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USB 电脑数字电视技术(PCTV)

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电视作为一种最为广泛的信息传播媒体正迅速走进数字化时代. 特别是基于无线传输的地面数字电视, 更使移动数字电视成为可能, 实现电视"无处不在",  它不仅将刷新电视媒介的概念,更将极大地改变我们的生活方式, 因而成为近年来年技术及产业发展的热点.

数字电视, 特别是移动数字电视, 的终端形式是多样化的. 而电脑 (包括笔记本电脑, 台式电脑, 掌上电脑等)则是数字电视的一种重要的终端形式. 本文全面介绍电脑电视(PCTV)的概念, 技术, 以及国内外发展状况.

作者: 深圳力合微电子有限公司
关键词: 数字电视, 移动数字电视, 电脑电视, PCTV 

一. 数字电视及移动数字电视

数字电视指的是从电视音视频信源, 到传输, 再到接收处理及显示全面数字化的电视广播系统. 具体来说,

  • 信源数字化 - 利用先进的音视频信号数字压缩编码技术(MPEG-2, MPEG-4, H.264, AVS等) 对电视音视频信源进行编码.
  • 传输数字化 - 利用先进的数字调制技术及信道编码技术实现数据的高效及可靠传输. 这样, 在同样的8MHz 带宽内, 可传输多路数字电视节目.
  • 接收处理及显示数字化 - 超大规模集成电路接收芯片运用, 数字信号处理技术运用, 数字化平板显示, 数字化存储等.

与传统的模拟电视相比, 数字化带来一系列优点. 首先, 信源的数字化可以使用先进的信源压缩编码技术在保留原始信息的条件下将信源数据量大大减小,  传输时占用的信道资源因而大大减小, 同时也便于存储. 其次, 传输的数字化使得先进的数字传输技术, 纠错编码技术, 加密技术等得以应用, 使得信息传输高效, 可靠. 最后, 接收端可利用先行的数字信号处理技术将信息可靠恢复, 超大规模集成电路的应用也使得接收机更小巧, 可靠, 低功耗. 此外, 数字化显示/输出, 数字化存储等使得在接收端信息处理更容易, 更灵活, 效果也更好.

根据传输方式的不同, 数字电视分为:

  • 有线数字电视
  • 卫星数字电视
  • 地面无线数字电视.

我国目前正进行有线电视数字化转换, 采用的是欧洲有线数字电视标准DVB-C. 卫星数字电视采用的是欧洲卫星数字电视标准DVB-S.有线数字电视及卫星数字电视的终端用户主要是家庭固定电视机(为了使现有模拟电视机能收看数字电视节目, 必须使用数字电视机顶盒).

地面无线数字电视 通过地面无线信号传输数字电视节目, 因而允许人们使用移动终端随时随地收看数字电视广播. 地面无线数字电视信号由电视发射塔发出, 对一个城市或特定的服务区进行覆盖. 与过去的模拟无线电视相比, 地面无线数字电视具有接收灵敏度高, 天线小, 接收终端小巧, 并支持高速移动接收等特点.

国外主要有三种数字电视地面广播标准:欧洲的 DVB -T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial)、美国的ATSC(Advanced Television Systems Committee)和日本的ISDB-T (Integrated Servic es Digital Broadcasting Terrestrial )(综合业务数字广播)。我国地面数字电视传输标准于2006年8月18日颁布(GB20600-2006),并自2007年8月1日起正式实施.

二. 电脑电视 (PCTV)

伴随着互联网的发展, 电脑已广泛地走进办公室, 学校及家庭. 同时, 笔记本电脑也日益成为商务人士必备的个人信息终端. 电脑具有强大的多媒体处理能力及信息存储能力. 因而, 随着地面数字电视的开通, 形成无处不在的数字电视信号覆盖, 利用电脑终端收看电视节目也就成了必然的趋势. 人们将不再局限于只能在家里的客厅看电视, 而是可以在书房, 在办公室, 在学校, 以及在旅行中随时随地收看电视节目及数据增值服务.

