数字电视机顶盒的基本原理及构成探讨

数字电视机顶盒的基本原理及构成探讨

摘要：随着我国经济的发展和科技的进步，广播电视网也正在向产品化、网络化、数字化的方向发展。其中，数字机顶盒作为系统中的用户终端设备是一项关键的设备。本文主要介绍了数字电视当中机顶盒的原理及其构成。

关键词：数字电视机顶盒；原理；构成

一、引言

随着我国经济的发展和科技的进步，广播电视网也正在向产品化、网络化、数字化的方向发展。其中，数字机顶盒作为系统中的用户终端设备是一项关键的设备。由于数字机顶盒能够将数字电视信号进行转换，成为模拟电视机可以接收到的PAL/NTSC信号，同时也能够支持因特网浏览、视频（VOD）点播、可视电话、DVD播放等多媒体的功能以及放大、解密、加扰的功能，和普通模拟电视机进行组合便能够构成完整独立的数字电视的接收机，因此其市场发展前景可谓是极其广阔。本文主要介绍了数字电视当中机顶盒的原理及其构成。

二、数字电视机顶盒的基本原理

作为一种普遍应用于广播电视领域方面的转换信号的系统，机顶盒由于其用途和功能的不同，在早期可分为付费电视的机顶盒、图文电视的机顶盒、增补频道的机顶盒等。而随着数字电视技术的迅速发展，当前我国主要应用的就是进行数字电视接收的机顶盒。同时，按照传输媒体的区别，数字电视的机顶盒又可以分为三种，那就是有线数字电视的机顶盒、地面数字电视的机顶盒和数字卫星的机顶盒，而其中的有线数字电视的机顶盒在我国应用最为广泛。

数字电视的机顶盒能够进行数字电视节目的接收、数据业务的处理以及多种应用方面的解析。其信源在进入到有线电视网络之前要完成二级编码，一级是作传输用途的信道编码，而另一级则是音视频信号信源的编码以及所有信源所封装而成的传输流。接收端的机顶盒与前端相应，首先从传输层进行信道编码信号的提取，以此来完成信道的解调；然后进行已压缩信源编码信号的还原，并恢复原始的音视频流，另外再完成数据业务以及多种应用方面的接收和解析。一般有线数字电视的机顶盒是由出高频头、信源解复用器、信道解调器、视频编码器、MPEG-2解码器、嵌入式CPU系统、音频D/A以及条件接收模块、外围接口等所构成。另外，机顶盒要具有交互功能则需要回传通道。其中，高频头对有线网

高频信号进行接收，QAM解调器则进行信道的解码，并从载波当中将包含有音视频以及其它的数据信息传送流进行分离。在传送流当中通常包含有几个音视频流以及一些其它的数据信息。而解复用器则是用来对不同的节目进行区分，并提取相应的数据流和音视频流，送入到MPEG-2解码器及其相应解析软件中，以完成对数字信息的最终还原。而对于付费电视来说，通过条件接收模块来对音视频流进行解扰，并通过含有进行记账和识别用户功能的智能卡来保证合法用户的正常收看。而MPEG-2解码器则对音视频信号进行解压缩，再经过视频编码器以及音频D/A进行变换，从而将模拟音视频的信号还原出来，最后在常规的彩色电视机上面显示出高质量的图像。

三、数字电视机顶盒的技术

1、信源解码

在将模拟信号进行数字化后，其信息量激增，因而必须采用一定的数据压缩。当前我国数字电视广播通常采用MPEG-2视频压缩的标准，其适用于多种清晰度的图像质量。而音频则主要有MPEG-2和AC-3两种标准。因此信源解码器应当能适应不同的编码策略，从而正确地还原其原始音视频的数据。

2、信道解码

其信道解码电路就仿佛模拟电视机当中的中频放大器和高频头。而在数字电视的机顶盒当中，其高频头是必须有的，但是调谐范围包含了有线电视的增补频道、地面电视的接收频道以及卫星频道。

3、上行数据中的调制与编码

交互式应用的开展，需要考虑到上行数据中的调制与编码间题。当前我国普遍采用的主要有三种方式，采用有线网络来进行上行数据的传送、采用因特网卡来进行上行数据的传送以及采用电话线来进行上行数据的传送。

4、MPEG-2解码

当前我国视频数字实用的处理技术都基本上是在MPEG-2技术的基础上建立起来的。其在视频的处理上要进行主画面及子画面的解码，且最好要具有分层解码的功能。另外，图文电视能用APHA的迭显功能在主画面上选加，这就要求其解码器能够同时解调图文电视数据和主画面图像，因而要有很高的处理能力和速度。

5、嵌入式CPU

作为数字电视的机顶盒心脏，嵌入式CPU在数据完成了信道解码之后，首先要进行解复用，并把传输流分为音频、视频，使数据、音频和视频分离开来，而作为嵌入式的操作系统运行平台，CPU要和操作系统共同完成显示管理、网络管理、有条件的接收管理、数据解码、图文电视解码、上下变换视频信号等功能。

四、数字电视机顶盒的构成

伴随着数字电视市场逐渐的成熟，机顶盒作为其接收的终端也得到了迅速的发展，并实现了利用机顶盒来进行交互型和增强型的电视服务，比如网络浏览、视频点播、电子节目菜单等业务，已成为了机顶盒软件在开发中的主要任务，而且其中间件产品也应时而生。

一套完整的数字电视机顶盒是由三层所构成：应用软件、中间件和底层的软硬件资源。其中，应用软件包括了本机已存储了的应用软件以及可下载到的应用软件；而中间件是一种通过应用程序接口的形式把机顶盒通用和基本的功能提供给予机顶盒的生产厂家，并存储在了机顶盒的闪存当中，以此来把应用程序和底层的硬件细节、操作系统隔离开来；底层的软硬件资源则主要包括底层软件和硬件，其中软件提供了操作系统的内核及其各种硬件的驱动程序，而硬件提供了机顶盒中的硬件平台。

参考文献：

[1] 穆维新.方向前.韩建勋. 数字电视机顶盒的组成原理及设计方案研究[J]．半导体技术，2006(06)．

[2] 黄海驰.数字电视机顶盒的基本原理、技术及构成探讨[J]．价值工程，2010(24).

[3] 孙小芹. 数字电视机顶盒原理及常见故障分析[J].科技经济市场，

2007(09).

[4] 覃焕昌.滕政胜.数字电视机顶盒原理及其应用[J]．商场现代化，2007(06).

[5] 邓圻贵. 移动数字电视机顶盒的组成及工作原理[J].中国有线电视，

2007(02).

[6] 祝军. 有线数字电视机顶盒原理及常见问题处理办法[J].中国有线电视，