双通道多画面多布局高清大屏幕电视机

　　随着技术的不断发展，以及人们生活水平的提高，消费者对视听显示设备的显示分辨率的要求也随之提高，以前的标清电视已无法满足高端消费者的需求。在一些酒店大堂、酒吧、歌舞厅、社区影院等等商用场合，消费者更是要求视听显示设备能够提供80英寸以上的大屏幕显示且支持1080P高清显示输出，且最好同时支持双通道多画面多布局显示，在满足性能指标的情况下整机设备尽量体积小、重量轻。

　　目前能够支持大屏幕全高清显示的技术主要有液晶、等离子、投影三种技术。在屏幕尺寸在80至110英寸左右这个尺度上面，液晶电视的单台售价大概在100万至120万元之间，等离子电视的单台售价大概在70万至90万元之间。投影电视单台售价大概在10万至40万元之间(见表1)。由此可见，在高分辨率大尺寸的场合，投影技术有极高的性价比。下面主要介绍投影技术。

　　投影电视又具体包含LCOS、3LCD、DLP三种技术。LCOS为反射式投影，技术较公开，国际国内多家公司都拥有此项技术，不易形成技术垄断，但是成品率低。3LCD技术为透射式投影，技术主要集中在EPSON和SONY手中。DLP为反射式投影，技术由TI公司独家提供。三大投影技术优劣势比较详见表2。

　　LCOS解决方案

　　依笔者来看，综合考虑成本、技术先进性、技术壁垒等因数，LCOS技术比较适合国内企业。下面介绍一种采用一块PW328图像处理主芯片附加一块PW3300视频解码辅芯片构成的应用LCOS技术的双通道多画面多布局全高清大屏幕的硅晶光学电视解决方案。

　　PixelWorks公司的PW328芯片，在单芯片上面集成了一个Intel 80186的CPU内核，外围再集成了电视技术所需要的模数转换(ADC)、视频解码(Video Decoding)、缩放(Scaling)、去隔行(Deinterlacing)、视频增强(Video Enhancement)等所有的功能模块。PW3300芯片也是在单芯片上面集成了模数转换(ADC)、视频解码(Video Decoder)等功能模块。本方案就是采用一块PW328作主通道附加一块PW3300作子通道形成物理硬件双通道系统，光学引擎采用使用LCOS技术的昂纳明达光机。

　　本方案提供多路输入接口：其中三路AV输入、两路S端子输入、一路AV输出、两路分量(YPbPr/YCbCr)输入、一路USB接口输入、一路PC输入、一路HDMI输入;支持多种信号格式，如480I、480P、576I、576P、720P、1080I、1080P及VGA、SVGA、XGA等信号格式、USB接口输入支持MPEG1(VCD，SVCD，.Data format)、MPEG2/MPEG4(.ASF 320X240 Simple Profile)MP3、JPEG/Motion JPEG(.AVI 320X240 Pixels,15f/sec);能够通过RS-232接口实现本地软件升级和更新，方便售后服务。

　　信号传输流程

　　结合硬件原理框图(图1、图2和图3)，下面具体说明各个信号的信号流程：

　　图1 电源板电路框图

　　图2 模拟信号板块电路框图

　　图3 数字信号电路框图

　　TV

　　模拟电视射频信号经过一个分配器分为两路完全相同的射频信号。

　　一路射频信号经过一体化调谐器1解调输出复合视频和音频中频(使其固定走主通道)，复合视频信号送到TA8851CN多路选择器的输入口E1，音频中频信号送到MSP3450G 的声音Sound IF1，经过MSP3450G选通到SC1_out输出，再返送回TA8851CN的输入口E1。整组E1输入口的音视频信号经过TA8851CN选通到out1输出口输出，其中Y/C信号送入到PW328 的Analog MUX inport1，其中V信号送入整机系统的AV out口中的复合视频信号做监视用，其中音频信号一分为二，一路送到MSP3450G的Scart1输入口，经MSP3450G选通到DACM输出口输出，经LM358D运放后驱动扬声器发声，另一路送入整机系统的AV out口中的声音信号做监视用。

