¿Cómo funciona un decodificador de TV digital?

De hecho, para decirlo sin rodeos, un decodificador digital es un dispositivo de conversión que convierte señales digitales en señales analógicas.

La mayoría de las veces tenemos esta pregunta. Dado que la señal enviada desde la estación de televisión es una señal analógica y la señal recibida por el televisor también debe ser una señal analógica, ¿por qué seguimos usando una señal digital? decodificador? En la vida actual, siempre esperamos que nuestros televisores puedan reproducir programas de televisión de alta definición. La transición de la televisión analógica a la televisión digital de alta definición es un paso adelante. Se puede decir que no es directamente compatible. todo actual El televisor analógico no se puede utilizar, por lo que no es realista hacerlo en un solo paso. Por lo general, la práctica actual es: la estación de televisión primero convierte la señal analógica en una señal digital y luego la transmite al decodificador digital en el hogar, luego convierte la señal digital en una señal analógica y la ingresa al televisor analógico actual. para mostrar la información. Esto evita efectivamente la necesidad de que la señal de TV se transmita durante la transmisión, la interferencia y la pérdida causada en el proceso, la calidad de la señal de recepción de TV ha mejorado enormemente.

Las principales tecnologías de los decodificadores digitales incluyen: decodificación de canales, decodificación de fuentes, modulación y codificación de datos de enlace ascendente, CPU integrada, descompresión MPEG-2, software de decodificadores, control de pantalla y tecnología de codificación.

(1) Decodificación de canales: el circuito de decodificación de canales en el decodificador de TV digital es equivalente al sintonizador y amplificador de frecuencia intermedia en el televisor analógico. En los decodificadores de TV digital es necesario un sintonizador, pero el rango de sintonización incluye canales vía satélite, canales de recepción de TV terrestre y canales suplementarios de TV por cable. Según los métodos de modulación actuales de DTV, la decodificación de canales debe incluir funciones de demodulación QPSK, QAM, OFDM y VSB.

(2) Decodificación de fuente: después de la digitalización de señales analógicas, la cantidad de información aumenta considerablemente y se deben adoptar los estándares de compresión de datos correspondientes. La transmisión de televisión digital adopta el estándar de compresión de vídeo MPEG-2, que es adecuado para diversas definiciones de calidad de imagen. Actualmente existen dos estándares de audio, AC-3 y MPEG-2. El decodificador de origen debe adaptarse a diferentes estrategias de codificación y restaurar correctamente los datos de audio y vídeo originales.

(3) Modulación y codificación de datos de enlace ascendente: Para desarrollar aplicaciones interactivas, es necesario considerar la modulación y codificación de datos de enlace ascendente. Hay tres métodos comúnmente utilizados en la actualidad: usar líneas telefónicas para transmitir datos de enlace ascendente, usar tarjetas Ethernet para transmitir datos de enlace ascendente y transmitir datos de enlace ascendente a través de redes cableadas.

(4) CPU integrada: la CPU integrada es el corazón del decodificador de TV digital. Después de decodificar el canal de datos, primero se debe demultiplexar y el flujo de transporte se divide en video y audio. , para que el vídeo, el audio y los datos estén separados, y más de 32 filtros PID programables están integrados en la CPU dedicada del decodificador de TV digital, dos de los cuales se utilizan para el filtrado de vídeo y audio, y el resto son utilizado para filtrado de datos PSI, SI y privados. La CPU es la plataforma de ejecución del sistema operativo integrado. Debe completar la gestión de la red, la gestión de la pantalla, la gestión de la recepción condicional (tarjeta IC y tarjeta inteligente), la decodificación de teletexto, la decodificación de datos, el OSD y la conversión ascendente y descendente de señales de vídeo junto con. el sistema operativo y otras funciones. Para lograr estas funciones, se deben ampliar muchas funciones nuevas en las CPU normales de 32 a 64 bits, y la velocidad debe aumentarse continuamente para adaptarse a los requisitos de las redes de alta velocidad y los juegos tridimensionales.

