专利申明书-多媒体影像doc9＊7＊＊.doc

填表注意事项一、 课题名称：多媒体（数/模）影像系统二、 现有技术：现有的电视接收机是一种整体显示模式，它的不足之处：一是当用户对机器的某个功能（如：VGA输入）或某项指标（如：屏幕尺寸、清晰度）不满意需更换时；二是当电视传输模式改变时，其唯一办法只能是弃之整机另购，这种情况在科技快速发展的今天会很频繁地发生。因此随着原有同类型不同型号电视产品的不断开发，每个消费者将会抛弃多台寿命未到而功能过时的旧机器；而当电视传输模式发生根本性变化（模拟传输变数字传输）时，则要抛弃一代电视产品。从而一方面给用户带来消费的无赖和迷茫；另一方面将产生大量的工业垃圾危及环境、破坏人类的生存空间；同时对整个社会的人力、物力、财力资源也是一种极大的浪费。时代发展到今天，一直沿用了60多年前的传统电视机模式已不能满足日益发展变化的新型电视模式的发展要求，它的继续存在将对整个人类产生极大的负面影响。必须寻找一种更有生命力；更能满足消费者需求；更能提高社会生产力、代表21世纪科技发展水平的新型影像产品来取而代之。三、 发明内容：本课题的主要发明思想是：开发一种有别于目前传统电视显像模式的全新概念的影象显示系统,以应对日益发展、变化的电视传输模式，使得能有一种产品既能满足目前国际电视模式的需要，又能适应未来影像传输模式的变化要求，而使得这种新型产品在影像传输模式的演变过渡过程中最终不会被淘汰，昂贵的整机不会由于电视传输模式的改变而成废品。本课题开发的多媒体影像系统 就是这种适应未来电视发展的新型影像系统。该影象系统由主机、显示两大部分组成1、 显示部分标配有：超薄高清显示屏(也可用其它显示器件如投影仪等)、多路综合电源模块；视频显示、显像效果控制模块；音频推动模块；视频输入/输出模块；遥控等功能模块；扩充配制有：内置多功能音箱（带功放）接插口；特殊显示功能模块、2、 主机部分标配有：电视信号接收、变频、中放、检波、解码、时钟同步、电源等模块；选择性扩充配制有：数字/模拟编码模块、信号采集模块、嵌入式PC主板、可存/取式DVD/存储硬盘等；同时主机还根据需要可设置多个功能扩展槽。主机和显示部件也可以根据需要分别分开选购，并且每部分的各种模块可以任意配置，以达到根据客户的实际需要分期购买。且部件购入后具有相对的使用稳定性，可通过更换机内模块的方式进行升级，以达到与模拟/数字、各种电视制式相适应和兼容，不易被淘汰。大大地改善了终端用户的消费压力、减小了社会资源的浪费程度、促进了社会生产力的发展、大大降低产品的社会消费成本、能使用户无忧地提前实现高清晰影像收视享受。这是一种全新概念的产品模式，它的出现将对全球影像行业的生产和消费来一次彻底的大革命。四、 实施图解说明（一） 媒体显示部分1、 影像显示屏由：（PDPLCD高亮背投液晶投影）等组成。主要是完成图像的高清晰度显示，显示图像线数在1024768以上。显示屏内置模块有：视放显示模块：将各种视频信号进行处理和放大，以满足图像显示要求；多路电源模块：为显示屏及各种模块电路提供工作电源；时钟控制/功能遥控模块：完成系统时钟同步、功能的遥控接收和执行；各种视频输入/输出接口电路模块：实现对各种类型的视频信号进行输入/输出桥接和转换。显示方式控制模块等：控制画面的多种不同效果的显示方式。2、 左、右音箱室：位于显示屏左右上半部背侧，内置直流电源、音频线路输出等组合接口。侧门打开可配置不同功率的音响接插组件（有源平板音箱）。3、 左功能室：主要建立与主机之间的电源、音频、时钟控制等信号的总线连接。提供显示部分所需的各种电压，并可完成向主机各模块馈送各种不同电压的工作电源如：+_5V（数据处理模块）、+_12V和+_24V（视频信号处理模块）、+_30V（高频信号接收模块）等；解码后的音频信号和各种时钟控制信号。