時(shí)移電視的功能和實(shí)現(xiàn)

摘要： 本文介紹了一種基于PVR+LCD TV時(shí)移電視的設(shè)計(jì)方案。本文具體介紹了此產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu)，軟硬件原理和產(chǎn)品特點(diǎn)，并且分析了時(shí)移電視的發(fā)展與技術(shù)挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞： 時(shí)移；LCD TV；PVR；ITU 656

眾所周知，電視節(jié)目的播放是廣播式的，已播出的節(jié)目是一去不復(fù)返的。所以我們必須即時(shí)的收看。否則就會(huì)“過了這個(gè)村就沒有這個(gè)店”了。然而有了時(shí)移功能，我們就可以不必與電視臺(tái)的播放時(shí)間保持同步來收看我們想要收看的電視節(jié)目，而可以在它播放出后的任何時(shí)間觀看。

時(shí)移電視的主要特點(diǎn)和功能

首先，我們先對(duì)的時(shí)移電視給一個(gè)定義，在目前的IPTV中也有時(shí)移電視的概念。它指的是：有線時(shí)移電視(TSoC)，是指觀眾在觀看DVB數(shù)字電視節(jié)目時(shí)，可以隨時(shí)按暫?；蚝笸?快進(jìn)鍵，也可以選擇幾天前的電視節(jié)目。這種時(shí)移電視是和電視發(fā)射中心之間的一種交互。本方案實(shí)現(xiàn)的時(shí)移電視的突出特點(diǎn)是以硬盤作為存儲(chǔ)媒介，建立本地的海量緩沖區(qū)和巨大的節(jié)目存儲(chǔ)庫，利用數(shù)字化處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目的控制和管理。數(shù)字化和存儲(chǔ)技術(shù)是時(shí)移電視技術(shù)的核心，在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)節(jié)目進(jìn)行靈活的編輯和錄放控制，一改過去看電視的被動(dòng)和無奈。使觀眾可以隨心所欲的控制電視節(jié)目的播放，快進(jìn)，快退等，產(chǎn)生一種交互的感覺。這將深深的改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的看電視的習(xí)慣。

時(shí)移電視相對(duì)于傳統(tǒng)電視新增以下新特性、新功能：

增強(qiáng)的手動(dòng)錄放像功能

在時(shí)移電視中使用硬盤作為節(jié)目存儲(chǔ)的介質(zhì)，硬盤容量大，數(shù)字式，快速訪問的存儲(chǔ)特性使得時(shí)移電視可以進(jìn)行長時(shí)間的節(jié)目存儲(chǔ)。以本方案為例：在最高刻錄質(zhì)量時(shí)的碼率為7.5Mbps,則一個(gè)小時(shí)需要3個(gè)G左右的空間。80G的硬盤可以錄制最高質(zhì)量的MPEG-2的節(jié)目為20多個(gè)小時(shí)。由于硬盤的尋道和定位速度非?？欤梢暂p易的找到已錄制的節(jié)目，立即播放。硬盤載體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取速度非?？觳⑶覝?zhǔn)確，有效的降低了存儲(chǔ)和讀取過程中可能出現(xiàn)的誤碼現(xiàn)象。時(shí)移電視的錄放像的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)錄制的節(jié)目進(jìn)行了分類和整理。用戶可以根據(jù)節(jié)目信息表輕松的找到想看的節(jié)目。

令人耳目一新的時(shí)移功能

時(shí)移播放是時(shí)移電視的一大特點(diǎn)。時(shí)移電視在硬盤中開設(shè)了海量緩存區(qū)，在播放電視節(jié)目的同時(shí)也對(duì)節(jié)目進(jìn)行存儲(chǔ)。在本方案中，緩存區(qū)的大小最大可以為整個(gè)硬盤剩余空間，可以時(shí)移時(shí)間長度為24個(gè)小時(shí)。依賴緩存技術(shù)，用戶可以對(duì)正在播放的電視節(jié)目進(jìn)行暫停，過一段時(shí)間又可以從暫停處繼續(xù)播放，就好像時(shí)間發(fā)生了移動(dòng)一樣，因此稱為時(shí)移播放。另外用戶還可以對(duì)節(jié)目進(jìn)行后退、慢放、快進(jìn)等操作，隨心所欲的觀看電視節(jié)目。

