基于PC的数字电视方案

摘要：数字电视作为第三代电视技术已开始普及，目前基本上有两种数模一体化电视解决方案，本文介绍第三种基于PC实现数字高清电视接收的电路方案。

关键词： PC；IPTV；嵌入式；数字电视

引言

数字电视作为继黑白电视、彩色电视后的第三代电视技术，已开始在发达国家普及。我国的数字电视标准已经颁布，为我国数字电视的普及扫清了技术障碍。目前基本上有两种数模一体化电视解决方案，第一种是在现有的逐行电视电路的基础上增加数字解码电路的方案，这类方案在数字电视发展的初期被采用，它的集成度低、成本高，但开发周期短；第二种是专用单芯片方案，这是目前被广泛采用的主流，它的功能十分强大，极具成本优势，但开发难度较大。本文提出第三种基于PC的数字电视方案，它的功能灵活多变，能满足未来3C发展需要。

系统方案

基本原理

本文主要介绍在PC上如何实现数字电视接收。

目前我国处在数字电视发展的初期阶段，数字和模拟信号并存，因此本方案还必须在PC的基础上增加模拟信号的接收和解码，以及数字信号的接收和解码，系统框图如图1所示。

图1 系统电路框图

首先看模拟电视信号的接收。射频模拟电视信号通过一体化调谐器(高频头)接收，解调后输出视频信号(CVBS)，再送给后面的模拟解码芯片。同时，AV输入、S-VIDEO输入的模拟视频信号也输入到该解码芯片。这里选用的模拟解码芯片先把模拟信号经过ADC转化成数字信号后再经过数字处理、解码，最后输出，格式为ITU656或ITU601的数字信号。

再看数字电视信号的接收。数字电视信号比模拟信号的调制和解调复杂得多，射频数字电视信号通过高频头(调谐器)接收、信道解码后输出串行的TS流。因数字电视信号往往是经过加密的，这时还需对TS流进行解密。最后，经过解密的TS流送给芯片组，由其完成MPEG2信源解码。

标清和高清的电视信号经芯片组动态降噪、去隔行处理、格式变换、图像细节增强等处理后，转换成统一格式(如1920×1080P/60Hz)的LVDS信号，送给LCD显示屏。

关键器件选择

目前，许多IT厂商进军家电领域，Intel、AMD和VIA(威盛电子)等相继推出适合嵌入式应用的高集成度、低功耗CPU和芯片组，甚至有的IC把CPU(1GHz以上)、南桥、北桥及其它接口集成在一起。

本方案选用1.2GHz VIA Eden处理器，并配备VIA CX700M2系列媒体处理芯片组。该系列属于X86体系，可运行WINDOWS CE和LINUX嵌入式操作系统。该类IC具有硬件的MPEG2解码功能，便于开发基于PC的数字高清电视。从系统框图中可以看出，该方案是在PC主板的基础上增加了数字高清电视高频头和信道解码部，以及模拟信号高频头和标清信号的解码部分。为节约研发成本，PC部分可以直接选用威盛的EPIA NX 系列嵌入式主板。

CPU

VIA Eden 处理器是基于 C5J Esther核的高级 VIA CoolStream架构，在高度集成的核中将功耗降到最低，成为多种商用、工业和办公系统的理想之选。系统的空闲状态功耗仅0.5W，主频为1.5GHz时的最大功耗为7.5W。Eden处理器采用 nanoBGA2 封装，面积仅为 21mm x 21mm，而且无需主动散热装置，实现了更薄、更密、更安静的设计。

主板和芯片组

EPIA NX Nano-ITX系列主板为超密集嵌入式系统设计，面积仅12cm×12cm。EPIA NX主板有两个型号，EPIA-NX15000G和EPIA-NX12000EG，分别采用C7 1.5GHz和无风扇 Eden 1.2GHz CPU，都搭载CX700M2芯片组，支持400MHz V4总线，集成PadLock安全引擎。它的性能强劲、功能丰富，支持各类数字媒体技术，和消费电子领域通用的I/O接口，如数字电视中常用的ITU656/601 视频输入接口和SMBus接口。同时都集成HDTV解码器、VT6107 10/100Mbps以太网控制器及VT1708A高清音频解码器。另外，本主板还支持高达1GB的DDR2 400/533MHz SO-DIMM内存格式及Macrovision反复制保护。

