不管是受摩爾定律還是消費(fèi)者需求的推動，當(dāng)前電視機(jī)對性能的要求大幅提升。具有數(shù)據(jù)處理量是標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)電視格式6倍的1,080像素高清晰度(HD)格式、管理DTV、IPTV" title="IPTV">IPTV以及視頻" title="視頻">視頻會議廣播、處理杜比AC-3、MPEG以及其它音頻格式等，都已迅速成為數(shù)字電視(DTV)的必備功能。
除了與音視頻與輸入信號格式有關(guān)的技術(shù)要求外，數(shù)字電視還涉及幾種顯示方式：前投、背投、DLP、LCD、等離子以及 CRT等。不管是通過手表內(nèi)置的1英寸顯示器觀看電視，還是使用將整個墻面用作顯示屏的投影系統(tǒng)，這種顯示尺寸和性能的組合都是豐富多樣的。
盡管目前銷售的每臺數(shù)字電視從尺寸、形狀、大小來說各不相同，銷售人員對不同型號的介紹也大不一樣，但是數(shù)字電視機(jī)內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)卻十分相似?？傮w說來，DTV可大致分為以下幾個主要部分：顯示器(與驅(qū)動器)、內(nèi)核媒體引擎、音頻解碼與處理、視頻解碼與處理、高頻頭電路、接口模塊和電源等。
圖1是高清晰度數(shù)字電視(HDTV" title="HDTV">HDTV)在半導(dǎo)體功能層面上的基本結(jié)構(gòu)圖。這些元件大多數(shù)都可以從同一家公司獲得，從而能在確保兼容性的同時加快設(shè)計周期，更快地將產(chǎn)品推向市場。德州儀器(TI)不僅提供開發(fā) HDTV 所需的幾乎所有半導(dǎo)體元件，而且還組建了專門的工作小組，以推進(jìn)音視頻與 DLP 技術(shù)的發(fā)展，改善用戶的電視體驗。TI的TMS320DM644x系列、達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器和其它內(nèi)核處理功能，以及豐富的高性能模擬元件具有集成度高、靈活性高及方便易用的特點(diǎn)，可以滿足快速發(fā)展的DTV市場需求。充分利用高性能音視頻編解碼器、圖形加速功能、通信與支持服務(wù)，對開發(fā)滿足家庭娛樂體驗需求的融合應(yīng)用至關(guān)重要。
圖1：典型的數(shù)字電視系統(tǒng)可大致分為顯示器(與驅(qū)動器)、內(nèi)核媒體引擎、音頻解碼與處理、視頻解碼與處理、高頻頭電路、接口模塊和電源等主要部分。
視頻解決方案
消費(fèi)者觀賞電視節(jié)目時最重視的或許是視頻體驗。畫面的分辨率、亮度、對比度、清晰度等因素都會影響用戶的真實體驗。電視機(jī)是否支持多種ATSC DTV格式、NTSC與PAL解碼、復(fù)合視頻信號與S視頻信號輸入，以及2D自適應(yīng)濾波技術(shù)等也非常關(guān)鍵。隨著HDTV技術(shù)的不斷發(fā)展，支持1080i分辨率和3D自適應(yīng)濾波也將成為標(biāo)準(zhǔn)功能。在圖1中的方案中，TI 提供視頻解碼器系列(如TVP5160)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)(如TVP7001)、視頻緩沖器(如TIV7327)等各種在滿足系統(tǒng)成本目標(biāo)的同時提供高性能的產(chǎn)品。
