基于地面高清機(jī)頂盒的PVR系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)
作者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 金益鑒 王雷 姜超
引言
2006年8月18日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式發(fā)布了我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱“中國(guó)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)”)。該標(biāo)準(zhǔn)支持高清晰度電視(HDTV)、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)和多媒體數(shù)據(jù)廣播(MMDB)等多種業(yè)務(wù)，滿足大范圍固定覆蓋和移動(dòng)接收的需要。地面高清數(shù)字廣播系統(tǒng)于2008年7月投入使用，已成功進(jìn)行了北京奧運(yùn)會(huì)的全程直播，并將直播2010年上海世博會(huì)。針對(duì)地面高清市場(chǎng)的各類產(chǎn)品及技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而PVR功能則是相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)中的難點(diǎn)和亮點(diǎn)。
PVR的全稱是Personal Video Recorder(個(gè)人視頻錄像機(jī))，但其實(shí)際功能超出了名稱的表述。PVR的突出特點(diǎn)是以硬盤為存儲(chǔ)媒介，建立本地的海量緩沖區(qū)和節(jié)目存儲(chǔ)庫(kù)，利用數(shù)字化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目的控制和管理。數(shù)字化和存儲(chǔ)技術(shù)是PVR技術(shù)的核心，PVR技術(shù)和數(shù)字機(jī)頂盒結(jié)合而產(chǎn)生的PVR機(jī)頂盒，將兩種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，將電視生活向前推進(jìn)了一步。PVR數(shù)字機(jī)頂盒應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)，相對(duì)于模擬PVR，它把數(shù)字化放在前端，而不是在機(jī)頂盒客戶端上來進(jìn)行數(shù)字編碼，使得節(jié)目更清晰、終端成本更低、節(jié)目控制更方便。．PVR機(jī)頂盒把硬盤錄放技術(shù)和電子節(jié)目指南(Electronic Program Guide，EPG)相結(jié)合，將節(jié)目的內(nèi)容和節(jié)目的信息相關(guān)聯(lián)，方便節(jié)目的查詢和管理，亦可根據(jù)節(jié)目單進(jìn)行預(yù)約錄像，操作簡(jiǎn)單方便。PVR技術(shù)和數(shù)字機(jī)頂盒的結(jié)合是電視節(jié)目播放技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
本文研究在嵌入式系統(tǒng)下ADTB-T高清電視信號(hào)以及標(biāo)清電視信號(hào)的PVR功能的實(shí)現(xiàn)。論文主要針對(duì)高清電視信號(hào)特有的高碼率TS流傳輸和處理與嵌入式系統(tǒng)的相對(duì)緊張的系統(tǒng)資源這一矛盾進(jìn)行研究，通過軟硬件的配合實(shí)現(xiàn)PVR的各項(xiàng)基本功能，并在此基礎(chǔ)上，通過緩存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)錄制與播放的無縫連接，同時(shí)充分利用ADBT-T信號(hào)提供的EPG信息，方便用戶預(yù)約錄制，并提供人性化的界面設(shè)計(jì)，提高用戶友好度。
1 硬件架構(gòu)
本系統(tǒng)基于Sigma Designs公司的EM8622平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，使用主頻為202MHz的ARM7中央處理器、128MBDDR內(nèi)存、以及8MB FLAsH芯片，配合上海高清HD2910國(guó)際融合芯片，可以支持地面高清數(shù)字信號(hào)以及標(biāo)清模擬信號(hào)的兼容播放與無損錄制，同時(shí)配合時(shí)鐘板和地面廣播信號(hào)配套EPG，可以實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的定時(shí)錄制、自動(dòng)開機(jī)預(yù)約錄制以及斷電續(xù)錄功能。硬件框架圖如下圖1所示：
如圖，射頻信號(hào)由天線接收后送至HD2910TUNER(調(diào)諧器)板解調(diào)為MPEG2格式的TS(Transport Stream)流，經(jīng)RISC架構(gòu)的2D圖形引擎處理后傳輸至DEMUX(解復(fù)用)芯片，經(jīng)解復(fù)用后分為APES流(打包的音頻基本碼流)和VPES流 (打包的視頻基本碼流)。此時(shí)根據(jù)錄制模式的不同，數(shù)據(jù)的走向也不同，具體分類如下：
(1)只播模式：通道1開，通道2、通道3關(guān)。APES／VPES流輸送到DECODER(解碼芯片)解碼后生成音／視頻數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行音／視頻輸出。
(2)只錄模式：通道2開，通道1、通道3關(guān)。為了保證錄制文件碼率的穩(wěn)定，將APES／VPES流經(jīng)過PCI總線送至系統(tǒng)緩存，緩沖3至5s后再經(jīng)PCI總線分別保存為音／視頻硬盤文件。