(5) Decodificación MPEG-2: MPEG-2 es una de las tecnologías clave en la televisión digital. La tecnología práctica actual de procesamiento digital de video se basa básicamente en la tecnología MPEG-2. especificaciones desde la transmisión por red hasta la televisión de alta definición. MP@LL se utiliza para VCD, H.263 y H.261 para videoconferencia y videoteléfono son sus subconjuntos. MP@ML se utiliza para DVD y SDTV, y MP@MH se utiliza para HDTV.

El método de procesamiento de señales de imágenes MPEG-2 se completa en cuatro pasos: predicción de movimiento, DCT, cuantificación y codificación de longitud variable. El circuito está compuesto por un circuito ASIC con un procesador RISC como núcleo.

El circuito de descompresión MPEG-2 incluye descompresión de vídeo, audio y otras funciones. En el procesamiento de video, es necesario completar la decodificación de la imagen principal y la subimagen, y es mejor tener una función de decodificación en capas.

El teletexto se puede agregar opcionalmente a la pantalla principal con la función de superposición APHA. Esto requiere que el decodificador pueda demodular la imagen de la pantalla principal y los datos del teletexto al mismo tiempo, y debe tener alta velocidad y capacidades de procesamiento. OSD es una capa de subtítulos monocromáticos o pseudocolores, que se utiliza principalmente para indicaciones de operación del usuario.

En términos de audio, dado que el DVB europeo utiliza audio MPEG-2 y el ATSC americano utiliza Dolby AC-3, la decodificación de audio debe tener las dos funciones anteriores.

(6) Software decodificador de TV digital: después de la digitalización de la TV, la tecnología de software ocupa una posición más importante en la tecnología de TV digital. Además de la decodificación de audio y video, que se implementa mediante hardware, la reproducción de contenidos de televisión, la realización de interfaces de operación, la realización de servicios de transmisión de datos y la interconexión entre decodificadores y computadoras personales y la interconexión con Internet debe realizarse mediante software, de la siguiente manera:

1 Software de capa de controlador de hardware: el controlador controla las funciones del hardware, como demodulador de RF, demultiplexor de transmisión, decodificador A/V, OSD, codificador de video, etc. .

2 Sistema operativo multitarea integrado en tiempo real: el sistema operativo integrado en tiempo real es relativo al sistema operativo de la computadora de escritorio. No está instalado en el disco duro. Las funciones son relativamente simples y la asignación de recursos es pequeña. Fácil de solidificar en la memoria. La función del sistema operativo integrado es similar a la de DOS y Windows en las PC. Los usuarios lo utilizan para mantener el diálogo entre personas y completar las instrucciones del usuario. La recepción especificada utiliza una variedad de métodos tales como: teclado, mouse, voz, pantalla táctil, control remoto por infrarrojos, etc.

3 Middleware: la característica de una plataforma comercial abierta es que el desarrollo y la producción de productos se basan en una plataforma comercial. La plataforma comercial abierta proporciona un modo operativo independiente para cada enlace, y cada enlace tiene sus propios beneficios. , puede generar múltiples proveedores. Sólo mediante la adopción de una plataforma empresarial abierta se puede garantizar la escalabilidad del decodificador y la recuperación efectiva de la inversión.

4 Software de aplicación de capa superior: ejecuta diversas funciones de servicio proporcionadas por los proveedores de servicios, tales como: guía electrónica de programas, cuasi video a pedido, video a pedido, transmisión de datos, teléfono IP y videoteléfono, etc. El software de aplicación de capa superior es independiente del hardware STB y se puede utilizar en varias plataformas de hardware STB, eliminando la dependencia del software de aplicación del hardware.