需要指出的是, 这里所说的电脑并不局限于笔记本及台式电脑. 事实上, 各种具有多媒体处理能力及显示功能的终端 (如PDA, Pocket PC, PMP等) 都可以实现数字电视功能.

电脑电视主要特点:

  • 微型数字电视接收器, 随身携带 (或内置式) 
  • 使用笔记本电脑, 移动收看数字电视节目
  • 软件播放 
  • 节目存储
  • 特别适合接收及处理数据增值业务 (数字电视将提供报纸, 远程教育, 股市信息, 地图, 网页等多种数据增值服务).

三. 电脑电视 (PCTV) 技术

电脑电视由硬件 (PCTV Tuner) 进行电视信号接收, 由软件 (PCTV Player) 进行音视频解码并在电脑屏幕上显示. 早期的 PCTV Tuner 大都采用 PCI 插卡形式, 主要用于台式电脑. 而现在的 PCTV Tuner 则主要采用 USB 接口, 适合于具有USB插口的各种电脑, 且尺寸小巧. PCTV Tuner 基本的结构如下图所示:

USB PCTV Tuner

图中Tuner 为射频调谐芯片, 一般采用体积小功耗低的 Silicon Tuner  芯片. Demodulator 为与标准有关的数字电视解调解码芯片, 如支持欧洲地面数字电视标准的 DVB-T 解调芯片, 支持欧洲卫星数字电视标准的 DVB-S 解调芯片, 或支持中国地面数字标准的解调芯片. 第三个芯片则是USB 数字电视控制芯片. 该芯片一边完成对 Tuner 芯片及Demodulator 芯片的控制, 另一方面则提供标准USB接口, 与电脑端 USB HOST 相连.  目前市场上广泛使用的是由力合微电子开发的USB数字电视专用控制芯片LME2510 (http://www.leaguerme.com).  

在上图所示的基本结构上, 还可以扩展出各种多模PCTV Tuner, 例如, 同时支持有线模拟电视接收及无线数字电视接收.

PCTV 驱动及播放软件 

PCTV Tuner 硬件完成电视信号的接收, 并将解出的数字电视音视频码流通过USB传给电脑. 电脑端软件包括两个部分: 一是与硬件有关的驱动, 二是与硬件无关的播放软件. 驱动部分将高速音视频数据从硬件接收到并传送给播放软件. 而播放软件则完成数字电视音视频码流的解码及显示. 同时, 播放软件提供用户操作界面.

驱动是 PCTV 的核心之一. 驱动直接与PCTV Tuner 硬件打交道. 驱动要适应不同操作系统, 同时, 驱动要处理高速的音视频数据流.

四. 国内外发展状况

由于国外, 特别是欧洲, DVB-T的开播, USB PCTV 最早自国外发展起来. 虽然市场在国外, 产品的研发及生产制造早期主要是台湾, 近来则迅速移向国内. 国标PCTV则会随着2008年8月1日起中国地面数字电视标准的实施而迅速发展.

在技术及研发上, 深圳力合微电子有限公司是较早开展这方面核心技术研究及产品开发的公司. 其USB PCTV数字电视专用控制芯片LME2510是国内首创, 为国内USB PCTV 产品开发提供了一款优化的芯片方案. 配合LME2510的应用, 力合微电子同时开发出多种USB PCTV 整机方案提供给市场, 包括DVB-T 及国标方案. 终端形式除了笔记本电脑, 台式电脑, 还广泛用于基于Win CE 或Linux 操作系统下的各种手持终端. 由于力合微电子长期对移动数字电视的研发, 较好地掌握了从RF tuner, 到符合各种标准的Demodulator, 到各种操纵系统下的驱动等核心技术, 因而可以为各种USB PCTV 数字电视产品开发提供较好的技术支持.

 

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