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数字电视机顶盒技术及其发展(下)

来源：慧聪网　更新日期：2004-08-05 作者：佚名

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2、数字电视机顶盒软件系统

在机顶盒中，软件系统是一个重要的组成部分。主控制器的工作通过软件的执行来完成。

图二机顶盒软件系统结构

机顶盒的软件基本结构如图二所示。操作系统一般采用实时操作系统。在这个操作系统中主要完成进程调度、中断管理、内存分配、进程间通信、异常处理、时钟提取等工作。硬件驱动部分提供外围硬件设备的驱动，包括I2C总线、异步串行通信口、并行通信口、非易失内存、键盘、遥控器、调谐器、信道解码模块等。图形接口主要用于完成图形显示功能，以便于为用户提供友好的图形用户界面。音频解码和视频解码驱动用于控制音频解码和视频解码硬件的工作。解复用和数据表提取模块主要是对码流解复用和数据表提取操作的控制。应用程序编程接口将所有与硬件相关的底层函数映射到一个统一的接口上，并且提供一些与硬件无关的公用处理函数，比如网络协议、图形格式分析、业务信息数据表分析等。条件接收驱动用于完成条件接收处理的工作和软件接口。应用程序编程接口为应用程序提供了一个公共的编程接口，把应用程序与硬件屏蔽开，使得应用程序与硬件无关。这样，就便于实现应用程序的可移植性。
（1）中间件

    中间件是数字电视接收系统的软件平台，为数字电视应用提供运行环境和软件接口。中间件作为数字机顶盒中的一个独立的软件层，将应用软件与底层硬件和操作系统隔离开，对操作系统和驱动程序定义了统一接口，同时对应用程序也定义了统一接口，另外对常规数字广播电视业务和增值业务也提供统一接口。中间件定义了一组较为完整而标准的应用程序接口，使应用程序独立于操作系统和硬件平台，从而将应用的开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强。它通常由Java虚拟机、网络浏览器、图像与多媒体模块等组成，中间件将应用软件与依赖于硬件的驱动层软件分隔开来，使应用软件不依赖于具体的硬件平台。


    （2）SI/EPG

    业务信息（SI）包括：节目业务群关联表（BAT）、节目业务描述表（SDT）、节目段信息表（EIT）、运行状态表（RST）、时间及日期表（TDT）、时间偏移表（TOT）等。通过这些数据表，机顶盒可以向用户提供节目的内容描述、节目的类型、节目的播放时间、节目的分级等信息。机顶盒在解复用的处理中提取这些数据表，通过分析和处理，然后通过用户界面提供给用户，形成了电子节目指南（EPG）。用户浏览这些信息，并做出选择，通过遥控器、键盘或按键等输入设备告知机顶盒根据用户的选择提取相应的节目码流或数据码流。

（3）节目业务搜索

在模拟电视系统中，电视频道的搜索只需要按照频点逐一进行即可。而在数字电视系统中，频道与节目业务不再是一一对应的关系，信道传输系统的参数也有多种配置方式。因此，机顶盒对节目业务的搜索要对应前端广播系统进行设计。一般是由运营商指定一个固定频道，作为频道配置信息的发布频道。在机顶盒中预先内置该频道参数。

（4）叠印字幕

由于数字电视系统本身就具有多业务功能，叠印显示也是机顶盒的基本功能，因此在数字电视机顶盒中可以较好的实现叠印字幕功能。叠印字幕可以根据用户的选择开启和关闭。

由于机顶盒中的软件非常复杂，因此难免存在一些错误。另外随着业务的不断变化，软件的功能也需要不断的完善。因此软件更新就成为一项重要的需求。软件更新的实现方法包括在线广播下载更新和单机本地更新。单机本地更新通过机顶盒上专用数据口将程序烧写到FLASH内存中，或通过更换程序RON实现。在线广播下载更新是在系统前端通过特定的协议将更新软件插入到码流中，传送给机顶盒。

三、数字电视机顶盒的功能

    数字电视机顶盒能够接收MPEG-2数字电视传输流和各种数据信息，通过解调、解复用、解码和视音频编码，在模拟彩色电视机上观看数字电视节目和各种数据信息。目前，数字电视机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，包括：

    （1）电子节目指南：它为用户提供一种容易使用，界面非常友好，可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到各个频道上近期将播放的电视节目。

    （2）支持交互式应用如准视频点播、视频点播、互动游戏等。

    （3）高速数据广播：能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网络等各种信息。

    （4）因特网接入和电子邮件：数字电视机顶盒通过内置的电缆调制解调器便可实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件，也可以提供各种接口与PC相连，使用PC接入因特网。

    （5）软件在线升级：可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器将升级软件传送给机顶盒，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。