　　另一路射频信号经过一体化调谐器2解调输出复合视频和音频(使其固定走副通道)，复合视频信号和音频信号都送到TA8851CN多路选择器的输入口E2。整组音视频经过TA8851CN选通到Out2输出口输出，其中Y/C信号送入到PW3300 的Analog MUX inport3，其中音频信号经过功放TDA7052B后送到耳机插孔。

　　AV

　　AV1/S1的音视频都送到TA8851CN多路选择器的输入口S1等待选通。

　　AV2/S2的音视频都送到TA8851CN多路选择器的输入口S3等待选通。

　　AV3的音视频都送到TA8851CN多路选择器的输入口S2等待选通。

　　以上信号如走主通道，则整组音视频信号经过TA8851CN选通到out1输出口输出，其中Y/C信号送入到PW328 的Analog MUX inport1，其中V信号送入整机系统的AV out口中的复合视频信号做监视用，其中音频信号一分为二，一路送到MSP3450G的Scart1输入口，经MSP3450G选通到DACM输出口输出，经LM358D运放后驱动扬声器发声，另一路送入整机系统的AV out口中的声音信号做监视用。

　　以上信号如走副通道，则整组音视频经过TA8851CN选通到out2输出口输出，其中Y/C信号送入到PW3300 的Analog MUX inport3，其中音频信号经过功放TDA7052B后送到耳机插孔。

　　USB输入

　　USB板上面自带了一颗ESS公司的ES6425F芯片，负责读取U盘上面的内容并完成解码，然后将其中的图像内容按576P格式编码输出分量信号，声音内容按音频格式编码后输出音频信号。USB板输出的分量信号固定只走主通道，直接送到PW328的Analog MUX inport2模拟输入口等待选通。USB板输出的音频送到TA8851CN多路选择器的输入口E4，经过TA8851CN选通到Out1输出口输出，然后送到MSP3450G的Scart1输入口，经MSP3450G选通到DACM输出口输出，经LM358D运放后驱动扬声器发声。

　　HD1/HD2

　　HD1输入的分量信号，如走主通道则送到PW328的Analog MUX inport0模拟输入口等待选通，如走副通道送到PW3300的Analog MUX inport2模拟输入口等待选通。

　　HD1输入的音频信号送到MSP3450G的Scart2输入口。音频信号如走主通道，则经MSP3450G选通到DACM输出口输出，经LM358D运放后驱动扬声器发声。音频信号如走副通道，则经过MSP3450G选通到SC1_Out输出，返送回TA8851CN的输入口E1，经过TA8851CN选通到Out2输出口输出，其中音频信号经过功放TDA7052B后送到耳机插孔。

　　HD2输入的分量信号，如走主通道则送到PW328的AFE MUX inport1模拟输入口等待选通，如走副通道则送到PW3300的Analog MUX inport4模拟输入口等待选通。

　　HD2输入的音频信号送到MSP3450G的Scart3输入口。音频信号如走主通道，则经MSP3450G选通到DACM输出口输出，经LM358D运放后驱动扬声器发声。音频信号如走副通道，则经过MSP3450G选通到SC1_out输出，返送回TA8851CN的输入口E1，经过TA8851CN选通到Out2输出口输出，其中音频信号经过功放TDA7052B后送到耳机插孔。

　　PC

　　PC输入的模拟RGB信号，主通道送入PW328 的AFE MUX inport2模拟输入口等待选通，副通道送到PW3300的AFE MUX inport1模拟输入口等待选通，音频信号与HD1的音频信号共用一个端口，分别走主副通道的流程也与上述HD1一样。

　　HDMI

　　HDMI输入的信号固定只走主通道。

　　HDMI输入的数据包信号，经SiI9011解码生成的数字RGB信号，直接送到PW328 的Input Port 0数字口等待选通，数字音频信号经SiI9011解码出I2S送到CS4334进行DAC转换为两路模拟立体声音频信号，然后再送到MSP3450G的Scart4输入口，经MSP3450G选通到DACM输出口输出，经LM358D运放后驱动扬声器发声。

