什么是数字家庭？

从技术发展的历史角度看，历史上的每个家庭都使用当时代的技术。以此而言，每个家庭都应该是科技家庭。上世纪晚期，数字技术的发展非常迅猛。我们所处的世界其实是个模拟的世界，但现在的设备设计中的模拟领域变得越来越小。凡是可以被数字技术取代的模拟领域都会被数字技术所取代。所有数字设备都能通过数字网络实现互联，而所有内容都能实现数字化，并通过数字线路进行通信。随着连接技术的发展，不管身处何地都能存取家庭中的数字内容，从而让整个世界都变成沟通方便的大家庭。

数字家庭概论

从上述介绍可以看出，数字家庭应具备以下功能：

1. 连接到家庭的数字连接技术(宽带连接)；

2.将所有数字设备连接在一起的内部家庭网络；

3.可识别的数字内容能在各种设备间以及家庭内外自由传输。

目前数字家庭可采用的技术通常分为三种：

1.家电控制

主要是开关控制，通常还包括音量大小或照明强度等，只需简单的指令与响应协议即可实现上述功能。

2.影像处理

主要涉及图形应用，如前门的面部或瞳孔识别、指纹识别锁、数字框架显示等。上述技术都是半实时的数据处理任务。

3.语音/音频/视频处理

这类工作属于实时响应性质。视频处理是目前技术的重点。尽管带宽对语音与音频来说已经足够用了，但必须确保不间断的处理，因此这方面技术的实施仍然非常重要。

很 有趣的一点在于，家电控制与影像处理技术早就已经到位了，不过在视频处理技术还没有进入千家万户以前，似乎家电控制与影像处理技术并未受到重视。可以这样说，家电控制技术已经相当不错了，但这不是数字家庭的主要元素，真正重要的技术是家庭中影像文件等实时数据传输。就像高速公路是发展城市的首要条件，现在数字家庭能够实现，也是因为宽带技术带来的数字高速公路！

有趣的是，建设高速公路本身不见得赚钱，但是高速公路带来其周边与城市许多的经济活动会创造更大收益。 现在，宽带基础设施已经就位，就如树的根和树干都已经准备好了，只要枝子再 发展地完善些，各式各样的数字家庭设备就像花一样可以盛开了。
在中国，仪表自动化与控制领域的商机是非常巨大的，尽管上面的分类并没有提到这一点。对能源紧张的世界来说，提高能源控制与利用率的重要性日益增强。仪表自动化与控制将成为高盈利业务，相信这也将成为政府相关政策的重点所在。

数字家庭的中心

毫无疑问，电脑是家庭中的重要电器，但并不能充当数字家庭的控制设备或核心设备。有两大原因导致电脑难以成为客厅中的核心设备。 首先在显示方面，多年来，电脑制造商都努力让电脑显示器成为家庭中的主要显示设备，而采用隔行扫描的电视很难为电脑文本提供很高的显示质量。现在的平板电视都采用与电脑显示器相同的技术。市场中的许多电视显示器都能连接到电脑的 VGA 接口。现在，显示技术已不再是瓶颈了。不过，我们还面临第二个瓶颈，即家庭网络中的流媒体数量极大，这是集线器或控制单元所难以应付的。如果用电脑作为主集线器或控制单元，那么实在难以承受巨大的工作量。CPU 速度仅适用于批量数据处理，而不适用于实时数据。就实时数据处理而言，CPU 的速度还是不够快。因此，目前的技术迫使我们必须在家庭中采用分布式系统。换言之，所有视频数据都需要在网络中分布式地实时传输，而不是用电脑作为中央控制器来控制或中继。

数 字家庭与因特网应用都需要实时数字信号处理 (DSP) 设备。所有内容可采取不同的格式进行实时处理。现在的家电经常具备有多种功能与任务的需求，于是除了实时处理外，可编程性也至关重要。由于成本方面的种种原因，家电难以配备较大的存储器，像 CPU 主板那样具备较宽的存储器总线。也像电脑一样，除 CPU 外，体现应用软件特色要靠整个系统，包括 CPU、操作系统 (OS)、插入卡等各种因素。DSP 系统也不仅是简单的设备而已，而是要求各种开发工具、OS、EVM、算法以及完整的软件系统等(详见图1)。

