（信号与信息处理专业论文）dw8090型dvd刻录机软件的实现及优化研究.pdf

摘要 摘要 在d v d 播放机的实际研发过程中，集播放、刻录、功率放大等功能于一体 的d v d 机型在d v d 家族中尚属于一个新成员。本文基于增强d v d 刻录机的功能 及优化d v d 刻录机软件的目的，采取直接深入d v d 一线开发企业的办法，对d v d 刻录机功能的具体添加情况和软件优化方法进行了全面的分析和研究，成功的 完成了d v d 刻录机的二次开发，增加了d v d 的功能，优化了d v d 软件，及时开 发出了功能优异的产品d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机成功推向市场，并取得不菲的销售 业绩。d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机所具有的多项新功能就是二次开发的成果。 首先，对d v d 、刻录机及相关知识进行了介绍，详细分析了d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机硬件工作原理和所采用的e s s 公司的软件方案框架。 其次，实现了前面板的正常显示，使人机交互成为现实；实现了多路外接 信号输入切换功能，使外接输入信号能正常显示和切换；以增加d v d 刻录机家 庭影院功能为主要事例，实现了一键开关家庭影院、多级音量控制平滑切换、 主音量和各喇叭音量单独控制、不同放大输出风格、左右单声道立体声双声道 杜比5 1 及p r o l o g i c 多声道选择、低音部分具有强爆发力及高清晰度等功能： 同时高质量的完成了定时刻录、定时休眠、父母锁、重复刻录、多语言菜单、 收音机、d vi n 输入等功能。 最后，完成了软件的整体优化，并对优化方法进行了总结和讨论；精简了 源代码，修改了多达五百多个的软件b u g ，更新m a k e f i l e 使软件添加新的功能并 优化其组织形式，实现了多任务分时操作功能，采用软件的方法实现了原本由 硬件完成的功能，增加了灵活更换遥控器的功能，更新了人机界面，使人机对 话操作更加人性化，按功能对软件进行了模块化，使模块性更强等。 本文对软件在二次开发中功能增强及软件优化的大量实例进行了详细分 析，初步建立了d v d 刻录机增强功能及优化软件的基本图景。 关键词：d v d 刻录机，软件功能增强，软件优化，软件实现 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i st h e s i sp r e s e n t st h er & do ft h ed v dr e c o r d e r t h ed v dp l a y e rw h i c h i n t e g r a t e sp l a y , r e c o r d e ra n dp o w e ra m p l i f i c a t i o nf u n c t i o n si san e wm e m b e ro ft h e d v dp l a y e rf a m i l y t h ep r i m a r yg o a lo ft h er e s e a r c hi sb a s e do ni n c r e a s i n gt h e f u n c t i o n sa n do p t i m i z i n gt h es o f t w a r eo ft h ed v dr e c o r d e r w ea n a l y z ea n ds t u d y t h ei d i o g r a p h i cm e t h o d st oa d dt h ef u n c t i o n sb yp e n e t r a t i n gw i t ht h ec o r p o r a t i o n w h i c he x p l o i t st h ed v dr e c o r d e r w ea l s oc o m p l e t et h es e c o n de x p l o i t a t i o no ft h e d v dr e c o r d e rw h i c hi n c r e a s e st h ef u n c t i o n sa n do p t i m i z e st h es o f t w a r eo ft h ed v d r e c o r d e r t h es e c o n de x p l o i t a t i o no fd w 8 0 9 0d v dr e c o r d e ri ss u c c e s s f u l b y p u s h i n gi ti n t om a r k e ti nt i m ea n di to b t a i n so u t s t a n d i n ga c h i e v e m e n t s t h en e w r e c o r d e ro w n sal o to fn e wf u n c t i o n