一、数字电视技术及背景
二、机顶盒基本知识
三、机顶盒知识扩展

一、数字电视技术及背景

数字电视是发展的必然趋势
电视技术发展历程
黑白－>彩色
模拟－>数字
标清－>高清

高清和标清分辨率比较

（一） 现有的彩电制式
PAL：英国、西欧、中国
NTSC：美国、美洲国家、日本等
SECAM：法国、前苏联国家

（二） 数字电视格式
i. 标准清晰度信号的码流格式：
MP@ML 以下：包括480i、576i、576p
ii. 高清晰度信号的码流格式：
MP@HL 以下：包括720p、1080i、1080p
iii. I:隔行p:逐行

标清
物理分辨率在720p 以下的一种视频格式。720p是指视频的垂直分辨率为720 线逐行扫描。具体的说， 是指分辨率在400 线左右的VCD、DVD、电视节目等“标清”视频格式，即标准清晰度。标准清晰度电视（SDTV）
高清
物理分辨率达到720p 以上则称作为高清,(英文表述High Definition)简称HD。关于高清的标准，国际上公认的有两条:视频垂直分辨率超过720p或1080i;视频宽纵比为16:9。高清晰度电视
（HDTV）。

隔行扫描（i）
隔行扫描是传统的电视扫描方式。按我国电视标准，一幅完整图像垂直方向由625 条构成，一幅完整图像分两次显示，首先显示奇数场（1、3、5……），再显示偶数场（2、4、6……）。由于线数是恒定的， 所以屏幕越大，扫描线越粗，大屏幕的背投电视扫描线几乎有几毫米宽，而小屏幕电视扫描线相对细一些。
逐行扫描（p）逐行扫描是使电视机的扫描方式按（1、2、3、……）的顺序一行行的显示一幅图像，构成一幅图像的625 行一次显示完成的一种扫描方式。由于每一幅完整画面由625条扫描线组成，对观看电视时，扫描线几乎不可见，垂直分辨率较隔行扫描提高了一倍，基本克服了大面积的闪烁的隔行扫描行固有的缺点， 使图像更为细腻、稳定。

由于采用了数字方式，因此同传统的模拟电视完全不同，
其从低到高有五档，分别是
D1 的480i 60Hz 和576i 50Hz
D2 的480p 60Hz 和576p 50Hz
D3 的19201080i 60/50Hz
D4 的1280720p 60/50Hz
D5 19201080p 50/60Hz
D1 和D2 可以是16：9 或4：3 的，D3 到D5 是16：9的屏幕比例，是真正的HDTV 图像。某些专业高清晰度数字电视摄像机还采用了方便电影格式转换的19201080 24p\25p\30p 方式记录图像。

HDTV（High-Definition Television）：高画质电
视或高清晰度电视，目前数字电视中最高级的一种， 屏幕比例为16：9，水平扫描线为1080i 或720p 或更高，最高解像度为1920 X 1080。伴音系统为数字环绕声系统。HDTV 有电视与显示器二种，电视带有数字高频头和数字音像解码系统，而显示器为高清晰度电视输入显示器，可不附带数字高频头和数字音像解码系统，但具备能显示高清晰度电视的连接端口，如VGA\YPbPr\DVI 等，并能有效示高清晰度电视图像于屏幕。

电视机输入端
由于电视机接口情况复杂，因此要仔细辨识，分情况处理。平板电视大多带多组输入、输出接口，有的甚至前面板、侧面板都有，而且接口标识不一，有中文标识，如“输入”、“输出”、“视频”、“音频”等；有英文标识，如“IN”、“OUT”、“AV”，“YCbCr”、“VGA”等；有些还有图形标识遥控器面板标识也千差万别，如关于信号源的选择，有的标注为“TV/AV”，有的标注为“视频”，有的只标“信号”或“信号源”等。

