引 言
隨著數(shù)字電視服務(wù)的大規(guī)模應(yīng)用，可供用戶選擇的電視節(jié)目越來(lái)越多，內(nèi)容也越來(lái)越豐富，電視節(jié)目的監(jiān)管成為了難題。在一個(gè)地市級(jí)城市，播放的節(jié)目至少有40套以上，如果單靠人工進(jìn)行電視節(jié)目監(jiān)控，不但工作量大、成本高，而且效果還不理想。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上相關(guān)監(jiān)控設(shè)備的功能非常完善，但價(jià)格非常昂貴。能否有一種經(jīng)濟(jì)可行的辦法來(lái)監(jiān)控和處理電視信號(hào)故障呢?本文將就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討。
1 數(shù)字電視及其優(yōu)點(diǎn)
數(shù)字電視是目前有線電視最新、質(zhì)量最好的播出方式，是以數(shù)字方式(0與1的組合)發(fā)送、傳輸和接收活動(dòng)圖像(含伴音)信息的一種新的彩色電視系統(tǒng)。一幅圖像由很多像素組成，每個(gè)像素都有3種顏色，即每個(gè)像素都要用3組數(shù)字來(lái)表述其亮度和色彩。圖像分辨率越高，像素?cái)?shù)就越多，表述一幅圖像的數(shù)據(jù)量也就越大。所以，要對(duì)用數(shù)字表述的圖像信息按照一定的規(guī)律(算法)進(jìn)行壓縮編碼，經(jīng)過(guò)傳輸以后在接收端通過(guò)解碼恢復(fù)為原始的圖像信號(hào)。現(xiàn)在推廣的數(shù)字電視業(yè)務(wù)，在播出前端通過(guò)視頻編碼器對(duì)節(jié)目進(jìn)行了數(shù)字壓縮編碼，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，采用國(guó)際最新的QAM調(diào)制技術(shù)使信號(hào)在傳輸過(guò)程中的抗干擾能力得到極大的提高。這樣傳送到用戶家中的信號(hào)質(zhì)量幾乎接近節(jié)目源，模擬電視中常見(jiàn)的雪花、條紋、模糊等現(xiàn)象將不再出現(xiàn)。原來(lái)收看模擬電視的用戶，只需要配置一臺(tái)數(shù)字機(jī)頂盒，就能使用模擬電視機(jī)來(lái)收看數(shù)字電視節(jié)目，享受各種業(yè)務(wù)，并有選擇地付費(fèi)收看自己喜歡的電視節(jié)目。
數(shù)字電視有如下優(yōu)點(diǎn)：
①圖像質(zhì)量高。在數(shù)字方式下，由于電視信號(hào)在傳輸過(guò)程中不容易引入噪聲和干擾，所以在接收端幾乎可以達(dá)到演播室的圖像質(zhì)量。
②節(jié)目容量大。數(shù)字電視傳送的是經(jīng)過(guò)壓縮編碼的信號(hào)，只需占用比較窄的頻帶。例如，一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器只能轉(zhuǎn)發(fā)一套模擬電視節(jié)目，但可轉(zhuǎn)發(fā)4～5套同樣清晰度等級(jí)的數(shù)字電視節(jié)目。現(xiàn)行的550 MHz有線電視網(wǎng)絡(luò)，傳送模擬電視最多只能容納60～70套節(jié)目，而用于傳送數(shù)字電視，節(jié)目容量可以超過(guò)500套。
③伴音質(zhì)量好。目前，模擬電視的伴音都是單聲道(即便加上麗音廣播，也只是簡(jiǎn)單的雙聲道)，而且圖像帶寬被限制到5 MHz；而數(shù)字電視可以傳送4路以上的環(huán)繞立體聲，真正獲得家庭影院般的伴音效果。
2 數(shù)字電視故障及解決辦法
在電視節(jié)目的監(jiān)控中經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象如下：無(wú)伴音信號(hào)；無(wú)圖像信號(hào)(黑屏)；圖像亂碼或定格。
其故障原因：
①信號(hào)源丟失，如衛(wèi)星接收機(jī)出錯(cuò)或死機(jī)，視頻播出服務(wù)器故障等；
②經(jīng)數(shù)字電視前端設(shè)備(如編碼器、QAM調(diào)制器等)出現(xiàn)故障。
目前，多采取值班人員人工復(fù)位或重啟電源的方法來(lái)監(jiān)測(cè)相關(guān)頻道故障處理。隨著節(jié)目的增多和故障的突發(fā)性增大，值班人員的工作強(qiáng)度和壓力陡然增加。如何減輕工作人員的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)使故障監(jiān)控能夠快捷和高效，成為亟待解決的問(wèn)題。
3 數(shù)字電視故障監(jiān)控實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
方案是在現(xiàn)有STB機(jī)頂盒的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相關(guān)的監(jiān)測(cè)和報(bào)警。主要檢測(cè)三個(gè)方面的內(nèi)容：
①無(wú)伴音檢測(cè)。把相關(guān)頻道整形后的音源送入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由控制系統(tǒng)自動(dòng)判別，一旦出現(xiàn)無(wú)聲故障，則自動(dòng)報(bào)警，提醒值班人員快速排查故障，恢復(fù)數(shù)字電視播出系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
②無(wú)圖像故障檢測(cè)。由監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)送進(jìn)來(lái)的經(jīng)過(guò)整形后的圖像波形進(jìn)行檢測(cè)，一旦出現(xiàn)無(wú)圖像情況，則自動(dòng)報(bào)警，提醒值班人員快速排查故障，恢復(fù)數(shù)字電視播出系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