4、 右功能室：主要建立与主机之间的多种视频信号的总线连接。如数/模全电视信号；VGA、SVGA信号；RGB/YC基色信号；HDTV/DVD分量信号；S端子等标准的输入/输出接口。5、 功能控制室：通过按钮式或红外线遥控方式以主菜单模式控制显示屏的各种显示效果。可完成开/关机、通过主菜单模式调谐和控制各种接收、设置、显示等功能 。6、 立脚或安装背板：具备直立或墙挂的多种安装方式。（二） 主机部分（信号处理）： 完成电视影像信号的接收、变频、检波、编/解码、信号采集、处理、存储、时钟同步控制等功能。接收端：射频RF经调谐器锁定，形成中频IF输出，AD变换后逐级进行8VSB信道解调处理，完成解调后输出码率为19.39Mbps的TS流。8VSB传输模式的。插入段同步，场同步后，便组装成为数据帧。每一数据帧包括两个数据场；每一数据场由313个数据段组成，其中第一个数据段作为该场的同步；每个数据段又由832个8电位符号组成，其中开始四个符号作为该段的同步。于是形成了符号率为1076Msyms的数据流，由于一个符号表示两比特，所以比特率相当于对2152Mbps，除去同步开销和检错冗余，净比特率为1928Mbs。 3 机顶盒系统设计 31 数字电视机顶盒系统构成 ATSC制机顶盒系统可分为两个相对独立的模块：前端信道解调和后端信源解码。前端和后端接口的数据格式是TS码流。前端部分主要完成高频下变换和8VSB信道解调，并输出TS流；后端部分实现TS流的解复用，并将视频和音频的ES/PES流分别送入相应的音视频解码器，最终输出视频和音频信号。系统的整体控制部分由后端的主控CPU负责，包括I2c总线，前端的信道解调，TS流解复用，音频解码和视频解码，以及遥控器和键盘等流程控制。图3表示了ATSC制机顶盒的系统设计框图。 32 前端解调模块设计 （1）调谐器（Tuner） 调谐器通过I2c总线来控制，完成高频调谐并输出中频信号。有些调谐器没有I2c总线，而是由3根控制线来设置调谐参数，此时要求机顶盒的主控芯片带有一定数量的PIO编程端口。另外，信道解调器根据中频信号幅度，通过AGC信号来调节调谐器输出的中频信号幅度，使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常较小，需要经过中频放大器，然后送入8VSB解调器。 （2）信道解调器 8VSB解调器收到中频信号后，对其进行模数转换，然后逐级进行解调。信道解调器可以直接对输入44MHz中频信号进行A/D采样，提供AGC信号调节中频信号增益。正常工作状态下，解调芯片先通过非相关AGC模式使中频信号幅度在A/D采样范围之内；接着进行载波锁定和同步信号恢复；实现同步后，相关AGC模式进一步细调中频信号幅度。然后依次进行NTSC同频干扰滤波、信号均衡、9相位跟踪锁定以及FEC处理（包括格状解码、去卷积交织、RS解码和去随机）等步骤，最后输出TS码流。实际解调的每一步都可以通过内部寄存器来跟踪。解调过程中各阶段信号的实际性能，如锁定状态，信噪比，误码率等可以由解调芯片内部的寄存器指示。 33 后端解码模块设计 （1）主控CPU 主控CPU实现操作系统的各种控制功能，同时完成TS流解复接。一方面，主控CPU解析来自前端送入的TS流，提取相关的PSI表，并利用PID过滤器来分离音视频ES或PES流，实现TS流解复用。另一方面，主控CPU管理多个进程，如视频解码、音频解码、红外遥控、键盘响应、前端解调和TS解复用等，控制着接收机的解码全过程。 （2）视频解码器 视频解码器完成符合 MPEG2压缩标准的视频实时解码，包括 MPHL格式。解码器外接128Mbits的SDRAM，用于解码过程中的数据存储。