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个人视频录像技术及其在数字电视机顶盒中的应用

来源:电子产品世界/东南大学无线电工程系 余健 江苏石油管理局扬州石化厂仪表车间 周华梅?? 2006年08月14日 ?? 收藏0

?????? 对于节目录制功能来说,与已有的广播节目的接收、解码、回放功能比较,差别只是可编程传输接口模块的TS流输出路径不同,所以只需考虑从片内缓存到外部存储区以及外部存储区到硬盘的传输效率即可。片内缓存到外部存储采用DMA方式,所以效率非常高,同样,硬盘的数据写入采用UDMA33模式,并且采用最小距离I/O调度算法,所以硬盘写入速度完全能够胜任一般高清晰度电视的码流要求。

?????? 硬盘节目回放功能实现方法

?????? 硬盘节目回放功能实现方法与录制有许多相似的地方,但也有不同之处。节目回放涉及了硬盘读取、码流解复接、定时模式、视音频同步等各个方面,涉及范围要多于节目录制,同时,硬盘节目回放功能的实现方法也不同于接收广播方式码流进行解码播放的方式,它在定时模式和视音频同步方面采用了不同的实现方法。

?????? 硬盘节目回放功能包括节目选择、节目数据读取、TS流解复接、视音频解码等几个主要部分,它涉及到了除机顶盒前端外的大部分模块,功能结构如图3所示。

PVR回放功能框图

图3 PVR回放功能框图

????? 由图3可以看出系统流程:硬盘上所有节目的节目信息(包括节目的内容、长度、码率、添加时间等)通过显示设备(显示器或电视机等),以OSD菜单的形式列出, 用户通过遥控器选择播放的节目;节目选定后,读取硬盘中相应的节目流,将其放入外部存储区(SDRAM)中;节目TS流通过多路选择器,由可编程传输接口模块对其进行解复接等操作;解复接得到的视频、音频PES流交由解码器进行解码。软件部分的结构与节目录制功能类似,但不完全是节目录制的逆过程,本文介绍从略。

?????? 定时模式与视音频同步

?????? 对于广播方式的码流,可编程接口模块提取码流中的PCR数据,并利用其设置时钟恢复单元,得到一个与发送端时钟同步的系统时钟,这样就保证了码流可以按照发送端的码率平滑地传入视音频解码器中,同时,利用该系统时钟以及码流中携带的视音频PTS信息,就可以完成视音频的同步。

?????? 而对于硬盘节目回放,由于从硬盘上读到的数据无法以一个固定的码率输出到可编程接口模块,所以上述定时模式不适用。可以采用视音频解码器共同定时的方法,视音频解码器不再是数据被动的接收端,而变成数据主动的请求端,视频解码单元与音频单元在解码时,各自按照自己解码速度读入数据。在视音频解码单元前,各有一个FIFO,如果这两个FIFO都保持不上溢,并且不长期下溢(在FIFO变空后能及时补充数据),就可以保证码流的正常解码播放,利用FIFO变空这一事件作为请求,通知数据传输线程,读取所需数量的数据,从而完成定时。对于视音频同步,则是以视频解码器作为主导,在每一个新的视频帧(Picture)到来时,由视频PTS值设置时钟恢复单元的系统时钟,音频PTS则参照该系统时钟,从而实现视音频同步。???

?????? 如果TS流传输路径的各个模块传输速度都足够快的话,就可以保证正常的持续的解码。在以上几个传输模块中,可编程传输接口模块的解复接过程是效率最低的,但是也可以胜任一般高清晰度电视码流的传输,所以传输速度可以得到保证。同时,也必须保证各个传输模块的前端缓冲不出现上溢、下溢,避免数据的丢失,所以在任两个数据传输模块间都采用了数据传输保证机制,利用缓冲的半空、半满中断请求进行控制,这样就保证了码流补给的稳定性。

?????? PVR技术的发展与应用前景

?????? 目前机顶盒与DVD相结合的趋势并不明显,主要因素是市场正在向HDTV过渡。此外,用户的消费习惯也是进行这种产品开发决策的重要考虑因素。事实上,部分开发商此前推出的像TV+DVD的产品并没有得到用户的响应,而PVR功能集成已经成为主流方案提供商的共识。尽管目前在国内,机顶盒+PVR并没有得到开发商的十分关注,但在欧美地区机顶盒+PVR已成为标清和高清电视广播应用中一个增长很快的市场。据In-Stat/MDR调查显示,2004年美国市场售出的有线数字机顶盒中,每五台机顶盒就有一台具有PVR功能。据 Informa Media 公司预测,到2010年全球所有电视家庭将有近一半拥有某种类型的PVR服务;在发达国家,PVR功能在有线数字电视家庭的普及率将达95%。Broadcom公司机顶盒产品高级行销经理Nicholas Dunn认为,机顶盒正在向具有PVR功能的趋势发展,PVR可为用户提供真正的节目收看和节目录制功能,Broadcom等公司都为此推出了可支持PVR的系列双解码解决方案。这样的方案通常要求CPU处理能力强大、支持多通道解码以及先进的接口功能,同时,由于需要采用双调谐器,需要增加整机成本和改变前端设计。


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数字电视? 机顶盒? 视频?

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