(7) Tecnología de visualización: en lo que respecta a televisores y monitores de computadora, la visualización CRT es una tecnología madura, pero se utilizan televisores de baja resolución para mostrar texto, especialmente caracteres pequeños de menos de 24×24. el problema se vuelve complicado. El tubo de imagen del televisor es un tubo de baja resolución de paso grande, que sólo es adecuado para mostrar imágenes de 720×576 o 640×480. Su sistema de desviación es fijo y está diseñado para 525 líneas de 60 Hz o 625 líneas de 50 Hz. Existen más de 18 formatos de visualización para televisión digital. El acceso a Internet debe cumplir con el formato VESA Evidentemente, el sistema de visualización del televisor no puede adaptarse a tantos formatos. Además, el televisor utiliza un método de escaneo entrelazado de baja velocidad de fotogramas. Cuando se muestran gráficos y texto, la señal de brillo tiene un parpadeo en el fondo y las líneas rectas horizontales tienen un parpadeo entre líneas. Si los gráficos de computadora escaneados progresivamente se convierten en un televisor, los bordes horizontales solo aparecerán en campos pares o impares, y el tiempo de visualización de la pantalla será cercano a la persistencia visual del ojo humano, lo que producirá un parpadeo intenso en los bordes. un televisor Para acceder a Internet en un ordenador, es necesario solucionar los defectos de la pantalla del televisor.

De acuerdo con la dificultad técnica y el costo, actualmente se utilizan dos métodos para mejorarlo. Uno es el filtro antiparpadeo, que agrega las imágenes de tres filas adyacentes en una fila en proporción, de modo que las imágenes. que solo aparecen en un único campo son La imagen se reproduce en cada campo de una manera llamada filtrado de tres líneas. El método de filtrado de tres filas es sencillo y fácil de implementar. Sin embargo, reduce la claridad de la imagen y es adecuado para televisores entrelazados. Otro método es cambiar el escaneo entrelazado a escaneo progresivo y aumentar la velocidad de fotogramas de manera adecuada. Este método requiere aumentar exponencialmente el número de líneas y campos escaneados, para garantizar que el mayor número de píxeles no surja de la nada y garantizar la calidad. La continuidad de la imagen en movimiento debe realizar operaciones de interpolación de líneas y campos y compensación de movimiento, que deben realizarse con chips dedicados y tecnologías complejas. La calidad de los gráficos por computadora y el texto mostrado en el televisor de esta manera es muy buena, pero debe. procesarse línea por línea y varias veces. La función de escaneo sólo se puede realizar en el televisor.

Además, cuando se reproducen en el televisor señales HDTV y VESA con mayor resolución que la televisión analógica, solo se puede mostrar una parte de la imagen y se debe reducir, lo cual es como el método PIP, perdiendo líneas y campos. Para garantizar la continuidad de la imagen, también se deben realizar operaciones de interpolación.

(8) Tecnología de cifrado y descifrado: la tecnología de cifrado y descifrado se utiliza para cifrar y descifrar programas digitales. El principio básico es utilizar el método de transmisión cifrada de palabras de control codificadas y el cliente utiliza la tarjeta IC para descifrarla. En el flujo de transporte MPEG, hay dos flujos de datos relacionados con la transmisión de palabras de control: información de control de autorización (ECM) e información de gestión de autorización (EMM). Las palabras de control cifradas por la clave de servicio (SK) se transmiten en ECM, que incluyen información del programa como fuente del programa, hora, clasificación del contenido y precio del programa. La clave de servicio que cifra la palabra de control se transmite en la información de gestión de autorización, y la clave de servicio debe cifrarse mediante la clave de distribución personal (PDE) del usuario antes de transmitirse. Los EMM también incluyen direcciones e información de autorización del usuario, como los programas o períodos de tiempo que los usuarios pueden ver, las tarifas de visualización pagadas por los usuarios, etc.

La clave de distribución personal (PDK) del usuario se almacena en la tarjeta inteligente del usuario. En el lado del usuario, el decodificador obtiene los valores PID de EMM y ECM según el descriptor CA en. las tablas PMT y CAT luego los ECM y EMM se filtran del flujo TS y se envían a la tarjeta inteligente a través de la interfaz de la tarjeta inteligente. La tarjeta inteligente primero lee la clave de distribución personal (PDK) del usuario, usa la PDK para descifrar el EMM, extrae la SK, luego usa la SK para descifrar el ECM, extrae el CW y envía el CW al motor de decodificación a través de la interfaz de tarjeta inteligente El motor de decodificación El flujo de transporte codificado se puede decodificar usando CW.