移动电视芯片厂商蓄势待发
发布时间：2010-9-16 10:22
发布者：techshare
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作为2008奥运会前的准备年，2007年注定是一个值得期待的年份。众多新技术引导的业务将在2007年开始预热，其中引人注目的就有移动电视。2007年8月1日是数字电视地面标准GB2006开始实施的时间，虽然GB2006是地面数字电视广播的国家标准，但是在手机电视强制标准尚未明朗的情况下，依然不失为一个不错的选择。 GB2006标准包含固定和移动2种接收方式。但是从目前家用数字电视的普及情况来看，有线数字电视占据了主导地位。2006年有线电视机顶盒的需求量突破700万台，2007有线电视机顶盒的增量将会达到1000万。清华大学电子工程系周祖成教授也认为在未来我国数字电视普及的过程中，DVB-C有线数字电视将是主力，2007年将形成“有线DTV放量增长、卫星紧跟、地面无线起步”的格局。因而，移动接收的应用才是GB2006的用武之地，移动接收又根据接收终端的差异可以分为移动接收(汽车电视)和移动/便携式接收(笔记本电脑、掌上电脑、便携式电视和手机)，其应用领域覆盖了广阔的便携终端和汽车市场，前景值得期待。 就移动电视的开发来说，在架构上涵盖了软件与硬件两个层面。硬件部分需考量天线、前端(Front-End, FE)模块、音/视频的编解码、应用处理平台。其中前端模块又包括射频接收的调谐器(tuner)和基带解调器(demodulator)；软件部分则包括中间件(Middleware)、电视播放器、电子服务指南(Electronic Service Guide, ESG)等。由射频接收器送来的数据经基带处理后，又再分流为IP datagram和TS packet传输到处理平台，经过平台中的应用处理器及音、视频译码器(decoder)会的进一步运算处理，最后才将电视节目的影音内容传送到屏幕上播放(图1)。  图1 移动电视终端的运作架构 移动电视接收前端开发进展 移动电视的特性使其在功耗，尺寸等方面收到很大的限制，另外由于面向车载应用，因而高速移动中的信号接收同样是一个技术挑战。这些技术难题在接收前端的设计上得到集中的体现。 为满足移动电视可连续在较长时间收看的需求，如何降低功耗已成所有半导体公司共同致力的目标。同样用850毫安时的锂电池供电，高通宣称其主推的MediaFLO手机收视时间可达3.8小时，比收视时间为2"3小时的DVB-H与T-DMB更为理想。据北邮电信工程学院多媒体信息中心主任门爱东教授介绍，GB2006的前身DMB-T/H可保证4小时的工作时间。在ADI 和凌讯共同推出的DMB-T/H前端中，ADI提供解调器MTV100和10位ADC AD9216，凌讯提供的是LS8913调谐器。ADI高级开发经理吴女士表示，为了解决功耗问题，ADI一方面采用CMOS工艺开发用于GB2006的解调器MTV100，另一方面减少芯片数量以降低互联功耗，并且在前端设计中内置了有效的电源管理IC。仅是2"3英寸的小型面板、后端应用处理器和H.264编解码芯片三部分就需要约400mW的功耗。即便面板部份已通过CCFL的技术改善功耗，但在整体耗电负荷大的前提下，如何使前端(解调器和调谐器) 芯片组达到更低的功耗，依然是手机电视芯片商的研发重点。  图2 ADI 和凌讯的DMB-T/H前端采用于DVB-H标准相近似的时间分片 此外，由于2"3英寸面板的手机电视模块是目前市场认可的尺寸，为了解决外形尺寸的挑战，芯片厂商持续通过SiP、SoC技术以及先进制造工艺来降低芯片尺寸与材料成本。目前TI 用90nm工艺将调谐器、解调器以及ADC集成在SoC上，在业界处于领先。预计2007年初将进入65nm制程。而就SiP而言，目前最小封装尺寸大致已可达7.9×6.2mm2。ADI高速信号处理部副总裁John Hussey介绍说，可以通过把解调器和ADC放在一起或在解调器集成存储器的方式减少面板尺寸。此外，体系结构的优化同样有助于减小尺寸，例如直接上变频到射频无需许多外部元件，还可将多个管芯和无源器件集成到一个封装内。 值得一提的是多标准、多频段已逐渐成为国外厂商主要产品发展方向，原因在于产品规格竞逐影响市场统一与标准化时点，而各国政府对频谱规划的政策也不尽相同。