数字电视机顶盒技术及其发展(上)

    《广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划》提出了到2005年底有线数字电视的用户达到3000户的发展目标，针对这一分阶段性的目标，目前可实现的方法就是配置机顶盒了。数字电视机顶盒是随着电视系统的更新而出现的一种新型的消费电子设备。机顶盒存在有两个原因：首先，消费者不愿意立刻更换已有的模拟电视机，要想用模拟电视机接收数字电视信号，就需要机顶盒。其次，数字电视尚处在发展的阶段，消费者对业务的需求还不完全确定。因此，通过机顶盒的方式，可以给制造厂商和消费者提供产品设计研发和选择上的灵活性。

　  随着数字电视业务的不断发展，机顶盒作为接收数字电视的新兴家电正悄悄进入千家万户。与一般电视机接收信号的过程不同，机顶盒接收特定网络运营商发出的数字电视和各类数据信息后，通过解调、解复用、信道解码，最后视音频解码，使用户可以看到高品质的视音频节目。

一、数字电视机顶盒的概念

    数字电视机顶盒（STB，Set Top Box）是扩展电视机功能的一种新型家用电器。它把卫星直播数字电视信号、地面数字电视信号、有线电视网数字信号甚至互联网的数字信号转换成模拟电视机可以接收的信号，使观众可以在现存模拟电视机上观看数字电视节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费类电子产品。数字电视机顶盒是模拟电视向数字电视过渡期间的产品，通过数字电视机顶盒，不仅可以提供丰富的节目内容，而且改变了收看电视的传统方式。

二、数字电视机顶盒的原理与结构

    数字电视机顶盒接收数字电视节目，处理数据业务和完成多种应用的解析。各类信源在进入有线电视网络之前经过两级编码，第一级是视音频信号的信源编码，并将所有信源封装成传输流，第二级是传输用的信道编码。与前端相应，数字电视机顶盒首先从传输层提取信道编码信号，完成信道解调，接着还原压缩的信源编码信号，恢复原始视音频流，同时完成数据业务和多种应用的接收、解析。
  
    数字电视机顶盒的工作过程：数字电视机顶盒通过网络接口模块选择频道，并进行解调和和信道解码处理，输出MPEG-2多节目传输流数据，送给解复用器，解复用器从MPEG-2传输流数据中抽出一个节目的已打包的视音频基本流（PES）数据，包括视频PES，音频PES和辅助数据PES，解复用器中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，解复用器输出的是已解扰的视音频PES。视频PES送入视频解码器，取出MPEG-2视频数据并对其解码后，输出到模拟编码器，编码成模拟视频信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码器，取出MPEG-2音频数据并对其解码，输出PCM音频数据到音频D/A变换器，音频D/A变换器输出模拟立体声音频信号，经音频输出电路输出。其结构示意图如图一。

图一  数字电视机顶盒结构示意图

    数字电视机顶盒包括硬件和软件两部分。硬件提供数字电视机顶盒的硬件平台，实现音视频的解码。在数字电视技术中，软件技术比硬件占有更为重要的位置，因为电视节目内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，以及机顶盒和Internet的互联都需要软件来实现。
  
    1、数字电视机顶盒硬件组成
  
    （1）网络接口模块（NIM）：网络接口模块完成信道解调和信道解码功能，送出包含视音频和其他数据信息的传输流（TS）。
  
    （2）信源数据传输流解复用器：传送流中一般包含多个音视频流及一些数据信息，传输流解复用器用来区分不同的节目，提取相应的音视频流和数据流，送入视音频解码器和相应的解析软件。
  
    （3）条件接收模块：对于付费电视，条件接收模块还对音视频流实施解扰，并采用含有识别用户和记忆功能的智能卡，保证合法用户正常收看。
  
    （4）视音频解码器和后处理：MPEG-2解码器完成对音视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A变换，还原出模拟音视频信号，在模拟电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。
  
    （5）嵌入式CPU与存储器模块和接口电路：嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏，它与存储器模块用来存储和运行软件系统，并对各个硬件模块进行控制。接口电路提供丰富的外部接口，包括通用串行接口USB，以太网接口及RS232，模拟、数字视音频接口，数据接口等。（未完待续）（hc360慧聪网广电行业频道编辑整理）