Das DVD+RW-Referenzdesign PNX725x ermöglicht DVD-Recorder zum Sparpreis Digitale Video-Aufzeichnung setzt sich durch

Im PC haben sich DVD-Brenner schon als Standard durchgesetzt, in der Unterhaltungselektronik dürften zahlenmäßig noch DVD-Spieler und Video-Recorder die Privathaushalte dominieren. Mit neuen Chipsätzen für DVD-Recorder, die die Endgerätekosten spürbar purzeln lassen, brechen für die guten alten Video-Recorder schwere Zeiten an.

Das DVD+RW-Referenzdesign PNX725x ermöglicht DVD-Recorder zum Sparpreis

Im PC haben sich DVD-Brenner schon als Standard durchgesetzt, in der Unterhaltungselektronik dürften zahlenmäßig noch DVD-Spieler und Video-Recorder die Privathaushalte dominieren. Mit neuen Chipsätzen für DVD-Recorder, die die Endgerätekosten spürbar purzeln lassen, brechen für die guten alten Video-Recorder schwere Zeiten an.

DVD-Recorder dürften im Weihnachtsgeschäft 2004 ein großer Verkaufsrenner werden. Beim letzten Fest wurden über vier Millionen DVD-Recorder verkauft, dreimal mehr als im übrigen Jahr 2003, und ein ähnliches Wachstum wird laut einer Studie von In-Stat vom Januar 2004 auch für dieses Jahr erwartet. Mit der Einführung der nächsten Generation von so genannten „Connected-Consumer“-Produkten gehören DVD-Video-Recorder wahrscheinlich schon zu den Standardgeräten im Haushalt. Einfach zu bedienende Lösungen für Aufzeichnungen auf DVD bietet zum Beispiel Philips an, darunter das neue Nexperia-DVD+RW-Referenzdesign (Bild 1). Es basiert auf dem Codec-Chipsatz „Nexperia PNX725x MPEG-2“ und umfasst darüber hinaus Schaltungsunterlagen, eine Stückliste, einen Software-Stack nach Industriestandard und ein umfangreiches Entwicklungskit einschließlich einer Dokumentation.

Zentrales Element des Chipsatzes ist der Baustein PNX725x, der auf einem Chip einen MPEG-2-Codierer für das Standardformat (MP@ML – Main Profile at Main Level) und einen MPEG-2-Decodierer integriert. Außerdem verfügt er über eine Umcodierungsfunktion von DV zu MPEG-2, was den erfor-derlichen Bauteile-Aufwand sowie die zugehörige Entwicklungszeit für DVD-Recorder wesentlich verringert. Der PNX725x als MPEG-2-Audio- und Video-Codierer-/-Decodierer-Chip stellt eine Reihe von Schnittstellen bereit: Dazu gehören für die Audio- und Video-Signale ITU656, IDE und I2S (Stereo Audio) sowie für Steuerungszwecke I2C, UART und Speicherschnittstellen (MIU) für SDRAM und Flash-Speicher. Durch eine einheitliche Speicherarchitektur können das MPEG-Subsystem, die Grafik und die CPU ein externes SDRAM gemeinsam nutzen. Darüber hinaus können auch externe Memory-Mapped-Peripherieeinheiten den Systemspeicher nutzen. Herzstück des PNX725x ist ein mit 133 MHz getakteter 32-bit-Mips-Kern, der asynchron mit dem bis zu 166 MHz getakteten On-Chip-SDRAM-Speichercontroller zusammenarbeitet. Weitere Elemente auf dem Chip sind Peripherieschaltungen für die Systemsteuerung, verschiedene Daten-Streaming-Einheiten für den Anschluss an Datenquellen und -senken, eine Grafik-Engine sowie DVD-Grafikfunktionen (Untertitel) und eine Video-Display-Einheit zur Skalierung und Darstellung des decodierten MPEG-Transportstroms. Daneben finden sich eine speicherbasierte Video-Skalierungseinheit zur Bild-in-Bild-Erzeugung (PIP – Picture in Picture) und ein Mischer zur Kombination der Grafik- und Video-Ebenen.