CX700M2是数字媒体IGP芯片组，集成威盛UniChrome Pro II 2D/3D图形核(2D和3D图像引擎内部数据流与现行最新的 AGP 8X 显卡一致)，具备威盛Chromotion CE视频播放引擎。采用各类高端音频和视频科技，包括Vinyl多通道高清音频、硬件MPEG-2/-4 和WMV9视频解码加速器和内置的1080i 高分辨率HDTV解码器，为用户提供极为丰富的娱乐体验。

模拟解码芯片

目前的模拟信号数字解码芯片都支持PAL/NTSC/SECAM多制式解码，有些还集成了三通道高速ADC或HDMI接收器等。这些数字解码芯片主要有ADI公司的ADV7184/ADV7403/ADV7441、NXP公司的SAA711x、TI公司的TVP5147/TVP5160、PW公司的PW2300/PW3300、MICRONAS公司的VPC3230D等等。选择这些解码芯片时还必须考虑其适应的市场，也就是该地区的模拟电视制式和一些特殊服务，如欧洲市场要考虑图文电视接收和SCART接口，北美市场要考虑CCD/V-CHIP和立体声等。

在这里我们选用功能较全的ADV7441，该芯片是10位数字处理，支持PAL/NTSC/SECAM多制式解码，有两路HDMI输入，支持12组模拟信号输入，输入的模拟信号可以是CVBS全电视信号、S-Video亮色分离信号、YpbPr分量信号和RGB基色信号，且具有标清模拟信号去锯齿滤波器，可以不必外加滤波器。四路150MHz带宽的ADC，可自动辨识电视系统(NTSC/PAL/SECAM)，支持1080P的高清信号输入及SXGA的RGB信号输入，具有VBI功能，软件完成TELETEXT和CCD/V-CHIP。数字输出口可以是24位的RGB信号或者ITU656ITU601数字色差编码信号。

图2 电视信号接收电路框图

调谐器

在模拟电视时代，调谐器通常用铁盒的屏蔽封装，也称高频头。调谐器根据接收信号分为模拟、数字、数模一体化三种，其中数模一体化调谐器有些还具备信道解码功能。而从接收信号的制式上看，模拟信号可以做到全制式接收，数字信号接收按地区分为DVB、ATSC、ISDB、DMB等。同时数字信号还因传输的网络不同而信道编码方式也不一样，如在欧洲有线网络用DVB-C、地面广播用DVB-T、卫星广播用DVB-S、手持设备用DVB-H等等。

近几年体积更小的硅调谐器发展迅速，打破了传统的调谐器概念，不用铁盒封装，直接将硅集成电路焊接在电路板上，具有体积小和成本低的优势。本方案选用NXP公司最近推出新型数模一体化硅调谐器TDA18271，不但兼容所有的模拟与数字电视标准(PAL、NTSC、SECAM、DVB-T、ISDB-T、ATSC、DVB-C)，而且TDA18271芯片本身可将中频信号送至数字中频解调器TDA8295，完成模拟电视解调，输出CVBS模拟电视信号，同时中频信号也送至信道解码器 TDA10048，解出数字电视TS流。这部分电路框图如图2所示。

软件系统说明

PC目前不能在家电领域广泛应用的瓶颈是软件太复杂，致使系统启动时间太长，软件使用需要较高的技术水平，普通用户不会使用。因此，开发基于PC的数字电视时，首先需要修改或者重写BIOS系统启动程序，使其与普通电视启动时间差不多，其次是要优化用户使用界面，使其与普通电视的使用方法相似。

本方案硬件平台支持WINDOWS CE和LINUX嵌入式操作系统，但考虑到前者的应用软件比较丰富，因此本方案选用WINDOWS CE操作系统。为方便用户开发多媒体应用程序，威盛提供了开发工具包VIA Media SDK。

本方案由于采用了操作系统，其软件结构层次清晰，如图3所示，应用软件包易于移植。为加快开发进度，我们可以采用第三方开发的软件包。

图3 系统软件架构图

结语

本文的基于PC的数字电视方案突出了电视功能，又有软件的优化，并且通过软件就可实现许多差异化功能，使用灵活方便。随着3C融合步伐的加快，基于PC的数字电视亦将进入家庭娱乐中心。

参考文献：
1. 赵坚勇编，数字电视技术，西安电子科技大学出版社，2005
2. http://www.viatech.com.cn/
3. http://www.viatech.com/
4. http://www.analog.com/
5. http://www.nxp.com/