专利名称：一种数字电视机系统在家庭中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字电视机系统在家庭中的应用，特别涉及一种将家庭计算机作为计算平台的数字电视机系统，属于智能电视机技术领域。
背景技术：
随着计算机技术、通讯技术和消费电子技术的快速发展，电视机的网络化和智能化程度不断提高。2010年5月，Google、Intel和Sony三家公司联合发布了一个名为Google TV的Smart TV智能电视新产品。Google TV是一台基于htel Atom微处理器芯片和Google Android操作系统的智能电视机，可象PC机一样通过浏览器搜索网络内容，并观看丰富的网络视频，同时还可下载各种应用软件，为电视机用户带来全新的体验。
现有的智能电视机由于内置了硬件计算平台和操作系统软件，使其在架构上成为一台将计算平台集成到显示器中的电脑一体机，因此存在如下问题
(1)液晶显示屏和微处理器硬件平台的更新换代周期不同，液晶显示屏的更新换代周期一般在10年左右，而微处理器硬件平台的更新换代周期通常为几个月。若要让智能电视机跟上微处理器的更新换代步伐，只能要求用户频繁汰智能电视机。由于电视机是价格较高的耐用消费品，而液晶显示屏的成本占整个智能电视机成本的70%左右，因此普通消费者难以承受智能电视机产品的更新换代成本。
(2)智能电视机硬件平台和操作系统的开放性增加了智能电视机安全的脆弱性和复杂性，使智能电视机容易受到计算机病毒的感染和网络黑客的攻击，存在很多潜在的安全风险。发明内容
本发明的目的是提出一种数字电视机系统在家庭中的应用，以解决现有智能电视机存在的更新换代和信息安全问题。
本发明提出的数字电视机系统在家庭中的应用，其中的数字电视机系统，包括
计算机，用于将生成的包括用户界面和视频内容的图像及声音数据进行压缩，并以流媒体方式通过无线局域网传输给显示器；
显示器，用于通过无线局域网接收计算机传送的压缩数据流，将压缩数据流进行处理后得到显示图像和音频信号，并将显示图像和音频信号进行显示和播放；
鼠标遥控器，将鼠标遥控器的按键状态和坐标信息传送给显示器，然后由显示器通过无线局域网传送给计算机，实现遥控器对计算机的控制。
上述数字电视机系统中的显示器，可以包括
高频头，用于接收有线电视高频信号，把接收到的高频信号降低为一个固定频率的中频信号，并将中频信号传送给中频解调器，中频解调器与高频头相连；
中频解调器，用于对高频头输出的中频信号进行子带解调、取样率变换、整形和校正后得到数字码流信号，然后将数字码流信号传送给数字电视处理器，中频解调器与数字电视处理器相连；
无线局域网控制器，用于内置无线网络协议IEEE802. 11协议栈以及TCP/IP协议栈，将显示器接入无线局域网，通过无线局域网接收计算机传送的压缩数据流，并传输给嵌入式计算系统，或将遥控器控制信号通过无线局域网传送给计算机；
嵌入式计算系统，用于对来自无线局域网控制器的压缩数据流进行解压缩，将解压缩后的音频信号和视频信号传送至数字电视处理器，嵌入式计算系统与无线局域网控制器相连；
射频接收器，用于接收鼠标遥控器发射的射频信号，并将射频信号解调后传送到数字电视处理器，射频接收器与数字电视处理器相连；
数字电视处理器，用于接收来自中频解调器的数字码流信号以及嵌入式计算系统的数字音频信号和视频信号，对数字码流信号进行解码，并将数字音频信号和视频信号分别传送到功率放大器和液晶显示屏，数字电视处理器分别与液晶显示屏和功率放大器相连；
液晶显示屏，用于将数字电视处理器输出的数字视频信号以图像形式显示出来， 液晶显示屏与数字电视处理器相连；
功率放大器，用于对数字电视处理器输出的模拟音频信号进行功率放大，以便驱动扬声器播放音频信号，功率放大器分别与数字电视处理器和扬声器相连；
扬声器，用于将功率放大器输出的电信号转换为声音信号，扬声器与功率放大器相连。