圖 2 給出了TVP5160視頻解碼器的數(shù)據(jù)流路徑，該器件可處理NTSC、PAL、SECAM、 S-Video、SCART、YpbPr、RGB、480p及其它輸入格式的信號。DTV應(yīng)當(dāng)具備這種靈活性，以確保一種型號的產(chǎn)品能適應(yīng)實的任意設(shè)置。DTV解碼器的典型特性包括同步、消隱、場、活動視頻窗口、水平與垂直同步、時鐘、同步鎖相(針對下行視頻編碼器同步)、主機(jī)CPU中斷以及可編程邏輯I/O信號等，這些都是除視頻數(shù)據(jù)輸出和先進(jìn)的場消隱期(VBI)數(shù)據(jù)恢復(fù)之外，應(yīng)當(dāng)具備的功能。TI的某些視頻解碼器還具備另外一個特性，即能支持VBI數(shù)據(jù)處理器(VDP)，可對電視圖文廣播、隱藏式字幕(CC)及其它VBI數(shù)據(jù)進(jìn)行分割、解析和故障檢查。內(nèi)置的FIFO不僅能夠存儲多達(dá)11行的電視文字廣播數(shù)據(jù)，而且利用適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)端口同步信號，還可進(jìn)行全屏電視文字廣播搜索。TVP5146M2解碼器可以通過輸出格式器，傳輸兩倍的原始采樣亮度數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行主機(jī)VBI處理。
就信號鏈路中的ADC而言，TVP700x系列ADC具有多種優(yōu)勢。它們不僅能夠進(jìn)一步降低抖動，提高視頻系統(tǒng)的圖形質(zhì)量，還支持PC與 HD視頻輸出所需的更高帶寬等。這種8/10位三通道ADC的速率高達(dá)165Msps，并提供豐富的視頻功能，非常適用于商用投影儀、電視機(jī)以及機(jī)頂盒等應(yīng)用。
最后，我們還要將視頻信號鏈的輸出分辨率與顯示屏的功能及輸入信號的分辨率相匹配，以便優(yōu)化視頻設(shè)計。過去，對于分辨率較低的CRT電視而言，采用性能較低的前端尚可為人們所接受，但就當(dāng)前顯示屏的分辨率而言，任何模擬前端的噪聲或失真都會對DTV屏幕上的圖像造成明顯的影響。
(點(diǎn)擊放大圖片)圖2：解碼器數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)圖
音頻解決方案
在過去，消費(fèi)者可能會將電視連接到家庭音頻系統(tǒng)以提高音頻效果，特別是在欣賞電影的時候?，F(xiàn)在，隨著音頻解決方案的不斷發(fā)展，電視機(jī)放置的位置有可能遠(yuǎn)離家庭立體聲系統(tǒng)，而且很多DTV都采用壁掛式安裝，這就要求直接在DTV 中集成先進(jìn)的音頻解決方案。此外，揚(yáng)聲器技術(shù)也已發(fā)展到能將整個屏幕都作為揚(yáng)聲器的一部分。但不管是平面型揚(yáng)聲器還是傳統(tǒng)型揚(yáng)聲器，音頻信號鏈在盡量改善音頻體驗方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
音頻解決方案的性能涉及到多方面因素的折衷，包括音頻處理能力、音頻輸出功率、散熱以及整體功耗等。傳統(tǒng)的音頻解決方案包括由AB類音頻功率放大器驅(qū)動的兩到三個揚(yáng)聲器。不過，相對總音頻輸出功率來說，AB 類放大器在工作時產(chǎn)生的熱量非常大，這使得AB類放大器不適用于薄型平板電視，因為 AB 類放大器通常需要較大的散熱片才能正常工作。為解決這個問題，業(yè)界在設(shè)計中采用D類放大器技術(shù)(圖3)。D類放大器的輸出FET在截止與飽和區(qū)之間切換，其效率比AB 類放大器高。目前，TI還提供 PurePath Digital音頻解決方案，該方案不僅能最大化音頻效率，而且還能改善音效處理，使信噪比(SNR)高于110dB。
不管是TAS5086和TAS5186等6聲道PurePath Digital解決方案，還是PCM3794等的音頻編解碼器和TPA3100D2等 D類音頻放大器，TI提供的豐富的音頻解決方案與專業(yè)技術(shù)支持能優(yōu)化DTV 解決方案。
圖3：基本的D類音頻放大器拓?fù)洹?/em>
