数字电视机顶盒基本概念和简单故障处理

数字电视机顶盒 基本概述 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。 数字电视机顶盒是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备，它对经过数字化压缩的 图像和声音信号进行解码还原，产生模拟的视频和声音信号，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-既数字机顶盒，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 射、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。 输入输出接口主要有 数字电视机顶盒输入输出接口 1、信号输入 2、信号环路输出 3、RCA (影视频接口) 4、YPbPr（分量输出） 5、S-VIDEO（S 端子接口） 6、SPDIF （数字音频） 7、USB2.0 （可以接外接设备，如：移动硬盘，u 盘） 8、网络接口 （实现交互，你点我播放） 9、HDMI (高清接口) 数字电视机顶盒的硬件结构 1、主板 mainboard 2、开关电源 Power board 3、遥控器和按键控制面板 Front PCB 4、高频头 Tuner 5、射频调制器 RF 6、升级串口 RS-232 7、闪存 Flash 8、音视频输出接口 RCA、SPDIF、HDMI 9、条件接收系统 CA 模块 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、MPEG2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 AC3和 MPEG2两种标准。 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3264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)MPEG2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， MPEG2是包括从网络传输到高清晰度电视的全部规范。MPLL 用于 VCD，可视电话会议和可视电话用的 H.263和 H.261是它的子集。MPML 用于 DVD、SDTV ，MPMH 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 MPEG2伴音，美国的 ATSC 采用杜比 AC3，因而音频 解码要具有以上两种功能。 (6)数字电视机顶盒软件 电视数字化后，数字电视技术中软件技术占有更为重要的位置。除了音视频的解码由硬件实 现外，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机 的互联以及和 Internet 的互联都需要由软件来实现，具体如下： 1 硬件驱动层软件： 驱动程序驱动硬件功能，如射频解调器、传输解复用器、A/V 解码器、 OSD、视频编码器等。 2 嵌入式实时多任务操作系统：嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的， 它不装在硬盘中，系统结构紧凑，功能相对简单，资源开资较小，便于固化在存储器中。嵌入式 操作系统的作用与 PC 机上的 DOS 和 Windows 相似，用户通过它进行人机对话，完成用户下达 的指定。指定接收采用多种方式如：键盘、鼠标、语音、触摸屏、红外遥控器等。 3 中间件： 开放的业务平台上的特点在于产品的开发和生产以一个业务平台为基础，开放的 业务平台为每个环节提供独立的运行模式，每个环节拥有自身的利润，能产生多个供应商。只有 采用开放式业务平台才能保证机顶盒的扩展性，保证投资的有效回收。 4 上层应用软件： 执行服务商提供的各种服务功能，如：电子节目指南、准视频点播、视频 点播、数据广播、IP 电话和可视电话等。上层应用软件独立于 STB 的硬件，它可以用于各种 STB 硬件平台，消除应用软件对硬件的依赖。 (7)显示技术 就电视和计算机显示器而言，CRT 显示是一种成熟的技术，但是用低分辨率的电视机显示文 字，尤其是小于2424的小字，问题就变得复杂了。电视机的显像管是大节距的低分辨率管，只适 合显示720576或640480的图像，它的偏转系统是固定不变的，是为525行60Hz 或625行50Hz 设 计的，而数字电视的显示格式有18种以上。