數(shù)字電視機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字電視機(jī)頂盒由高頻頭、QAM解調(diào)器、TS流解復(fù)用器、MPEG一2解碼器、PAUNTSC視頻編碼器、嵌人式CPU系統(tǒng)和外圍接口、CA模塊和上行數(shù)據(jù)調(diào)制器組成。工作原理如附圖。

數(shù)字電視機(jī)頂盒的工作過(guò)程大致如下：高頻頭接收來(lái)自有線網(wǎng)的高頻信號(hào)，通過(guò)QAM解調(diào)器完成信道解碼，從載波中分離出包含音、視頻和其他數(shù)據(jù)信息的傳送流門(mén)蜀。傳送流中一般包含多個(gè)音、視頻流及一些數(shù)據(jù)信息。解復(fù)用器則用來(lái)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，送人MPEG一2解碼器和相應(yīng)的解析軟件，完成數(shù)字信息的還原。對(duì)于付費(fèi)電視，條件接收模塊對(duì)音、視頻流實(shí)施解擾，并采用含有識(shí)別用戶和進(jìn)行記賬功能的智能卡，保證合法用戶正常收看。MPEG一2解碼器完成音、視頻信號(hào)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(hào)，在常規(guī)彩色電視機(jī)上顯示高質(zhì)量圖像，并提供多聲道立體聲節(jié)目。

數(shù)字電視機(jī)頂盒從功能上看是計(jì)算機(jī)和電視機(jī)的融合產(chǎn)物，但結(jié)構(gòu)卻與兩者不同，從信號(hào)處理和應(yīng)用操作上看，機(jī)頂盒包含以下層次：

(1)物理層和連接層：包括高頻調(diào)諧器，QPSK、QAM、OFDM、VSB解調(diào)，卷積解碼，去交織，里德一索羅門(mén)解碼，解能量擴(kuò)散。

(2)傳輸層：包括解復(fù)用，它把傳輸流分成視頻、音頻和數(shù)據(jù)包。

(3)節(jié)目層：包括MPEG-2視頻解碼。MPEG/AC-3音頻解碼。

(4)用戶層：包括服務(wù)信息，電子節(jié)目表，圖形用戶界面(GUI)，瀏覽器，遙控，有條件接收，數(shù)據(jù)解碼。

(5)輸出接口：包括分模擬視音頻接口，數(shù)字視音頻接口，數(shù)據(jù)接口，鍵盤(pán)，鼠標(biāo)等。

2.數(shù)字電視機(jī)頂盒關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字機(jī)頂盒集中反映了多媒體、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)壓縮編碼、加解擾算法、加解密算法、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平，因此技術(shù)含量非常高，它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

(1)復(fù)用和解壓縮技術(shù)：模擬信號(hào)數(shù)字化后。信息量劇增，數(shù)據(jù)壓縮必不可少。MPEG-2視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)字電視中廣泛采用，適用于多種清晰度圖像質(zhì)量：

MPEG-4則采用基于對(duì)象的壓縮編碼方法，它把圖像和視頻分割成不同的對(duì)象分別處理，不僅提高了數(shù)據(jù)壓縮比，還能實(shí)現(xiàn)許多基于內(nèi)容的交互功能，為多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼提供了更為廣闊的平臺(tái)。

隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字機(jī)頂盒硬件實(shí)現(xiàn)多采用專用芯片或數(shù)字信號(hào)處理(DSP，DigitalSignalProcessing)芯片，將CPU內(nèi)核與MPEG-2、MPEG4傳輸流解復(fù)用器、DVB通用解擾器、MPEG音頻視頻解碼器和NTSC/PAL編碼器集成，形成STB的核心芯片。以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)解復(fù)用和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息處理。

(2)下行數(shù)據(jù)解調(diào)與信道解碼技術(shù)：壓縮后的數(shù)據(jù)不能直接在信道上傳輸，還需進(jìn)行信道編碼和調(diào)制。通常在有線電視網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)字電視及增值業(yè)務(wù)，多采用QAM(QuadratureAmplitudeModulation)調(diào)制方式及RS(ReeDSOlomon)糾錯(cuò)編碼。

(3)上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼：在交互式應(yīng)用中，普遍采用3種方式，即采用電話線傳送上行數(shù)據(jù)。采用以太網(wǎng)傳送上行數(shù)據(jù)和通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳送上行數(shù)據(jù)。由于上行數(shù)據(jù)相對(duì)于下行數(shù)據(jù)要少很多，故多使用OP-SK(QuadraturePhaseShiftKeying)或160AM方式進(jìn)行調(diào)制。

(4)網(wǎng)絡(luò)瀏覽技術(shù)：為實(shí)現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡(luò)瀏覽，有線電視網(wǎng)與因特網(wǎng)連接除了考慮上行和下行數(shù)據(jù)之外，還必須考慮在其上運(yùn)行IP(InternetProtocol)。

(5)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：數(shù)字機(jī)頂盒中的操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS.Real-TimeOperatingSvstem)，RTOS可在實(shí)時(shí)環(huán)境中工作，并占用較小的內(nèi)存空間，它負(fù)責(zé)管理本地資源和網(wǎng)絡(luò)資源，提供基本的操作功能以及設(shè)備的訪問(wèn)控制。

(6)中間件技術(shù)：中間件(Middleware)技術(shù)，即開(kāi)放式業(yè)務(wù)平臺(tái)，已成為交互式電視的核心技術(shù)。中間件通常由Java虛擬機(jī)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、圖像與多媒體模塊等組成，通過(guò)定義一組完整的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口，使應(yīng)用程序獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)。使應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)捷，產(chǎn)品的開(kāi)放性和可移植性更強(qiáng)，以保證機(jī)頂盒的擴(kuò)展性和投資的有效回收。

結(jié)束語(yǔ)

交互式電視是未來(lái)有線電視的發(fā)展方向，在多媒體寬帶網(wǎng)建設(shè)和國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施中占有舉足輕重的地位。我們當(dāng)前正處在數(shù)字電視與高清晰度電視發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，交互式電視產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，因此了解數(shù)字電視技術(shù)及數(shù)字機(jī)頂盒極有必要。