舉一個(gè)例子，當(dāng)你正在欣賞電視節(jié)目的時(shí)候，一個(gè)朋友來了電話。你可以按一下暫停鍵，接聽朋友的電話。時(shí)移電視就一直不停的把播出的節(jié)目存儲(chǔ)在緩存區(qū)內(nèi)。當(dāng)你處理完朋友的電話后，你可以按一下播放鍵，從你剛才暫停的地方接著觀看電視節(jié)目。時(shí)移功能更廣泛的用于觀看比賽的精彩鏡頭和慢動(dòng)作。比如剛才的那個(gè)進(jìn)球沒有看清楚，按后退重來一遍就好了。或者想看進(jìn)球的慢動(dòng)作，按一下慢放就可以了。

邊看邊錄功能

比如，我們一直在追蹤一個(gè)電視連續(xù)劇，可是昨天錄下的前兩集還沒有時(shí)間看，今天又要放了。我們可以刻錄今天放的電視劇，不觀看，把它放在后臺(tái)讓它繼續(xù)刻錄好了。從刻錄節(jié)目表中找出昨天刻錄的電視節(jié)目，觀看它?；趙atch&Record技術(shù)，觀眾可以在看以前刻錄的節(jié)目同時(shí)，又不耽擱刻錄現(xiàn)在新播出的電視節(jié)目。

MS9400時(shí)移電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

MS9400時(shí)移電視是一個(gè)LCD TV＋PVR的方案。LCD TV的主芯片采用GENESIS公司Cortez系列中的FLI8668芯片，PVR采用MAGUM公司的MS9400芯片。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

圖1

時(shí)移電視工作原理如下：

當(dāng)正常觀看模擬電視節(jié)目時(shí)，復(fù)用器MUX1的輸入選擇為模擬TUNER輸入。經(jīng)過ADC和3D DECODER，輸入到MUX2。MUX2選擇3D DECODER輸入通道。交給后端輸出顯示處理部分處理。處理完后的數(shù)據(jù)通過LVDS總線送到面板上顯示。

當(dāng)正常觀看數(shù)字電視節(jié)目時(shí)，MS9400通過TS流端口接收數(shù)字高頻頭過來的TS信號(hào)。解碼后得到CCIR656信號(hào)，通過MS9400的CCIR656輸出端口送到FLI8668的數(shù)字端口A的P[8-15]。FLI8668的MUX2復(fù)用器選擇數(shù)字端口A輸入的信號(hào)，經(jīng)處理后在面板上顯示。

當(dāng)觀看HDMI輸入的信號(hào)時(shí)，F(xiàn)LI8668的MUX2選擇數(shù)字端口B的輸入信號(hào)，經(jīng)處理后在面板上顯示。

時(shí)移功能的實(shí)現(xiàn)原理

我們以對(duì)模擬電視輸入信號(hào)時(shí)移為例進(jìn)行說明。模擬高頻頭輸入的信號(hào)，經(jīng)MUX1選擇輸入到ADC和3D DECODER。3D DECODER有一路輸出經(jīng)FLI8668的數(shù)字端口A的P[0-7]輸入到MS9400的CCIR656輸入端口。MS9400內(nèi)部的MPEG編碼器編碼輸入的信號(hào)為MPEG2的格式，通過IDE接口存儲(chǔ)到硬盤的緩沖區(qū)中。同時(shí)MS9400內(nèi)部的MPEG解碼器通過IDE接口讀取硬盤緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，解碼后通過CCIR656輸出端口送到FLI8668的數(shù)字端口A的P[8-15]。FLI8668的MUX2選擇器選擇數(shù)字端口A的P[8-15]輸入的數(shù)據(jù)。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。這樣，利用硬盤的海量存儲(chǔ)特性，使輸入的視頻信號(hào)和輸出的視頻信號(hào)不一致，實(shí)現(xiàn)時(shí)移功能。對(duì)于模擬輸入AV1/AV2/AV3，其時(shí)移實(shí)現(xiàn)原理是一樣的。

對(duì)數(shù)字高頻頭輸入的TS流信號(hào)，經(jīng)MS9400內(nèi)部的TS處理模塊和MPEG編碼器，通過IDE接口存儲(chǔ)到硬盤的緩沖區(qū)中。同時(shí)MS9400內(nèi)部的MPEG解碼器通過IDE接口讀取硬盤緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，解碼后通過CCIR656的輸出端口送到FLI8668的數(shù)字端口A的P[8-15]。FLI8668的MUX2選擇器選擇數(shù)字端口A的P[8-15]輸入的數(shù)據(jù)。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電視的時(shí)移功能。

對(duì)于HDMI接口過來的信號(hào)不能進(jìn)行時(shí)移。

時(shí)移電視錄制功能的實(shí)現(xiàn)