sa n di to w e st ot h es e c o n de x p l o i t a t i o n f i r s t t h i st h e s i si n t r o d u c e sd v d ，d v dr e c o r d e ra n dc o r r e l a t i v ek n o w l e d g e ， a n a l y z e st h et h e o r yo ft h eh a r d w a r ea n dt h ef r a m eo ft h es o f t w a r eo fd w 8 0 9 0d v d r e c o r d e r s e c o n d ，i tc a r r i e so u tt h ed i s p l a yo ft h ef r o n tp a n e ，t h em a n m a c h i n e i n t e r a c t i o n a n dt h es w i t c ho fo u t e rh a r d w a r ec h a n n e l si n p u t 移a n a l y z e st h ei n c r e a s e d f u n c t i o n so ft h eh o m et h e a t e ri nt h ed v dr e c o r d e r , s u c ha ss w i t c h i n gt h eh o m e t h e a t e rb yo n ek e y , s w i t c h i n gm u l t i l e v e lv o l u m es m o o t h l y , c o n t r o l l i n gm a i nv o l u m e a n ds i xs p e a k e r si n d e p e n d e n t l y , o u t p u t i n gd i f f e r e n ts t y l e ，c h o o s i n gd i f f e r e n tt r a c ka s l e f t ，f i g h t ，s t e r e o ，d o l b y5 1 a n dp r o l o g i c ，p r o v i d i n gw i t hs t r o n gp o w e ra n dh i g h d e f i n i t i o ni nb a s sp a r t a n da l s oa c h i e v e so t h e rf u n c t i o n ss u c ha st i m er e c o r d i n g ，t i m e s l e e p i n g ，p a r e n t a ll o c k ，r e c o r d i n gr e p e a t e d l y , m u t i l a n g u a g em e n u ，r a d i o ，d vi ne t c f i n a l l y , i tc o m p l e t e st h eo v e r a l lo p t i m i z a t i o no ft h es o f t w a r ea n ds u m m a r i z e s t h em e t h o d so ft h eo p t i m i z a t i o n ，s i m p l i f i e ss o u r c ec o d e ，m o d i f i e sm o r et h a n5 0 0 s o f t w a r eb u g s ，u p d a t e sm a k e f i l et oa d dn e ws o f t w a r ef u n c t i o n sa n do p t i m i z ei t s o r g a n i z a t i o n a lf o r m ，a c h i e v e sam u l t i f u n c t i o n a lt a s kt i m e s h a r i n go p e r a t i o n ，u s e s s o f t w a r et oa c h i e v et h ef u n c t i o n sw h i c hi sc a r r i e do u tb yh a r d w a r eo r i g i n a l l y , a d d s f u n c t i o no fr e p l a c i n gr e m o t ec o n t r o l l e rf l e x i b l y , u p d a t e sm a n - m a c h i n ei n t e r f a c e ， m a k e st h eo p e r a t i o no fm a n m a c h i n ec o n v e r s a t i o nm o r eh u m a n i z a t i o n ，m o d u l a r i z