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USB 電腦數字電視技術(PCTV)

電視作為一種最為廣泛的信息傳播媒體正迅速走進數字化時代. 特別是基于無線傳輸的地面數字電視, 更使移動數字電視成為可能, 實現電視"無處不在",  它不僅將刷新電視媒介的概念,更將極大地改變我們的生活方式, 因而成為近年來年技術及產業發展的熱點.

數字電視, 特別是移動數字電視, 的終端形式是多樣化的. 而電腦 (包括筆記本電腦, 臺式電腦, 掌上電腦等)則是數字電視的一種重要的終端形式. 本文全面介紹電腦電視(PCTV)的概念, 技術, 以及國內外發展狀況.

作者: 深圳力合微電子有限公司
關鍵詞: 數字電視, 移動數字電視, 電腦電視, PCTV 

一. 數字電視及移動數字電視

數字電視指的是從電視音視頻信源, 到傳輸, 再到接收處理及顯示全面數字化的電視廣播系統. 具體來說,

  • 信源數字化 - 利用先進的音視頻信號數字壓縮編碼技術(MPEG-2, MPEG-4, H.264, AVS等) 對電視音視頻信源進行編碼.
  • 傳輸數字化 - 利用先進的數字調制技術及信道編碼技術實現數據的高效及可靠傳輸. 這樣, 在同樣的8MHz 帶寬內, 可傳輸多路數字電視節目.
  • 接收處理及顯示數字化 - 超大規模集成電路接收芯片運用, 數字信號處理技術運用, 數字化平板顯示, 數字化存儲等.

與傳統的模擬電視相比, 數字化帶來一系列優點. 首先, 信源的數字化可以使用先進的信源壓縮編碼技術在保留原始信息的條件下將信源數據量大大減小,  傳輸時占用的信道資源因而大大減小, 同時也便于存儲. 其次, 傳輸的數字化使得先進的數字傳輸技術, 糾錯編碼技術, 加密技術等得以應用, 使得信息傳輸高效, 可靠. 最后, 接收端可利用先行的數字信號處理技術將信息可靠恢復, 超大規模集成電路的應用也使得接收機更小巧, 可靠, 低功耗. 此外, 數字化顯示/輸出, 數字化存儲等使得在接收端信息處理更容易, 更靈活, 效果也更好.

根據傳輸方式的不同, 數字電視分為:

  • 有線數字電視
  • 衛星數字電視
  • 地面無線數字電視.

我國目前正進行有線電視數字化轉換, 采用的是歐洲有線數字電視標準DVB-C. 衛星數字電視采用的是歐洲衛星數字電視標準DVB-S.有線數字電視及衛星數字電視的終端用戶主要是家庭固定電視機(為了使現有模擬電視機能收看數字電視節目, 必須使用數字電視機頂盒).

地面無線數字電視 通過地面無線信號傳輸數字電視節目, 因而允許人們使用移動終端隨時隨地收看數字電視廣播. 地面無線數字電視信號由電視發射塔發出, 對一個城市或特定的服務區進行覆蓋. 與過去的模擬無線電視相比, 地面無線數字電視具有接收靈敏度高, 天線小, 接收終端小巧, 并支持高速移動接收等特點.

國外主要有三種數字電視地面廣播標準:歐洲的 DVB -T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial)、美國的ATSC(Advanced Television Systems Committee)和日本的ISDB-T (Integrated Servic es Digital Broadcasting Terrestrial )(綜合業務數字廣播)。我國地面數字電視傳輸標準于2006年8月18日頒布(GB20600-2006),并自2007年8月1日起正式實施.

二. 電腦電視 (PCTV)

伴隨著互聯網的發展, 電腦已廣泛地走進辦公室, 學校及家庭. 同時, 筆記本電腦也日益成為商務人士必備的個人信息終端. 電腦具有強大的多媒體處理能力及信息存儲能力. 因而, 隨著地面數字電視的開通, 形成無處不在的數字電視信號覆蓋, 利用電腦終端收看電視節目也就成了必然的趨勢. 人們將不再局限于只能在家里的客廳看電視, 而是可以在書房, 在辦公室, 在學校, 以及在旅行中隨時隨地收看電視節目及數據增值服務.