上网则要符合 VESA 格式，显然，电视机的显示系统 无法适应这么多格式。另外，电视采用低帧频的隔行扫描方式，当显示图形和文字时，亮度信号 存在背景闪烁，水平直线存在行间闪烁。如果把逐行扫描的计算机图文转换到电视机上，水平边 沿就会仅出现在奇场或偶场，屏显时间接近人眼的视觉暂留，会产生厉害的边缘闪烁现象，因而 要用电视机上网，必须要补救电视机显示的缺陷。 根据技术难度和成本，目前用两种方法进行改进，一种是抗闪烁滤波器，把相邻三行的图像 按比例相加成一行，使仅出现在单场的图像重现在每场中，这种方式叫三行滤波法。三行滤波法 简单易实现。但降低了图像的清晰度，适用于隔行扫描方式的电视机。另一种方法是把隔行扫描 变成逐行扫描，并适当提高帧频，这种方式要成倍地增加扫描的行数和场数，为了使增加的像数 不是无中生有，保证活动画面的连续性，必须要作行、场内插运算和运动补偿，必须用专用的芯 片和复杂的技术才能实现，这种方式在电视机上显示计算机图文的质量非常好，但必须在有逐行 和倍扫描功能的电视机上才能实现。另外把分辨率高于模拟电视机的 HDTV 和 VESA 信号在电视 机上播放，只能显示部分画面，必须进行缩小这就像 PIP 方式，要丢行和丢场。同样为保证图像 的连续性，也要进行内插运算。 (8)加解扰技术 加解扰技术用于对数字节目进行加密和解密。其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法， 用户端利用 IC 卡解密。在 MPEG 传输流中，与控制字传输相关的有2个数据流：授权控制信息 (ECMs)和授权管理信息 (EMMs)。由业务密钥(SK)加密处理后的控制字在 ECMs 中传送，其中包 括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息 中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥(PDE)的加密处理。EMMs 中还包括地 址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。 用户个人分配密钥(PDK)存放在用户的智能卡(Smart Card)中，在用户端，机顶盒根据 PMT 和 CAT 表中的 CAdescriptor，获得 EMM 和 ECM 的 PID 值，然后从 TS 流中过滤出 ECMs 和 EMMs，并通过 Smart Card 接口送给 Smart Card。Smart Card 首先读取用户个人分配密钥 (PDK)，用 PDK 对 EMM 解密，取出 SK，然后利用 SK 对 ECM 进行解密，取出 CW，并将 CW 通过 Smart Card 接口送给解扰引擎，解扰引擎利用 CW 就可以将已加扰的传输流进行解扰。 (9)条件接收系统 （CAs:Conditional Access System ） 有条件接收系统（CAS）是开展付费电视的核心技术，了解它的运行机制，掌握好它的使用 和维护对付费电视业务的成功开展非常关键。CAS 的组成包括有：用户管理系统 SMS、业务信息 生成系统 SIG、节目管理 PMS/SI 编辑系统、节目调度处理 EIS、用户授权管理系统 SAS、条件接 收 CA 等。主要有两大块：一块是管理用户的 SMS，一块是管理节目的 CA。CA 主要分为两大部 分：一是信号加扰部分，它是通过一个随机码发生器所产生的随机码（称为控制字 CW）来控制 加扰器对信号的加扰；二是加密部分，要使加扰的信号在接收端成功地解扰，接收端也必须要有 和加扰端一模一样的控制字来控制解扰器，所以，要将前端的 CW 传送到接收端，如果直接传送 会很容易被黑客截获而使 CAS 失去作用，为此，要对 CW 进行加密传送，这种加密是一种多层加 密机制，从而增加 CW 传送的安全性，直接对 CW 加密的第一层所产生的密文称为授权控制信息 ECM，通过复用器与加扰的码流一起传送，ECM 还含有时间、节目价格、节目授权控制等信息， 因此 ECM 是面向节目的管理信息。对 CW 加密的密钥称为工作密钥 SK，SK 通常又叫月密钥， 每月换一次，每换一次 SK，系统都要从新对所有用户进行授权。第二层加密是用称为节目密钥 PDK 对 SK 进行加密，所产生的密文和从 SMS 获取的授权指令通过 SAS 生成的授权信息组成授 权管理信息 EMM，EMM 还含有智能卡号、授权时间、授权等级等用户授权信息。这些信息主要 是完成对用户的授权，因此 EMM 是面向用户的管理信息，EMM 对用户在什么时间看、看什么 频道进行授权，它也通过复用器与加扰码流一起传送，以上这些组成了 CA 最基本的加密系统。 