ИНТЕРАКТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ MPEG-2/4, SD/HD ВИДЕОРЕКОРДЕР С ФУНКЦИЕЙ ПЕРСОНАЛЬНОГО КАНАЛА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к интерактивным цифровым телевизионным приемникам. Полезная модель может использоваться для приема как цифровых телевизионных каналов формата SD или HD с компрессией MPEG-2 или MPEG-4, так и дополнительного информационного контента, а также для отправки на сервера вещателей различного рода сообщений. Полезная модель поддерживает функции "быстрая перемотка и пауза" и персонального канала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В связи с развитием цифровых методов доставки потребителю аудио/видео информации нового стандарта - HD, использованием нового алгоритма сжатия-MPEG-4, а также различного рода информационного контента с обеспечением обратной связи от потребителя к вещателю, создание телевизионных приемников, обеспечивающих прием как аудио/видео информации стандарта HD, MPEG4 и информационного контента, с функциями "быстрая перемотка и пауза" и персонального канала является в настоящее время чрезвычайно актуальной задачей.
Известна система цифрового интерактивного вещания французской компании Canal+Technologies, использующая цифровой интерактивный приемник на базе платформы G2 "Pilotime", выбранная в качестве прототипа (См. Руководство пользователя "Pilotime"). На Фиг.1 представлена схема этого интерактивного приемника, включающего:
- два цифровых тюнера (1),
- встроенный жесткий диск емкостью 80 ГБ (2),
- оперативное запоминающее устройство типа SDRAM емкостью 64 МБ (3),
- флеш-память емкостью 4 МБ (4),
- два приемника смарт-карт (5), один из которых предназначен для карты условного доступа, а второй может быть использован для банковской карты (электронный кошелек) или для любой другой смарт-карты,
- обратный канал, представленный телефонным модемом (6),
- контроллер цифрового интерфейса USB 1.1 (7),
- контроллер цифрового интерфейса RS 232 (8),
- приемник инфракрасных команд от дистанционного пульта управления (9),
- двойную процессорную систему с использованием микросхем STi5514 (10) и ST40GX1 (11),
- цифровой шестиканальный аудио выход S/P DIF (12),
- разъем SCART для подключения к телеприемнику (13),
- разъем SCART для подключения к видеомагнитофону (14),
- аудио стерео выход RCA (15).
Данная аппаратная платформа совместно с установленным на ней программным обеспечением среднего уровня Mediahighway поддерживает следующие приложения:
1) базовые приложения: поиск каналов, родительский контроль, пользовательские предпочтения, менеджер персональной информации, техническая настройка, контроль над работой приемника, управление приложениями, панель меню, "мозаика" (одновременный показ на экране телевизора 16 телевизионных каналов в маленьких окошках),
2) персональный цифровой видеомагнитофон,
3) "сдвиг по времени" - функция паузы при просмотре транслируемой телепередачи,
4) запись одного канала с возможностью одновременного просмотра другого канала,
5) электронная программа передач (ЭПП):
- основное меню ЭПП,
- сетка программ,
- информация о программах,
- поиск программ,
- планирование записи;
6) поддержка услуг ограниченного доступа в Интернет и расширенного ТВ.
Однако, для реализации вышеперечисленных функциональных возможностей платформа G2 "Pilotime" разработана с использованием сложной двухпроцессорной системы, что ведет к удорожанию устройства и снижению общей надежности системы.
И в тоже время эта сложная система не позволяет принимать вещания стандарта HD и вещания с применением алгоритма сжатия MPEG-4.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Целью предложенной полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение надежности устройства и обеспечение совместимости с новыми стандартами вещания.
Исходя из поставленной цели, технической задачей, решаемой в предложенном устройстве, является: создание интерактивного приемника, который имел бы оптимальную конфигурацию аппаратной платформы, что обеспечивало бы низкую стоимость приемника, поддерживало бы распространенные операционные системы реального времени, что обеспечивало бы универсальность и легкую установку прикладного программного обеспечения и в то же время обеспечивало бы свойства, которыми обладают как цифровые приемники, совместимые с новыми стандартами (MPEG4, HD), так и интерактивные цифровые приемники, принимающие цифровой контент, имеющие обратный канал и поддерживающие функции "быстрая перемотка и пауза" и персонального канала.
Поставленная задача решается за счет использования высоко интегрированной микросхемы и целых модулей, специально рассчитанных на обеспечение выше перечисленных свойств. Основной микросхемой, определяющей всю структуру аппаратной платформы и ее совместимость с операционными системами реального времени, является микросхема, интегрирующая в себе высокопроизводительные процессоры, необходимые для обработки принимаемого цифрового потока с аудио/видео информацией, сжатой с использованием алгоритмов MPEG2 или MPEG4, модули выдачи изображения и звука как SD, так и HD форматов, периферийные устройства ввода/вывода информации и схемы управления. В качестве такой микросхемы используется микросхема фирмы STMicroelectronics - STB 7100. Такие высоко
интегрированные микросхемы получили название "System-On-Chip" (Система в микросхеме).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 представлена схема интерактивного приемника G2 "Pilotime", принятого за прототип настоящей полезной модели. Элементы, представленные на Фиг.1, раскрыты выше при описании уровня техники.