需要指出的是, 這里所說的電腦并不局限于筆記本及臺式電腦. 事實上, 各種具有多媒體處理能力及顯示功能的終端 (如PDA, Pocket PC, PMP等) 都可以實現數字電視功能.

電腦電視主要特點:

  • 微型數字電視接收器, 隨身攜帶 (或內置式) 
  • 使用筆記本電腦, 移動收看數字電視節目
  • 軟件播放 
  • 節目存儲
  • 特別適合接收及處理數據增值業務 (數字電視將提供報紙, 遠程教育, 股市信息, 地圖, 網頁等多種數據增值服務).

三. 電腦電視 (PCTV) 技術

電腦電視由硬件 (PCTV Tuner) 進行電視信號接收, 由軟件 (PCTV Player) 進行音視頻解碼并在電腦屏幕上顯示. 早期的 PCTV Tuner 大都采用 PCI 插卡形式, 主要用于臺式電腦. 而現在的 PCTV Tuner 則主要采用 USB 接口, 適合于具有USB插口的各種電腦, 且尺寸小巧. PCTV Tuner 基本的結構如下圖所示:

USB PCTV Tuner

圖中Tuner 為射頻調諧芯片, 一般采用體積小功耗低的 Silicon Tuner  芯片. Demodulator 為與標準有關的數字電視解調解碼芯片, 如支持歐洲地面數字電視標準的 DVB-T 解調芯片, 支持歐洲衛星數字電視標準的 DVB-S 解調芯片, 或支持中國地面數字標準的解調芯片. 第三個芯片則是USB 數字電視控制芯片. 該芯片一邊完成對 Tuner 芯片及Demodulator 芯片的控制, 另一方面則提供標準USB接口, 與電腦端 USB HOST 相連.  目前市場上廣泛使用的是由力合微電子開發的USB數字電視專用控制芯片LME2510 (http://www.xadun.com).  

在上圖所示的基本結構上, 還可以擴展出各種多模PCTV Tuner, 例如, 同時支持有線模擬電視接收及無線數字電視接收.

PCTV 驅動及播放軟件 

PCTV Tuner 硬件完成電視信號的接收, 并將解出的數字電視音視頻碼流通過USB傳給電腦. 電腦端軟件包括兩個部分: 一是與硬件有關的驅動, 二是與硬件無關的播放軟件. 驅動部分將高速音視頻數據從硬件接收到并傳送給播放軟件. 而播放軟件則完成數字電視音視頻碼流的解碼及顯示. 同時, 播放軟件提供用戶操作界面.

驅動是 PCTV 的核心之一. 驅動直接與PCTV Tuner 硬件打交道. 驅動要適應不同操作系統, 同時, 驅動要處理高速的音視頻數據流.

四. 國內外發展狀況

由于國外, 特別是歐洲, DVB-T的開播, USB PCTV 最早自國外發展起來. 雖然市場在國外, 產品的研發及生產制造早期主要是臺灣, 近來則迅速移向國內. 國標PCTV則會隨著2008年8月1日起中國地面數字電視標準的實施而迅速發展.

在技術及研發上, 深圳力合微電子有限公司是較早開展這方面核心技術研究及產品開發的公司. 其USB PCTV數字電視專用控制芯片LME2510是國內首創, 為國內USB PCTV 產品開發提供了一款優化的芯片方案. 配合LME2510的應用, 力合微電子同時開發出多種USB PCTV 整機方案提供給市場, 包括DVB-T 及國標方案. 終端形式除了筆記本電腦, 臺式電腦, 還廣泛用于基于Win CE 或Linux 操作系統下的各種手持終端. 由于力合微電子長期對移動數字電視的研發, 較好地掌握了從RF tuner, 到符合各種標準的Demodulator, 到各種操縱系統下的驅動等核心技術, 因而可以為各種USB PCTV 數字電視產品開發提供較好的技術支持.

 

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