图1 以达芬奇（Davinci)产品系列为例说明TI的完整系统开发平台（略）

在 可编程 DSP 与硬件专用集成电路 (ASIC) 之间的角逐中谁会胜出？只要特性与标准不确定，特性还在不断发展，那么可编程器件总会有一定的优势。正如摩尔定律所相类似，产品特性的变化或发展也是每 18 个月就会翻一番，甚至还更快一些。ASIC 难以跟上这种变化速度的要求。硅芯片技术的开发本身就要 18 个月的时间。换言之，照这种速度，硅芯片技术刚刚推出到市场就已经过时了。以MP3为例，多年前，采用可编程 DSP 来开发 MP3，不过由于产量大，功能固定，因此 ASIC 解决方案变得更加吸引人，占据了该领域的主流技术位置。不过，由于该产品开始集成 MPEG4 电影、移动电话等其它功能，MP3 还需要新的算法，因此，单靠 ASIC 就会对系统集成造成障碍。
然而，德州仪器 (TI) 依然密切关注技术发展与市场需求。我们提供了双内核视频加速器硬件，在统一的器件中集成了 DSP、CPU 与 ASIC（详见图 2）。

图2 可编程器件、固定功能器件以及TI达芬奇产品系列旗下多内核集成器件之间的灵活性与完整性比较（略）

目前的数字家庭还缺什么？

家庭网络功能

首先欠缺的就是家庭网络功能。家庭网络技术已经相当成熟了，或者说足以应付应用的需求了。对数字家庭来说，ADSL2、2+、VDSL、有线或光纤等技术都能满足需求。尽管中国仅计划为 IPTV 提供 3Mb 带宽(目前大多数城市只能达到 1 Mb 带宽)，但实际上真正的问题是家庭内部的网络。用什么技术来解决家庭内部联网才好呢？WiFi、输电线路以太网络、蓝牙、Zigbee，还是别的什么技术？事实上，最让人头疼的就是视频网络问题，当然，由于音频也不允许出现实时传输中断，因此音频也会构成重要问题。若是不考虑视频的应用，目前的 WiFi 技术可以满足大部分其他的应用需求。即使考虑了视频应用的情况，通过出色的压缩与解压缩的设备，还是可以目前满足数字家庭的需求。


就电脑中所有以压缩模式存储的视频媒体而言，可通过解压盒向目标电视传输压缩内容，解压时应将音频信号传输给立体声系统，把视频信号通过 DVI 接口传输给目标电视。TI 北京办事处提供了一个实时演示，只需 30% 的 CPU 带宽、占用 100Mb 以太网不到 10% 的带宽，就能从电脑(配备奔腾 III 处理器)向目标设备传输 MPEG2 电影。就上述带宽占用情况而言，一台电脑通过解压缩设备可向三台不同的电视独立传输三部电影。如果近期采用 H.264 与其它增强型压缩技术的话，上述技术还能发挥更大优势。

此外，就家电控制而言，现在已经成熟的无绳电话技术已经足够了。但无绳电话有噪声与语音断续的问题，质量也不很令人满意。不过对简单的开关与上下控制数据而言，只要有好的、可靠的响应与重试协议，无绳电话技术也就足够了。

在拉斯维加斯举办的 2007 年 CES 大展上，其中一款家庭网关，能将ADSL、WiFi、Z-Wave 与 X10 等实现互联。这是一项美妙的技术，能在今后某项技术最终确定胜出之前，立即为不同家庭网络技术的和谐共存提供解决方案。

不过，家庭网络技术的选择对数字家庭来说仍是相当模糊的，许多技术在单独的家庭或展示厅内展示中应用良好，但是一旦广泛应用，长期使用效果就不能保证了。譬如，TI 北京数字家庭中 有几个输电线路以太网络盒子，在某几个插头上应用没问题，但若是插上另一个插头，同样的流媒体就无法观看了。若是有不同 的输电 线技术在邻近家庭应用(譬如说以太网和 X.10、CEB (Consumer Electronics Bus) 同时应用在电力输电 线上)，它们之间的干扰就会让整个性能大大地 降低。此外，WiFi 以及输电线在家里传送，会不会造成超频辐射伤害人的身体？