以錄制模擬電視輸入信號(hào)為例進(jìn)行說明。模擬高頻頭的輸入信號(hào)經(jīng)MUX1選擇器輸入到ADC和3D DECODER。3D DECODER的一路輸出經(jīng)FLI8668的數(shù)字端口A的P[0-7]輸入到MS9400的CCIR656輸入端口。MS9400內(nèi)部的MPEG編碼器編碼輸入的信號(hào)為MPEG2格式，通過IDE接口存儲(chǔ)到硬盤中。同時(shí)FLI8668的MUX2選擇3D DECODER輸入的信號(hào)，經(jīng)后端處理后，在面板上顯示電視信號(hào)。這樣實(shí)現(xiàn)了在后臺(tái)錄制的功能。

當(dāng)需要錄制數(shù)字電視時(shí)，MS9400通過TS端口接收數(shù)字高頻頭來的TS流。經(jīng)MS9400內(nèi)部的TS處理模塊和MPEG編碼器，通過IDE接口存儲(chǔ)到硬盤中。同時(shí)通過CCIR656輸出端口送到FLI8668的數(shù)字端口A的P[8-15]，輸出處理后的TS流信息。FLI8668的MUX2選擇器選擇數(shù)字端口A的P[8-15]輸入的數(shù)據(jù)。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字電視信號(hào)的后臺(tái)錄制功能。

對(duì)于HDMI輸入的信號(hào)不能進(jìn)行后臺(tái)錄制。

時(shí)移電視回放功能的實(shí)現(xiàn)

MS9400內(nèi)部的MPEG解碼器通過IDE接口讀取硬盤緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，解碼后通過CCIR656的輸出端口送到FLI8668的數(shù)字端口A的P[8-15]。FLI8668的MUX2選擇器選擇數(shù)字端口A的P[8-15]輸入的數(shù)據(jù)。經(jīng)后端處理后在面板上顯示。實(shí)現(xiàn)回放功能。

時(shí)移電視的音頻處理

時(shí)移電視的音頻處理原理框圖如圖2所示。

圖2

當(dāng)正?？措娨暤臅r(shí)候，多路選擇器MUX1選擇TUNER的左右聲道輸入，經(jīng)功放放出聲音。當(dāng)進(jìn)入時(shí)移狀態(tài)，多路選擇器MUX1選擇TUNER通道，經(jīng)過ADC進(jìn)入MS9400的I2S接口，經(jīng)MS9400處理后，通過IDE接口存儲(chǔ)到硬盤上。同時(shí)MS9400通過IDE接口讀取硬盤的數(shù)據(jù)，經(jīng)I2S接口輸出到DAC上。多路選擇器MUX2選擇DAC送來的音頻信號(hào)輸入，經(jīng)功放放出聲音。實(shí)現(xiàn)音頻的時(shí)移。對(duì)于音頻信號(hào)的刻錄和音頻信號(hào)的播放在此不再敘述
　　
系統(tǒng)軟件說明

此時(shí)移電視包含兩個(gè)CPU芯片。一個(gè)為FLI8668，一個(gè)為MS9400。

每個(gè)CPU有自己軟件。兩個(gè)CPU之間通過串口，按照事先定義好的協(xié)議通訊，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的OSD界面和操作。

MS9400部分代碼層次圖，如圖3。

圖3

各層功能解釋如下：
GUI和APP：提供軟件的一個(gè)界面?？梢愿鶕?jù)用戶的需要而修改
AF(Application Framework)：此層控制應(yīng)用的交互和顯示行為。對(duì)特定用戶，附加的控制被要求。合作伙伴可以用他們自己的框架去替代這一層。
API(Application Programmer Interface)：此層定義訪問內(nèi)核服務(wù)的機(jī)制。
CF(Core Functionality)：此層完成大量的軟件功能。
AL(Abstraction Layer)：此層是內(nèi)核和下層系統(tǒng)服務(wù)(OS和驅(qū)動(dòng))之間的一個(gè)抽象層。
OS(Operation System)：此層提供操作系統(tǒng)和相關(guān)的服務(wù)，本系統(tǒng)采用NUCLEUS操作系統(tǒng)
DR(Drivers)：此層控制外部的接口，如：芯片上的硬件，板上的硬件和板外的硬件。用戶可以自己更改和維護(hù)。

MS9400文件系統(tǒng)格式說明

目前MS9400 方案采用的文件系統(tǒng)是基于FAT32的SupreCluster文件系統(tǒng),與標(biāo)準(zhǔn)FAT32的主要區(qū)別是：