发展现状 数字电视机顶盒将改变我们现有的电视的概念，也将为互联网提供一个崭新的消费终端，而 且这个消费终端将比其他任何终端如 PC、手机、PDA 都普及、方便、吸引人。随着各地有线数 字电视的试播，数字电视机顶盒的推广与几年前相比已有长足的进步，但是数字机顶盒在国内还 没有得到广泛的应用，这主要有几个原因： （1）数字机顶盒的技术含量较高，真正的产品并不是很多，许多厂商的 VOD（视频点播） 事实上大多处于概念阶段。 （2）网络双向改造与质量问题。由于数字电视机顶盒受网络带宽制约较大，尤其是目前国内 网络发展基础薄弱，而且各种网络资源各自为阵， 因此它的大范围普及推广还需时日。 （3）服务不力、缺乏专业的 ICP，即信息和节目资源贫乏。如 VOD 业务推广应用的一大难 点就是节目源的开放以及片源、版权。国家有线电视主干网的建立、专业供片商的出现可在一定 程度上缓解这一难题。许多厂家纷纷开发基于宾馆、酒店、小区的 VOD 系统，也是为了避开这一 难题。 （4）资费偏高，对多数用户而言也是不小的开支。中国人的消费心理是可以承受一次性较大 的购置成本，却不大愿意接受长期持续不断的、没有明显回报的消费支付。 尽管当前数字机顶盒的推广受到了很大的限制，但是数字电视机顶盒不仅是用户终端，也是 网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视(如视频点播等) ，并能接入 因特网，使用户享受电视、数据、语言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，数字电视机顶盒功能将逐步完善，尤其是单片 PC 技术的发展，将促使数字电视机顶 盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。 产业发展现状 近年来，中国机顶盒发展迅速。由于机顶盒产业的资源供给或产品需求正在发生一系列的变 化，导致这一产业正逐渐从其他国家或地区梯度转移到中国生产和制造。中国已经成为全球最大 的机顶盒生产制造中心。2007年，中国机顶盒市场中以有线机顶盒为主。机顶盒市场出货量达到 了6500万台以上，相比2006年增长41.3%。其中国内机顶盒出货量超过3000万台，相比2006年增长 49.32%，国内市场机顶盒出货量首次超出国外市场；有线机顶盒市场保有量在2007年底突破了 2500万台，相比2006年增长了近60%。2008年中国数字电视进入了蓬勃发展期，除有线数字电视 仍旧表现出强劲增长势头外，地面数字电视随着2008年奥运会的契机也有了突破性的发展。2008 年，虽然受到雪灾、地震以及全球金融危机等客观因素的影响，但中国机顶盒市场依然处于景气 周期。 根据广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划 ，2010年中国将全面实现数字广播电视， 2015年将停止模拟广播电视的播出。毋庸置疑，数字电视节目的普及已成为必然趋势，而中国现 行的“模拟电视+机顶盒”的转换形式使机顶盒市场蕴藏了巨大商机。 1 发展动向 据悉，联邦规章管理者于美国东部已经采纳了新的设备标准以加快向更高音视频质量的数码 电视的转变。 联邦通信委员会（FCC）以 5比0的投票结果通过了可将数字电视信号直接接入电视机而不需 要机顶盒和额外电缆的设备标准。为了观看收费电视，用户要向电视机中插入一个由他们的有线 电视服务商提供的安全卡。 制造商希望能于明年底发售具有这种即插即用技术的高清晰度电视机。他们称，联邦通信委 员会的决定将提高消费者的需求和刺激公司提高产量，进一步普及这种新型电视机。 与传统的模拟电视不同，数字电视信号使用的是计算机语言，其图象更加清晰，同时还具有 其它潜在性能，如互联网接入、视频游戏以及同一频道中的多套节目等。数字信号可通过卫星、 有线或无线广播传送。 数字电视系统基本上可以分为前端硬件系统（包括图中的复用器、加扰器、调制器、数字电 视机顶盒） 、软件系统（CAS、SMS、EPG、数据广播和一系列的服务器）和数字电视机顶盒 3个 部分。 数字电视整体转换的成本中，机顶盒的投资占据了绝对的份额，达到整个投资的90%以上。 由于牵涉庞大的资金，所以数字电视机顶盒市场的每一点动静，都能对全国的数字电视整体转换 造成剧烈的振动。 机顶盒的原理与结构如下图， 机顶盒的原理结构图 可以看到机顶盒的结构还是比较简单的。