數(shù)字電視機頂盒技術(shù)及其發(fā)展(上)

    《廣播影視科技“十五”計劃和2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃》提出了到2005年底有線數(shù)字電視的用戶達到3000戶的發(fā)展目標(biāo)，針對這一分階段性的目標(biāo)，目前可實現(xiàn)的方法就是配置機頂盒了。數(shù)字電視機頂盒是隨著電視系統(tǒng)的更新而出現(xiàn)的一種新型的消費電子設(shè)備。機頂盒存在有兩個原因：首先，消費者不愿意立刻更換已有的模擬電視機，要想用模擬電視機接收數(shù)字電視信號，就需要機頂盒。其次，數(shù)字電視尚處在發(fā)展的階段，消費者對業(yè)務(wù)的需求還不完全確定。因此，通過機頂盒的方式，可以給制造廠商和消費者提供產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)和選擇上的靈活性。

　  隨著數(shù)字電視業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，機頂盒作為接收數(shù)字電視的新興家電正悄悄進入千家萬戶。與一般電視機接收信號的過程不同，機頂盒接收特定網(wǎng)絡(luò)運營商發(fā)出的數(shù)字電視和各類數(shù)據(jù)信息后，通過解調(diào)、解復(fù)用、信道解碼，最后視音頻解碼，使用戶可以看到高品質(zhì)的視音頻節(jié)目。

一、數(shù)字電視機頂盒的概念

    數(shù)字電視機頂盒（STB，Set Top Box）是擴展電視機功能的一種新型家用電器。它把衛(wèi)星直播數(shù)字電視信號、地面數(shù)字電視信號、有線電視網(wǎng)數(shù)字信號甚至互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電視機可以接收的信號，使觀眾可以在現(xiàn)存模擬電視機上觀看數(shù)字電視節(jié)目，進行交互式數(shù)字化娛樂、教育和商業(yè)化活動的消費類電子產(chǎn)品。數(shù)字電視機頂盒是模擬電視向數(shù)字電視過渡期間的產(chǎn)品，通過數(shù)字電視機頂盒，不僅可以提供豐富的節(jié)目內(nèi)容，而且改變了收看電視的傳統(tǒng)方式。

二、數(shù)字電視機頂盒的原理與結(jié)構(gòu)

    數(shù)字電視機頂盒接收數(shù)字電視節(jié)目，處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和完成多種應(yīng)用的解析。各類信源在進入有線電視網(wǎng)絡(luò)之前經(jīng)過兩級編碼，第一級是視音頻信號的信源編碼，并將所有信源封裝成傳輸流，第二級是傳輸用的信道編碼。與前端相應(yīng)，數(shù)字電視機頂盒首先從傳輸層提取信道編碼信號，完成信道解調(diào)，接著還原壓縮的信源編碼信號，恢復(fù)原始視音頻流，同時完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多種應(yīng)用的接收、解析。
  
    數(shù)字電視機頂盒的工作過程：數(shù)字電視機頂盒通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊選擇頻道，并進行解調(diào)和和信道解碼處理，輸出MPEG-2多節(jié)目傳輸流數(shù)據(jù)，送給解復(fù)用器，解復(fù)用器從MPEG-2傳輸流數(shù)據(jù)中抽出一個節(jié)目的已打包的視音頻基本流（PES）數(shù)據(jù)，包括視頻PES，音頻PES和輔助數(shù)據(jù)PES，解復(fù)用器中包含一個解擾引擎，可在傳輸流層和PES層對加擾的數(shù)據(jù)進行解擾，解復(fù)用器輸出的是已解擾的視音頻PES。視頻PES送入視頻解碼器，取出MPEG-2視頻數(shù)據(jù)并對其解碼后，輸出到模擬編碼器，編碼成模擬視頻信號，再經(jīng)視頻輸出電路輸出。音頻PES送入音頻解碼器，取出MPEG-2音頻數(shù)據(jù)并對其解碼，輸出PCM音頻數(shù)據(jù)到音頻D/A變換器，音頻D/A變換器輸出模擬立體聲音頻信號，經(jīng)音頻輸出電路輸出。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖一。

圖一  數(shù)字電視機頂盒結(jié)構(gòu)示意圖

    數(shù)字電視機頂盒包括硬件和軟件兩部分。硬件提供數(shù)字電視機頂盒的硬件平臺，實現(xiàn)音視頻的解碼。在數(shù)字電視技術(shù)中，軟件技術(shù)比硬件占有更為重要的位置，因為電視節(jié)目內(nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，以及機頂盒和Internet的互聯(lián)都需要軟件來實現(xiàn)。
  
    1、數(shù)字電視機頂盒硬件組成
  
    （1）網(wǎng)絡(luò)接口模塊（NIM）：網(wǎng)絡(luò)接口模塊完成信道解調(diào)和信道解碼功能，送出包含視音頻和其他數(shù)據(jù)信息的傳輸流（TS）。
  
    （2）信源數(shù)據(jù)傳輸流解復(fù)用器：傳送流中一般包含多個音視頻流及一些數(shù)據(jù)信息，傳輸流解復(fù)用器用來區(qū)分不同的節(jié)目，提取相應(yīng)的音視頻流和數(shù)據(jù)流，送入視音頻解碼器和相應(yīng)的解析軟件。
  
    （3）條件接收模塊：對于付費電視，條件接收模塊還對音視頻流實施解擾，并采用含有識別用戶和記憶功能的智能卡，保證合法用戶正常收看。
  
    （4）視音頻解碼器和后處理：MPEG-2解碼器完成對音視頻信號的解壓縮，經(jīng)視頻編碼器和音頻D/A變換，還原出模擬音視頻信號，在模擬電視機上顯示高質(zhì)量圖像，并提供多聲道立體聲節(jié)目。
  
    （5）嵌入式CPU與存儲器模塊和接口電路：嵌入式CPU是數(shù)字電視機頂盒的心臟，它與存儲器模塊用來存儲和運行軟件系統(tǒng)，并對各個硬件模塊進行控制。接口電路提供豐富的外部接口，包括通用串行接口USB，以太網(wǎng)接口及RS232，模擬、數(shù)字視音頻接口，數(shù)據(jù)接口等。（未完待續(xù)）（hc360慧聰網(wǎng)廣電行業(yè)頻道編輯整理）