消费者需求、政府推动、以及技术进步，这些正促进中国数字电视产业链逐步形成和完善。但是对于设计者来说，想要做好数字电视一体机(iDTV)，远比给现有电视里塞入一个机顶盒要难的多，把标准的问题屏蔽掉不讨论，也暂缓电路优化问题，本文关注iDTV预热时代的一些芯片技术提升，特别是在调谐器(相关文章见本页右下方)、信道解调器、解复用器、音/视频解码与处理等领域，力图从技术角度抓住iDTV前进的方向。
从芯片技术上来看，CPU、解码器、解复用器、以及音/视频处理器目前有集成于单芯片的趋势，也有厂商开始将调谐解调器也集成起来，形成单芯片解决方案，从而进一步降低器件成本并提高可靠性。在芯片工艺方面来看，现有芯片大多采用130或90纳米，甚至65纳米。
信道解调器集成度提升简化系统设计
多种广播制式的存在，为支持各种调制方式的信道解调芯片提出了广阔的需求。澜起科技推出的M88DT2000是针对DVB-T数字电视的高性能信道解调器，完成数字电视系统接收端的解调、解码等功能，该芯片内嵌高性能的10bit数模转换器，可对中频(4.57MHz和36.167MHz)进行直接采样。此外，M88DT2000还特别集成了MCU，可以方便地进行锁定指示、信号质量、器件状态的控制和调度；并且具有辅助时钟输出，可用于系统其他模块；内嵌的电源管理模块支持3.3 V单电源供电。
在针对中国地面数字电视标准方面，凌讯科技推出的全模式国标地面数字电视信道解调芯片LGS-8G52，其单、多载波的性能均处于领先地位，是中国市场上适用于数字电视一体机的一款理想的“二合一”单芯片产品。8G52的单芯片方案不仅具备单、多载波性能，而且还能极大地降低成本，节约空间并简化方案设计。据悉，海信、长虹、TCL、康佳、三星等都有采用LGS-8G52芯片的iDTV产品。
图1：数字电视一体机的原理框图。
Trident也有一款符合中国数字电视地面广播传输标准的信道解调芯片TDM5560，采用了TDS-OFDM调制技术，内部集成了10 bit ADC，支持4/16/64QAM调制方式，支持0.4/0.6/0.8 LDPC码率，支持自动模式识别。
为了全方位支持中国数字电视地面广播传输标准，卓胜微电子创造性地在算法级实现了国标单、多载波融合，推出的解调芯片MXD1320能真正自动识别国标所有330种模式。MXD1320对外围器件与电路要求低，有利于减少整机成本：支持零中频及任意中频，方便调谐器选择；超强频偏检测与补偿，支持使用低成本晶振；强邻道选择性滤波，降低对中频带通滤波器要求。
不过，也有业界人士认为，更多IC公司开始进入国标解调器领域，再伴随成本竞争与标准的确定，解调芯片还是有望与主芯片集成在一起，就像目前ATSC、DVB-T和DVB-C等领域那样，出现解调器与主芯片集成的单芯片方案。
在针对卫星电视标准方面，Broadcom公司单通道高清卫星接收机芯片BCM7325，将BCM4506前端芯片的单调谐器/解调器功能和支持多种视频格式的AVC解调器集成在一起，支持包括DVB-S，DVB-S2与8PSK标准在内的多种格式。BCM7325运行于333MHz速率的双线程MIPS CPU核心，可提供超过550DMIPS的性能。BCM7325的设计支持UMA和非UMA存储架构，并利用400MHz时钟，32-bit宽DDR2存储器接口来提升性能和支持低成本的存储器。
不过，也有部分业内人士认为，虽然Broadcom的方案性能相对更高，但起量的门槛也较高，不是很适合小型电视厂商采用。
先进音/视频处理技术打造更出色的消费者体验
随着DTV设计变得越来越薄，扬声器变得越来越小，机箱的声学特性变得越来越差，如何改变音频源，使之提供与高清视频相匹配的高品质音频成为半导体界的一个热点。
通过采用数字音频处理和放大，可以弥补DTV在音频方面的一些缺陷。ADI的高级音频处理器就提供多种改进音频的选择，从基本的扬声器均衡到复杂的环绕立体声虚拟，小尺寸的D类音频放大器提供和大电视机音箱一样的音频体验所需要的功率。例如ADAV46xx系列产品结合了高性能的多通道24 bit模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和集成的多通道PWM，为实现高级电视音频方案提供了所需的所有子系统功能。这款音频处理器可与ADI公司HDMI接收芯片和D类功率放大器协同工作，能消除影响声音纯净度的喀嗒声和爆米花噪声。