Bei der Aufzeichnung arbeitet der PNX725x mit einem Video-Eingangsprozessor (VIP – Video Input Processor) und einer IEEE-1394-Schnittstelle zusammen. Die Codierfunktion umfassteinen Video-Eingangsprozessor für die Rauschunterdrückung und die Skalierung, einen Video-Codierer, einen Audio-Codierer, eine IEEE-1394-Schnittstelle und einen Software-Multiplexer. Die Decodierfunktion verfügt über einen „Sector“-Prozessor, einen CSS-Verschlüsselungsblock, einen MPEG-PS/TS-Demultiplexer, einen MPEG-Video-Decodierer, einen DV-Decoder, einen Mehrformat-Audio-Decoder und einen SVCD/DVD-Teilbild-Decoder. Die Ausgangsqualität des Video-Decoders wird durch eine Einheit zur Unterdrückung von Block-Artefakten sowie durch eine rechnerische Schärfeverbesserung optimiert (Bild 2).

Der DV-Decoder und MPEG-Codierer PNX725x lässt sich zu einem DV-zu-MPEG-Umcodierer kaskadieren. Die Video-Ausgangsstufe umfasst zwei voneinander unabhängige Mischerpfade: einen Pfad für YUV und den zweiten Pfad für RGB oder YUV. Die Mischer-Auflösung beträgt 4:4:4. Jeder Mischerpfad verwendet die folgenden Ebenen als Eingangssignale (von unten nach oben):

  • Hintergrundfarbe,
  • Video-Hauptebene,
  • Grafik.

Die Grafik-Kette kann entweder im Interlaced- (Zeilensprungverfahren) oder im Progressive-Scan-Modus arbeiten. Im zuletzt genannten Fall ermöglicht ein Interlacer die Ausgabe einer Interlaced-Version z.B. für die Aufzeichnung mit einem klassischen Video-Recorder. Das Mischergebnis kann in Form von digitalen ITU-R-BT.656-Daten oder als analoges RGB- (oder YUV-), CVBS- und Y/C-Signal ausgegeben werden. Alle sechs Analogausgänge unterstützen den Macrovision-Kopierschutz (Version 7.1). Einer der Mischerausgänge kann z.B. zur Umcodierung im SDRAM erfasst werden. Eine weitere Einheit führt das Interlacing durch und liefert ein Interlaced-Ausgangssignal für eine digitale CCIR656-Schnittstelle, wenn die Video-Hauptausgänge als Progressive Scan definiert sind. Der PNX725x besitzt einen nach dem Scatter-Gather-Prinzip arbeitenden, DMA-basierten „Stream-Manager“. Dies ermöglicht ein komplexes, softwaregesteuertes Daten-Streaming mit hoher Geschwindigkeit, das nur einen geringen Software-Overhead verursacht. Ein komfortables Software-Debugging wird durch die EJTAG-Schnittstellen- und Debugging-Support-Einheit unterstützt. Zur Realisierung fortschrittlicher Board-Testfunktionen bietet der PNX725x-Chipsatz Boundary-Scan-Test-Hardware gemäß JTAG-Standard.

Die zwei Subssysteme des Referenz-Designs decken alle Wiedergabe-, Aufzeichnungs-, Stromversorgungs- und Benutzerschnittstellen-Funktionen ab (Bild 3).

Digitales Subsystem
Das digitale Subsystem wandelt Basisband-Video-Signale zwischen analog und digital um, dekomprimiert und komprimiert digitale Video- und Audio-Daten.

Analoges Subsystem
Das analoge Subsystem übernimmt die HF-Abstimmung und Video-Demodulation, das Durchschleifen des HF-Signals von der Antenne zum Fernsehgerät und die analoge Umschaltung zwischen allen Video- und Audio-Quellen für den Ausgangspfad.

Für spezifische regionale Marktanforderungen sind zwei Versionen des Referenzdesigns für Europa und den NAFTA-Raum verfügbar. Für Europa sind die beiden Subsysteme auf zwei getrennten Boards realisiert, während sie bei der NAFTA-Version auf einem einzigen zweilagigen Board kombiniert sind.