视频解码时，主控CPU解析ES流或PES流帧以上高层语法，提取图片尺寸，比特率，量化距阵等控制参数，然后将参数写入解码器的控制寄存器。而帧以下的，涉及大运算量的视频解码，主要通过视频解码器的硬件解码单元实现。视频解码器支持ATSC制中的所有十八种格式及其中的某些格式转换，它既可以输出8-bit的标准清晰度视频信号，也可以输出24-bit高清晰度视频信号。它还支持OSD，通过节目信息和频道选择的显示，使用户具有本地信息交互功能。 （3）音频解码器 音频解码由单片兼容 MPEG2和 AC3的音频解码器完成，不需要外部存储器。解码过程中，主控 CPU可以通过 8bit数据接口或者通过I2c接口来控制音频解码器。音频解码器可接收 MPEG1，MPEG2，AC-3和PCM多种音频数据输入，具有三路双声道PCM数据串行输出接口和一个SPDIF数字音频输入口。 34 机顶盒解码流程分析 数字电视机顶盒的源程序装载于FLASH ROM内。加电启动后，各芯片进行上电复位，主控CPU从FLASH ROM内加载并运行程序。程序首先完成软硬件初始化，包括时钟初始化，系统内存初始化，前端解调初始化以及音视频解码寄存器初始化等，并建立多个工作进程。多进程模式使主控CPU能同时处理多个工作流程，还可以进行进程间的通讯控制。 系统完成初始化后，用户通过遥控器选择频道，频道选择界面通过OSD显示。主控CPU响应遥控器指令，通过I2C总线设置调谐器，使调谐器输出中频信号。中频信号经信道解调器处理后，输出TS流。主控CPU内PID过滤器实现TS流解复接，将相关的ES或PES流分别送入音视频解码器，最终输出音频和视频信号。TS流中的节目信息经过解析并存储，用户通过OSD查询菜单，了解相关的节目信息。对于多节目复合的TS流，用户还可以通过节目指南EPG指定收看TS流中的某个具体节目。 35 机顶盒接收性能 ATSC制频道带宽为6MHz，可以传送19.39Mbps固定比特率的数字电视节目，节目可以是单个高清晰度电视，也可以由4-5个标准清晰度电视节目复用而成，符号率为固定的10.76Msym/s，因此ATSC制广播电视的频道搜索比DVB简单，只要设定频道参数。如果全频道范围内接收，也只需从频道2到频道69逐个搜索。 限于条件，实验过程中采用闭路接收的方式，由码流发生器输出8VSB调制信号，载波频率为473MHz（14频道），信号直接通过一段电缆送到机顶盒的RF输入端。主控CPU通过设定频道参数，可在2秒内实现频道锁定和8VSB解调，在45秒内（包括8VSB解调和信源解码）完成节目的解析和音视频解码，对于无节目的频道05秒内可判定。实际接收信号的信噪比要求高于16dB，否则接收机无法解调或解码时存在一定的误码。 1、模拟电视信号接收/变频模块： 完成对模拟电视信号的高频接收、下变频和信道解调，可设计成多路高频输入模式，以便实现动态多画面显/存功能。模块输入为模拟高频全电视信号（RF信号）；输出中频全电视信号流（IF信号）。2、数字电视信号接收/变频模块： 完成对数字电视信号的高频接收、下变频和信道解调，可设计成多路高频输入模式，以便实现动态多画面显/存功能。模块输入为数字高频全电视信号（RF信号）；输出中频全电视信号流（IF信号）。3、中放/检波模块： 对前级输入的模拟/数字全电视信号进行中频放大，信号处理（解压/解调）、视频检波、输出视频/音频基带和复合同步信号。4、模拟A/V信号编/解码模块： 对模拟视/音频信号进行编/解码，输出各种标准格式的视/音频信号。5、数字A/V信号编/解码模块： 对数字视/音频信号进行编/解码，输出各种标准格式的视/音频信号。6、PC主板、D/A电视信号采集模块： 嵌入式PC主板是一个高配模块，通过注入嵌入式软件能对本系统进行各种微机控制。主板上可固化显卡、声卡、网卡等功能卡 ；可配备键盘和鼠标等输入/输出外设。 