На Фиг.2 приведена схема интерактивного цифрового приемника с функцией персонального цифрового видеомагнитофона, содержащая:
- два цифровых тюнера стандарта DVB (16),
- встроенный жесткий диск (17),
- системное оперативное запоминающее устройство типа DDR SDRAM емкостью 128 МБ (18),
- видеопамять емкостью 64 МБ (19),
- флеш-память емкостью 8 МБ (20),
- два порта смарт-карт (21), один из которых предназначен для карты условного доступа, а второй может быть использован как для карты условного доступа, так и для банковской карты (электронный кошелек) или для любой другой смарт-карты,
- контроллер цифрового интерфейса USB 2.0 (22),
- контроллер цифрового интерфейса RS 232 (23),
- GSM GPRS/SMS модуль (24),
- приемник инфракрасных команд от дистанционного пульта управления (25),
- разъем SCART для подключения к телеприемнику (26),
- цифровой видеовыход стандарта HDMI (27),
- выход S-Video (28),
- аудиовыход S/P DIF (29),
- аудио стерео выход RCA (30),
- RF-модулятор с высокочастотным выходом аудио/видео сигнала (31),
- контроллер 10/100 BaseT Ethernet (32),
- микросхема STB 7100 (33),
- CI интерфейс (34).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявленное устройство работает следующим образом. С помощью тюнеров стандарта DVB (16), управляемых сигналами, выдаваемыми микросхемой STB 7100 (33), принимаются два высокочастотных потока со сжатием MPEG 2/4, в стандартах DVB, которые в тюнерах демодулируются, оцифровываются и по шинам, предназначенным для приема транспортных потоков, поступают в микросхему STB7100 (33). Далее, в зависимости от выбранного пользователем режима, транспортные потоки либо поступают на жесткий диск (17 для реализации функций персонального видеомагнитофона и персонального канала, либо, пройдя через демультиплексор, находящийся в микросхеме (33), подаются на узлы декодирования, расположенные там же, для дальнейшей выдачи информации на телевизионные приемники (на схеме не отображены). В этом случае могут формироваться видеокадры как стандарта SD, так и стандарта HD, с наложенной на них в случае необходимости графикой и звуком, которые выдаются на разъемы SCART (26), HDMI (27), S-Video (28), S/P DIF (29), RCA (30) и на RF-модулятор (31) с высокочастотным выходом аудио/видео сигнала.
Программное обеспечение, включающее в себя операционную систему, а также прикладные программы, хранится во флеш-памяти емкостью 8 MB (20), подключенной к микросхеме STB 7100 (33). Системное оперативное запоминающее устройство емкостью 128 MB (18) и видеопамять (19) также подключены к микросхеме STB 7100 (33). На системной плате установлен полный набор периферийных устройств, которые позволяют реализовать широкий спектр пользовательских услуг. К таким периферийным устройствам относятся: контроллеры двух считывателей смарт-карт (21) и CI интерфейса (34), подсоединенные непосредственно к микросхеме STB 7100 (33) по специализированной шине. Наличие двух считывателей смарт-карт (21) и CI интерфейса (34) позволяет не только пользоваться услугами платного телевидения, но и проводить различного рода платежные операции с помощью специальных карточек. Контроллер USB 2.0 порта (22), подсоединенный по специализированной шине непосредственно к микросхеме STB 7100 (33), позволяет подключать к цифровому ресиверу широкий спектр устройств, имеющих USB интерфейс. Такими устройствами может быть различная аудио/видео аппаратура. Контроллер 10/100 BaseT Ethernet (32) подсоединяется к микросхеме STB 7100 (33) по шине EMI, что позволяет подключить цифровой
приемник к локальной сети. Наличие Ethernet порта также открывает широкие возможности по подключению других коммутационных устройств, необходимых для организации обратной связи. Такими устройствами могут быть кабельные модемы стандарта DOCSIS, ADSL модемы. Таким образом, предлагаемый цифровой приемник позволяет принимать как цифровое кабельное, цифровое спутниковое, так и цифровое IP- вещание. Аппаратная платформа позволяет подключать через RS 232 порт GSM модуль, что дает возможность использовать SMS и GPRS протоколы для организации обратного канала.
Для подключения жесткого диска используется современный высокопроизводительный интерфейс SATA, что позволяет записывать на жесткий диск и считывать с него цифровые потоки с большей скоростью, чем при использовании интерфейса IDE.
Наличие последовательного порта стандарта RS 232 (23) обеспечивает подключение к цифровому приемнику персонального компьютера для возможной модификации программного обеспечения, контроллеров домашней автоматизации, а также беспроводных коммутационных устройств. С помощью приемника инфракрасных команд осуществляется дистанционное беспроводное управление цифровым приемником с помощью пульта управления.
Наличие RF-модулятора (31) позволяет выдавать аудио/видео сигнал на несколько телеприемников.
Предложенное техническое решение является новым и неизвестно из уровня техники на настоящий момент. Устройство является практически применимым - на основе предложенного технического решения разработан многофункциональный цифровой приемник с оптимальной ценой и новыми дополнительными техническими возможностями:
- прием цифрового вещания с алгоритмами сжатия MPEG 2/4 и стандартов DVB,
- одновременная запись на жесткий диск до 12 каналов,
- установка популярных операционных систем Linux, Windows CE,
- просмотр на экране телевизора дополнительной информации, в том числе Интернет-страниц.