高清数字电视的发展方向及解决方案

2007-07-12 14:47:31 来源:大比特资讯 点击:1364

      编者按:上一期应用对话栏目我们邀请了几家著名的电视制造商,就电视中使用的半导体器件及设计解决方案等相关问题,与半导体器件提供商展开了交流对话。文章刊出后在业内外引起了极大关注,纷纷表示这是办刊形式的一个创新性尝试。必将对增进供需双方深入的了解,完善供应链建设起到极大的推动作用。
      当然,因为是初次的尝试,不足在所难免,比如有很多业内专家指出在交流的深度上有所欠缺。为此,本期我们整理了一些当前比较新的解决方案,供读者参考。
      从用户对高清音视频娱乐的需求来看,高清和数字化是电视发展的必然方向之一。在全球范围内,高清和数字化电视产业与市场正在快速成长。据Parks Associates预测,未来几年内,HDTV销量将呈现爆发态势,到2009年,该市场销售额将突破650亿美元。
      高清数字电视技术正朝着高集成度、高性能、多功能的方向发展。在系统单芯片集成方面,主CPU、传输码流(TS)解复用、MPEG解码、模拟彩色解调、视频信号处理、图像显示处理等功能可集成进一块芯片中,甚至数字电视信号解调解码、模拟电视信号解调、HDMI接收、模拟分量视频信号(YPrPb)/RGB接收、音频信号解码也可以、一并集成进单芯片,而芯片工艺可达到90纳米,甚至65纳米技术水平。高性能主要表现为更快的信号处理速度、更先进的图像伴音处理技术、更高清晰度显示(1080P)。除了基本数字电视功能以外,高清数字电视还将集成进更多的功能接口,诸如USB、SMART Card、1394/iLINK、硬盘、网络接口以及H.264/VC1解码功能,众多功能使其成为真正的未来家庭多媒体娱乐中心。
      与传统的模拟CRT 电视相比,液晶高清数字电视在系统集成度、信号处理的复杂度以及多功能方面都提出更高要求,因而其设计难度更大,面临的挑战更多。针对不同的需求,各厂商也纷纷拿出不同的解决方案。以下是部分生产商的解决方案:
NXP复合式DVB/PAL液晶电视系统TV520/32 
      想要顺利取得不断变化的欧洲电视市场商机吗?我们的TV520/32系统可以帮助您。这是一个完整且使用简易的复合式数字解决方案,与我们的模拟TV507系统共用一个平台,让您能够在不需进行昂贵的重新设计下满足所有欧洲地区的电视市场。
主要特色
      提供完整软硬件参考设计带来最快速的产品上市时程 
      DVB与PAL接收功能 
      16种清晰度强化功能,包括自动图形控制(ATC, Automatic Picture Control) 
      集成高清多媒体接口(HDMI)接收器、信号源选择与模拟数字转接器 
      LVDS 支持1920 x 1080 解晰度与RGB,提供驱动全高分辨率面板外部双LVDS传输器 
      经过验证的中间件与应用软件(在 Linux OS上执行) 
      带来在所有数字与模拟信道带来最佳使用体验 
      数字与模拟信号源共通图像化用户界面与最佳清晰度设定
      采位对应式屏幕菜单(OSD)
背景信息
      恩智浦的主流液晶电视系统解决方案TV520/32(复合式接收)与TV507(模拟接收)为您提供您一个满足所有欧洲市场的简单途径。为复合式与模拟电视机架构了共通的平台,它们不论是在引脚或软件上都完全兼容,可以缩短开发新产品的时间,降低成本与风险,这两个系统解决方案都以完整可以立即导入生产的参考设计方式提供,并保留产品差异化的灵活性。 
      TV520/32 基于高度集成的 PNX8536 系统化芯片,它将我们成功TV810系统中的多种功能集成到单一芯片中,TV520/32领先业界的硅芯片前端采用我们新推出的DVB信道解码器             TDA10048,确保依不同地区需求优化,提供高可靠度无干扰的 DVB 信号接收,这个解决方案同时也可以搭配选用的硅调协器TDA18271。
众多的清晰度提升功能包括: 
      具备自动调适2D/3D切换能力的3D梳型滤波器 
      在标准分辨率内容时采用短暂的噪声消除强化图像锐利度 
      MPEG假影消除 
      4电场MADI强化边缘控制处理 
      为了达到最快的上市速度,我们同时也提供了系统导入设计工具组(SDT),这个工具组包含了支持产品差异化以及如连接器配置、用户界面设计、不同尺寸LCD面板以及前端元器件等定制项目的支持,同时您也可以在复合式与模拟设计上使用相同的开发工具,如软件排错程序等。