上述数字电视机系统中的嵌入式计算系统，可以包括
通用串行总线，用于微处理器与无线局域网控制器之间的串行通信，通用串行总线与无线局域网控制器相连；
数字信号处理器，用于对计算机压缩数据流进行解码，得到数字音频信号和数字视频信号，并将该数字音频信号和数字视频信号传送给微处理器，数字信号处理器与微处理器相连；
数字音频接口，用于接收微处理器的数字音频信号，并将该数字音频信号进行格式转换后发送至数字电视处理器，数字音频接口与微处理器相连；
数字视频接口，用于接收微处理器的数字视频信号，并将该数字视频信号以分量格式发送至数字电视处理器，数字视频接口与微处理器相连；
通用异步接口，用于微处理器与数字电视处理器之间的异步通信，通用异步接口串联在微处理器和数字电视处理器之间；
微处理器，用于根据无线局域网控制器的流媒体数据传送给数字信号处理器，并将经数字信号处理器解码后的数字音频信号和数字视频信号分别发送至数字音频接口和数字视频接口。
本发明提出的数字电视机系统在家庭中的应用，利用家庭计算机作为计算平台， 无需淘汰显示屏幕，就能方便地进行计算平台升级换代，同时还降低了数字电视机的整体拥有成本。其中的嵌入式计算系统是一封闭的计算机系统，运行专用的嵌入式操作系统， 病毒代码无法进入嵌入式计算系统运行环境，可完全杜绝病毒代码的危害和黑客程序的攻击ο
图1是本发明提出的数字电视机系统在家庭中的应用中，数字电视机系统的结构示意图。
图2是图1所示的电视机系统中显示器的结构框图。
图3是图2所示的显示器中的嵌入式计算系统的结构框图。
图1中，1是通用计算机，2是具有嵌入式计算系统的显示器，3是鼠标遥控器。
具体实施方式
本发明提出的数字电视机系统在家庭中的应用，其中的数字电视机系统的结构示意图如图1所示，包括
计算机，用于将生成的包括用户界面和视频内容的图像及声音数据进行压缩，并以流媒体方式通过无线局域网传输给显示器；
显示器，用于通过无线局域网接收计算机传送的压缩数据流，将压缩数据流进行处理后得到显示图像和音频信号，并将显示图像和音频信号进行显示和播放；
鼠标遥控器，将鼠标遥控器的按键状态和坐标信息传送给显示器，然后由显示器通过无线局域网传送给计算机，实现遥控器对计算机的控制。
本发明的数字电视机系统中，计算机主机为通用计算机，如家用台式PC机、笔记本电脑或平板电脑等。鼠标遥控器可以为内置微机械陀螺的RF(Radi0Frequency)射频遥控器。
上述数字电视机系统中的显示器，其结构框体如图2所示，可以包括
高频头，用于接收有线电视高频信号，把接收到的高频信号降低为一个固定频率的中频信号，并将中频信号传送给中频解调器，中频解调器与高频头相连；
中频解调器，用于对高频头输出的中频信号进行子带解调、取样率变换、整形和校正后得到数字码流信号，然后将数字码流信号传送给数字电视处理器，中频解调器与数字电视处理器相连；
无线局域网控制器，用于内置无线网络协议IEEE802. 11协议栈以及TCP/IP协议栈，将显示器接入无线局域网，通过无线局域网接收计算机传送的压缩数据流，并传输给嵌入式计算系统，或将遥控器控制信号通过无线局域网传送给计算机；
嵌入式计算系统，用于对来自无线局域网控制器的压缩数据流进行解压缩，将解压缩后的音频信号和视频信号传送至数字电视处理器，嵌入式计算系统与无线局域网控制器相连；
射频接收器，用于接收鼠标遥控器发射的射频信号，并将射频信号解调后传送到数字电视处理器，射频接收器与数字电视处理器相连；
数字电视处理器，用于接收来自中频解调器的数字码流信号以及嵌入式计算系统的数字音频信号和视频信号，对数字码流信号进行解码，并将数字音频信号和视频信号分别传送到功率放大器和液晶显示屏，数字电视处理器分别与液晶显示屏和功率放大器相连；
液晶显示屏，用于将数字电视处理器输出的数字视频信号以图像形式显示出来，液晶显示屏与数字电视处理器相连；
功率放大器，用于对数字电视处理器输出的模拟音频信号进行功率放大，以便驱动扬声器播放音频信号，功率放大器分别与数字电视处理器和扬声器相连；
