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数字电视机顶盒
一、什么是数字电视机顶盒
机顶盒的全称叫做“数字电视机顶盒”,英文缩写“STB”(Set-Top Box)。它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备,它把经过数字化压缩的图像和声音信号解码还原成模拟信号送入普通的电视机。通过电视显示器和音响设备给观众提供高质量的电视节目。目前的数字电视机顶盒已成为一种嵌入式计算设备,具有完善的实时操作系统,提供强大的CPU计算能力,用来协调控制机顶盒各部分硬件设施,并提供易操作的图形用户界面,如增强型电视的电子节目指南,给用户提供图文并茂的节目介绍和背景资料。同时,机顶盒具有“傻瓜计算机”能力,
这样通过内部软件功能和对网络稍加进行双向改造,很容易实现如因特网浏览、视频点播、家庭电子商务、电话通信等多种服务,可谓一网打天下。
电视从黑白电视向彩色电视过渡时,采用了兼容的办法,PAL-D制在中国一直延续到现在。从模拟电视向高清晰度数字电视过渡,是一个跨越式的过渡,可以说无法直接兼容,也就是说目前的所有的模拟电视是不能使用的,所以一步到位是不现实的,目前各国采用了一个过渡式的办法——即数字机顶盒,使用了数字机顶盒后将数字信号转变成模拟信号输入给现在的模拟电视机显示信息,这样有效地避免了电视信号在传输过程中导致的干扰和损耗,电视接收的信号质量得到了很大程度的改善。这只是一种过渡,由于模拟电视机的扫描线已定,所以它与高清晰度数字电视相比,还有相当大的距离。
高清晰度数字电视(HDTV)是未来的发展方向,到那时,现在的模拟电视被全部淘汰,电视台的摄、录、编设备也相应更换,人们在电视屏幕上看到的将是高清晰度的电视画面和更多的功能,HDTV会把电视带入一个崭新的时代。
有人问目前数字机顶盒接收的信号是高清晰度数字电视吗?不是,使用了数字机顶盒后将数字信号转变成模拟信号输入给现在的模拟电视机显示信息,这样电视接收的信号质量虽然有了很大程度的改善,由于模拟电视机的扫描线已定,所以它与高清晰度数字电视相比,还有相当大的距离。这只是一种过渡。
二、数字电视机顶盒的主要技术
信道解码、信源解码、上行数据的调制编码、嵌入式CPU、MPEG-2解压缩、机顶盒软件、显示控制和加解扰技术是数字电视机顶盒的主要技术。
(1) 信道解码
数字电视机顶盒中的信道解码电路相当于模拟电视机中的高频头和中频放大器。在数字电视机顶盒中,高频头是必须的,不过调谐范围包含卫星频道、地面电视接收频道、有线电视增补频道。根据DTV目前已有的调制方式,信道解码应包括QPSK、QAM、OFDM、VSB解调功能。
(2) 信源解码
模拟信号数字化后,信息量激增,必须采用相应的数据压缩标准。数字电视广播采用MPEG-2视频压缩标准,适用多种清晰度图像质量。音频目前则有AC-3和MPEG-2两种标准。信源解码器必须适应不同编码策略,正确还原原始音、视频数据。
(3) 上行数据的调制编码
开展交互式应用,需要考虑上行数据的调制编码问题。目前普遍采用的有3种方式,采用电话线传送上行数据,采用以太网卡传送上行数据和通过有线网络传送上行数据。
(4) 嵌入式CPU
嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏,当数据完成信道解码以后,首先要解复用,把传输流分成视频、音频,使视频、音频和数据分离开,在数字电视机顶盒专用的CPU中集成了32个以上可编程PID滤波器,其中两个用于视频和音频滤波,其余的用于PSI、SI和Private数据滤波。CPU是嵌入式操作系统的运行平台,它要和操作系统一起完成网络管理,显示管理、有条件接收管理(IC卡和Smart卡)、图文电视解码、数据解码、OSD、视频信号的上下变换等功能。为了达到这些功能,必须在普通32~64位CPU上扩展许多新的功能,并不断提高速度,以适应高速网络和三维游戏的要求。
(5) MPEG-2解码
MPEG-2是数字电视中的关键技术之一,目前实用的视频数字处理技术基本上是建立在MPEG-2技术基础上,MPEG-2是包括从网络传输到高清晰度电视的全部规范。******@LL用于VCD,。******@ML用于DVD、SDTV,******@MH用于HDTV。
MPEG-2图像信号处理方法分运动预测、DCT、量化、可变长编码4步完成,电路是由RISC处理器为核心的ASIC电路组成。
MPEG-2解压缩电路包含视频、音频解压缩和其它功能。在视频处理上要完成主画面、子画面解码,最好具有分层解码功能。图文电视可用APHA迭显功能选加在主画面上,这就要求解码器能同时解调主画面图像和图文电视数据,要有很高的速度和处理能力。OSD是一层单色或伪彩色字幕,主要用于用户操作提示。
在音频方面,由于欧洲DVB采用MPEG