欧胜微电子的多通道编解码器系列芯片WM8593、WM8594和WM8599，独特的片上型音频系统可在器件中支持广泛的模拟及数字音频信号，并同时使用两个完全独立的高品质立体声DAC和ADC，可支持2Vrms输入和输出的SCART(欧洲标准视频接口)开关。所有这些新型芯片都可工作于3.3V和9V的额定电压，因而设计者无需为驱动和接收2Vrms音频信号设计单独的电路。
专门针对主流平板电视，意法半导体STV83xy系列电视音频处理器芯片配备了检测、解码和处理模拟音频传输或含有多声道内容的数字音源进而驱动从增强型立体声到全5.1环绕声的所有声道所需的全部资源。该产品内置一个高端DSP来为平板电视机提供音频补偿，同ADI的ADAV46xx系列音频处理器一样，该产品也可以和数字音频放大器协同工作，从而组建一个纯数字的音频处理通道，提供更出色的音频体验。
无线技术改变着人们的生活，随着越来越多的视频采用无线传输方式，图像压缩技术的重要性日益凸显。ADI的Wavescale图像压缩技术在噪声很大的无线环境下也可提供HD图像质量，彻底地减小了无线传输信道中可能造成的错误所带来的视频影响。
消费者对大屏幕高清电视兴趣的提升，促使制造商们转向1080p分辨率，这就需要设计者以有竞争力的价格提供真正1080p高清视频。Broadcom的BCM3563是支持1080p分辨率的HDTV单芯片解决方案，采用了65纳米工艺技术设计和制造，使得制造商能够在系统中集成更多的功能、提高系统性能并降低总功耗，从而降低系统整体成本。这款器件可以兼容NTSC模拟标准、ATSC数字标准和数字有线电视标准，提供双NTSC/PAL视频解码器，每个解码器都有自己的3D梳状滤波器和自适应运动去隔行功能。此外，该芯片还整合了视频处理功能单元，以降低噪声、提高图像清晰度并实现动态对比度调整和彩色控制。
能实现全高清1080p分辨率的高质量影像的还包括TI的TVP9010HDTV处理器。为支持向日后的DTV技术过渡，TI还推出基于TVP9007处理器的ATSC至NTSC转换盒开发平台，并提供配套集成的8-VSB/QAM解调器与TVP9xHDTV处理器。
在完成相同产品应用的情况下，芯片是否支持更多种类的视频格式会直接导致终端产品的优劣。富士通微电子推出了一款针对数字视频广播的全高清视频多解码器MB86H60，可在全高清模式下对MPEG-2和H.264两种压缩格式进行解码，在一个芯片上整合音频、图形视频处理和处理高清广播所需的多种功能。该芯片的CPU内核为高性能ARM 1176JZF-S，支持针对电视和机顶盒的系统控制、图文电视、字幕和JPEG解码等功能。
曾有工程师表示，在众多视频处理方案中，Trident的方案因为技术门槛低，开发简单而受到中国多家电视厂商的采纳。目前，本土厂商长虹、海尔、海信、康佳、创维和夏华等都已经开始生产采用Trident的SVP WX 10bit视频处理器的电视。该处理器集成了采用动态估计和动态补偿(MEMC)技术的Trident自然动态控制器。
同样针对中国高端家用iDTV市场的还有NEC电子的单芯片参考设计EMMATV-C03，该方案基于NEC电子的EMMA 3TL iDTV单芯片，支持MPEG-2和H.264高清解码，可以直接驱动LCD屏，支持720p/1080p输出。
为了满足H.264视频标DTV的需求，NEC电子的EMMA 3SV将视频与音频等数字信号的解码功能、以及图像显示等接收数字广播信号系统所必需的功能全部集成到一颗芯片上，并且内置了处理音频数据的DSP，可满足Dolby Digital Plus和HE-AAC等下一代音频标准的需求。