扬声器，用于将功率放大器输出的电信号转换为声音信号，扬声器与功率放大器相连。
上述数字电视机系统中的嵌入式计算系统，其结构框体如图3所示，可以包括
通用串行总线，用于微处理器与无线局域网控制器之间的串行通信，通用串行总线与无线局域网控制器相连；
数字信号处理器，用于对计算机压缩数据流进行解码，得到数字音频信号和数字视频信号，并将该数字音频信号和数字视频信号传送给微处理器，数字信号处理器与微处理器相连；
数字音频接口，用于接收微处理器的数字音频信号，并将该数字音频信号进行格式转换后发送至数字电视处理器，数字音频接口与微处理器相连，本发明的一个实施例中， 使用的是索尼菲利普数字音频接口，进行的是索尼菲利普格式转换；
数字视频接口，用于接收微处理器的数字视频信号，并将该数字视频信号以分量格式发送至数字电视处理器，数字视频接口与微处理器相连；
通用异步接口，用于微处理器与数字电视处理器之间的异步通信，通用异步接口串联在微处理器和数字电视处理器之间；
微处理器，用于根据无线局域网控制器的流媒体数据传送给数字信号处理器，并将经数字信号处理器解码后的数字音频信号和数字视频信号分别发送至数字音频接口和数字视频接口。
本发明数字电视机系统中的显示器，其中的高频头将从有线电视电缆接收到的数字高频信号转换为数字中频信号，中频解调器对数字中频信号进行子带解调、取样率变换、 整形和校正后，输出TS(Transport Stream)数字码流给数字电视处理器；根据数字电视信号压缩编码方式的不同，数字电视处理器可进行MPEG2、MPEG4和H. 264数字解码，并将 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)低压差分信号格式的全高清视频信号输出到LCD液晶显示屏；数字电视处理器内置音频DAC数模转换器，可将解码后的数字音频信号转换为模拟音频信号输出给功率放大器，经功率放大后输出到扬声器产生高品质声音。
其中的计算机主机运行具有可视化用户界面的智能电视软件，通过智能电视软件实现节目搜索、网络视频、信息服务、互动游戏、电子购物、视频通讯、软件下载、远程教育等功能，计算机主机将智能电视软件生成的图像和声音数据进行压缩，并以流媒体方式通过无线局域网传输给显示器。
其中的无线局域网控制器从家庭无线局域网接收计算机主机传送的压缩数据流， 并将压缩数据流通过USB接口传输给嵌入式计算系统，嵌入式计算系统对压缩数据流解压缩，输出YPWr格式的视频信号给数字电视处理器，从而再驱动LCD液晶显示屏显示图像； 嵌入式计算系统输出的SPIDF音频信号通过功率放大器后驱动扬声器发声。
其中的射频接收器接收遥控器发出的RF射频摇控信号，并将摇控信号解调后送到数字电视处理器，数字电视处理器将摇控信号传送给嵌入式计算系统，嵌入式计算系统再通过无线局域网控制器将摇控信号传送给计算机主机，从而通过显示器屏幕和遥控器实7现对计算机主机的控制。
所述的微处理器采用ARM Cortex A9单核微处理器，通用串行总线接口采用USB 2. 0接口，数字信号处理器采用具有M-JPEG解码功能的DSP (Digital Signal Processor)， 数字音频接口采用 SPDIF (SONY/PHILIPS Digital Interface format)数字音频接口，数字视频接口采用视频DAC(Digital to Analog Converter)数模转换器、通用异步接口采用 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通用异步收发器。
所述的计算机主机运行具有可视化用户界面的智能电视软件，计算机主机将智能电视软件生成的图像和声音数据进行压缩，并以流媒体方式通过无线局域网传输给显示ο