在进行信号源选择操作时，则有AV1、AV2、AV3、RF、VHS、DVD、VCD等输入可选，高档产品更有专为高清节目设计的DVI、HDMI接口，按键循环切换，因此在安装时要注意机顶盒信号应连接到哪组输入口。
出于成本考虑，某些电视机厂家对不同类别接口设定的可用优先级不同，如S端子、AV端子同时有输入时，S端子起作用，而另一路通过AV端子进来的信号则不显示；某些厂家则设计为在两路不同类别端子都有输入时，信号相互冲突，什么都不显示，必须拔掉一路信号连接线才能正常工作；有的产品同类接口中同时只有一路或几路可用，其他接口即使连上信号线，也不能用。

电视机输入端口介绍
VGA 接口
VGA 接口又称(S-Dub)，这是源于电脑的输入接口，由于CRT 显示器无法直接接受数字信号的输入，所以显卡只能采取将模拟信号输入显示器的方式来获得画面。而VGA 就是将模拟信号传输到显示器的接口。VGA 接口上面共有15 针空，分成三排，每排五个。VGA 接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。

DVI 接口
DVI 接口与VGA 都是电脑中最常用的接口，与VGA 不同的是，DVI 是以全数字传输的接口，所以在画质上保证了完全无压缩的传输。但并不代表其只是在电脑中的接口，实际上，无论VGA 与DVI 在其他领域应用的都非常广泛，比如数字化的电视等等。由于显卡处理的数据信号都是全部数字化的，如果要将画面传输到CRT 显示设备中就必定要通过数模转换器将数字信号转为模拟信号传送过去，但是在转换过程中也就必定会造成画质的失真。这显然很不好， 不但麻烦，而且画质还会失真。所以DVI 接口就出现了，这是全数字传输的接口，可将数字信号不加转换的直接传输到显示器中，但是传统的CRT 电视由于技术原因，无法直接接收数字信号，所以CRT 面临着被液晶所取代的趋势，正如前不久东芝正式宣布的，其《CRT 系列电视的时代将彻体结束》，并要已全新的数字化面貌登场。

HDMI 接口
HDMI 接口是最近才出现的接口，它同DVI 一样是采用全数字化信号的传输，但是不同的是，HDMI 接口不但可以提供全数字的视频信号，而且还可以同时传输音频。就好像又回到了有线的射频接口一样，只是不一样的是，采用全数字化的信号传输不会像射频那样出现视频与音频干
扰导致画质不佳的情况。这种接口由于可以同时传输音频与视频，而且是采用全数字信号，所以在家用数字电视上应用非常广。如果收看国家高清信号电视的话，需要购买电视机顶盒，而机顶盒与电视连接就需要使用HDMI 接口，所以这样看来，HDMI取代DVI 已成必然趋势了！

彩色制式的选择
如果把平板电视、普通电视机都看作显示器的话，其色彩还原的显示制式分为“SYS1”、“SYS2”、“SYS3”，分别对应PAL、SECAM、NTSC三种制式。其中PAL制又分为PAL-B/G（西欧使用）、PAL-I（中国香港使用）、PALD/K（中国大陆使用）。有时主动识别输入信号的彩色制式并自动适应。
要正常收看到数字电视，安装时需要选择PAL-D制，但某些老式电视机由于设计缺陷，没有记忆功能，每次开机时均显示NTSC制，表现为图像没有色彩或色彩失真严重，需修改彩色制式；有的每组输入端口初始都不是PAL，每次开机上电后都需要修改制式；某些电视机部分端口为PAL制式，其他为NTSC制式。

模拟电视和数字电视的对比

数字电视是一个“系统”
录制、编排、播发、传输、接收、播放整个过程都是采用数字化处理。数字电视＝电视技术＋计算机技术

数字电视是一条产业链
包括内容制作商、业务（服务）提供商、网络运营商、系统集成商、设备供应商、关键部件供应商、技术供应商等。机顶盒作为终端接收设备，只是其中一个环节。