海思半导体数字电视解决方案Hi3120
      Hi3120是一款结合了去隔行扫描、图像缩放、视频增强、中央处理器、图形界面菜单等技术的视频扫描格式转换芯片。该芯片同时具备数字和模拟输出端口,可以应用在平板或CRT电视机上。动态三维处理技术可有效地去除噪声,提供优美画质。芯片支持数字化处理以及完善的数字图像处理技术重新格式化和后端时序处理,并按不同的要求转换成各种输出格式。该芯片将MCU、BITMAPOSD、DAC等多种功能整合在一个芯片里,能够采用更少的外围器件来提供高性价比的系统解决方案。
主要特点 
      视频信号输入
1、支持24位YUV/YCbCr/YPbPr/RGB数字信号输入
2、支持ITU-R BT656格式信号输入
3、自动检测输入信号分辨率
4、最高输入信号的时钟采样频率高达95MHz
5、内置自检信号生成器
6、支持480I/576I/480P/576P/720P/1080I/VGA/SVGA/XGA/UXGA输入 
      视频信号输出
1、可编程时序(Hs/Vs/Data_enable)输出
2、支持YUV/YCbCr/YPbPr/RGB信号输出
3、支持24位LVDS数字信号输出
4、集成3个10位高速DAC,支持模拟RGB信号输出
5、支持SVM输出
6、最高输出频率高达150MHz
7、支持SDTV/EDTV/HDTV/VG/SVGA/XGA/非标格式输出,最高支持1920×1080P60分辨率输出 
      图像存储器
1、支持64M SDRAM,数据位宽为32位
2、存储器时钟最高频率为133MHz
3、CRT数字高清电视
4、液晶电视、等离子电视 
      微处理器单元
1、内置架构优化的8051core
2、集成TIMER、PWM、ADC、GPIO、二线总线master等多种外设
3、支持外挂的8051 
      基本特性
1、工作温度:0℃~70℃
2、0.18μm工艺低功耗设计
3、工作电压:外围3.3V,内核1.8V
4、封装:PQFP208
5、PC-TV/TV-PC转换盒
6、广告机
7、视频展台 
      图形界面菜单
1、内置16色和256色两种颜色查找表
2、支持三个OSD独立显示窗口
3、支持2M位bitmap图像
4、支持镂空和16阶透明度显示
5、支持逐点进行图像刷新
      视频信号处理部分
1、 支持多种去隔行处理模式
2、 支持线性/非线性双模式图像缩放引擎,垂直和水平方向独立处理
3、 支持增频/降频处理
4、 支持运动自适应降噪
5、 支持幅型比变换(4:3 ←→16:9)
6、 支持可编程色彩空间转换
7、 支持可编程蓝电平、黑电平扩展
8、 支持峰化和核化降噪功能
9、 支持DLTI/DCTI
10、 支持输出端Gamma校正
11、 内置OSD处理模块
12、 支持画面冻结
13、 支持亮度/对比度调整
14、 支持色度/色饱和度调整
      特性:
1、 提升图像高频分量,使图像更为清晰
2、 数字蓝电平、黑电平扩展功能
3、 3D数字降躁,有效消除暗背景噪声
4、 画面静像处理
5、 数字亮度瞬态提高(DLTI)
6、 数字色度瞬态提高(DCTI)
7、 调整直流偏置,控制全屏亮度
8、 亮度/对比度调整
9、 色度/色饱和度调整
10、白平衡调整
11、Gamma校正
ST液晶高清数字电视解决方案
      意法半导体(ST)的液晶高清数字电视解决方案包括数字电视接收嵌入式解决方案及单芯片解决方案。
      由图A所示的数字电视接收嵌入式解决方案框图可看出,数字一体化调谐器包括数字射频频率调谐和信道解码两部分,从接收到的数字电视射频信号解调输出标准的MPEG传输码流信号。未特殊加密的MPEG码流直接输入到ST数字电视信号解码芯片中进行处理;对于特殊加密的MPEG码流,首先输入到CI卡回路进行解密,再将码流直接输入ST数字电视信号解码系统芯片进行处理。经ST数字电视信号解码系统芯片的MPEG解码和信号编码,AD变换输出模拟YPRPB和立体声音频信号,到已有的模拟电视系统显示数字电视图像,从而构成完整的液晶高清数字电视。
      以下是ST数字电视信号处理解码芯片的主要功能及特点:
1. 高性能200MHz 32位CPU内核;
2. 2路串行或并行码流输入,1路双向码流接口,共计3路码流接口;