D/A电视信号采集是一个数、模视/音频信号采集模块，它通过对本机内实时视/音频信号的数据采集，方便地将数字视/音频信号存入本机或外挂的硬盘内，也可将视/音频数据刻录到DVD上进行保存和传播。7、DVD光驱/存储硬盘： 可存取式DVD光驱和硬盘可在主机内置，也可外挂，DVD光驱还可配置成输入/输出的光刻录形式。8、时钟同步信号控制模块： 为系统提供所需的各种复合同步、时钟同步、总线控制等信号（该模块也可固化在底版上）。9、功能扩展槽： 用于对主机功能扩展的预留，根据实际需要可设置多个槽位，视所附主机功能和容积而定。10、综合电源模块：为主机各模块提供工作电源，也可从显示部分的电源中通过低频总线提供给主机工作电源。11、标准19”主机箱： 主机箱内置各种功能模块，模块之间通过主机箱内的底板进行信号的沟通和分配，模块的输出/输入信号可通过机箱内的背板总线将信号单体或综合输出。12、主机底版：完成主机箱内各模块间信号的相互传递、分配和控制。13、主机背板：完成主机箱内各模块信号的单体或组合输出和输入。14、低频总线：完成与外接显示单元的低频（音频、钟控信号，多路直流工作电源等）信号的双向传递、分配和控制。15、视频/数据总线：完成与外接显示单元的视频数字（视频、各种模式的输入/输出接口等）信号的双向传递、分配和控制。另外各种模块还可以有机地组合和分解，如把接收变频模块与中放检波模块和二为一等。五、 实施过程1、 现阶段实用配置：方案一：利用现有小屏幕电视机显示高清晰图像。部件组配：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将现有电视机的视/音频信号分别输入显示屏的相关接口即可（可将模拟电视机的显像管管座组板和高压断电或脱开，以便节省电能）。拓展方案：按上述系统组合方法，可将各种来源的视音频信号输入显示单元进行高清显示。方案二：模拟电视信号接收。主机配置：模拟接收模块、中放检波模块 、模拟视频解码模块、时钟同步模块、电源模块 、机箱、主机底版、背板；显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接即可。2、数字电视接收配置方案一：主机半配，接收数字卫星电视信号。主机配置：数字接收模块、中放检波模块 、数字视频解码模块、时钟同步模块、电源模块 、机箱、数/模底版、背板；显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，将来自数字卫星地面接收站的信号输入到主机的数字接收模块，保持上述连接，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接即可。方案二：主机全配：主机配置：模拟/数字接收模块、中放检波模块 、数/模拟视频编/解码模块、时钟同步模块、电源模块 、机箱、数/模底版、背板；显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接即可。3、多媒体实用配置：主机配置：模拟/数字接收模块、中放检波模块 、数/模拟视频编/解码模块、时钟同步模块、电源模块 、机箱、数/模底版、背板、D/A电视信号采集模块、DVD光驱/存储硬盘；显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接即可。3、多媒体专业配置：主机配置：模拟/数字接收模块、中放检波模块 、数/模拟视频编/解码模块、时钟同步模块、电源模块 、机箱、数/模底版、背板、DVD光驱/存储硬盘、PC主板/D/A电视信号采集模块；显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接即可。