从结构上看，机顶盒一般由主芯片、内存、调谐解调器、 回传通道、CA（ConditionalAccess）接口、外部存储控制器以及视音频输出等几大部分构成。其 中最主要的部分是主芯片和调谐解调器，这两个部分的差异，很大程度上决定了机顶盒的性能与 价格。 目前我国市场上存在着多种 CA、下载器、EPG、数据广播和中间件系统，各种增值应用更是 多种多样。大大提高了机顶盒厂商的研发、生产、市场推广和技术支持的门槛，机顶盒难以量产 和降低成本、提高可靠性。今年4月3日，信产部公布了数字电视机卡分离标准(技术规范 SJ/T 11336-2006和测试规范 SJ/T 11337-2006)。这个标准的实施，一是可以减少机顶盒功能，降低机顶 盒的成本；二是靠这个扩展接口增加功能，开展增值业务增加收入；三是在不太需要再投入的情 况下，靠百姓自愿购买的扩展业务，靠百姓自己已有的或购买的扩展产品，减少重复投资；四是 有力地支持了数字电视一体机(将机顶盒内置于电视机) 的生产和研发；五是为数字电视机顶盒的 “家电化”，销售网点从网络公司走向家电商场，让用户自主选择机顶盒品牌提供了可能，这样能 够有效地减小网络公司的销售资金和售后服务方面的压力。 数字电视机顶盒的好处 数字机顶盒不仅是用户终端，还是网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交 互式数字电视（如视频点播等） ，并能接入因特网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信 息服务。目前，有些人认为机顶盒就是用来使电视机上网，这是一种认识上的误区。实际上，数 字机顶盒是在走普及数字电视机之前宽带综合信息网的组成成员这一。随着数字技术、多媒体技 术和网络技术的发展，将促使数字机顶盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机 上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。 总之，机顶盒作为数字电视标志性的产品，有着广阔的发展空间。随着数字电视应用、芯片 技术和软件技术的发展，STB 的功能也必将越来越强大，可以为运营商和用户开展更多的服务， 满足不同层次的需求。 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。 数字电视机顶盒是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备，它对经过数字化压缩的 图像和声音信号进行解码还原，产生模拟的视频和声音信号，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-既数字机顶盒，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 射、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、MPEG2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 MPEG2视频压缩标准，适用多种清晰度图像质量。音频目前则有 AC3和 MPEG2两种标准。 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3264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)MPEG2解码 MPEG2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 MPEG2技术基础上，MPEG2是包括从网络传输到高清晰度电视的全部规范。MPLL 用于 VCD，可视电话会议和可视电话用的 H.263和 H.261是它的集。 MPML 用于 DVD、SDTV，MPMH 用于 HDTV。 MPEG2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。 MPEG2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 MPEG2伴音，美国的 ATSC 采用杜比 AC3，因而音频 解码要具有以上两种功能。 (6)数字电视机顶盒软件 电视数字化后，数字电视技术中软件技术占有更为重要的位置。除了音视频的解码由硬件实 现外，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机 的互联以及和 Internet 的互联都需要由软件来实现，具体如下： 1 硬件驱动层软件： 驱动程序驱动硬件功能，如射频解调器、传输解复用器、A/V 解码器、 OSD、视频编码器等。 