它負(fù)載點(diǎn)電源解決方案，還推出AC／DC功率轉(zhuǎn)換與功率因數(shù)校正器件，為當(dāng)今的DTV的電源設(shè)計(jì)提供了所有必需技術(shù)。TI提供有關(guān)電源模塊，幫助廠商迅速向市場(chǎng)投放產(chǎn)品，還提供板級(jí)半導(dǎo)體解決方案，滿足DTV消費(fèi)市場(chǎng)的成本要求。

總結(jié)

除了面向視頻、音頻、接口以及電源的具體解決方案之外，TI還提供豐富的產(chǎn)品系列，滿足溫度傳感、風(fēng)扇控制、系統(tǒng)時(shí)鐘、通用邏輯以及線性解決方案等各方面要求。此外，TI還通過(guò)電源與信號(hào)鏈參考設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)支持定制解決方案的開(kāi)發(fā)，不僅為您開(kāi)發(fā)DTV提供最出色、最豐富的技術(shù)，而且還將在您的設(shè)計(jì)過(guò)程中提供具體協(xié)助。

不管HDTV今后是繼續(xù)沿著我們目前所預(yù)見(jiàn)的道路發(fā)展，還是邁向全新的領(lǐng)域(比方說(shuō)要在房間中通過(guò)三維全息投影來(lái)展現(xiàn)立體圖像)，TI都將不斷提供有關(guān)技術(shù)，并推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，將人們的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。