所述的射频接收器接收遥控器发出的RF射频摇控信号，并将摇控信号解调后通过串口传送给数字电视处理器，数字电视处理器通过UART接口将摇控信号传送给嵌入式计算系统，嵌入式计算系统再通过无线局域网控制器将摇控信号传送到计算机主机，从而控制计算机实现节目搜索、网络视频、信息服务、互动游戏、电子购物、视频通讯、软件下载、 远程教育等智能电视功能。
所述的无线局域网控制器从家庭无线局域网接收计算机主机传送的压缩数据流， 并将压缩数据流通过USB接口传输给嵌入式计算系统，嵌入式计算系统对压缩数据流解压缩，输出YPWr格式的视频信号给数字电视处理器，从而再驱动LCD液晶显示屏显示图像； 嵌入式计算系统输出的SPIDF音频信号通过音频功率放大器后驱动扬声器发声。
上述数字电视机系统的显示器中的嵌入式计算系统，是一个封闭的嵌入式计算机系统，可防范病毒代码的感染和黑客程序的攻击。
上述数字电视机系统中，计算机主机为安装Windows操作系统的通用计算机，如家用台式PC机、笔记本电脑或平板电脑等；所述的遥控器为深圳迈乐公司内置微机械陀螺的RF射频遥控器。
上述数字电视机系统的显示器中的数字电视处理器采用晨星(Mstar)半导体公司的MSD209解码芯片，高频头采用成都旭光电子股份有限公司生产的JS6B数摸一体化高频头，中频解调器采用Philips公司的TDA9885数字中频解调器，液晶显示屏采用LG公司的LC420WUN-SDA1液晶显示屏，功率放大器采用晨星(Mstar)半导体公司的MSH9000伴音功放芯片，扬声器采用深圳冠声公司的超薄LCD电视平板喇叭，无线局域网控制器采用台湾Realtek公司的RTL8188⑶S低功耗单芯片无线局域网控制器，嵌入式计算系统采用海思半导体公司的Hi3716C多媒体处理器，Hi3716C是基于ARM Cortex A9内核的SoC(System on Chip)系统级芯片，集成了 DSP数字信号处理器、USB接口、SPDIF数字音频接口、视频 DAC数模转换器和UART通用异步收发器等嵌入式计算系统所需的外围电路。
上述数字电视机系统的工作原理是
在计算机主机上运行具有可视化用户界面的智能电视软件，计算机将智能电视软件生成的图像(含用户界面和视频内容)和声音数据进行压缩，以流媒体方式通过无线局域网传输给显示器，用户通过遥控器可对计算机主机进行控制，从而可实现数字电视的节目搜索、网络视频、信息服务、互动游戏、电子购物、视频通讯、软件下载、远程教育等功能。
遥控器中内置了微机械陀螺传感器，从而可将用户的上下和左右运动信息转换成坐标数据，通过遥控器中的RF射频发射器传送给显示器；显示器中的射频接收器接收遥控器发出的RF射频摇控信号，并将摇控信号解调后通过串口传送给数字电视处理器，数字电视处理器通过UART接口将摇控信号传送给嵌入式计算系统，嵌入式计算系统再通过无线局域网控制器将摇控信号传送到计算机主机，从而实现对计算机主机的控制。
显示器中的无线局域网控制器从家庭无线局域网接收计算机主机传送的压缩数据流，并将压缩数据流传输给嵌入式计算系统，嵌入式计算系统对压缩数据流解压缩，输出 YPbPr格式的视频信号给数字电视处理器，从而再驱动IXD液晶显示屏显示图像；嵌入式计算系统输出的SPIDF信号通过功率放大器后驱动扬声器发声。
综上所述，本发明在设计上对Google、Intel和Sony三家公司联合提出的智能电视机进行了创新，利用通用计算机作为智能电视机的计算平台，不仅可充分利用通用计算机丰富的应用软件资源，而且无需淘汰价格昂贵的液晶显示屏幕，就能方便地进行计算平台升级换代，同时还降低了智能电视机的整体拥有成本。另外，显示器中的嵌入式计算系统是一个封闭的嵌入式计算机系统，可防范病毒代码的感染和黑客程序的攻击，提高了智能电视机的信息安全等级。
权利要求