2 嵌入式实时多任务操作系统：嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的，它不 装在硬盘中，系统结构紧凑，功能相对简单，资源开资较小，便于固化在存储器中。嵌入式操作 系统的作用与 PC 机上的 DOS 和 Windows 相似，用户通过它进行人机对话，完成用户下达的指定。 指定接收采用多种方式如：键盘、鼠标、语音、触摸屏、红外 遥控器 等。 3 中间件： 开放的业务平台上的特点在于产品的开发和生产以一个业务平台为基础，开放的业务 平台为每个环节提供独立的运行模式，每个环节拥有自身的利润，能产生多个供应商。只有采用 开放式业务平台才能保证机顶盒的扩展性，保证投资的有效回收。 4 上层应用软件： 执行服务商提供的各种服务功能，如：电子节目指南、准视频点播、视频点播、 数据广播、IP 电话和可视电话等。上层应用软件独立于 STB 的硬件，它可以用于各种 STB 硬件平 台，消除应用软件对硬件的依赖。 (7)显示技术 就电视和计算机显示器而言，CRT 显示是一种成熟的技术，但是用低分辨率的电视机显示文 字，尤其是小于2424的小字，问题就变得复杂了。电视机的显像管是大节距的低分辨率管，只适 合显示720576或640480 的图像，它的偏转系统是固定不变的，是为525行60Hz 或625行50Hz 设 计的，而数字电视的显示格式有18种以上。上网则要符合 VESA 格式，显然，电视机的显示系统 无法适应这么多格式。另外，电视采用低帧频的隔行扫描方式，当显示图形和文字时，亮度信号 存在背景闪烁，水平直线存在行间闪烁。如果把逐行扫描的计算机图文转换到电视机上，水平边 沿就会仅出现在奇场或偶场，屏显时间接近人眼的视觉暂留，会产生厉害的边缘闪烁现象，因而 要用电视机上网，必须要补救电视机显示的缺陷。 根据技术难度和成本，目前用两种方法进行改进，一种是抗闪烁 滤波器 ，把相邻三行的图 像按比例相加成一行，使仅出现在单场的图像重现在每场中，这种方式叫三行滤波法。三行滤波 法简单易实现。但降低了图像的清晰度，适用于隔行扫描方式的电视机。另一种方法是把隔行扫 描变成逐行扫描，并适当提高帧频，这种方式要成倍地增加扫描的行数和场数，为了使增加的像 数不是无中生有，保证活动画面的连续性，必须要作行、场内插运算和运动补偿，必须用专用的 芯片和复杂的技术才能实现，这种方式在电视机上显示计算机图文的质量非常好，但必须在有逐 行和倍扫描功能的电视机上才能实现。另外把分辨率高于模拟电视机的 HDTV 和 VESA 信号在电 视机上播放，只能显示部分画面，必须进行缩小这就像 PIP 方式，要丢行和丢场。同样为保证图 像的连续性，也要进行内插运算。 (8)加解扰技术 加解扰技术用于对数字节目进行加密和解密。其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法， 用户端利用 IC 卡解密。在 MPEG 传输流中，与控制字传输相关的有2个数据流：授权控制信息 (ECMs)和授权管理信息(EMMs)。由业务密钥(SK)加密处理后的控制字在 ECMs 中传送，其中包括 节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中 传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥(PDE)的加密处理。EMMs 中还包括地址、 用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。 用户个人分配密钥(PDK)存放在用户的智能卡(Smart Card)中，在用户端，机顶盒根据 PMT 和 CAT 表中的 CAdescriptor，获得 EMM 和 ECM 的 PID 值，然后从 TS 流中过滤出 ECMs 和 EMMs，并通过 Smart Card 接口送给 Smart Card。Smart Card 首先读取用户个人分配密钥(PDK)， 用 PDK 对 EMM 解密，取出 SK，然后利用 SK 对 ECM 进行解密，取出 CW，并将 CW 通过 Smart Card 接口送给解扰引擎，解扰引擎利用 CW 就可以将已加扰的传输流进行解扰。 5 数字电视机顶盒在我国的发展现状 数字电视机顶盒将改变我们现有的电视的概念，也将为互联网提供一个崭新的消费终端，而 且这个消费终端将比其他任何终端如 PC、手机、PDA 都普及、方便、吸引人。