下一代數(shù)字電視解碼方案的改進(jìn)

現(xiàn)行數(shù)字電視方案的缺陷

現(xiàn)行數(shù)字電視機(jī)頂盒的某些缺陷限制了數(shù)字電視的發(fā)展和普及。導(dǎo)致這些缺陷的根源是機(jī)頂盒專用集成電路芯片(ASIC)。機(jī)頂盒的關(guān)鍵功能是由數(shù)字電視解碼器實(shí)現(xiàn)的。解碼器部件負(fù)責(zé)數(shù)字電視廣播的接收和顯示，對數(shù)字傳輸信息流進(jìn)行解復(fù)用以及對MPEG-2音頻/視頻數(shù)據(jù)流信息進(jìn)行解碼，并實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒的圖形功能。圖1是現(xiàn)行數(shù)字電視機(jī)頂盒的一個(gè)典型功能框圖。

以下是采用這種設(shè)計(jì)方案的現(xiàn)行數(shù)字電視解碼器的缺陷。

1. 不能支持多種顯示格式

世界上各地的數(shù)字電視廣播采用不同的傳輸格式，包括美國的ATSC、日本的ARIB和歐盟的DVB分別定義了不同的數(shù)字電視視頻格式。即使在美國也有18種不同的顯示格式，其分辨率從480i(相當(dāng)于現(xiàn)在的模擬電視設(shè)備的分辨率)到寬屏幕高清晰度電視的1080i 不等。最初的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)將同時(shí)包括480線分辨率的標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)以及720線和1080線分辨率的高清晰度電視(HDTV)。電視臺將根據(jù)不同顯示格式對傳輸設(shè)備復(fù)雜程度的要求，以及如何對數(shù)字廣播頻率資源的占用情況來決定選用何種格式。一些廣播公司已經(jīng)表示，為了給觀眾提供更多的選擇，它們可能會(huì)傳送多種SDTV節(jié)目，而不是僅僅傳送一種占用大量帶寬的HDTV節(jié)目。

現(xiàn)行數(shù)字電視解碼器的設(shè)計(jì)使它不能處理多種現(xiàn)有的顯示格式。有的數(shù)字電視解碼器能夠支持所有格式的輸入，但是并不輸出所有顯示格式，這迫使廠商為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視設(shè)計(jì)不同的機(jī)頂盒。這些設(shè)計(jì)工作需要由不同的工程小組分別完成，而它們所采用的開發(fā)工具則完全相同。因此，對于廠商而言，這已成為一項(xiàng)消耗大量時(shí)間而又費(fèi)用不菲的工作。

2. 昂貴的制造成本

如圖1所示，現(xiàn)行的機(jī)頂盒使用多種芯片來實(shí)現(xiàn)音頻和視頻功能。這些機(jī)頂盒中使用的芯片采用0.5微米的加工工藝，因而尺寸較大。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)不同顯示格式之間的相互轉(zhuǎn)換，還需要采用不同的芯片。此外，解碼器使用的存儲器沒有進(jìn)行優(yōu)化，不同的功能模塊分別使用各自的存儲器，浪費(fèi)了寶貴的存儲資源。這種體系結(jié)構(gòu)增大了線路板的面積，并使設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。集成度偏低、效率不高的存儲結(jié)構(gòu)和落后的芯片加工工藝使得現(xiàn)行的解碼器電路成本高昂、性能低下。

3. 不能支持不斷更新的數(shù)據(jù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行數(shù)字電視解碼器的結(jié)構(gòu)封閉、不靈活。它們與Windows CE、PersonalJava和ATSC應(yīng)用編程接口(API)互不兼容，因此不能支持當(dāng)前新興的數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用，例如在線銀行、電子郵件和網(wǎng)絡(luò)瀏覽等。如果不能支持交互式的應(yīng)用，現(xiàn)行的數(shù)字電視解碼器就難以對消費(fèi)者產(chǎn)生太大的吸引力。

4. 用戶界面不佳

為了處理交互式數(shù)據(jù)服務(wù)，用戶界面必須具有良好的視覺感受，直觀并易于使用。由于缺少一個(gè)專用的圖形處理器，現(xiàn)行數(shù)字電視解碼器的用戶界面不佳，應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行緩慢，圖形質(zhì)量差，文本顯示效果低劣、屏幕閃爍。現(xiàn)行機(jī)頂盒在MPEG-2芯片中使用嵌入式OSD處理器來管理文本和圖形，由于不具備圖形加速功能以及抗閃爍電路，而且只能支持4-8位/像素的圖形格式，因此OSD處理器難以為用戶提供一個(gè)漂亮的交互式界面。