1.一种数字电视机系统在家庭中的应用，其特征在于其中的数字电视机系统包括计算机，用于将生成的包括用户界面和视频内容的图像及声音数据进行压缩，并以流媒体方式通过无线局域网传输给显示器；显示器，用于通过无线局域网接收计算机传送的压缩数据流，将压缩数据流进行处理后得到显示图像和音频信号，并将显示图像和音频信号进行显示和播放；鼠标遥控器，将鼠标遥控器的按键状态和坐标信息传送给显示器，然后由显示器通过无线局域网传送给计算机，实现遥控器对计算机的控制。
2.如权利要求1所述的数字电视机系统在家庭中的应用，其特征在于数字电视机系统中显示器包括高频头，用于接收有线电视高频信号，把接收到的高频信号降低为一个固定频率的中频信号，并将中频信号传送给中频解调器，中频解调器与高频头相连；中频解调器，用于对高频头输出的中频信号进行子带解调、取样率变换、整形和校正后得到数字码流信号，然后将数字码流信号传送给数字电视处理器，中频解调器与数字电视处理器相连；无线局域网控制器，用于内置无线网络协议IEEE802. 11协议栈以及TCP/IP协议栈，将显示器接入无线局域网，通过无线局域网接收计算机传送的压缩数据流，并传输给嵌入式计算系统，或将遥控器控制信号通过无线局域网传送给计算机；嵌入式计算系统，用于对来自无线局域网控制器的压缩数据流进行解压缩，将解压缩后的音频信号和视频信号传送至数字电视处理器，嵌入式计算系统与无线局域网控制器相连；射频接收器，用于接收鼠标遥控器发射的射频信号，并将射频信号解调后传送到数字电视处理器，射频接收器与数字电视处理器相连；数字电视处理器，用于接收来自中频解调器的数字码流信号以及嵌入式计算系统的数字音频信号和视频信号，对数字码流信号进行解码，并将数字音频信号和视频信号分别传送到功率放大器和液晶显示屏，数字电视处理器分别与液晶显示屏和功率放大器相连；液晶显示屏，用于将数字电视处理器输出的数字视频信号以图像形式显示出来，液晶显示屏与数字电视处理器相连；功率放大器，用于对数字电视处理器输出的模拟音频信号进行功率放大，以便驱动扬声器播放音频信号，功率放大器分别与数字电视处理器和扬声器相连；扬声器，用于将功率放大器输出的电信号转换为声音信号，扬声器与功率放大器相连。
3.如权利要求2所述的数字电视机系统在家庭中的应用，其特征在于所述的显示器中的嵌入式计算系统包括通用串行总线，用于微处理器与无线局域网控制器之间的串行通信，通用串行总线与无线局域网控制器相连；数字信号处理器，用于对计算机压缩数据流进行解码，得到数字音频信号和数字视频信号，并将该数字音频信号和数字视频信号传送给微处理器，数字信号处理器与微处理器相连；数字音频接口，用于接收微处理器的数字音频信号，并将该数字音频信号进行格式转换后发送至数字电视处理器，数字音频接口与微处理器相连；数字视频接口，用于接收微处理器的数字视频信号，并将该数字视频信号以分量格式发送至数字电视处理器，数字视频接口与微处理器相连；通用异步接口，用于微处理器与数字电视处理器之间的异步通信，通用异步接口串联在微处理器和数字电视处理器之间；微处理器，用于根据无线局域网控制器的流媒体数据传送给数字信号处理器，并将经数字信号处理器解码后的数字音频信号和数字视频信号分别发送至数字音频接口和数字视频接口。
全文摘要
本发明涉及一种数字电视机系统在家庭中的应用，属于智能电视机技术领域。包括显示器、计算机主机和鼠标遥控器。在计算机上运行具有可视化用户界面的智能电视软件，计算机将生成的图像和声音数据进行压缩，以流媒体方式通过无线局域网传输给显示器；显示器对压缩数据流解码，在LCD液晶显示屏上显示计算机软件生成的图像，通过扬声器再现声音。本发明的优点是可充分利用通用计算机丰富的应用软件资源，通过遥控器对计算机进行控制，实现节目搜索、网络视频、信息服务、互动游戏、电子购物、视频通讯、软件下载、远程教育等智能电视功能。
文档编号H04N21/4227GK102523509SQ201110434598
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者王庆, 高宏 申请人:紫光股份有限公司