4、交互式多媒体系统配置：主机配置：模拟/数字接收模块、中放检波模块 、数/模拟视频解码模块、时钟同步模块、电源模块 机箱、数/模底版、背板、DVD光驱/存储硬盘、嵌入式PC主板、D/A电视信号采集模块、视/音频编码模块（扩展功能）；机顶合（STB）等待开发模块。显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接，通过主机键盘和鼠标输入需交互的信息。5、多功能影像配置：主机配置：模拟/数字接收模块、中放检波模块 、数/模拟视频解码模块、时钟同步模块、电源模块、机箱、数/模底版、背板、DVD光驱/存储硬盘、PC主板/D/A电视信号采集模块；显示配置：超薄高清显示屏、嵌入式立体声音箱。系统组合：将各种模块插入主机相应插槽内，通过主机背板的输出总线与显示屏相应接口相连接。将各种视频信号源（数字、模拟）或数码图片分别输入显示部分的相应接口，通过遥控显示模式，可完成各种信号的显示切换。六、 权利保护要求书1、 一种模块式分体结构多媒体影像系统。包括多媒体主机和超薄高清显示二大部分，其特征在于：（1）显示部分包括：超薄高清显示屏及置于其内的提供图像显示所需的多路综合电源模块、视频显示功能模块、音频推动模块、左/右音箱插件接口、视频输入/输出接口模块及功能控制室。所述左功能室主要用于与主机间的电源、音频、时钟控制等信号的总线连接；右功能室主要用于与主机间的多种视频信号的总线连接； （2）主机部分包括：主机箱及置于其内的数/模电视信号接收/变频模块、全电视信号中放及检波模块、数/模A/V信号编/解码模块、时钟同步信号控制模块、电源模块、PC主板/D/A电视信号采集模块、DVD光驱/存储硬盘及多功能扩展槽。所述主机箱内的底板上设有用于各模块间信号的相互传递、分配和控制的线路接插口，背板上设有用于各模块信号的组合输出和输入的线路插接口。2、 如权利要求1所述的多媒体影像系统，其特征在于：显示部分可单独构成部件，可提供模拟和数字图像信号的显示。3、 如权利要求1所述的多媒体影像系统，其特征在于：显示部分还包括不同显像方式效果控制模块、遥控功能模块。4、 如权利要求2所述的多媒体影像系统，其特征在于：显示屏采用PDP或LCD或高亮背投或液晶投影式的。5、 如权利要求1所述的多媒体影像系统，其特征在于：主机部分可单独构成成品部件，可提供模拟或数字影像信号的接收、不同A/V信号源的视频处理。6、 如权利要求5所述的多媒体影像系统的主机内置的各种模块可根据功能要求任意选配。7、 如权利要求5所述的多媒体影像系统的主机，其特征在于：可内置嵌入式PC主板，实现对主机的智能控制。8、 如权利要求5所述的多媒体影像系统的主机，其特征在于：可内置D/A电视信号采集模块。9、 如权利要求5所述的多媒体影像系统的主机，其特征在于：可内置DVD可存/取光驱、存储硬盘，实现对来自信号采集模块的视/音频数据的记录和存取。10、要求5所述的多媒体影像系统的主机，其特征在于：机内予留多个功能扩展槽，为主机的功能拓展和改进留有空间。11、七、 摘要本课题开发的多媒体影像系统是一款适应未来电视发展要求的影像收视系统，它有别于目前传统电视显像模式的全新概念的影象显示系统,以应对日益发展、变化的电视传输模式。使得能有一种产品既能满足目前国际电视模式的需要，又能适应未来影像模式的发展、变化而保证在这进化过渡过程中不被淘汰，昂贵的整机不会由于电视传输模式的调整而被废弃。该影象系统由主机、显示两大部分组成显示部分标配：超薄高清新型显示屏、组合多路电源、视频显示、图像控制、视频输入/输出、功能遥控等模块；扩充配制：外置超薄音箱、特殊显示功能模块、主机部分标配：电视信号接收、变频、中放、检波、解码、时钟同步、电源等模块；选