- FAT32文件系統(tǒng)單個(gè)文件的最大大小是4GB. 這意味著用最高碼流錄制約
70分鐘就必須結(jié)束當(dāng)前文件，新創(chuàng)建另一個(gè)文件，影響播放時(shí)的連續(xù)性。SupreCluster解決了這個(gè)問題，采用最高碼流錄制，單個(gè)文件可以錄制最長時(shí)間為24小時(shí)。
- FAT32文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問的單元為512字節(jié)，適合于小文件的管理，但對(duì)幾百兆，甚至是幾個(gè)GB的流媒體不適用，尤其是邊讀邊寫的時(shí)移功能。如果采用FAT32文件系統(tǒng)的512字節(jié)單位做時(shí)移，不得不非常頻繁地訪問硬盤的文件分區(qū)表和地址管理系統(tǒng)，硬盤磁頭頻繁地調(diào)躍，影響硬盤的噪音、功耗、發(fā)熱和最重要的壽命。

SupreCluster文件系統(tǒng)的最小尋址單位為32KB，非常適合流媒體的處理，不需要頻繁對(duì)文件進(jìn)行尋址。理論上可以減少硬盤尋址操作和磁頭動(dòng)作到原有的1/20。

但該文件系統(tǒng)與Windows平臺(tái)不能完全兼容，需借助PC端的應(yīng)用程序來讀寫該文件系統(tǒng)下的多媒體文件和刻錄的節(jié)目。其原理類似于iPod必須配合iTuner來使用。

但這同時(shí)可以解決版權(quán)保護(hù)的問題：在TV上錄的東西可以在TV上回看，但不能直接無限制地Copy到PC。Copy的過程必須由該應(yīng)用程序來控制，它將決定哪些錄制的節(jié)目可以被Copy到PC。通過PC上的這個(gè)應(yīng)用軟件，可以避免版權(quán)保護(hù)帶來的可能的糾紛。

時(shí)移電視的發(fā)展與技術(shù)挑戰(zhàn)

目前MS9400實(shí)現(xiàn)的時(shí)移的顯示精度僅僅為SD。包括480I/480P/576I/576P。

目前市場已經(jīng)開始對(duì)于高清的時(shí)移電視有一定的要求。因此提高顯示的精度是時(shí)移電視的一個(gè)方向和挑戰(zhàn)。

各電視廠商對(duì)于存儲(chǔ)設(shè)備的要求希望不僅僅局限于內(nèi)置大容量的硬盤。希望能把刻錄的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外置的USB移動(dòng)硬盤上。以方便用戶把刻錄的數(shù)據(jù)和其他設(shè)備相互交流。同時(shí)希望能在NAND FLASH上實(shí)現(xiàn)時(shí)移的功能，以便不使用內(nèi)置硬盤和沒有外置硬盤時(shí)也能完成時(shí)移功能。

對(duì)帶USB接口的時(shí)移電視，USB口不僅僅是刻錄的通道，也是播放外部的數(shù)據(jù)文件的通道。能對(duì)于各種音視頻格式進(jìn)行支持。目前主要支持的音視頻格式文件的要求如下：JPEG(包括逐行)、Kodak Picture、MP3、AAC、WMA、MPEG-4 ASP、Divx 3, Divx 4, Divx 5, Divx 6 and Ultra、XviD、VOB、MPG、DAT、BMP。

隨著時(shí)間的發(fā)展，還會(huì)有更多的文件格式出現(xiàn)。需要時(shí)移電視能不斷的升級(jí)軟件已滿足對(duì)最新的文件格式的支持。

對(duì)于國內(nèi)的電視廠商，由于USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備各種品牌和生產(chǎn)廠產(chǎn)品質(zhì)量差距甚大。而電視用戶手上所擁有的USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備各式各樣。因此時(shí)移電視的USB接口需要具有良好兼容性。能識(shí)別各種不同的USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。這也是時(shí)移電視面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。
 
結(jié)語

MS9400時(shí)移電視設(shè)計(jì)的主要思路是把LCD TV和硬盤錄像機(jī)相結(jié)合而提出的高普通電視的附加值的一種產(chǎn)品。目前，在37寸以上大尺寸的LCD TV產(chǎn)品中，集成PVR是一個(gè)大的趨勢(shì)。廣泛引起國內(nèi)和國際上一些大的電視廠商注意和開發(fā)?；贛S9400的時(shí)移電視已經(jīng)在LG的“愛看”電視系列產(chǎn)品中量產(chǎn)。這種電視的上市將極大的改變?nèi)藗円酝措娨暤牧?xí)慣。同時(shí)，基于MS9400的方案可以產(chǎn)生出多種衍生產(chǎn)品。采用同一套方案，可以實(shí)現(xiàn)類似于機(jī)頂盒的硬盤錄像伴侶盒，解決舊電視不可以錄像和時(shí)移的問題。

參考文獻(xiàn)：
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2、 Cortez Hardware Architecture Overview. PDF
3、 Sonata2_SW.pdf
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