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数字机顶盒关键技术及交互应用

发布时间:2020-06-30 18:55:46 阅读: 来源:建筑清水模板厂家

1 引言在以数字化、网络化和信息化为基本特征的21世纪,电信网、计算机网和有线电视网三网融合的进程必将不断加快,而这种融合的具体体现正是交互式电视(ITV ,Interactive Television)。交互式电视是一种受用户控制的视频分配业务,在节目间和节目内观众能够作出选择。它采用一种不对称的双向传输网络,用户信息通过窄带的上行信道传到信息中心,而由信息中心到用户的下行信道则是具有视频传输能力的宽带信道。因而是一种非对称双工形式的新型电视广播技术。正是现代通信技术、多媒体技术和数据压缩编码技术的进步,为传统的模拟、单向有线电视,向数字化、交互式方向发展奠定了坚实的基础。数字机顶盒(STB,Set-Top-Box)是交互式电视系统中不可缺少的重要组成部分,它是普通电视与宽带传输之间的桥梁,通过它用户可在普通电视上收看高清晰度图像以及进行视频点播(VOD,Video On Demand)、家庭购物等服务。因此,设计性能卓越、功能完备的数字机顶盒对发展交互式电视具有重大意义。2 数字机顶盒结构组成及实现功能模拟电视向数字电视转化的进程不断加快,这不仅仅是视频传输和显示的一场变革,更重要的是由于采用了先进的数字压缩技术、多媒体技术和宽带网络技术,从而使电视广播不再限于单向发送音频视频信号,而是需要服务提供商能够根据用户的选择来提供相应的服务。模拟机顶盒只具备电视调谐和解码功能已不能满足要求,新型的数字机顶盒因此应运而生。数字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,通过对数字化压缩的图像声音信号进行解码还原,产生模拟视频和声音信号,以提供给观众高质量的电视节目。数字化、交互式、多媒体、多功能是数字机顶盒的基本特征,其中交互式是数字机顶盒的生命力所在。因为只有交互才能使用户的要求得以实现,而在未来有线电视和多媒体宽带网中最有应用前景的也正是交互式电视。2.1 数字机顶盒结构组成数字机顶盒由四大子系统组成,即控制子系统、信号处理子系统、网络接口子系统、用户扩展接口子系统。· 控制子系统:控制系统或系统微处理器是数字机顶盒的核心,它由 CPU、 ROM、 RAM组成。微处理器通过总线把各部分和谐地组织起来,除负责各子系统的初始化之外,还必须控制各部分的协调工作,共同实现数字机顶盒的整体功能。· 信号处理子系统:由单片或多片专用芯片组成。其中,数字调谐器接收来自天线、地面或有线电视网来的数字信号,并且从控制系统接收指令,通告有关传输层的类型、带宽、解调方式和解码信息。然后进行信道解调,解调后的视频数据流和音频数据流送至 MPEG-2解码器和MPEG-4解码器。· 网络接口子系统:用来实现与视频服务器的全双工通信,针对不同的接入网,采用相应的接口。· 用户接口及扩展接口子系统:与红外遥控器、面板、游戏控制器等外设进行通信,另外,随着付费电视的逐渐实行,解密卡和智能卡将成为数字机顶盒中必不可少的部分。事实上,一个完整的数字机顶盒由硬件平台和软件系统组成。底层软件提供操作系统内核以及各种硬件驱动程序;中间件将应用软件与依赖于硬件平台的底层软件分隔开,使应用不依赖于具体的硬件平台;应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用程序,通过应用程序来实现机顶盒的各种功能。2.2 数字机顶盒实现功能数字机顶盒的基本功能是接收和解码数字电视广播。此外,围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务,包括:· 电子节目指南EPG(Electronic Program Guide):它为用户提供一种容易使用、界面友好、快速访问所需节目的方式,用户可以通过EPG看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。· 高速数据广播:它能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种信息。· 软件在线升级:是数据广播的应用之一,数据广播服务器按DVB(Digital Video Broadcasting)数据广播标准将升级软件广播下来,数字机顶盒能识别该软件的版本号,在版本不同时接收该软件以对保存在存储器中的软件进行更新。· 因特网接入和电子邮件:数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能,并通过机顶盒内置的浏览器上网,发送电子邮件,也可提供各种接口与PC相连。· 有条件接收:其核心是加扰和加密。数字机顶盒应具有解扰解密功能,这是交互式电视收费运营机制的保证,通过建立一种有偿服务体系,为交互式电视产业的发展奠定良性循环的经济基础。3 数字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,其关键技术主要有:· 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( ISO/IEC 13818)视频压缩标准在交互式电视中广泛采用,适用于多种清晰度图像质量;MPEG-4(ISO/IEC 14496)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。

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