改进的组件使手机与其他便携式设备具备电视功能

　　视频也正在像音乐一样具有便携性。很快人们就可以像共享他们喜欢的旋律一样交换小型存储器设备，其中包含着他们钟爱的电视节目精选，人们还将能够在各种手持设备上播放电视节目。这些设备不仅能够播放视频，还能接收视频节目；事实上，去年底日本就已经推出了第一批集成电视调谐器的手机。

　　数字革命已经形成规模，我们能以许多附加功能扩大手持设备以及手机、文本消息发送等电信设备的特性集，诸如游戏、音乐播放器等。甚至照相机功能都在电话中变得非常普遍，而不再仅局限于高端产品才拥有。如果手机的显示屏能够显示彩色快照和其他影像，那么不难设想它也应该能够显示视频。目前已有一些电话能够接收付费视频节目，如 Sprint 的MobiTV 服务。为什么不能更进一步，绕过无线电话网络及其瓶颈而直接集成电视调谐器呢？这就能让消费者欣赏到免费的无线广播节目。为了实现这一点，手持设备制造商必须在数字领域作进一步的工作，添加调谐器和视频解码器等关键组件。

　　正如您会想到的那样，上述第一代移动电视面临着如何延长电池寿命，并加强信号接收的挑战，但上述缺点不会长久存在。到明年，设备制造商就将推出新技术，使在便携式设备上实现广播电视接收不仅变

　　得廉价，而且还具备点播特性。本文将介绍芯片和系统设计人员实现上述目标所面临的某些挑战，并指出他们如何才能克服这些重大障碍。

便携式媒体

　　向公众提供真正便携的视频的第一步就是在固体存储器上记录视频并将其在设备间传输。为了实现这一目的，Sony 宣布推出移动电影概念，用户可将喜爱的电视节目或其他运动影像录制在记忆棒 (Memory Stick) 上。这一概念还包括回放设备，如 Sony Ericsson 制造的 A540S 移动电话。它是第一款具备Memory Stick Pro Duo 以及移动电影功能的手机，并集成了130 万像素的 CCD 照相机，可拍摄 SXGA（1280 x 960 像素）影像。

　　向公众提供真正便携的视频的第一步就是在固体存储器上记录视频并将其在设备间传输。为了实现这一目的，Sony 宣布推出移动电影概念，用户可将喜爱的电视节目或其他运动影像录制在记忆棒 (Memory Stick) 上。这一概念还包括回放设备，如 Sony Ericsson 制造的 A540S 移动电话。它是第一款具备Memory Stick Pro Duo 以及移动电影功能的手机，并集成了130 万像素的 CCD 照相机，可拍摄 SXGA（1280 x 960 像素）影像。

　　Sony 的 MSV-A1 移动 AV 取景器 (viewer) 比回放更进一步，还可以录制电视节目。该设备外观酷似手机的风格，折叠后大小为 6.1 x 2.3 x 9.5 厘米。它包括一个电视调谐器，置于电池充电器槽(battery-charger stand) 中时可将节目录制在记忆棒上。该设备用 MPEG-4 压缩标准存储在固体存储器上的视频大小根据质量不同而有所差异。举例来说，1G 字节的 Memory Stick Pro 可保存 250 分钟的高质量节目（高质量的定义是视频比特率达 384k bps，每秒 15 帧，帧大小为 320 x 240，采样率达 24-kHz，立体声音频比特率达 128k bps）。如采用长时间播放 (Long Play) 2 方案（将视频比特率降至64k bps，帧大小降至176 x 144，音频降至64k bps），则相同的存储器可存储 1,000 分钟的节目。

　　逻辑上的下一步骤就是将电视调谐器集成到手机中。制造商已经开始进行这部分工作。当然，由于电视很小，用户会调整一下他们的预期。我们目前显然不能在手机电视上达到和大屏幕电视相同的用户体验。事实上，手机显示屏很难区别细节。因此，提供 VBI 信息（即插入垂直消隐区间的信息，如关闭的字幕）几乎没什么意义。首先，接收有时会面临给定天线限制的挑战。第一代产品出现时的另一个限制就是电池寿命。目前的限制大约为两小时的观看时间。最后，当前移动电视中的处理器还不能提供噪声降低或回波消除等先进的特性。

实现可能性的推动力量

　　幸运的是，工程师正在解决上述诸多限制，并积极推进板上技术的改进。德州仪器 (TI) 针对 2.5G 和3G 移动电话的新型 OMAP? 2 架构将把手机转变为具有电视功能的"一体化娱乐"设备。为了了解集成技术如何发展，我们不妨一步步来看看各大功能块：天线、调谐器、解码器、控制器和显示屏（图 1）。每个块都对系统设计提出了挑战，系统必须实现可接受的性能和电池寿命，并应具备改进潜力。

