全新DVD处理器推动单片DVD-AV接收机问世

全新DVD处理器推动单片DVD-AV接收机问世

    　　简介
    
    　　很少有消费电子类产品像DVD播放机这样取得巨大的成功。通过将卓越的视频质量与多声道音频相结合，DVD图像格式使DVD播放机成为家庭娱乐的核心。
    
     低端DVD播放机通常通过RCA插口提供两声道模拟音频，并且通过S/PDIF或光学连接提供5.1声道压缩数字音频。数字音频输出对非压缩线性PCM 音频采用IEC60958进行编码，或对压缩音频，例如Dolby Digital或者Digital Theater Sound（DTS）采用IEC61937格式进行编码。这种播放机要求一个外置音频/视频（AV）接收机实现对杜比数字或DTS多声道音频的解压缩。
    
     高端DVD系统（或“单机家庭影院”系统）将音频/视频接收机和DVD播放机结合在单一的DVD-AV接收机中。DVD-AV接收机整合了AM/FM调谐器，数字音频输入和输出（通过S/PDIF连接），并提供6至8声道模拟音频。该产品同时支持高级音频算法，例如DTS96/24，Dolby Pro Logic II和多种环绕声模式，例如音乐厅、剧院和体育场。
    
     DVD-AV接收机的最低硬件配置需要一个DVD解码器和一个独立的媒体处理器或音频DSP，例如Cirrus Logic AV DSP CS4932x系列。音频DSP的可编程性确保DVD-AV接收机支持多种音频格式， 同时同一核心硬件可用于多种产品中。
    
     Cirrus Logic 的CS982xx DVD芯片提供一种性能价格比更优的方式，通过一个单一DVD处理器满足DVD-AV接收机的所有处理需求。
    
     CS982xx DVD 处理器
    
     如图一所示，CS982xx是一种高度集成的单片DVD处理器，可提供大众市场DVD播放机、DVD-AV接收机和互联网DVD产品所需的所有音频和视频处理功能。该处理器支持所有CD格式，DVD-视频和DVD-音频控制和导航，以及屏幕显示。该软件结构具有兼容所有主要音频格式的特性，如：Dolby数字、DD-EX、DTS、DTS-ES、无损压缩音频技术（MLP）、MPEG-1/2 Layer I、II、MPEG-2/4 AAC 5.1、MP3 编码/解码、WMA、PCM、高解析度CD（HDCD），同时能够支持未来的新型格式。该软件同时允许全矩阵和环绕声处理（例如Dolby PL-2），以及带至多10声道音频输出的标准和高级PCM后处理模块。一些主要的后处理模块包括：音频管理（音量控制、延迟、信道再映射、去加强）、低音管理、音调控制、均衡、动态范围压缩，采样频率转换和环绕声效果模式。
    
     DVD处理器CS982xx系列带有两个32位RISC处理器、一个音频DSP和数个专用处理和输入/输出单元，能够满足高端DVD产品的所有处理要求。其中一个CPU运行一个实时操作系统，从而提供时序要求严格的视频和音频服务；同时第二个CPU可运行更多通用应用，诸如图形用户接口（GUI）、音频自动播放机、电子节目引导中间件或网络互连。一个主机/ATAPI接口为高性能DVD刻录驱动器和硬盘驱动器提供连接。
    

     音频DSP
    
     这是一种专用可编程、音频应用系统理想的DSP。该DSP支持32位简单整数运算，并且具有一个带56位累加器的24位定点逻辑单元。一个内置式乘法累加器拥有单一周期吞吐量和双周期等待时间。该DSP还具有8KB指令高速缓存、20KB（程序可视的）本地内存和一个有效而灵活连接外存的资料组接口。程序存储高速缓存对程序员而言是透明的。该DSP还对bit packing和bit unpacking操作进行了优化。
    
     单片DVD-AV接收机
    
     图二所示为一使用CS982xx系列处理器的单片DVD-AV接收机设计范例。该DVD处理器通过DVD加载器接收压缩DVD位流。它将视频、音频和子画面信号流进行信号分离和解码，并使其同步出现在电视和扬声器中。片上32位RISC处理器不仅协调片上多线程任务，而且包括所有板上系统功能，从而无需外置微控制器。
    