e s t h es o f t w a r ea c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o n s ，b o o s t su pt h em o d u l a r i t y t h i st h e s i sh a sad e t a i l e da n a l y s i so nt h el a r g en u m b e ro fe x a m p l e so f f u n c t i o n se n h a n c e m e n ta n ds o f t w a r eo p t i m i z a t i o nd u r i n gt h es e c o n de x p l o i t a t i o n ， i n i t i a l l ye s t a b l i s h e st h eb a s i cs t r u c t u r eo fe n h a n c i n gt h ef u n c t i o n sa n ds o f t w a r e o p t i m i z a t i o no fd v d r e c o r d e r i i a b s t r a c t k e yw o r d s ：d v dr e c o r d e r , s o f t w a r ef u n c t i o n se n h a n c e m e n t ，s o f t w a r eo p t i m i z a t i o n ， s o f t - w a r ei m p l e m e n t a t i o n i i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 万辱咩 纱g 年孑月矽日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月e 1年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 膨寸日 俨一 日 膨可怕 万月 一 轹 睥 ，_ 签 第1 章引言 第1 章引言 上个世纪五十年代是模拟音频时代，盒式磁带和已被淘汰而又令人怀旧的 密纹唱片风靡一时：到了七十年代，由于实现了图像的模拟方式记录和播放， 从而使v t r 的录像带以及l d ( 又称”大影碟 ) 成了这一时代的代表产品，l d 的音频数字方式记录技术扣响了8 0 年代数字音频时代的大门；8 0 年代c d 的诞 生，产生了从模拟技术到数字技术的巨大变革，实现了音频软件的数字化，数 字音频时代的产品除了c d 外还有d a t ( 数字录音带) 和m d ( 迷你型光盘) 等：进 入九十年代后，多媒体兴起，c d r o m 导致了一场无纸化电子出版 革命；v c d 的发展在东南亚市场尤其在中国，阻滞了l d 在这些地区的发展，并成为迈向数 字视频时代的过渡性产品。电子产品制造商们在c d 成功的激励下进而在视频领 域中寻求类似的革新行动，他们设想制造一种以数字方式编码并记录视频和音 频的小光盘，不仅要求实现高质量画面和高音质，而且要求大容量，要能在一 张光盘上记录一部播放质量上佳的完整电影。这种设想促使了新型媒体d v d 的 诞生。 d v d 最初是由美国的华纳、哥伦比亚、2 0 世纪福克斯等八大电影公司所组 成的h d v a 组织( h o l l y w o o dd i g i t a lv i d e oa d v i s o r yg r o u p ) 于1 9 9 4 年在 一起讨论这种新的v i d e od i s c 之后所产生的，其最初的英文全称是“d i g i t a l v i d e od i s c 9 直译为“数字视频光盘”，主要应用于电影行业。1 9 9 5 年9 月， d v d 联盟( d v dc o n s o r t i u m ) 成立并公布了d v d 的统一标准，在1 9 9 5 年底 将d v d 正式定名为“d i g i t a lv e r s a t i l ed i s c ”，即“数字通用光盘”，并且d v d 最终也不再只是为电影行业所服务，而是一种能够存储高质量视频、音频信号 和超大容量数据的新一代光盘媒体介质，可以看作是c d l d v c d 的后继产品。 它集计算机技术、光学记录技术和影视制作技术为一体，进一步满足了人们对 大存储容量、高性能存储媒体的需求。虽然d v d 盘片的外观看起来与传统的 c d 、v c d 光盘相差无几，但却包含了传统光盘7 - 2 6 倍的数据信息。这就意味 着d v d 可使电影、音乐、多媒体和交互式软件在质量和容量上达到了更高、更 新的水平。 d v d 从初开发开始，就受到整个电子工业界的认可和支持，期望中的d v d 第1 章引言 性能清单包括： ( 1 ) 大容量。每面至少能容纳长度为1 3 5 m i n 的一部电影； ( 2 ) 高画质。d v d 的画面质量必须优于l d ； ( 3 ) 绝佳的音响效果。 ( 4 ) 多功能。