DTV 的必備組件音頻處理有助于進(jìn)一步特色化音頻質(zhì)量。除環(huán)繞立體聲虛擬化、低音加強(qiáng)以及其他眾所周知的音頻運(yùn)算等比較高級的音頻功能外，音頻處理還能夠?qū)崿F(xiàn)諸如電影、新聞、音樂等標(biāo)準(zhǔn)聲音模式。
接口電路和電源管理
由于人們要求DTV成為家庭通信門戶的中心，所以DTV與機(jī)頂盒除了具備基本的音視頻功能之外，還在不斷增加新的接口。DTV已經(jīng)并將繼續(xù)支持VGA與分量視頻信號輸入(通常也包括輸出)，有的甚至還支持HDMI。此外，它們還會支持DVI、S-視頻端子、IEEE1394、USB和LAN連接等其它接口。
TI在上述各領(lǐng)域均提供有關(guān)接口產(chǎn)品，為支持 IEEE1394 等新協(xié)議以及 RS232 等老式協(xié)議進(jìn)行了專門設(shè)計。此外，TI 的低功耗無線產(chǎn)品系列近期還添加了 Chipcon 系列技術(shù)，推出了 CC2500 等設(shè)備，從而能夠簡化遠(yuǎn)程控制與無線連接等方面的設(shè)計要求。
包括為DTV本身提供主電源的AD/DC轉(zhuǎn)換電路在內(nèi)，電視機(jī)中幾乎所有的功能模塊都要求特定的電源解決方案，比如DLP燈、LCD偏置或顯示器的背光電源、主處理器與DDR存儲器的內(nèi)核和I/O電源，以及調(diào)諧器和視頻/模擬信號鏈的電源等。圖4為DTV 的基本電源分配圖。
圖4：數(shù)字電視機(jī)中幾乎所有的功能模塊都要求特定的電源解決方案。
然而，在當(dāng)今倡導(dǎo)節(jié)能的時代，各國政府都在不斷頒布新的政策，進(jìn)一步嚴(yán)格規(guī)定待機(jī)功耗與消費(fèi)類產(chǎn)品的效率。目前幾乎所有電視機(jī)設(shè)計的規(guī)定都是自愿性質(zhì)的，但強(qiáng)制性規(guī)定或許不久就會出現(xiàn)。舉例來說，如欲通過能源之星 (Energy Star) 認(rèn)證，數(shù)字電視在待機(jī)模式下的功耗必須小于3W。利用 PFC與 UCC28600 等省電模式回掃轉(zhuǎn)換器有助于盡量減小待機(jī)模式的功率損耗。UCC28600在輕負(fù)載情況下進(jìn)入猝發(fā)模式工作，并能在待機(jī)期間發(fā)出信號以禁用PFC 控制器的偏置電源。
TI提供Swift、40k、模塊以及其它負(fù)載點(diǎn)電源解決方案，還推出 AC／DC 功率轉(zhuǎn)換與功率因數(shù)校正器件，為當(dāng)今的DTV的電源設(shè)計提供了所有必需技術(shù)。TI提供有關(guān)電源模塊，幫助廠商迅速向市場投放產(chǎn)品，還提供板級半導(dǎo)體解決方案，滿足 DTV 消費(fèi)市場的成本要求。
總結(jié)
除了面向視頻、音頻、接口以及電源的具體解決方案之外，TI 還提供豐富的產(chǎn)品系列，滿足溫度傳感、風(fēng)扇控制、系統(tǒng)時鐘、通用邏輯以及線性解決方案等各方面要求。此外，TI 還通過電源與信號鏈參考設(shè)計團(tuán)隊支持定制解決方案的開發(fā)，不僅為您開發(fā) DTV 提供最出色、最豐富的技術(shù)，而且還將在您的設(shè)計過程中提供具體協(xié)助。
不管 HDTV 今后是繼續(xù)沿著我們目前所預(yù)見的道路發(fā)展，還是邁向全新的領(lǐng)域(比方說要在房間中通過三維全息投影來展現(xiàn)立體圖像)，TI 都將不斷提供有關(guān)技術(shù)，并推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，將人們的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。
作者：Jon Bearfield，終端設(shè)備市場營銷工程師，德州儀器