高清數字電視音視頻及電源設計技術

無論由摩爾定律或消費需求驅動，在當今電視中所要的性能水平可能仿佛是勢不可當的。

與標準清晰度電視格式(SDTV)相比，具有1080像素的高清晰(HD)格式的數字電視所驅動的數據量要大6倍，它要管理數字電視、IpTV、視頻會議廣播及解決杜比AC-3、MpEG和其它音頻格式，這些功能都成為了數字電視(DTV)非得具備的功能。

從對音頻、視頻和輸入信號格式的最高要求來說，存在若干可供選擇觀看的選項：正投、背投、DLp、LCD、等離子和CRT。無論是在嵌入到手表中的1英寸的顯示器上觀看電視，或是采用投影系統的顯示屏在整塊墻壁上觀看電視，對尺寸和性能的組合要求幾乎是無窮無盡的。

數字電視基礎

即使目前在貨架上的每一臺電視可能從大小、外觀、形狀因子和銷售人員給你的基本描述來看都非常不同，但是，當你考察其內部的時候，電視的基本構造模塊都是非常相近的。

一般來說，數字電視可以被分析為不到10個緊要的模塊：顯示器(和驅動器)、核心媒體引擎、音頻編解碼和解決、視頻編解碼和解決、調諧器、接口模塊和電源。對每一個模塊的絕對性能要求由你最喜歡的座位的舒適體驗的性能水平來含義。

下圖為典型的數字電視系統方塊圖。

圖1：典型的數字電視系統方塊圖

在圖1中，我們給出了HDTV的基本方框圖，我們在功能方塊圖層面已經加以考慮。開發屏幕后面的電視機系統要采用許多工具，它們都可以從各類公司獲得。然而，在把來自不同元器件供應商的處理辦法整合在一起的過程中，既要加快設計周期以縮短產品上市時間，又要確保兼容性，那么，這種要求就會成問題。無論是采用DLp技術、基于DSp的數字媒體解決器、其它的核心解決處理辦法或一些其它的高性能模擬元器件，都要為快速演進的數字電視市場設計出高度集成、靈活且便于使用的數字電視機。關于融合的使用來說，把高性能音視頻CODEC、圖形加速、通信和支持功能設計到家庭娛樂體驗系統之中是至關緊要的。

視頻設計

消費者經常在觀看電視的時候，對視頻體驗提出非常高的要求。正因為如此，辨別率、亮度、比較度和清晰度對看起來的逼真體驗有著緊要意義。關于電視機來說，支持多種ATSCTDV格式、NTSC和pAL解碼、復合及S-Video輸入和二維濾波都是至關緊要的。隨著高清晰電視的發展，以配備三維濾波的1080i辨別率支持全高清將是標準的配置。在接收如圖1所示的視頻信號鏈的過程中，緊要的是選擇具有混合各種性能的能力的視頻解碼器、模/數轉換器(ADC)和視頻緩沖器，以便于你能夠依據系統的成本目標調節性能。

圖2：視頻解碼器的數據流路徑

圖2所示為視頻解碼器的數據流路徑，它負責解決NTSC、pAL、SECAM、S-Video、SCART、Ypbpr、RGB、480p和其它輸入格式。在數字電視中，對這種級別的靈活性的支持是必需的，完全是為了讓一個機型經過實際設置可以工作于任何格式。數字電視解碼器的典型性能特點包括：同步、消隱、場、有源視頻窗口、水平和垂直同步、時鐘、同步鎖相(用于下行視頻編碼同步)、主CpU中斷和可編程邏輯I/O信號。這是對數字視頻輸出以及用于先進的垂直消隱期(VBI)數據恢復的補充。作為一種附加功能，一些視頻解碼器支持VBI數據解決器(VDp)在文字電視廣播、傳送字幕(CC)和其它VBI數據上進行數據分片、介紹和執行誤碼校驗。內置的FIFO存儲多達11行文字電視廣播數據，而適當的主接口同步及全屏幕文字電視廣播恢復是當今系統中的幾個常見要求。然而，一些實現辦法要一種解碼器，它能夠為基于主CpU的VBI解決供應速度為已采樣原始亮度數據兩倍的輸出格式化數據。

關于信號鏈中的ADC來說，個人電腦和HD視頻輸出要求其具有改進的抖動減低性能、在視頻系統中的較高圖像品質并能夠支持日益上升的帶寬需求。在數字電視實現辦法中，一個8/10位三ADC通常供應165Msps的采樣率，從而供應豐富的視頻性能，并且也是商用投影儀、電視和機頂盒的理想選擇。

最后，要把視頻信號鏈的輸出辨別率與顯示器的性能及輸入信號的辨別率匹配，從而優化視頻的設計。在低辨別率的CRT電視時代，采用較低性能的前端可能一直都是可以接受的，但是，利用當今的高辨別率顯示器，在模擬前端中的任何噪聲或不規矩信號都將清晰地顯示在數字電視的屏幕上。

音頻設計

過去，消費者可能要把電視連接到他們的家庭音頻系統來加強音頻體驗，特別是在觀看電影的時候。隨著音頻處理辦法的進步，有可能把電視與家庭立體聲分開放置在兩個不同的地方，特別是對安裝在墻壁上的數字電視，這就驅使人們把先進的音頻處理辦法筆直集成到數字電視之中，以提高性能。但是，無論驅動表面揚聲器或傳統的揚聲器，音頻信號鏈在最大化音頻體驗中都是至關緊要的。為了實現音頻品質的進一步差異化，非得在數字電視中采用音頻解決。音頻解決使像電影、新聞和音樂這樣的標準聲音模式成為可能，此外，還有諸如環繞聲虛擬、重低音加強和其他著名的音頻算法之類的先進音頻功能。

在音頻處理辦法中進行折衷與音頻解決性能、音頻輸出功率、熱耗散和整體的功耗有關。傳統的音頻辦法由兩到三個受AB類音頻功率放大器驅動的揚聲器構成。然而，相關于它的整個音頻輸出而言，AB類放大器的工作固有地生成大量的熱。這些積聚起來的高溫因為要大的散熱片來散發熱量，所以，在大多數薄形狀因子的平面電視中禁止采用AB類放大器。為知道決這個問題，業界采用了D類放大器技術(圖3)。目前，輸出場效應三極管(FET)可以在截止區與飽和區之間切換，從而供應比AB類放大器更高的效率。現有的音頻處理辦法容許你完全利用數字信號路徑。這不僅僅最大化音頻效率，而且，它們也供應有效的解決和大于110dB的信噪比(SNR)。

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