如带有3 5 种语言的伴单；配有至多不超过3 0 种语言的字 幕：配备“父母锁”，在出现儿童不宜观看的画面时，能自动进行挑选、刻录等； ( 5 ) 基于电视机的应用与基于个人计算机的应用应采用同一记录标准； ( 6 ) 与c d 、v c d 等保持向下读兼容，与未来的一次性写入d v d 光盘和多次 写入d v d 光盘保持向上兼容； ( 7 ) 各种d v d 应采用单文件结构系统，以确保通用性； ( 8 ) 可靠的数据存储器和重现等等； 因此，d v d 可以说是一种功能相当齐全的电子产品，目前它的功能还在不 断增加中，与d v d 发展密切相关的技术是其软件功能的扩展。 1 1d y d 及其发展现状 1 1 1 什么是d v d ( 一) d v d 的定义 d v d ( d i g i t a lv i d e od i s c ) 是一种全新的存储介质，也是将影像、音响、 计算机这三个领域的信息综合使用的新一代媒体。 ( 二) d v d 的分类 ( 1 ) 从盘片尺寸和结构上可将d v d 分成八大类： 1 2 c m ：单面单层( s - 1 ) ，双面单层( d 一2 ) ，单面双层( s - 2 ) ，双面双层( d - 4 ) ； 8c m ：单面单层( s - i ) ，双面单层( d 一2 ) ，单面双层( s 一2 ) ，双面双层( d - 4 ) ； 其中，直径为1 2 c m 的盘片应用广泛，其外形尺寸和现有的c d 和c d r o m 完 全相同，且存储量远大于8 c m d v d ，下面讲的d v d 盘片就是指这一种； ( 2 ) 从产品应用方面可将d v d 大致分为五大类： d v d v i d e o ( 相应硬体为d v d 播放机) ： d v d - r o m ( 相应硬体为d v d p c 机) ： d v d a u d i o ( 相应硬体为d v d 放音机) ； 2 第1 章引言 d v d - r ( 一次性写入盘片，相应硬体为d v d 播放机或放音机) ： d v d r a m 、d v d r w 、d v d + r w ( 可多次写入盘片，相应硬体为d v d 刻录机) ： 1 1 2d v d 盘片物理结构 粗看起来，d v d 光盘非常像c d 或v c d ，它们直径相同，厚度相同，形状相 同而且同样有带光泽的表面。但是c d 或v c d 采用的是单个聚碳酸酯衬底，而 d v d 实际上是出两个0 6 m m 厚的衬底结合在一起的，两个基片均允许带有记录 信息层，双基片的粘合层薄达5 5 | lm ，若采用双层结构，同一基片将含有两层 记录信息层，一层嵌入在另层的下面，其间相距约4 0um ，在上信息层涂上 半透明涂层，而在下信息层使用反光涂层，这使一面可以读取两层信息数据， 信息区范围一般在4 8 - 11 6 m m 之间。d v d 在信息区中使用极窄的数据轨迹( 间距 仅0 7 4l lm ，c d 约为1 6um ) ，每条轨迹又有比c d 多得多的信息坑纹( 最小坑 尺寸仅0 4um ，c d 约为0 8 3um ) ，从而使单面单层d v d 容量大约7 倍于c d 。 要读取这些物理尺寸极小的坑点数据，使用c d 或v c d 采用的波长7 8 0 n m 激 光是不行的，而必须使用专为d v d 开发的6 5 0 6 3 5 n m 红激光或波长更短的蓝激 光。为了确保d v d 的高画质，播放d v d 的线速度将高达3 4 9 m s ，而c d 才达到 1 2 m s ，再加上d v d 的槽纹物理尺寸又远小于c d ，所以播放设备所需的时钟频 率高达3 0 m h z ，是c d 的6 5 倍，d v d 播放信号与c d 是一样的，但其信号的频宽 要比c d 宽。另外，对d v d 光盘倾斜度的限定极为严格，仅为0 3 5 。( c d 为0 6 。) ，否则会因d v d 光头透镜孔径较大( d v d 为0 6 ，而c d 为o 4 5 ) 使透镜像 差因d v d 的倾斜而增大，对信号的质量产生诸如抖动等的不良影响。 尽管s - 1 类d v d 的容量高达4 7 g b ，可以容纳一部长达1 3 3 m i n 的电影，但 由于d v d 具有多功能特征，需要额外加进d v d 的内容很多，此外，有些电影长 度远远超过1 3 3 m i n ，所以还须制作d 一2 、s - 2 、d - 4 的d v d 盘片，这样会增加很 多技术难度，但可解决存储空间不足的问题，即使这样，目前的d v d 也只能融 入一部分功能，对其余功能只能忍痛割爱。对于超过s l 类存储能力的信息， 使用何种d v d 记录方式主要取决于市场考虑，其中较为突出的问题是单面双层 盘和双面单层盘的选择上。单面双层盘和双面单层盘相比，它的诱人之处在于： 读取两个层的信息时消费者不必给d v d 翻面，存储容量可达8 5 4 g b ，是单面单 层盘的1 8 倍，而不是双面单层盘的9 4 g b ( 它刚好是单面单层盘的2 倍) 。这 第1 章引言 主要是因为单面双层盘的双层反射率降低咀及各层间的交叉干扰，使得该类d v d 的坑尺寸必须适当地加大以确保其读取的可靠性，于是造成了双层信息量的减 少。