　　信号链开始于天线，这对依赖于地面广播信号的移动电视而言非常重要。如果设备既接收VHF（2-13频道），又接收 UHF（14-83 频道），那么天线必须处理 5.5 米至 34 厘米的波长。因此，即便就波长一半或四分之一而言，设备尺寸都不能足够大到支持完全集成的天线，特别就 VHF 频段而言更是如此。因此，移动电视一般采用置于系索或特殊耳机引线中的天线，这样信号建设就会根据用户所处的环境乃至其面向的方向而发生变化。此外，特殊的耳机是天线为一定长度的设备；用户不能去邻近的电子设备商店随意选购替代品。最后，就某一频段（VHF或UHF）设计的天线不能就另一频带正常工作，因此制造商常常决定就某一频段进行优化。通常进行优化的都是更常用的VHF 频道，而另一频段的情况如何用户只有接受的份了。

　　天线将低级 RF 信号传输给调谐器，其可放大输入，并将其转换为适用于解码器级的视频信号。调谐器的重要性还在于它是对设备整体大小和电池耗电量影响最大的部分。目前，这些调谐器是带有空心感应器的"盒子"，但去年晚些时候Sony宣布推出了只有其上代产品二十五分之一大小的半导体调谐器。具体而言，BTF-ZJ401 大小为 25 x 20 x 3 毫米，功耗为 800mW，信噪比为 47dB。

　　尽管取得了惊人的进步，但调谐器仍是功耗方面的最大组件。它是大量研发工作的目标所在；到今年底，制造商预计将实现功耗为 600 至 650mW 的调谐器，制造商的产品策略显示他们希望将功耗于 2005 年初降至 200 或 250 mW，这一水平将大幅延长电池寿命。

　　另一方面，调谐器也与广播标准有关。某些客户只需针对单一标准（如NTSC）设计的设备即可；不过某些制造商希望推出"全球通用的调谐器"，针对 NTSC、PAL 和SECAM 各种信号设计。许多相关开发商都已定于将在 2005 年初实现单个调谐器就能满足所有标准的要求。

　　上述调谐器接收模拟信号，考虑到天线的限制，现有的型号除了较强的本地信号外很难接收其他信号。但考虑到人口密度大的区域信号强度较高，将模拟电视集成到手机等设备中应该会成功。在为移动设备进行数字空中广播的全球性标准采用之前，我们仍将继续集成模拟调谐器。

　　当然，移动设备的数字广播在某些国家应经开始。在欧洲，某些手持设备供应商联合芬兰领先的广播商和移动服务供应商将在今年晚些时候采用 IP 数据广播 (IPDC) 技术开始向手机发送商业电视节目。这是一种基于 DBV-H（手持终端）标准的服务，其中数字内容格式、软件应用、节目接口与多媒体服务都通过IP与数字广播相结合。为了就最终用户对移动广播服务的接受度获得体验，今年秋天将在赫尔辛基地区进行500名用户的测试。

BT.656 的解码器

　　信号链位于调谐器之后的下一部分就是解码器，它将电视信号数字化，并可能进行某些处理。举例来说，德州仪器 (TI) 的产品将基带NTSC、PAL 与 SECAM 模拟视频信号转换为用于后端处理器与显示的数字信号。TI 采用专利的同步检测技术锁定较弱的有噪声或不稳定的信号。该特性和自动增益控制在信号较弱的环境中极为重要，如手机电视天线受限制而且接收环境又不好的情况。此外，适应性四线梳状滤波对亮度和色度数据路径都可用，可降低跨亮度和跨色度的斑点。我们还可以对色彩、对比度、亮度、饱和度以及清晰度等视频特点进行编程。该设备操作过程中一般消耗115 mW，但新一代设备的功耗将不足 90 mW。

　　信号链位于调谐器之后的下一部分就是解码器，它将电视信号数字化，并可能进行某些处理。举例来说，德州仪器 (TI) 的产品将基带NTSC、PAL 与 SECAM 模拟视频信号转换为用于后端处理器与显示的数字信号。TI 采用专利的同步检测技术锁定较弱的有噪声或不稳定的信号。该特性和自动增益控制在信号较弱的环境中极为重要，如手机电视天线受限制而且接收环境又不好的情况。此外，适应性四线梳状滤波对亮度和色度数据路径都可用，可降低跨亮度和跨色度的斑点。我们还可以对色彩、对比度、亮度、饱和度以及清晰度等视频特点进行编程。该设备操作过程中一般消耗115 mW，但新一代设备的功耗将不足 90 mW。