不确定的美丽，就在于人人都有机会。各种家庭网络技术都有机会。

分布式海量存储系统

数字家庭还迫切需要分布式海量存储系统。便携式媒体播放器（PMP）没有在全球大行其道的一大原因就在于内容交付问题。但说PMP播放器只能从电脑下载媒体内容，然后再转录到PMP上，这要花很长的时间，而且相当不方便。同样地，为了欣赏流媒体电影，若是需要等很长的时间将很大的文件从 PMP、iPod 4、PVR 或 STB 存储设备复制到电脑硬盘中，再通过电脑传输给经过解码器，才能显示在电视上播放，谁都没有这个耐心。今后，PMP 将通过扩展基座直接连接到家庭网络，存储了电影的 iPod 4、PVR、STB 还有任何新设备也都是一样。流媒体电影能存储在任何存储设备中，也能在任何特定电视屏幕上播放。分布式系统必须是可用任何一台终端设备把内容传送到任何一台其他的终端设备的系统。设备只有满足了人们的需求，才能在市场中赢得成功。只有这种毫无障碍的任何设备到任何其他设备的系统成为现实，我们才会拥有真正的数字家庭。在未能实现这个系统之前，所谓数字家庭充其量只是一个在门口贴着“数字”海报的现代家庭而已。

可以设想，音频系统也可通过解码盒接收压缩音频数据，通过家庭网络发送压缩过的模拟音频信号到位于各个房间的所有扬声器。上述音频盒与位置标识符 (location identifier) 相结合，就可以实现人到哪个房间，音乐就跟到哪个房间。这样，只需安装一套昂贵的高保真音响系统，配合每个房间中的音频解码盒以及相连的扬声器，就能在家中任何地方欣赏到高保真音质了。

数字家庭控制软件

为了实现这无障碍的任何设备到任何其他设备的分布式系统，我们需要数字家庭控制软件。该控制软件可检测接入家庭网络的任何设备，就像电脑能检测任何接入的设备一样，而且能自动进行系统目录的配置。该技术实际上已经存在了，它的集成也并不困难。不过，哪家公司可以提供上述解决方案呢？当然，拥有技术的都有这个潜力，关键是看谁能把这项解决方案推向市场并赢得成功。

设备的安装与维护

目前妨碍数字家庭发展的另一大问题就是设备的安装与维护。如何处理 IP地址不只是一项简单的技术工作，需要很多经验才能有效解决动态地址、静态地址、具体排序设置以及 IP 地址冲突等问题。数字家庭设备的安装、调试与维护很复杂，甚至专业的电子工程师都没办法解决。就像从前，IBM 电脑的 ISA 总线资源总会发生争用问题，给电脑安装附加卡十分复杂。网络安装工作的复杂程度可能10倍于ISA争用问题，而且设备的价格也比 ISA 附加卡贵出10倍。随着数字家庭控制软件的定义与开发，这一重要问题将得到解决。数字家庭控制软件就像电脑中的OS 一样。

在众多 IT 会议与全球展示中，各大公司都努力展示其近期对数字家庭的设计想法，许多公司也都在演示并推广其系统，号称能满足即将到来的数字家庭的所有需求。也有许多软件公司提供给服务商软件，经由服务商的家庭网关管理所有的家庭数字设备。可以设想，数字家庭系统会像电脑模式还是工作站模式呢？换言之，它会像电脑模式一样成为所有人都能参与的开放式平台吗？还是像工作站模式一样仅由一家独立厂商提供的封闭式系统？答案是显而易见的，没有人希望数字家庭会像工作站一样成为封闭式系统。不过，电脑业务模式的控制要点实际在于OS。因此，绝不能低估数字家庭控制软件的重要性。

谁最有机会赢得数字家庭大战胜利？

宽 带应用是整个生态链的建立和升级。在一个如此巨大的生态链的结构性改变，怎能期待各种设备、产品之间的工作毫无问题呢？当问题发生时，谁能解决这些潜在的结构性的问题？普通用户和小设备提供商、Web服务供应商都无法做到。只有电信服务供应商才比较可能。事实上，许多小公司都在北美或欧洲的光纤或有线等新技术领域成功建立起了自己的业务，他们都作为服务供应商解决客户的各种问题。中国电信运营商今天也面临着重要的商机，实际上所有大型国有企业或提供全国性服务的公司都具备良好的商机。

不妨设想，如果中国电信运营商通提供具有数字家庭控制软件的家庭网关，并定义其家庭网关中的 IP 地址注册规范。那么，在中国谁还有能力跟他们去争夺客户呢？从理论与事实的层面来看，中国电信运营商可以定义数字家庭产品，其它厂商只能成为其分包制造商、OEM 或 ODM 厂商，就像现在各大品牌公司所做的一样。

总结

数字家庭正在走向现实，尽管它目前还处在起步阶段。我们还面临着许多机遇多。未来虽然还只是个模糊的概念，但是我们还是要做好准备，要让自己有能力根据当时的市场情况与变化迅速地做出反应。我们考虑的，应该是个适当的引擎与开发平台，而不只是零零星星的元器件。