③圖像花屏或定格的檢測(cè)。這是本檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)特色。通過(guò)雙核處理器PA1688自帶的USB CMOS CCD接口，定期采集所測(cè)試頻道的電視圖像數(shù)據(jù)，只要在幾個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)沒(méi)有變化或變化很小，就可以判定頻道故障，同時(shí)自動(dòng)報(bào)警。
4 數(shù)字電視故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4．1 整體設(shè)計(jì)
整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。
節(jié)目監(jiān)視器用于播放指定的相關(guān)節(jié)目；節(jié)目圖像監(jiān)視攝像頭用于對(duì)節(jié)目圖像故障(如花屏)進(jìn)行監(jiān)控采集；機(jī)頂盒+SoC檢測(cè)系統(tǒng)用于把SoC檢測(cè)系統(tǒng)和機(jī)頂盒集成在一起，由SoC系統(tǒng)對(duì)機(jī)頂盒進(jìn)行控制頻道切換，并進(jìn)行監(jiān)控；上位管理機(jī)用于對(duì)各下位管理機(jī)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)，并生成報(bào)表。
4．2 硬件設(shè)計(jì)
4．2．1 PA1688介紹
PA1688是為網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信終端提供的一套完整的解決方案，其針對(duì)低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音及視頻進(jìn)行了專門(mén)的設(shè)計(jì)，這里只用到它的CMOS圖像接口。
PA1688是一個(gè)雙處理器集成芯片，其片內(nèi)集成控制器、數(shù)字信號(hào)處理器以及其他必要的接口電路。在設(shè)計(jì)上不僅保證芯片本身易于開(kāi)發(fā)，成本低，而且保證所有的外圍接口芯片都有充分供應(yīng)并且價(jià)格低廉。PA1688的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
PA1688芯片的核心主要包括兩部分：
①控制器。增強(qiáng)的Intel MCS－51指令集兼容控制器，負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制、系統(tǒng)接口等處理，以及各種協(xié)議處理(如TCP／IP、H．323等)工作。PA1688芯片一條指令的運(yùn)行時(shí)鐘為4～8個(gè)時(shí)鐘周期(平均6個(gè)時(shí)鐘周期)，其最高運(yùn)行時(shí)鐘頻率為50 MHz，相當(dāng)于100 MHz的標(biāo)準(zhǔn)MCS－51的運(yùn)行速度。
②DSP。ADSP2181指令集兼容的數(shù)字信號(hào)處理器，主要執(zhí)行語(yǔ)音、圖像編解碼的運(yùn)算。最高運(yùn)行時(shí)鐘頻率相當(dāng)于33 MHz的標(biāo)準(zhǔn)2181。除了上述兩部分外，芯片還提供豐富的外圍接口，主要包括RS232、USB、SDRAM、AC97codec、SRAM和Key-Pad。其中，具有特色的是USB、SDRAM和AC97codec。
4．2．2 硬件實(shí)現(xiàn)
采用低成本的PA1688雙核處理器作為本監(jiān)控系統(tǒng)的核心器件，硬件實(shí)現(xiàn)原理如圖3所示。
4．3 軟件設(shè)計(jì)
本軟件采用Keil C51實(shí)現(xiàn)下述功能：
①完成對(duì)音頻信號(hào)的采集和處理。將音頻信號(hào)整形后形成TTL電平。正常情況下，整形后的TTL電平為高電平，如果無(wú)聲則為低電平。利用這個(gè)特點(diǎn)對(duì)聲音進(jìn)行監(jiān)控。
②完成對(duì)圖像黑屏或無(wú)信號(hào)的監(jiān)控和處理。方法類似于音頻信號(hào)的故障處理。
③對(duì)頻道節(jié)目花屏等問(wèn)題的監(jiān)控和處理。這是本系統(tǒng)的一大特色，采用DSP數(shù)據(jù)采集來(lái)判斷圖像質(zhì)量的故障。由于對(duì)圖像采集存儲(chǔ)占用大量的存儲(chǔ)器空間，考慮到圖像的特點(diǎn)，在4 s的時(shí)間內(nèi)，每秒對(duì)頻道取一幀圖像。然后將這4幀圖像進(jìn)行對(duì)比，如果數(shù)據(jù)基本相同，則說(shuō)明圖像有故障需要報(bào)警提醒。
目前，節(jié)目源比較豐富，監(jiān)控頻道較多(一般都達(dá)到40～50個(gè)頻道)，每個(gè)頻道的切換及檢測(cè)時(shí)間在6 s左右。在這種情況下，如果只靠一臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)完成頻道1到頻道50的監(jiān)控，要花約300 s，大大超過(guò)了規(guī)定的故障報(bào)警時(shí)間。為此，采用監(jiān)控系統(tǒng)分段檢測(cè)的模式，使監(jiān)控時(shí)間大大縮短。這樣的好處是可以根據(jù)頻道數(shù)量的變化增加或減少監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)量，以保證監(jiān)控的質(zhì)量和效果。
軟件工作流程如圖4所示。該方案在Proteus仿真軟件上進(jìn)行了模擬，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
結(jié) 語(yǔ)
采用低成本的雙核處理器PA1688，可以較好地解決數(shù)字電視故障監(jiān)控中存在的工作量大、監(jiān)控不準(zhǔn)確的問(wèn)題。但電視故障的種類和現(xiàn)象比較多，不單是本文提到的3種情況，這就要求我們建立故障現(xiàn)象數(shù)據(jù)庫(kù)。軟件經(jīng)過(guò)升級(jí)后可以同時(shí)處理所有類型的故障。