数字机顶盒的架构与设计关键分析

图2机顶盒单芯片iDTV处理器硬件架构方块图(以STD2000为例)

    资料来源：ST

    在软件部分则包括操作系统和实时操作系统(RTOS)、提供互动功能的MHP等中介软件(Middleware)及应用程序接口(API)，以及电子节目表(EPG)等应用软件或条件式接取(ConditionalAccess,CA)安全功能。接口上则需要支持安全性模块(PODmodule)、共同接口(CI)、智能卡(smartcard/reader)、高速界面(USB、IEEE1394及序列ATA)等。CA、CI、POD等技术难度较高，也是设备商在选用视频处理芯片解决方案后，仍需进一步整合开发的议题。

   设计关键：视频转换处理

    视频转换处理无疑是机顶盒最主要的功能，因此编码/解码器(CODEC)犹如机顶盒的心脏。目前电视广播界仍以MPEG-2为基本视频压缩规格，但已积极转向MPEG-4、H.264/AVC(即MPEG-4Part10)及VC-1等新一代编解码规格。采用新的规格对业者来说具有许多好处，最明显的例子在于他们能通过有限的频宽传送更多的节目频道，或提供高画质的电视节目。

    以MPEG-2和H.264来比较，在传输HDTV内容时，前者需要20Mbps频宽，后者只需8Mbps频宽就能提供相同的画质，两者差了2.5至3倍。除了频宽的考虑外，采用新的视频压缩规格也能带来其它的优势，例如在具备节目录制PVR/DVR功能的机顶盒中，更大的压缩比意味着能储存更多的容量；此外，新的规格也提供了对象导向的互动功能，以及子母分割画面等加值功能。

    目前市场上并未明确的往特定的新一代规格靠拢，处在这个过渡期中，机顶盒只得同时支持多种规格。MPEG-4虽然问世较久，也有不少厂商大力支持，但它先天上存在着一些难以克服的瓶颈，让它在推展上显着举步维艰。

    MPEG-4最大的问题在于规格过于庞杂，视频只是MPEG-4定义中的一个部分(lS014496-2MPEG-4Part2)。这种庞杂性就产生各部分兼容性的定问题：有些内容不够清楚，或不够开放；有些做了折衷处理，反而造成互操作性的难题。举例来说，由于MPEG-4允许自订输出规格，因此造成各种规格并存的现象，例如较知名的Divx规格及微软的wmv规格，但过多规格也让服务业者望之却步。另一个令人诟病的原因，则在于要取得MPEG-4的商用取可证旷日废时，而且得负担高昂的使用费用。

    相较之下，H.264虽然也是一个复杂的标准，但它只针对视频做制定，也已获得MPEG/lS0和ITU两大国际标准组织的支持，加上它是当前能提供最佳视频压缩效能的规格，也不存在使用费的问题，所以自2003年标准推出后，即对HDTV、HD-DVD、手机及视频串流等业者产生莫大的吸引力。不仅如此，H.264在制定时即考虑了与MPEG-2既有系统的通用性问题，因此，在今日的基础建设中就能将H.264嵌入MPEG-2传送流(TS)中发送出去。H.264的应用情况与取样速率请参考(表1)。