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数字电视机顶盒的工作原理

未知 2019-03-14 18:18

1.数字电视机顶盒的组成
  
  数字电视机顶盒由高频头、QAM解调器、TS流解复用器、MPEG一2解码器、PAUNTSC视频编码器、嵌人式CPU系统和外围接口、CA模块和上行数据调制器组成。工作原理如附图。



  数字电视机顶盒的工作过程大致如下:高频头接收来自有线网的高频信号,通过QAM解调器完成信道解码,从载波中分离出包含音、视频和其他数据信息的传送流门蜀。传送流中一般包含多个音、视频流及一些数据信息。解复用器则用来区分不同的节目,提取相应的音、视频流和数据流,送人MPEG一2解码器和相应的解析软件,完成数字信息的还原。对于付费电视,条件接收模块对音、视频流实施解扰,并采用含有识别用户和进行记账功能的智能卡,保证合法用户正常收看。MPEG一2解码器完成音、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,在常规彩色电视机上显示高质量图像,并提供多声道立体声节目。
  数字电视机顶盒从功能上看是计算机和电视机的融合产物,但结构却与两者不同,从信号处理和应用操作上看,机顶盒包含以下层次:
  (1)物理层和连接层:包括高频调谐器,QPSK、QAM、OFDM、VSB解调,卷积解码,去交织,里德一索罗门解码,解能量扩散。
  (2)传输层:包括解复用,它把传输流分成视频、音频和数据包。
  (3)节目层:包括MPEG-2视频解码。MPEG/AC-3音频解码。
  (4)用户层:包括服务信息,电子节目表,图形用户界面(GUI),浏览器,遥控,有条件接收,数据解码。
  (5)输出接口:包括分模拟视音频接口,数字视音频接口,数据接口,键盘,鼠标等。
  2.数字电视机顶盒关键技术
  
  数字机顶盒集中反映了多媒体、计算机、数据压缩编码、加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平,因此技术含量非常高,它所涉及的关键技术主要有:
  (1)复用和解压缩技术:模拟信号数字化后。信息量剧增,数据压缩必不可少。MPEG-2视频压缩标准在数字电视中广泛采用,适用于多种清晰度图像质量:
  MPEG-4则采用基于对象的压缩编码方法,它把图像和视频分割成不同的对象分别处理,不仅提高了数据压缩比,还能实现许多基于内容的交互功能,为多媒体数据压缩编码提供了更为广阔的平台。
  随着大规模集成电路技术及嵌入式系统技术的广泛应用,数字机顶盒硬件实现多采用专用芯片或数字信号处理(DSP,DigitalSignalProcessing)芯片,将CPU内核与MPEG-2、MPEG4传输流解复用器、DVB通用解扰器、MPEG音频视频解码器和NTSC/PAL编码器集成,形成STB的核心芯片。以实现实时解复用和实时数据信息处理。
  (2)下行数据解调与信道解码技术:压缩后的数据不能直接在信道上传输,还需进行信道编码和调制。通常在有线电视网络中传输的数字电视及增值业务,多采用QAM(QuadratureAmplitudeModulaTIon)调制方式及RS(ReeDSOlomon)纠错编码。
  (3)上行数据的调制编码:在交互式应用中,普遍采用3种方式,即采用电话线传送上行数据。采用以太网传送上行数据和通过有线网络传送上行数据。由于上行数据相对于下行数据要少很多,故多使用OP-SK(QuadraturePhaseShiftKeying)或160AM方式进行调制。
  (4)网络浏览技术:为实现真正意义上的网络浏览,有线电视网与因特网连接除了考虑上行和下行数据之外,还必须考虑在其上运行IP(InternetProtocol)。
  (5)实时操作系统:数字机顶盒中的操作系统采用实时操作系统(RTOS.Real-TImeOperaTIngSvstem),RTOS可在实时环境中工作,并占用较小的内存空间,它负责管理本地资源和网络资源,提供基本的操作功能以及设备的访问控制。
  (6)中间件技术:中间件(Middleware)技术,即开放式业务平台,已成为交互式电视的核心技术。中间件通常由Java虚拟机、网络浏览器、图像与多媒体模块等组成,通过定义一组完整的标准应用程序接口,使应用程序独立于操作系统和硬件平台。使应用程序的开发变得更加简捷,产品的开放性和可移植性更强,以保证机顶盒的扩展性和投资的有效回收。
  结束语
  
  交互式电视是未来有线电视的发展方向,在多媒体宽带网建设和国家信息基础设施中占有举足轻重的地位。我们当前正处在数字电视与高清晰度电视发展的关键时期,交互式电视产业蓬勃发展,因此了解数字电视技术及数字机顶盒极有必要。

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