随着DTV屏幕越来越大，很多的电视厂商开始推出集成1920x1080高分辨率的HDTV，而往往系统的升级会给软件开发带来很大的麻烦。NEC电子推出的EMMATM2TH/H，在原来EMMA2TH的画质控制基础上改良了各种图像处理电路，可兼容自1998年来约10年间开发EMMA系列产品中所积累的MPEG解码软件，有利于大幅减少用户软件开发的压力。
成熟的平台化方案压低iDTV成本
虽然机顶盒、USB棒等产品早已经成熟，比一体机早一步到达用户手里，但一体机毫无疑问才真正是消费者的最终梦想。海信、长虹、TCL、康佳、三星、LG、东芝等都有一体机正式上市。
不过在中国，目前上市的iDTV大多都是接收地面数字信号的，由于支持数字电视标准DVB-C的电视在不同地域有着不同的条件接收标准，这就导致有线数字信号的接收端无法大规模量产。在价格过高、内容匮乏、广播网络建设不足等因素下，想要说服消费者为昂贵的一体机买单还为时稍早。
为了解决iDTV系统设计的挑战，并进一步降低成本，半导体厂商纷纷推出完整的数字电视设计平台。例如意法半导体针对数字电视设计的硬件平台DTV150，在单芯片上整合了信号解调、MPEG-2的HD和SD解码、全高清视频处理器、高品质音频处理器和视频转换等功能，适用于全球标准的iDTV。DTV150以ST的STi1010单芯片iDTV处理器为核心，以单一芯片提供了数字及模拟电视广播解码和电视视频处理等功能。
恩智浦半导体支持H.264/MPEG4/MPEG2的单芯片(PNX8543x)液晶电视方案TV543，让用户可直接在LCD TV上收看互联网上基于H.264/MPEG4的SD和HD丰富内容。如果采用传统的MPEG2数字电视方案，通过增加一块MPEG4/H.264的板子来升级数字电视，两块板子的成本加起来比采用TV543要高出很多。除了支持H.264/MPEG4外，PNX8543x还集成了2个HDMI V.1.3端口，支持MPEG1，AAC V2或者AC-3，以及增强的MPEG伪影减少技术。
卓然SupraHD处理器也被很多知名品牌的数字电视产品所采纳，包括适用于欧洲市场的SupraHD 670 DVB-T/PAL液晶电视参考设计；适用于美国市场的SupraHD 780 ATSC/NTSC 1080P液晶电视参考平台。SupraHD 780和SupraHD 770单芯片ATSC处理器将所有必须的数字电视和模拟电路整合进了一个单一的、具有成本竞争力的套件，支持1080i高清内容视频输入和WSXGA PC模拟视频输入。
目前中国电视市场使用多种数字电视标准，包括地面调制和不同地域的有线电视条件接收。为了更贴合中国国情，不少国际半导体厂商选择与中国本土第三方合作开发iDTV平台。例如Broadcom与中国上海晖悦数字视频科技有限公司合作，提供完整的数字电视解决方案，通过把Broadcom单片电视机平台(BCM3560/BCM3563)与悦iTVware中间件的结合，电视制造商能够很容易的为中国市场开发价格适中的、能够同时兼容全部中国数字电视标准的产品。
“中星9号”带来卫星iDTV新机遇
虽然支持ATSC、DVB-T标准的iDTV有可能成为最普遍的类型，但是带DVB-C和数字卫星接收能力的电视机也有望占领更多市场。
今年6月，中国“中星9号”成功发射并投入使用，采取不加密方式传输47套免费数字电视节目，用户使用直径0.45～0.6米小型天线就能直接接收卫星广播电视节目，这对涉足中国直播卫星接收标准ABS-S的厂商提供了一次良好的机遇。
中天联科(Availink)推出了ABS-S卫星电视信道解调芯片AVL1108，AVL1108主要功能包括基带信号解调和信道解码，用于将卫星调谐器输出的ABS-S基带信号转换成TS流，并通过简单的接口提供给后端解码芯片。据该公司声称，与国际上同类技术DVB-S2芯片相比，AVL1108芯片功耗低50%，速率高出50%。
长虹已经发布首台卫星数字电视一体机，用户不需另买机顶盒，只需通过售价100元左右、直径为0.5米的卫星天线就可直接接收中星9号传送的数字电视节目。相信未来在更多芯片厂商涉足ABS-S标准的芯片之后，该类产品成本还将进一步降低，中国终端卫星数字电视产业的庞大市场也将被启动。
作者：赵娟