双层d v d 的结构极为精巧，首先模塑一层06 m m 厚的衬底，并用不透明的 铝将数据层表面金属化，这些步骤类似于普通c d ；然后模塑第二个衬底，该衬 底的数据层上镀覆一层半透明材料，一般是金或碳化硅：最后将两层村底结合 在一起。制作双面盘要比制作双层盘简单，只要将两个单面作好再结合在一起 就可以了，双面双层盘制作类似于单面职层盘，这里不再一一赘述。 基于不同的d v d 盘片具有不同的结构，其数据读取方式略有小同( 见图 11 ) ，以单面双层盘为例。d v d 播放机在播放单面双层d v i ) 盘面t i t l e 时，通 过识别数据流中的标志符号来鉴别这两层信息。如果选定为上层，这时激光光 头便会在伺服控制下自动聚集到上层焦点平面上，中1 _ 0 5pm 的光斑便打到该 层的轨迹，再经半反射层反射，到达光电转换元件转换成电信号进行处理。这 里虽然有部分光透过半反射层到达下层，但光线已经教焦，反射回来的光线报 弱，并不会扰乱从上层读到的信息。同样，若选定下层，激光也自动聚集到下 层焦点平面，信息经反射层的全反射后返回，由于从上层反射回的光已经散焦， 也同样不会干扰下层信息。各层聚集切换仅需3 m s 的时间，这完全可以借助播 放机的大容量输入f i f o 缓冲器中的预存数据加以缓冲以保证图像、伴音及字幕 的连续性“1 。 图i1 不同d v d 盘片的数据读取方式 第l 章引言 1 1 3d v d 播放机软件方案介绍 根据功能的不同，d v d 播放机可以分为d v d p l a y e r ，d v d r e c e i v e r ，d v d r w 等，不同的生产厂家都有自己定义的不同的系列号，但这些厂家采用的软硬件 设计方案基本上是当今世界三大d v d 主流方案商斯高柏( c c u b e ) ，e s s ，卓然 ( z o r a n ) 之一，d w 8 0 9 0 就是采用的e s s 公司的方案。 e s s 方案的特点是不用操作系统，整个程序按照流线型顺序处理，但可插 入中断；这样处理的优点是结构清晰，缺点是对后续编程者要求较高，必须对 程序架构非常熟悉，小心地处理各种操作以防“塞车”导致死机现象。而c c u b e 和z o r a n 都有自己的操作系统，各种动作的处理都经操作系统的控制，其优点 是可以灵活处理各种操作而不会导致死机，缺点是结构相对复杂，增加了初学 编程者的困难。 1 1 4d v d 研究现状与意义 d v d 目前在全世界范围内已被广泛使用，正在全面取代c d 、v c d 成为新一 代视听媒体，d v d 播放机己从单纯的播放功能发展到可以收音、进行功率放大、 刻录等多功能一体化的视听设备。研究这些功能的实现，开发出功能更强的产 品占领市场，具有重要的意义。d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机就是具有这些功能的新一 代产品，它的强大功能、高性能及稳定性使它一经面世就成为业界佼佼者。 现今的中国已成为世界最大的d v d 产品生产基地，国产的d v d 产品已远销 欧、美、东南亚等地，未来的d v d 会将影像、音响、计算机这三个领域的信息 更好的综合在一起使用，但有关d v d 的专利技术一直被国外公司掌握，因此， 研究d v d 的原理，拥有自己的相关专利技术，将具有更大的实际意义。 1 2d v d 技术相关知识 1 2 1m p e g - 2 m p e g 一2 是数字视频压缩的重要标准，在d v d 压缩编码方面应用广泛，它通 过使用离散余弦变换和运动补偿，对运动图像从空间和时间上进行压缩编码， 5 第1 章引言 使得编码后的位流适合于传输、通信、存储、编辑等诸方面的要求。 m p e g 一2 标准主要由三部分组成，它们分别是系统、视频和音频。m p e g 一2 的 编码过程就是通过对视频和音频在系统中进行编码，最终得到适合于不同的通 信或存储场合的程序流或者传送流。 以m p e g - 2 标准的视频编码为例来说明其编码过程。 m p e g - 2 采用离散余弦变换d c t 和运动补偿来对视频图像进行压缩编码。在 编码过程中，m p e g - 2 视频图像是分层的，目的是把比特流中逻辑上独立的实体 分开，防止语意模糊，并减轻解码过程的负担。每一层支持一个确定的函数， 或者是一个信号处理函数( 离散余弦变换d c t ，运动补偿) ，或者是一个逻辑函 数( 同步，随机存取点) 等。 对于视频图像空间上的压缩采用的是d c t 变换压缩算法。已证明d c t 是许 多类图像的最佳的变换。它是一种正交变换，允许将8 x 8 的图像空问表达式转 化为频率域的表达，只需要少量的数据点表示图像。它所产生的系数很容易被 量化，从而获得好的块压缩。并且，d c t 算法的性能很好，可以进行高效的运 算，因此它在硬件和软件上都很容易实现。 d c t 编码方法归纳起来，可分为离散余弦变换d c t ，对变换系数进行量化( 包 括量化，z 字扫描，行程编码) 和熵编码这三个阶段。 其中，d c t 变换的公式如下式( 1 1 ) ，它是针对图像中的块层( 8 x 8 的像素 块) 进行变换的。 c ( u , v 却m ，壹x = o y = o 咖。