数字电视的发展历程与现状

1994年，数字卫星电视启动；

1998年，数字地面电视开始试播；

	欧、美、日发展较快；数字卫星电视出现最早，目前最为成熟与规范；数字有线电视大面积使用，数字地面电视也具备规模；移动电视、手机电视试验运营阶段。

我国数字电视发展时间表
第一阶段大致到2005年底，直辖市、东部地区级以上城市、中部省会城市和地区级城市，以及西部省会城市向数字化过渡；
第二阶段到2008年，地市级城市和西部少数城市普及数字化；
第三阶段到2010年，数字化扩展到东部县以上和中部大部分县以上的城市；
第四阶段到2015年，西部地区基本实现数字化并力争完成数字化的整体过渡。

数字电视标准
欧洲DVB标准体系 (Digital Video Broadcasting)
欧洲国家采用的标准，中国在国标出台之前采用的也是DVB的标准

美洲标准体系ATSC(Advanced Television System Committee )
采用国家：美国、加拿大、墨西哥、阿根廷(试验)、智利(试验)、韩国

日本标准体系ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting)
采用国家：日本、巴西、阿根廷(试验) 、智利(试验) 、厄瓜多尔、玻利维亚、秘鲁、委内瑞拉、巴拉圭、巴拿马

中国国标体系
卫星ABS-S(Advanced Broadcasting System)
地面DTMB(Digital Terrestrial Mutimedia Broadcasting)
移动多媒体广播CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)

音视频压缩标准
MPEG (Moving Pictures Experts Group)
国际通用的音视频压缩标准
MPEG-1(VCD, CD-ROM)
MPEG-2(DTV数字电视,HDTV,DVD)
MPEG-4(iTV互联网交互电视)
H.264/AVC(Advanced Video Coding) = MPEG-4.10

AVS (Audio Video codingStandard)
中国具备自主知识产权的信源编码标准(目前音视频产业可以选择的信源编码标准有四个：MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC（简称AVC，也称JVT、H.264）、AVS。从制订者分，前三个标准是由MPEG专家组完成的，第四个是我国自主制定的。从发展阶段分，MPEG-2是第一代信源标准，其余三个为第二代标准。从主要技术指标——编码效率比较：MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，AVS和AVC相当，都是MPEG-2两倍以上。 )

二、机顶盒基本知识
什么是机顶盒？
广义
凡是与电视机连接的网络终端设备都可称之为机顶盒Set Top Box
狭义
卫星机顶盒：DVB-S、DVB-S2、ABS-S
地面机顶盒：DVB-T、DVB-T2、DTMB
有线电视机顶盒：DVB-C
IP网络机顶盒：IPTV、P2P流媒体

机顶盒的位置

机顶盒存在的几大理由
还存在大量的模拟电视机，大部分都还不具备处理数字电视信号的能力
数字电视一体机还没大量普及
原因复杂，市场、标准、CA
电视功能单一，机顶盒可以扩展其他功能
市场需求

机顶盒基本术语
Electronic Program Guide 电子节目指南(EPG)
Teletext图文电视：广播系统将文字、图文信息经过一定形式的编码，以数字信号方式叠加在正常电视信号场消隐期的某些行上，并且和电视信号一起传输
数据广播：指以点对面广播方式传输文本、图像、音频、视频等多媒体信息数据的技术方式
Conditional Access System条件接收系统(CAS)指用来控制用户对广播服务或者节目进行接收的系统，即用户只能收看经过授权的广播服务或者节目

机顶盒的功能
机顶盒基本功能是让用户能在现有模拟电视上观看数字电视节目，同时具备广播和交互式多媒体应用功能。
电子节目指南(EPG)
数据广播
软件在线升级
Internet
条件接收(CA)
数字视频、数字信息及交互应用衍生更多增值业务