随着各地有线数字 电视的试播，数字电视机顶盒的推广与几年前相比已有长足的进步，但是数字机顶盒在国内还没 有得到广泛的应用，这主要有几个原因： （1）数字机顶盒的技术含量较高，真正的产品并不是很多，许多厂商的 VOD（视频点播）事实 上大多处于概念阶段。 （2）网络双向改造与质量问题。由于数字电视机顶盒受网络带宽制约较大，尤其是目前国内网络 发展基础薄弱，而且各种网络资源各自为阵， 因此它的大范围普及推广还需时日。 （3）服务不力、缺乏专业的 ICP，即信息和节目资源贫乏。如 VOD 业务推广应用的一大难点就 是节目源的开放以及片源、版权。国家有线电视主干网的建立、专业供片商的出现可在一定程度 上缓解这一难题。许多厂家纷纷开发基于宾馆、酒店、小区的 VOD 系统，也是为了避开这一难题。 （4）资费偏高，对多数用户而言也是不小的开支。中国人的消费心理是可以承受一次性较大的购 置成本，却不大愿意接受长期持续不断的、没有明显回报的消费支付。 尽管当前数字机顶盒的推广受到了很大的限制，但是数字电视机顶盒不仅是用户终端，也是 网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视(如视频点播等) ，并能接入 因特网，使用户享受电视、数据、语言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，数字电视机顶盒功能将逐步完善，尤其是单片 PC 技术的发展，将促使数字电视机顶 盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。 三、数字电视机顶盒新动向 据悉，联邦规章管理者于美国东部已经采纳了新的设备标准以加快向更高音视频质量的数码 电视的转变。 联邦通信委员会（F CC ）以5比0的投票结果通过了可将数字电视信号直接接入电视机而不需 要机顶盒和额外电缆的设备标准。为了观看收费电视，用户要向电视机中插入一个由他们的有线 电视服务商提供的安全卡。 制造商希望能于明年底发售具有这种即插即用技术的高清晰度电视机。他们称，联邦通信委 员会的决定将提高消费者的需求和刺激公司提高产量，进一步普及这种新型电视机。 与传统的模拟电视不同，数字电视信号使用的是计算机语言，其图象更加清晰，同时还具有 其它潜在性能，如互联网接入、视频游戏以及同一频道中的多套节目等。数字信号可通过卫星、 有线或无线广播传送。 一、机顶盒安装方法（以下操作必须在断电的情况下进行） 1、将白色有线电视线一端连接有线电视终端盒另一端连接机顶盒后的射频输入口。 注意：（1）有线电视终端盒有 TV 和 FM 两个输出口的要连接到 TV 输出口。 （2）机顶盒后的射 频输入口是螺旋状的可用机顶盒配件中的转接头进行转接。 2、用三色头音视频线路将机顶盒和电视机连接起来。一端对照颜色分别插入机顶盒后的音视频输 出口，另一端同样方法插入电视机的音视频输入口。 注意：（1）电视机的音视频口一般有若干组，分为音视频输入口和音视频输出口，每一组由 AV1、AV2、或输入1、输入 2标明，三色音视频线要按组插入音视频输入口而不要插入音视 频输出口。 （2）音视频线插入哪组输入就使用电视机的哪个视频观看数字电视。 （比如插入了“输 入2”，就将电视机打到 AV2上观看数字电视节目。 ） 3、检查智能卡是否已正确放入机顶盒内。智能卡的正确放置方法为：智能卡彩面向上，红箭头向 内。机顶盒前面板有一个插卡的接口，将智能卡正确放置就可以了。 4、开启电视和机顶盒电源，使用电视机遥控器上的视频转换键将电视机打到正确的视频上（参见 2（2） ） 。 注：电视机遥控器的视频转换键一般标为：“AV”或“AV/TV”或“视频”或“电视/视频”或“”。 5、电视机屏幕上出现机顶盒所播放内容，如果提示需要搜索节目则按照提示或说明书说明搜索节 目，然后就可以正常收看了。 二、机顶盒使用方法 1、开机 分别开启电视机和机顶盒电源后，电视机有视频记忆功能的在机顶盒初始化完毕后自动播放节目， 电视机没有视频记忆功能的，需要按电视机遥控器上的视频转换键将电视机转换到正确的视频状 态下才能正常收看节目。 注：视频记忆功能：电视机在某一视频状态下关机，再开机后电视仍保持再这个视频状态，不需 再按电视机遥控器上的视频转换键切换视频。 2、换台 用机顶盒遥控器进行节目转换，不要用电视机遥控器进行节目转换，否则电视可能从机顶盒所在 的视频跳出，须使用电视机遥控器上的视频转换键重新切换视频。 3、音量调节 使用电视机遥控器将电视机的声音调到一个合适的大小后，使用机顶盒遥控