s 学 学 ， ) = 口( “) 口( ，) c ( x ，y ) c o s l ! 半i l ! 兰半i ( 1 1 ) l 1 v j l 1 u j 口( 尼) = 4 1 8 ( 当k = o ) 口( 尼) = 4 1 4 ( 当k = i ，2 ，7 ) 相应的逆变换的公式如下式( 1 2 ) ： c c 墨y ，= c s ，壹x = o 壹y = o 口c “，口c v ，c c “，v ，c 。s 半 学 c 2 ， l - v j l 1 v j d c t 变换将图像转化成频谱的形式，它的能量主要集中在变换系数的左上 角。由于人的眼睛对于高频d c t 系数的变化是不敏感的，可以利用d c t 所得到 的系数的特征进行压缩。 6 第1 章引言 量化是指用有限位数或级数( 比特数) 来表示原来的系数。通过建立量化 表来完成。 通过量化，取得所需要的图像的主要信息，然后再进行之字形序列扫描， 使得游程中零值的长度增加，进一步提高压缩率。之字形序列扫描将低频的系 数( 较有可能为非零值) 排在高频的系数之前，以便于进行下一步的熵编码。 熵编码使用位数来衡量信息中包含的信息量。m p e g - 2 提供了两种熵编码， 它们分别是：h u f f m a n 编码和算术编码。它们编码的时候都是通过将频率出现 高的用短字表示，频率出现低的用长字表示，从而使得信息的总长度变短。 由于m p e g 对随机存取视频信号的要求，以及通过帧间运动补偿可以有效的 压缩数据比特率，m p e g 的视频信号的编码采用三种类型的图像：帧内图( i 图) ， 预测插补图( p 图) ，双向图( b 图) 。i 图可以提供随机访问的位置，只在帧内 压缩，不参照其它图像，图像的压缩比不大。p 图预测时参考过去的i 图或p 图信息，且该p 图又可用作后面的p 图或b 图的参考。b 图的压缩效果最显著， 它预测图像时，用到过去和将来的参考图像的信息，但b 图不能用作其它预测 图的参考。一般通过每1 2 帧或1 5 帧发送一个i 图和一个p 图就能够得到很好 的压缩效果和图像质量。 运动补偿是基于1 6 x 1 6 的子块的算法，每个子块可以作为一个二维的运动 矢量。运动补偿在预测的时候，以子块为预测的单元，把当前子块认为是先前 某一个时刻图像子块的位移，内容包括运动方向和运动幅度，然后运动补偿预 测就用先前的局部图像，来预测当前的局部图像，1 6 x 1 6 的运动矢量块是预测 误差，它必须进行编码、传送，以便在解码的时候，恢复图像时使用心，。 在d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机中，进入主解码芯片e s 7 0 2 0 的信号都被转换成符 合m p e g - 2 格式的视音频信号。 1 2 2d oib y 介绍 近年来，随着数字信号处理技术等的发展，环绕声技术得到了较大的发展， 并在d v d 等领域得到广泛的应用。从系统原理上看，目前广泛应用的环绕声系 统主要有两大类：一是声级差型多通路环绕声系统，二是虚拟环绕声系统。其中， 声级差型多通路环绕声系统采用多个扬声器进行重发，通过改变各扬声器的信 号振幅，在倾听者双耳中模拟出声信号的时间差，从而在听觉中模拟出相应的 7 第1 章引言 环绕声像。 一般来说，多通路系统具有听音区域较宽，重发声像稳定，效果较好等一 系列优点，但其结构较为复杂。近年来，国际上在多通路系统方面发展很快， 已投入实用化的包括d o l b yp r o l o g i c ，5 1 通路系统、d o l b y - d i g i t a ls u r r o u n d e x ，7 1 通路系统等朝小州引。 其中5 1 通路系统已被多个国际组织推荐作为多通路声音的标准，并己广 泛用于d v d 、数字电影等7 m m m 叫。 5 1 通路环绕声采用前左l 、右r 、中置c 、以及左环绕l s 、右环绕r s 共 五路独立的传输通路，加上一路可选择的低频效果通路l f e 。 d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机采用了d o l b yl a b o r a t o r i e s ( 杜比实验室) 研制的 d o l b y 5 1 通路系统，杜比实验室成立于1 9 6 5 年，由美国物理学家r a ym d o l b y 博士创建。在过去的几十年中，该实验室创造了一系列的新技术，这些技术的 共同目的是：提高还音质量。这里主要介绍杜比a c - 3 及它在d w 8 0 9 0 型d v d 刻 录机中的应用情况。 a c 一3 数字音频一d o l b yd i g it a l ： d o l b yd i g i t a l ( a c 一3 ) 可以不同的数据速率提供灵活的高达5 1 声道( 五个 全频声道和一个低频效果声道) 的编码。a c - 3 使用在多个窄频段上的频率域信 号处理方法，从而充分利用了噪声掩蔽作用，并且将量化噪声限制在窄频段区 域中，使得该噪声在这些区域中被音频源信号所掩蔽1 。 a c 一3 的编解码系统总体上属于变换域压缩编解码的范畴。它所采用的m d c t 变换编码是一种优秀的高质量音频压缩编码算法。