机顶盒发展趋势
数字电视一体机、机卡分离、低功耗

交互式STB、VOD视频点播、3D引擎、游戏娱乐

HDTV、PVR、多解码

DVB/IP多媒体网关、支持多种视频编码格式、各种数字设备互联

机顶盒软件结构

机顶盒软件技术
实时操作系统
Linux、VxWorks、STOS、WindowsCE等等
中间件
Opentv的EN2、Liberate的TVNavigator、Enreach的EnreachTV、Canel+的Mediahighway和Intellibyte的IBEPG、IBSIManager、IBBrowser等等。
加解扰技术
NDS、Nagra、Irdeto、Viaccess、Conax、永新同方、天柏、数码视讯

机顶盒产业链

如何了解机顶盒
接收标准(卫星/地面/有线/IP)
标清SD或高清HD视频格式
SD- <720p
HD- 720p, 1080i, 1080p
音视频解码能力(MPEG2, MPEG4,H.264,AVS)
存储器的要求(FLASH,SDRAM)
音视频接口
TV Out,AV/RCA/CVBS, S-Video,
YPbPr, SCART, D端子, VGA
HDMI
外设接口(USB,Ethernet,RS232,IDE)
前面板(数码管显示/VFD真空荧光显示)
CA要求(Nagra,NDS,Irdeto,Conexant)
CI要求
电源(外置/内置)

机顶盒的硬件结构

机顶盒工作原理
调谐模块(Tuner)接收射频信号并下变频为中频信号，然后进行转换变为数字信号，再送入解调模块(Demod)进行解调，输出传输流(TS)串行或并行数据。解复用模块(Demux)接收传输流，从中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES和音频PES。视频PES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MEPG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。高频头主要实现数字电视信号的接收和解调，输出TS 流。机顶盒主芯片对高频头给出的TS 流进行解复用、解码等操作，解码输出的数字音视频信号经过机顶盒内音视频处理电路处理后输出给模拟电视机。

接口识别

主芯片
解码、解复用、CPU。厂商：ST、NXP、NEC、Broadcom

Flash闪存
用于存储机顶盒软件及数据，主要供应商有：ST、富士通、Spansion

内存SDRAM、DDR、DDR2
三星(Samsung)、现代(Hynix)、南亚(Nanya)等等

Demod+Tuner
分体、一体化、立式、卧式、左旋、右旋
Demod：ST、NXP、国芯、AVAILINK
Tuner：Sharp、LG、Samsung

机顶盒的整机构成

三、数字电视机顶盒的功能
■ 数字视/音频
■ 电子节目指南（EPG）。给用户提供一个容易使用、界面友好、 可以快速访问 想看节目的一种方式，用户可以通过该功能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；
■个人视频录制器(PVR：Personal Video Recorder) U盘，移动硬盘
■ CA（有条件接收）：有条件接收的核心是加扰和加密，数字电视机顶盒应具有解扰和解密功能。
■ 软件在线升级：可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器将升级软件传送给机顶盒，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。

增值业务
总之，到 目前为止，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。具体见下表：
模拟电视广播、FM广播，模拟付费（加扰）电视
　　数字视频 卫星数字视频广播（DVB-S）；
　　地面数字视频广播（DVB-T）；
　　有线数字视频广播（DVB-C）；
　　MMDS数字视频广播；
　　数字付费（加扰）电视
　　数字音频 IP电话/传真；
　　音乐（MOD）；
　　实时音频卡拉OK点播（KOD）
　　数字数据 信息点播（IOD）；
　　数据广播（BIS）；
　　股市证券信息广播（SIS）；
　　VBI图文电视；
　　应用程序下载；
　　远程数据库流向；
增值业务2
　电子商务；
　　家居银行
　　交互式多媒体 互联网接入服务（IAS）；
　　远程教育；
　　远程医疗；
　　网上购物；
　　网上收费；
　　电子广告；
　　股市证券服务（SES）；
　　网上（音、视频）广播业务；
　　可视电话与电视会议；
　　社区多功能服务