數(shù)字電視中DSP技術(shù)的應(yīng)用
數(shù)字電視是在研究高清晰度電視(HDTV)的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展起來的。
目前實(shí)現(xiàn)DTV的核心技術(shù)是它的壓縮編解碼采用MPEG-2 ISO/IEC13818標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2涵蓋了從標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SDTV)到HDTV范圍內(nèi)的視頻壓縮業(yè)務(wù),共制定了5類4級11種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
HDTV的接收實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在MPEG-2的TS流解復(fù)用、MPEG-2的解碼與系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的控制,目前的實(shí)現(xiàn)主要有兩種途徑：采用ASIC技術(shù)和采用高速通用DSP技術(shù)。
在DTV的ASIC實(shí)現(xiàn)技術(shù)中,其物理基礎(chǔ)通常是雙CPU結(jié)構(gòu),如Philips公司的PNX8500、PNX8300,其中一個(gè)是高速VLIW(超長指令字)核作為系統(tǒng)的信號處理,另一個(gè)是高速M(fèi)IPS 3940核完成操作系統(tǒng)的控制運(yùn)行。
在DSP領(lǐng)域,美國TI公司的DSP系列產(chǎn)品(占有世界市場75%的份額),其主要的特點(diǎn)是高速(CPU可達(dá)到350MHz)、專用硬件乘法器和改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、多處理器單元等。因此,DSP的這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能完全可以完成ASIC實(shí)現(xiàn)HDTV的VLIW core 和OS MIPS CPU core的全部功能。因此,高速DSP技術(shù)的發(fā)展為HDTV系統(tǒng)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供了靈活的物理基礎(chǔ),DSP的應(yīng)用推動(dòng)了整個(gè)電子信息領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展研究,同時(shí)也有助于研究人員制訂下一代DTV的標(biāo)準(zhǔn)。
HDTV接收機(jī)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)模式,主要功能包括：MPEG-2視頻解碼器、MPEG-2(或AC-3)音頻解碼器、MPEG-2傳輸層解復(fù)用器、信道解調(diào)器、前向糾錯(cuò)處理器、圖形硬件和外圍設(shè)備等不同部分。這些功能的實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在DSP 所擅長的數(shù)字運(yùn)算當(dāng)中。其中,使用嵌入式DSP技術(shù)可以完成系統(tǒng)的控制功能。
DSP實(shí)現(xiàn)HDTV接收機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)主要包括：
·硬件驅(qū)動(dòng)層：各硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序和初始化;
·中心層：系統(tǒng)的操作系統(tǒng),完成進(jìn)程的創(chuàng)建和執(zhí)行各進(jìn)程間的通信等;
·命令解析層：解釋應(yīng)用程序和用戶發(fā)出的命令;
·應(yīng)用層：軟件結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用模式,有E-mail、VOD、Internet接入等。
使用通用DSP芯片實(shí)現(xiàn)專用VLIW core和OS MIPS CPU Core的最大好處是系統(tǒng)運(yùn)行功能完全可以由開發(fā)者通過軟件開發(fā)平臺(tái)自己定義,如在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)情況可以通過軟件修正DCT變換、運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以及對圖象進(jìn)行后置掩蓋差分編碼處理等。對多通道Audio信號使用修正的Dolby Pro Logic AC-3算法來改善傳輸性能等,但它的缺點(diǎn)是需要很強(qiáng)的DSP專業(yè)知識且開發(fā)周期可能較長。
DSP實(shí)現(xiàn)DTV的一種結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。DSP在DTV中主要用軟件實(shí)現(xiàn)MPEG-2數(shù)據(jù)流的解碼、處理和顯示,也通過軟件實(shí)現(xiàn)解擾、解復(fù)用和PID濾波等。主要功能描述如下：
·解復(fù)用/PID濾波;
·時(shí)序控制、碼率緩沖控制以及存儲(chǔ)控制;
·MPEG-2解碼,Audio解碼,圖形處理。
使用高速的DVP(數(shù)字視頻處理器)存儲(chǔ)器總線和雙PI總線連接片上的CPU和其它單元;使用PCI總線則可完成上網(wǎng)功能。圖2是整個(gè)實(shí)現(xiàn)的流程框圖。
DSP軟件可以通過匯編和C語言實(shí)現(xiàn)。核心處理算法需要匯編語言,而控制程序可以通過C語言實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)可以通過pSOS或Windows CE實(shí)現(xiàn),最好使用pSOS平臺(tái)。
由于ASIC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中VLIW core的時(shí)鐘頻率通常為幾十MHz～200MHz,而MIPS core的時(shí)鐘頻率也為幾十MHz～