在此这一确定性情况下，唯有在技术方面做广泛性支持，才可避免因选错标准与频段导致的研发投资浪费和错过市场。目前三星、TI、Dibcom和Frontier Silicon都已经做到支持多个标准，目前的产品最多能同时支持DVB-H、T-DMB、DAB-IP、DAB、DVB-T 5种规格，以及UHF/L1-Band/L Band/VHF四种频段。 多媒体处理平台 对手机等手持设备来说，手机电视服务无疑是一项负担极大的工作，有必要采用更理想的应用处理架构。通常情况下，多媒体内容丰富的应用都需要一个微控制器来执行操作系统(OS)，管理人机接口(MMI)并执行其它一些常规任务。此外，还需要一个DSP来完成繁重的数字处理任务，例如语音编码、视频解码、音频解码等。因此，在大多数基于多媒体的应用中都将这些任务分散到不同的处理器中去。这类典型的例子就是TI的OMAP平台，内含一个增强型ARM处理器，低功耗定点DSP。在这两个核心中， ARM处理器用于执行操作系统(OS)，而DSP用于处理所有多媒体应用。此外，也有采用RISC主处理，搭配智能加速器进行多媒体处理的方案。ST的Nomadik应用平台(图3)采用分布式处理架构，该平台以ARM926EJ-S为主处理器，搭配智能性视频加速器(Smart video accelerator)和智能音频加速器(Smart audio accelerator)、多媒体信号处理器(MMDSP)、加速功能硬件(Acceleration hardware)等多颗可程式智能加速器来分担在音频和视频上的前、后处理任务。将多媒体的运算处理分散到多个可程序化的智能型加速器，它们各自独立地工作，但同时一起处理特定的视频和音频编码与解码功能。Nomadik可提供30fps的VGA实时编译码效能和30fps的CIF画质；音频智能加速器则是可采C语言程序化的多媒体VLIW DSP。  图3 Nomadik平台架构 在移动电视的音频和视频压缩编码方面，MPEG-2仍是当前移动电视主要的视频压缩格式，但因这一格式的压缩传输效率不佳，而对于手机电视服务来说，不论是频宽或是数据大小，都是锱珠必较的，因此高压缩比的新格式是必要的选择。目前市场上的新一代视频编译码规格包括MPEG-4、H.264/AVC(即MPEG-4 Part 10)及VC-1等。以MPEG-2和H.264来比较，在传输视频内容时要达到相同的画质，两者所需的频宽就差了2.5至3倍。目前的手机屏幕，CIF的画质已经足够用来欣赏节目(小尺寸的VGA画质甚至能提供比一般电视更佳的细节品质)。在DVB组织中提出的文件中，针对H.264 等级、视频分辨率、最大位速率，以及适用的应用类型做出比较，该文件认为若采用H.264做为视频压缩格式，手机或PDA应采用QCIF(180 x 144)或CIF(360 x 288)的分辨率，最大的传输速率分别为128Kbps和 384Kbps，讯框速率则为15 fps。 目前主流的音频格式包括AMR、ACC和MP3，而最新的高级音频格式为Enhanced aacPlus (HE AAC v.2) 和AMR WB+，是移动电视终端必须考虑支持的新规格。此外，为了达到更佳的收听效果，单声道已不能满足，现在要求移动终端也要能提供Hi-Fi立体声的临场感体验。这在设计上是很大的考验，手持设备的播音系统需采立体声的扬声器架构。在手机扬声器的设计上，主要的问题是配置架构、功率与耗电性的考虑。若要支持立体声，手机需要有两个外部扬声器，但由于手 机体积太小，这两个扬声器的位置难以拉开，所以立体声的效果不易展现，这时就需要采用特殊的3D效果处理。 除了上述的前端模块和处理平台，操作系统同样值得注意。在去年9月的德国IFA消费电子展和荷兰IBC数字广播展上，展出了以三星、戴尔、明基、摩托罗拉和诺基亚五大品牌为主的手机电视，清一色采用了微软的Windows Mobile 2005或 Wince 3.0。当然除了微软的操作系统，Linux和Symbian同样得到不少的青睐。 结语 移动电视终端的诸多环节已经初步成熟。但芯片厂商需要进一步在性能、功耗和价格方面继续努力。而电视内容也是影响到移动电视能否迅速为消费者所接受的关键因素。 |
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