5. 性能低下的專用CPU

現(xiàn)行方案使用了嵌入式處理器，其性能不足，處理能力只有20MIPS甚至更低，并且它們還使用一種專用的總線?；谛翧PI標(biāo)準(zhǔn)的新興交互式數(shù)據(jù)服務(wù)需要功能強(qiáng)大的CPU，以便為觀眾提供實(shí)時(shí)的交互性。

6. 結(jié)構(gòu)封閉、缺乏靈活性

現(xiàn)行數(shù)字電視解碼器芯片的結(jié)構(gòu)沒有靈活性、無法轉(zhuǎn)換，而且不支持模塊化，它們使用專用的總線和操作系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)使得標(biāo)準(zhǔn)清晰度顯示不能轉(zhuǎn)換為高清晰度顯示，或者進(jìn)行反向轉(zhuǎn)換，無法為機(jī)頂盒制造商提供更大的靈活性。其專用的結(jié)構(gòu)也排除了實(shí)現(xiàn)模塊化的可能性，因此設(shè)計(jì)人員無法向其中加入新推出的標(biāo)準(zhǔn)外圍部件，例如I/O器件、調(diào)制解調(diào)器和3D圖形部件等。

由于存在上述種種缺陷，現(xiàn)行的數(shù)字電視解碼器未能在市場上成為一種大眾化的產(chǎn)品。相反，它們僅僅成為了一種用來進(jìn)行技術(shù)演示的道具，無法真正促進(jìn)數(shù)字電視的發(fā)展和普及。

下一代數(shù)字電視解碼器應(yīng)有的功能特點(diǎn)

1. 支持多種格式

目前全球數(shù)字電視多種標(biāo)準(zhǔn)共存，即使一種標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)都有多種顯示格式，如ATSC有18種顯示格式。下一代數(shù)字電視解碼器必須支持多標(biāo)準(zhǔn)解碼或者支持一種標(biāo)準(zhǔn)下的多種格式。解碼器不能僅僅進(jìn)行解碼，還應(yīng)該將其全部輸出顯示。一個(gè)采用先進(jìn)解碼器設(shè)計(jì)出來的數(shù)字電視接收器或機(jī)頂盒能接收所有數(shù)字電視信號，并能夠以任何一種顯示格式輸出。這種解碼器應(yīng)該具有把高清晰度信號向下轉(zhuǎn)換以便顯示在標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視上，或者在高清晰度電視上顯示標(biāo)準(zhǔn)清晰度節(jié)目的能力。全格式支持使得用戶不會(huì)錯(cuò)過任何數(shù)字節(jié)目，而不論他們擁有的電視接收器屬于哪一種類型。此外，它還必須支持現(xiàn)在仍然存在的模擬傳輸以及大量安裝的模擬電視設(shè)備。通過向上轉(zhuǎn)換，可以在數(shù)字電視上觀看以模擬格式傳輸?shù)墓?jié)目；同樣，通過向下轉(zhuǎn)換，也可以在模擬電視上觀看采用高清晰度格式傳輸?shù)墓?jié)目。

2. 降低成本

下一代解碼器必須在一個(gè)單獨(dú)的芯片上集成更多的功能，并采用先進(jìn)的加工工藝(0.25微米或0.18微米加工技術(shù))以獲得更小的芯片尺寸。在現(xiàn)行的數(shù)字電視解碼器結(jié)構(gòu)中，利用不同的芯片來實(shí)現(xiàn)MPEG-2音頻/視頻解碼、傳輸碼流TS(Transport Stream)解復(fù)用、圖形功能和顯示處理。這四種功能是一個(gè)數(shù)字電視接收器中的關(guān)鍵組成部分。通過在單芯片數(shù)字電視解碼器中集成所有這些功能，可以顯著降低成本。此外，元器件數(shù)目減少可以簡化電路板的設(shè)計(jì)，減小電路板的面積，還能方便產(chǎn)品的庫存管理，進(jìn)一步降低了數(shù)字電視制造商的成本。集成度的提高還使得內(nèi)部不同模塊之間的接口得到優(yōu)化，有助于獲得更好的性能。另外，為了降低存儲成本，可以在視頻和音頻功能之間實(shí)現(xiàn)存儲器的共享。