    （6）有条件接收：有条件接收的核心是加扰和加密，数字电视机顶盒应具有解扰和解密功能。

    随着数字电视和网络技术的发展，数字电视机顶盒的功能将更加完善，尤其是单片PC技术的发展，将促使数字电视机顶盒在物理结构上将各部分硬件高度集成，形成STB核心芯片，从而减小体积，降低成本，提高性能。外部接口将更加丰富，通过USB接口可以和数码相机连接，通过IDE接口可以挂接硬盘实现节目存储等。交互式机顶盒将成为数字电视机顶盒的主流，用户在模拟彩色电视机上不仅能收看数字电视，还能实现娱乐和上网。

四、数字电视机顶盒的分类

机顶盒分为标准清晰度(SD)和高清晰度(HD)两种级别，每种级别按照业务和功能划分为基本型、增强型、高级型三种类型。“机顶盒及其附带遥控器的功能”国家广电总局已颁布了实施指导意见。

　　基本型机顶盒具有能满足免费数字电视业务和付费电视业务的基本功能，具备授权数字电视节目的接收、简体中文显示和GB2312字库、基本EPG、软件升级、加密信息提示等。

　　增强型机顶盒在基本型机顶盒功能的基础上，具有能满足按次付费业务、数据广播业务、广播式视频点播和本地交互业务的功能，具备集成中间件、GB13000字库等。

　　高级型机顶盒在增强型机顶盒功能的基础上，具有能满足视频点播业务、上网浏览业务、电子邮件收发业务、互动游戏及IP电话业务的功能，具备开放式的中间件系统、复杂的EPG、回传信道、支持Internet接入、存储硬盘等。

　　高清晰度电视机顶盒是上述三种类型的横向扩展，可以兼容接收标清和高清信号，可做
上下变换，输出标清和高清信号。

上述这种分类只是机顶盒的基本分类，至于在实际应用过程中服务平台的运营商则会针对当地消费者的需求进行充分的市场调研后，结合当地的需求，制定适合的机顶盒要求。

五、数字电视机顶盒的发展

现在全球都在进行广播电视数字化，各国相继制定数字电视计划，相继推出了数字电视服务，而作为接收载体的机顶盒市场更是繁荣起来，各大机顶盒厂商根据不同的市场需求，推出了各异但功能却更先进的机顶盒，如：（1）冲电气工业开发出可以连接电视机播放高画质图像的机顶盒，该产品为业内首款支持预测编码方式提供高清晰画质的"Qurter-PEL"功能的机顶盒，机顶盒通过在泛用DSP上进行软件处理从而得以降低价格。（2）美国摩托罗拉公司和灵活电视公司联合推出了一种声控数字电视机顶盒，用户可通过说话来让电视机播放他们想看的节目。（3）Pace微技术公司生产的DC－550 HD高清晰度数字有线机顶盒，是迄今世界上最小的ＨＤ机顶盒，该设备支持在有线网上传送VOD和HDTV。（4）美国DG2L科技成功开发了具备支持MPEG-4规格的编解码功能的IP机顶盒“Neuron”系列，除可使用MPEG-4规格进行HDTV播放外，还配备了支持MPEG-2规格的解码功能。（5）Broadcom公司在美国推出系列Echostar卫星电视机顶盒，这种TVSTB使用Broadcom公司的IC，使几台电视机能用一个机顶盒运行，解决了一机多用问题，机顶盒不用随电视机的数量配置的问题，这也是多数家庭最现实的问题。相信随着机顶盒功能的改进和使用的方便快捷，机顶盒将为数字电视的推广提供更强有力的支持与服务。

数字电视机顶盒是模拟电视机向数字电视机过渡的最佳解决方案。数字电视机顶盒是数字时代家庭必备的多媒体信息终端，使用数字电视机顶盒的有线电视用户，可以享受电视、数据、话音等全方位的信息服务。随着数字技术、多媒体技术和网络技术的发展，数字电视机顶盒的功能将进一步得到完善。

附注：与机顶盒相关的标准和规范

与数字电视机顶盒有关的一些技术标准和规范包括：

● GB/T 17975.1-2000信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第1部分：系统

● GB/T 17975.2-2000信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第1部分：视频

● GB/T 17975.3-2000信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码第1部分：音频

● GB/T 17971.3-1997信息技术具有1.5Mbit/s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码第3部分：音频

● GB 2312-80 信息交换用汉字编码字符集基本集

● GB 13000.1-1993 信息技术通用多八位编码字符集（UCS）第一部分：体系结构与基本多文种平面

● GB/T 170-2001 有线数字电视广播信道编码和调制规范

● GB/Z 174-2001 数字电视广播业务信息规范

● GB/Z 175-2001 数字电视广播条件接收系统规范