     压缩或未压缩音频信号可通过S/PDIF接收器接口或外置音频模/数转换器接收，再进行后续音频处理。因此CS982xx能够被应用于独立的AV接收机。
    
     随着音频编码和后处理算法的发展，DVD-AV接收机要求一个可编程、模块式和灵活的软件结构。Cirrus Logic 的CS982xx系列将出众的DVD结构技术与多年在音频市场，特别是AV接收机产品市场的经验相结合。在下一单元，我们将更多地描述DSP音频软件结构的细节。
    
    
     音频软件结构
    
     DVD-AV接收器在处理负载分担方面可自然地分为两类：RISC处理器负责所有的前端处理，例如：接口、媒体导航、数据检索和数据分离；专用视频硬件负责处理所有视频解码，同时音频DSP负责所有音频处理。此外，RISC软件内核通过控制系统时钟和协调视频及音频解码/演示时间标记（DTS/PTS）实现最终音频-视频演示（AV同步）。
    
     CS982xx中的音频处理链包括逻辑上分开的五个实体：DSP操作系统（OS）、RISC至DSP应用程序接口（API）、压缩数据解码器、矩阵PCM解码器和PCM后处理器（PPP）。特别是DSP OS 和RISC-to-DSP API源代码能够合并为一个单元，构成一个共用系统函数组。因此，从功能上来说，音频DSP软件结构由四个主要部分组成，如图三所示。
    
    
     自动检测模块
    
     由于音频格式多种多样，例如LPCM、杜比数字和MPEG等， 接收器系统能够自动地处理任何一种类型的音频格式至关重要。为了配合它的CS493xx DSP系列丰富的特性，Cirrus Logic在CS982xx系列中也加入了多种先进的音频检测算法。CS982xx 能够自动地监控改变音频格式时用户所作的选择 (通过前面板或遥控器) 和输入数据 (例如从杜比数字转换到DTS)。
    
     DSP操作系统
    
     模块式和可扩展DSP结构的核心部分之一是DSP操作系统（DSP OS）。DSP操作系统允许在开发、集成和固件升级时进行有效的DSP代码分段。DSP操作系统的任务是调度和调用DSP-至-RISC API、数据解码器、矩阵PCM解码器和PCM后处理。
    
     DSP-至-RISC API
    
     所有的系统和用户与DSP的沟通是通过RISC流线式进行的。为了使对所有音频格式的处理标准化，一个清晰的RISC-至-DSP应用程序接口（API）是必需的。RISC -至-DSP API提供非常有效的命令和数据通信，同时允许第三方合作者在对音频DSP编程时无需顾虑系统的其它部分。
    
     压缩数据解码器
    
     压缩数据解码单元包括所有的音频解码模块，例如：MPEG-1 Layer II或杜比数字。特定模块在初始阶段通过RISC格式检测例行程序选定，并且未经重新设置DSP数据流，无法在运行过程中改用其它模块。
    
     这些解码模块同时负责与音频处理管线中的其它部分一起更新和分享位流参数，例如采样频率和声道设置。
    
     矩阵PCM解码器
    
     矩阵PCM解码器在解码器模块之后被调用，它们可改变输出声道的数量。例如：立体声解码素材能够通过使用杜比数字PL-2或DTS-Neo 6矩阵解码器转换成为一个五声道或六声道输出。一些矩阵解码器要求立体声素材被矩阵编码，另外一些则没有相应要求。
    
     类似的，多声道内容能够通过使用复杂的虚拟化技术转换为立体声输出。这种技术试图利用人类相关的传递函数 (HRTF) 性质，在仅有的两个扬声器中产生多声道环绕声效果。甚至一个直接的downmix操作也可改变输出声道数量。就好像压缩数据解码器、矩阵PCM解码器通常在初始阶段即被选定，并且未经重新设置音频处理管线，无法在运行过程中改用其它模块。
    
     PCM 后处理（PPP）模块
    
     后处理包括但不限于：音量控制、声道延迟、信道映射至任意输出、低音管理、DRC、SRC、去加强、音调调节、均衡、卡拉OK（音高调整、回声效果、计分）和环绕声模式（大厅、剧院、爵士、舞蹈、体育场）。因此，PPP模块可在运行时更改配置。
    
     结论
    
     单片DVD-AV接收机已经诞生。Cirrus Logic的CS982xx DVD处理器系列结合了模块式和可扩展软件结构，可支持高度集成、低成本DVD-AV接收机的所有需求。此外，它具有实现未来的家庭影院系统性能的所有处理能力和扩展性。