它通过把时域样值转换到频 域分量，并将这些频率分量按照其强度及重要性进行自适应的比特分配和量化， 从而获得较高的频率分辩率和压缩率。 此外，它为了改造传统的变换编码存在着前回声和边缘噪声，d o l b ya c 一3 一方面采用了自适应块长的m d c t 策略以解决前回声问题。它根据音频信号的短 时统计特性( 1 0 6 7 m s 或5 3 3 m s ) ，将变换块长分别取5 1 2 个样点和2 5 6 个样点 两种，通过利用人耳感觉的前向掩蔽效应( p r e _ m a s k i n g ) 消除对“前向反馈”噪 声引起的质量损失。 另一方面它采用了时域的重叠对消技术( a l i a s i n g c a n c e l l a t i o n ) 以降低 在正交变换的边界处由于固有的不连续性而造成的“边缘噪声”。它通过将输入 信号乘以规定的窗函数，再重叠相邻分块的5 0 块长的数据点来消除该噪声。 8 第】章引言 当块长是4 的倍数时，每一块只有一半系数是独立的，需要传输。这样，就不 会由于重叠数据点而造成传输效率下降。 d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机支持杜比a c 一3 音频格式，且杜比a c 一3 音频信号的输 出形式有三种，一种是利用同轴电缆和光纤直接输出5 1 声道环绕立体声杜比 a c 一3 数字音频信号，第二种是在机内将5 i 声道的杜比a c 一3 音频信号混成两 声道立体声信号输出，第三种是输出六个声道的杜比a c 一3 环绕立体声信号。 1 3d w s 0 9 0 型d v d 刻录机概况 普通的d v d 播放机具有播放d v d 、v c d 、m p 3 ，p i c t u r ec d 、j p g e 图片等功 能，它的最基本的功能是能将很多种格式的音、视频信号变换成m p e g2 格式的 更逼真、更清晰的音、视频信号。 d v d 刻录机相对于d v d 播放机来说增加了一个重要功能，它能将变换后的 m p g e 一2 格式的音、视频信号在播放的同时采用可刻录的d v d 盘片刻录保存下柬。 d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机是一款集碟片播放、刻录、功率放大、电视接收等功 能于一体的d v d 播放机，最初的客户是美国的c c s ( c i r c u i tc i t ys a l e ) ，该机 型的前面板如图t2 。 图12d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机前面扳图 客户从主机的外形、前面板、背板、各种接口、菜单、功能及遥控器设计 普方面对产品提出了详细的要求。如要求产品能解d v d 、c d 、c d + r r w 、d v i ) + r r w 、 m p 3 、j p e g 等类型的媒体，能刻录c d + r r w 和d v 叶r r w ，刻录模式从h q 、s p 、 l p 到e p 四种方式都须具备，输入输出接口须有a n t e n n a i n ，a n t e n n ao u t c v b s i n ，s - v i d e oi n ，a u d i oi n ( l r ) ，c v b s0 u t 5l 声道a u d e oo u t ，s v i d e oo u t ， c o a x i a ld i g i t a la u d i oo u t o p t i c a ld i g i t a la u d i oo u t ，l ra n a l 0 ( 3a u d i o o u t 等，视频要求符合d v d 的标准，音频要求能解d t s 、杜比a c 一3 、杜比d i g i t a l ， 必须具备家庭影院功能，能实现定时刻录，定时关机，具有收音机功能等。 第1 章引言 1 4d w s 0 9 0 型d v i ) 刻录机开发环境 141 硬件环境 所需的硬件平台有一台能运行w i n d o w sx p 操作系统的计算机，一台电视机 ( 最好能调整制式) ，一套e s s 公司的仿真器，一台用于调试软件的d v d 播放机， 遥控器，一整套信号源( 包括t v 、c v b s 、s - v i d e o 、a u x ) ，2 2 0 v 市电， 张工 作台，一套杜比51 的喇叭和各种类型的碟片若干，见图1 3 。 i42 软件环境 豳i3d w 8 0 9 0 型d v d 硬件开发环境 d w 8 0 9 0 型d v d 播放机所使用的编程语言是c 语言，这也是现在开发d v d 软 件流行的语言：其它的软件主要是一些工具软件，如a r a x i sm e r g e 。s o u r c e i n s i g h t ，b e y o n dc o m p a r e ，及e s s 公司的编译和下载软件e z u s bc o n t r o l p a n e l e s s v i d e o 等。 ( 1 ) c 语言 c 语言是一种通用的计算机程序设计语言，在国际上十分流行，它既可用 来编写计算机的系统程序，也可用来编写应用程序，它具有高级语言可读性和 可移植性好的特点，又有汇编语言可直接对计算机硬件进行操作的能力“”，现 在很多大型应用软件都采用c 语言进行编写，本文中的d v d 软件也正是采用c 语言来编写的。 ( 2 ) s o u r c ei n s i g h t 第1 章引言 s o u r c ei n s i g h t 是一个功能强劲的程序编辑器，内置对c c + + ，j a v a 和x 8 6 汇编语言程序的解析；有内部的动态数据库在编程时可提供有用的文本提示， 包括有关的函数、宏、参数等。 ( 3 ) a r a x i sm e r g e a r a x i sm e r g e 是一款文件比较软件。可以对不同版本的文件进行比较和操 作，任何不同之处均将被下划线标出：点击合并的功能允许选择不同文档中不 同部分经过简单点击合成为最终稿；支持对文件央及其子文件夹的同步；同时 它提供的a p i 接口可以实现与其它程序间的无缝连接。 ( 4 ) z - u s bc o n t r o lp a n e l 是e s s 公司专门用于下载可执行文件到专用仿真器进行仿真的工具软件。 ( 5 ) e s s v i d e o e s s 公司的编译工具，在d o s 环境下工作，它的作用主要是检查用c 语言 所编的软件的错误，并进行编译和链接操作，生成可执行文件。 ( 6 ) b e y o n dc o m p a r e b e y o n dc o m p a r e 也是一款文件及文件夹对比工具，程序内建了文件浏览 器，方便针对文件、文件夹、压缩包、f t p 网站之间的差异对比及资料同步。 ( 7 ) p r o t e l一种e d a 工具，使用非常普遍，在此不再详述。 ( 8 ) m a k e f i l em a k e f i l e 可用于自动编译和链接，当一个工程由很多文件 组成时，每一个文件的改变都会导致工程的重新链接，但并不是所有的文件都 需要重新编译，m a k e f i l e 中纪录有文件的信息，在运行m a k e 命令时会决定在 链接的时候需要重新编译哪些文件。 上述工具是正确编辑c 语言源程序驱动d v d 电路正常工作所必不可少的， 准确掌握其用法非常重要。 软件的编辑调试过程如下： d w 8 0 9 0 型d v d 软件项目由多到6 6 7 个c 文件组成，采用s o u r c ei n s i g h t 来进行编辑和修改，a r a x i sm e r g e 或b e y o n dc o m p a r e 进行修改前后的比较， 当一个c 源文件改动以后，只要执行m a k e 命令，m a k e f i l e 就会自动重新编泽 该文件，生成新的目标文件，并和其它未改动的目标文件一起进行链接，再生 成新的可执行文件，通过e s s 专用的下载软件e z u s bc o n t r o lp a n e l 下载到 仿真器罩进行仿真，一旦程序调试完毕，投入生产，则可将生成的可执行文件 用烧录器烧入f l a s h 中，采用贴片工艺即可生产出成品。 第1 章引言 1 5 本文的工作 本文的工作是研究d v d 软件二次开发中功能的增加和优化方法，具体包含 三部分： ( 1 ) 本文第一部分介绍了d v d 、d v d 刻录机与相关技术知识，及d w 8 0 9 0 型 d v d 刻录机的软硬件开发环境。该刻录机在硬件上采用e s s 公司生产的芯片 e s 7 0 2 0 作为主芯片，内含m p e g - 2 编码和解码器，可以对外部输入的模拟和数 字视音频信号编、解码，并将它们转换成符合m p e g 一2 格式的视音频信号后输出 或送刻录。文中详细分析了刻录机的硬件工作原理。 ( 2 ) 本文第二部分完成了d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机功能的增加。首先实现了前 面板的显示功能，外接通道输入切换功能，完成了家庭影院的多项功能，实现 了定时刻录、定时休眠、父母锁功能等，列出了程序设计的框架和部分源代码， 为行业内软件工程师熟悉d v d 软件相关知识，从事该行业提供了参考；同时也 实现了设计时的产品性能，为用户提供了要求的服务。 ( 3 ) 本文第三部分实现了d v d 软件的优化。精简了原有的源程序代码，修改 了五百多个软件b u g ，更新m a k e f il e 增加了新功能，实现了多任务分时操作， 采用软件的方法部分地实现了硬件的功能，实现了自由更换遥控器的功能，更 新了人机交互界面，增强了软件的模块性等。 文章中结合实际开发情况列举了大量实例，详细讲述了功能增加的过程和 软件优化的情况，对很多细节问题进行了详细分析，列出了程序流程图，初步 建立了d v d 刻录机增强功能及优化软件的基本图景。 进一步的研究考虑了采用小波分析应用到图像压缩领域来进一步对d v d 的 视频进行压缩，以取得更高的压缩比和更佳的图像质量。 d w 8 0 9 0 型d v d 刻录机经过多家客户的使用，系统的稳定性能相当好，产品 畅销到了美国、东欧、俄罗斯等地，目前该软件作为e s s 公司刻录机方案的通 用软件用在多款其它型