　　信号链位于调谐器之后的下一部分就是解码器，它将电视信号数字化，并可能进行某些处理。举例来说，德州仪器 (TI) 的产品将基带NTSC、PAL 与 SECAM 模拟视频信号转换为用于后端处理器与显示的数字信号。TI 采用专利的同步检测技术锁定较弱的有噪声或不稳定的信号。该特性和自动增益控制在信号较弱的环境中极为重要，如手机电视天线受限制而且接收环境又不好的情况。此外，适应性四线梳状滤波对亮度和色度数据路径都可用，可降低跨亮度和跨色度的斑点。我们还可以对色彩、对比度、亮度、饱和度以及清晰度等视频特点进行编程。该设备操作过程中一般消耗115 mW，但新一代设备的功耗将不足 90 mW。

　　解码器微妙而重要的一个问题就是其操作频率。目前大多数解码器都要求运行频率为 27 或14.318 MHz 的晶振 (crystal)。但是，您可以预计制造商会修改其芯片，这样其PLL 就能在手机时钟上工作，设计人员也就可以从材料清单上减少一个组件。

　　另一个解码器问题是处理芯片生成的输出格式。我们的想法是保持引脚数量不多，从而减小组件尺寸。目前通常接受的电视信号数字解码标准为 ITU-R BT.656 标准。输出为数字 YCbCr 4:2:2 分量视频，其中

　　4:2:2 指的是在视频信号中用于数字化亮度和色彩差异组件的采样频率。BT.656 还定义了消隐嵌入式同步字与视频多路复用格式。

　　目前实施 BT.656 的解码器芯片提供 8 或 10 个并行输出信号线路。这是目前手机电视可确认为有效的最少引脚数。

处理器进行双倍工作

　　不管是将无线 (over-the-air) 电视功能加入手机、PDA 还是任何其他手持设备，系统设计人员都倾向于采用相同的处理器接收解码器信号并将其格式化用于显示。大多数解码器生成 640 x 480、720 x 480 或 720 x 576 的分辨率，但只有少数能进行必需的缩放，以生成适于QCIF（四分之一通用媒体格式，176 x 144）或 QVGA（四分之一VGA，320 x 240）格式上显示的信号，这两种显示格式在目前的手机上都很流行。缩放是中央处理器的工作。

　　中央处理器的另一项任务是实时压缩和解压缩，这会变得相当重要。未来的手机将包括某种形式的小型存储卡，它们能够达到千兆字节的容量，用户可用其一边观看无线节目一边进行录制。用户可随后在手机或更大的屏幕上观看录制的节目。此外，朋友之间可交换存储卡或记忆棒，并共享有趣的画面。目前已经有一些高端的Sony HDTV 具备记忆棒端口，旨在允许用户将数码相机的记忆棒插入端口中，这样就可在电视上观看照片了。添加 MPEG-4 编码器后，该设备则还可作为数字视频录像机。这些特性都是很诱人的，而为运行压缩类型算法优化的 DSP 将成为中央处理器的有利选择。

　　信号链的最后一部分就是显示屏。目前手机上的显示屏显示静态画面不在话下，但显示动态画面您就会发现图像拖尾。不过，显示制造商正在努力就此方面开展工作，他们将推出 50 Hz 刷新率的设备；如果设备低于该频率，那么人们就会觉察到可视质量的下降。

　　信号链所有组件共同的一个问题是其电压要求。由于新型 IC 采用 90 纳米这样更先进的工艺技术，其可运行在更适于便携式设备的电压上。典型的手机电池工作在3.0 - 3.6V范围内。如果芯片工作在3.3V电压上，系统会根据当时的工作电压进行补偿或提高电池电源电压。采用1.8V核心和I/O的设备更适于移动应用。其另一优势就是降低了功耗。TI的90纳米工艺技术于1月达到量产标准，这就使我们能够在单个芯片上采用能实现各种不同功能而进行"调谐"的晶体管集合，以满足各种性能、密度和功耗要求。我们通过调解晶体管的门长度、阈值电压、门氧化物厚度和偏移条件等完成上述工作。这样，我们就获得了最高性能的晶体管，可进行信号处理等性能至关重要的工作，而功耗较低的晶体管则可用于支持工作与待机状态功耗要求都相当严格的应用。

未来并不遥远

　　展望未来，制造商有望实现尺寸更小、功耗更低的视频解码器和调谐器，单芯片调谐器将支持所有主要标准。此外，今后一两年内，调谐器的尺寸和功耗都将减少，这就为存储器端口和实时视频压缩等新特性提供了空间。不久，电视功能将更多的成为一种标准特性，而不再是一项新奇的玩意儿，正好像许多便携式设备中都集成了音乐播放器一样。