3. 可编程传输接口(PTI):适于DVB、ATSC、OpenCable、DIRECTV的传输码流解复用,集成DES及DVB解扰;
4. 一路MPEG-2高清解码;
5. 模拟RGB或YPRPB输出,1080I、720P、480P、480I;
6. 模拟PAL/NTSC复合视频信号(CVBS)和亮色(YC)信号输出;
7. 内置基于位图字符(OSD)发生器;
8. 一路数字音频解码,可实现MPEG-1、MPEG-2、MP3、AAC和AC3解码;
9.   5.1声道数字伴音转换为两声道输出;
10. 两路24位DAC输出模拟音频信号,一路S/PDIF数字音频输出。
      图B是液晶高清数字电视单芯片解决方案框图。ST数字电视单片系统芯片及附带的FLASH/DDR SDRAM存储器,外围的数模一体化调谐器、模拟开关芯片、HDMI/YPrPb/VGA输入处理芯片、液晶屏、伴音处理芯片、音频放大电路、扬声器、CI卡电路,以及键盘/遥控接收,共同组成液晶高清数字电视接收系统。
      这种数字电视单芯片解决方案可方便地实现目前所有数字/模拟标准信号的接收处理(当然,对于地区的不同接收制式标准应选用不同的接收前端),以及对HDMI、高清YPrPb和VGA信号的接收处理。在图像处理显示方面,该方案具有3D NTSC/PAL/SECAM亮色分离单元,加强边沿细化的带运动补偿的去隔行变换处理,以及应用3D降噪、对比度加强、色空间修正等高性能的视频处理技术,能支持到最高标准1080P的显示,可方便地实现PIP、PAP、POP显示。在音频处理方面,该方案实现MPEG1、MPEG2、AC3、MP3的数字伴音解码和AM-FM MONO、NICAM、BTSC、Zweiton等模拟伴音解码,可调整大范围伴音延时以确保伴音与图像同步,可进行杜比、SRS、ST环绕声处理及五段均衡处理。
      以下是ST液晶高清数字电视单芯片的主要功能及特点:
1. 高性能32位CPU(266MHz,480MIPS),DDR333存储器接口,运行实时操作系统;
2. 两路带有3D梳状滤波器的NTSC/PAL/SECAM数字彩色解码器;
3. 两路高清晰视频图像处理单元:12位视频处理,3D亮度/色度带运动补偿的降噪处理,具有加强边沿细化的带动态补偿的隔行到逐行变换处理,灵活的水平/垂直方向的缩放处理,高性能的图像质量改善处理;
4. 高清PIP,PAP和POP;
5. 两路具有DES,DVB和MULTI2解扰的传输码流解复用;
6. 两路DVB-CI和CableCARD接口;
7. 两路标清(SD)或一路高清(HD)MPEG2解码;
8. 两路24位音频处理DSP,实现MPEG1、MPEG2、AC3、MP3解码;
9. 基于位图的OSD;
10. 丰富的DTV机芯控制接口:I2C、GPIOs、ADC、PWM等;
11. 最高可达1080P的显示输出;
12. 90纳米的芯片工艺技术,实现低功耗、高可靠性。
      随着数字电视的快速发展,会出现适应市场不同需求的高、中、低档数字电视芯片方案。集成度更高、性能功能更加优化、性价比更高的低成本数字电视芯片方案,以及高集成度、高性能、具有数字化家庭娱乐中心功能的高档数字电视芯片方案将成为液晶高清数字电视系统芯片的两大发展方向。

预告:
      接下来几期应用对话栏目将展开便携式播放产品(MP3、MP4)、数码相机、手机及机顶盒领域的交流,欢迎相关配套厂商积极参与。
      拟邀请参与对话整机应用领域企业名单:
便携式播放产品(MP3、MP4)
深圳清华同方股份有限公司
广州友光数码科技发展有限公司
北京华旗资讯科技有限公司
深圳市华瑞安电子有限公司
数码相机
佳能珠海有限公司
尼康光学仪器(中国)有限公司
天津三星光电子有限公司
深圳华强三洋技术设计有限公司
TCL电子事业本部AV产品研发中心
爱普生技术(深圳)有限公司
明基电通技术有限公司
手机
厦新电子股份有限公司
深圳市中兴通讯股份有限公司
TCL移动通信有限公司
摩托罗拉(中国)电子有限公司
LG电子(中国)研发中心
惠州三星电子有限公司
机顶盒
天柏集团
四川九洲电器集团有限责任公司
深圳市同洲电子股份有限公司
创维集团
长沙久一数码科技有限公司
成都泰立广播电视研究所有限公司
北京东方广视科技有限责任公司
武汉市长江电讯器材有限公司

参与请致电:
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