　　现在，除HDMI以外的所有各种模拟信号，均已送到相应的模拟输入口等待选通。软件控制芯片前端选通目前需要的信号通过。如果当前输入信号源是TV/AV，则信号需要先经过ADC进行模数转换，然后再经过Video Decoder进行视频解码，最后生成数字RGB信号。如果当前输入信号源是HD1/HD2/PC信号，则信号经过ADC进行模数转换后不需要再经Video Decoder进行视频解码就直接生成了数字RGB信号。以上生成的数字RGB信号，如果是走主通道，则从PW328的模拟前端AFE输出然后送入PW328的Input Port1数字输入口，如果是走副通道，则从PW3300的输出口输出，然后也送到PW328 的Input Port 0数字口等待选通，在此与前面所描述的HDMI信号源解码生成的数字RGB信号会合，共用一个输入口。

　　用软件算法实现多画面多布局

　　软件通过一定的算法虚拟出屏幕上面的多个窗口，并且为每个窗口分别进行去隔 行化(Deinterlace)、缩放(Scale)、视频增强(Video Enhance)、色空间转换(Color Space Convert)等等处理，再合理安排窗口的数目和各个窗口的大小以及在屏幕上面的位置，以实现多画面多布局的窗口组合，然后将各个窗口以及OSD信息叠加在一起，通过PW328的Display Port(显示口)输出24位的TTL电平的1080P@60Hz的数字RGB信号，再经过SiI164芯片处理后送往DVI接口输出，继续送往采用LCOS技术的昂纳明达的光机，最后在屏幕上面显示输出，最终实现双通道多画面多布局的1080P@60Hz的高清大屏幕光学电视的全部功能。

　　图4 多画面多布局详细布局图

　　整机提供的画面布局有单画面、画中画、分屏双画面、5画面画外画、12画面画外画共五种画面布局，详细布局见附图(单画面无需详细说明故省略)，其中明黄色表示主通道画面，其余颜色的表示是副通道的画面，其中画中画布局时小画面在屏幕上的大小、位置、透明度均可以通过用户菜单调节。

　　受到物理硬件上只有两路通道的限制，在进行双通道多画面多布局显示的时候，副通道的多个窗口在任意时刻都只有一个窗口是活动的，其余的副通道窗口的图像是静止的。所有副通道的窗口每隔一段时间(例如2秒)轮流激活，最终实现多窗口多布局循环播放的显示效果。

　　整个系统的软件框架如图5所示。

　　图5 软件系统层次

　　该方案的软件平台基本可以分为四层：杂项层(Utility Layer)、应用层(Application Layer)、硬件抽象层(HAL-Hardware Abstraction Layer)、驱动层(Driver Layer)。其中应用层为上层，硬件抽象层为中层，驱动层为底层。应用层包括窗口管理、用户界面管理、电视节目管理等模块，硬件抽象层包括图像控制、OSD显示控制、高频头搜台控制、用具输入控制等模块，驱动层包括高频头、图像解码器、模数转换、存储器、逐行化器件、图像处理器间等的驱动程序。杂项层包括主循环、数学运算、信号量的处理、中断服务程序、消息传递、定时器、计数器、事件处理、总线协议、串口调试协议、内存块读写、模式表维护、屏参配置、CRC校验、全局变量、数据存储结构的定义等等基本的功能模块。

　　整个软件系统层次清晰，模块采用结构化设计。为保证整个软件的逻辑性，每一层的模块均向自己的上层模块提供服务，直至应用层。每一层模块都将自己需要实现的功能提交给自己的下一层，直至物理硬件层。整个软件系统只能由上层逐层往下调用，不允许跨层次调用。杂项层因为提供各式各样的基本功能模块，各个层次的软件模块都有可能调用杂项层，杂项层也有可能存取各个层次的软件模块的一些变量等等。所以杂项层可以与其他三层相互调用。

　　各层次模块之间具体的相互调用关系见图6。

　　图6 软件系统调用关系