數(shù)字電視機頂盒技術(shù)及其發(fā)展(下)

2、數(shù)字電視機頂盒軟件系統(tǒng)

    在機頂盒中，軟件系統(tǒng)是一個重要的組成部分。主控制器的工作通過軟件的執(zhí)行來完成。

圖二  機頂盒軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    機頂盒的軟件基本結(jié)構(gòu)如圖二所示。操作系統(tǒng)一般采用實時操作系統(tǒng)。在這個操作系統(tǒng)中主要完成進程調(diào)度、中斷管理、內(nèi)存分配、進程間通信、異常處理、時鐘提取等工作。硬件驅(qū)動部分提供外圍硬件設(shè)備的驅(qū)動，包括I2C總線、異步串行通信口、并行通信口、非易失內(nèi)存、鍵盤、遙控器、調(diào)諧器、信道解碼模塊等。圖形接口主要用于完成圖形顯示功能，以便于為用戶提供友好的圖形用戶界面。音頻解碼和視頻解碼驅(qū)動用于控制音頻解碼和視頻解碼硬件的工作。解復(fù)用和數(shù)據(jù)表提取模塊主要是對碼流解復(fù)用和數(shù)據(jù)表提取操作的控制。應(yīng)用程序編程接口將所有與硬件相關(guān)的底層函數(shù)映射到一個統(tǒng)一的接口上，并且提供一些與硬件無關(guān)的公用處理函數(shù)，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、圖形格式分析、業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)表分析等。條件接收驅(qū)動用于完成條件接收處理的工作和軟件接口。應(yīng)用程序編程接口為應(yīng)用程序提供了一個公共的編程接口，把應(yīng)用程序與硬件屏蔽開，使得應(yīng)用程序與硬件無關(guān)。這樣，就便于實現(xiàn)應(yīng)用程序的可移植性。
    （1）中間件

    中間件是數(shù)字電視接收系統(tǒng)的軟件平臺，為數(shù)字電視應(yīng)用提供運行環(huán)境和軟件接口。中間件作為數(shù)字機頂盒中的一個獨立的軟件層，將應(yīng)用軟件與底層硬件和操作系統(tǒng)隔離開，對操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序定義了統(tǒng)一接口，同時對應(yīng)用程序也定義了統(tǒng)一接口，另外對常規(guī)數(shù)字廣播電視業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)也提供統(tǒng)一接口。中間件定義了一組較為完整而標準的應(yīng)用程序接口，使應(yīng)用程序獨立于操作系統(tǒng)和硬件平臺，從而將應(yīng)用的開發(fā)變得更加簡捷，使產(chǎn)品的開放性和可移植性更強。它通常由Java虛擬機、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、圖像與多媒體模塊等組成，中間件將應(yīng)用軟件與依賴于硬件的驅(qū)動層軟件分隔開來，使應(yīng)用軟件不依賴于具體的硬件平臺。
 
  
    （2）SI/EPG
   
    業(yè)務(wù)信息（SI）包括：節(jié)目業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表（BAT）、節(jié)目業(yè)務(wù)描述表（SDT）、節(jié)目段信息表（EIT）、運行狀態(tài)表（RST）、時間及日期表（TDT）、時間偏移表（TOT）等。通過這些數(shù)據(jù)表，機頂盒可以向用戶提供節(jié)目的內(nèi)容描述、節(jié)目的類型、節(jié)目的播放時間、節(jié)目的分級等信息。機頂盒在解復(fù)用的處理中提取這些數(shù)據(jù)表，通過分析和處理，然后通過用戶界面提供給用戶，形成了電子節(jié)目指南（EPG）。用戶瀏覽這些信息，并做出選擇，通過遙控器、鍵盤或按鍵等輸入設(shè)備告知機頂盒根據(jù)用戶的選擇提取相應(yīng)的節(jié)目碼流或數(shù)據(jù)碼流。

    （3）節(jié)目業(yè)務(wù)搜索

    在模擬電視系統(tǒng)中，電視頻道的搜索只需要按照頻點逐一進行即可。而在數(shù)字電視系統(tǒng)中，頻道與節(jié)目業(yè)務(wù)不再是一一對應(yīng)的關(guān)系，信道傳輸系統(tǒng)的參數(shù)也有多種配置方式。因此，機頂盒對節(jié)目業(yè)務(wù)的搜索要對應(yīng)前端廣播系統(tǒng)進行設(shè)計。一般是由運營商指定一個固定頻道，作為頻道配置信息的發(fā)布頻道。在機頂盒中預(yù)先內(nèi)置該頻道參數(shù)。

    （4）疊印字幕

    由于數(shù)字電視系統(tǒng)本身就具有多業(yè)務(wù)功能，疊印顯示也是機頂盒的基本功能，因此在數(shù)字電視機頂盒中可以較好的實現(xiàn)疊印字幕功能。疊印字幕可以根據(jù)用戶的選擇開啟和關(guān)閉。

    由于機頂盒中的軟件非常復(fù)雜，因此難免存在一些錯誤。另外隨著業(yè)務(wù)的不斷變化，軟件的功能也需要不斷的完善。因此軟件更新就成為一項重要的需求。軟件更新的實現(xiàn)方法包括在線廣播下載更新和單機本地更新。單機本地更新通過機頂盒上專用數(shù)據(jù)口將程序燒寫到FLASH內(nèi)存中，或通過更換程序RON實現(xiàn)。在線廣播下載更新是在系統(tǒng)前端通過特定的協(xié)議將更新軟件插入到碼流中，傳送給機頂盒。

三、數(shù)字電視機頂盒的功能

    數(shù)字電視機頂盒能夠接收MPEG-2數(shù)字電視傳輸流和各種數(shù)據(jù)信息，通過解調(diào)、解復(fù)用、解碼和視音頻編碼，在模擬彩色電視機上觀看數(shù)字電視節(jié)目和各種數(shù)據(jù)信息。目前，數(shù)字電視機頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目，同時具有所有廣播和交互式多媒體應(yīng)用功能，包括：
  
    （1）電子節(jié)目指南：它為用戶提供一種容易使用，界面非常友好，可以快速訪問想看節(jié)目的方式，用戶可以通過該功能看到各個頻道上近期將播放的電視節(jié)目。
  
    （2）支持交互式應(yīng)用如準視頻點播、視頻點播、互動游戲等。
  
    （3）高速數(shù)據(jù)廣播：能為用戶提供股市行情、票務(wù)信息、電子報紙、熱門網(wǎng)絡(luò)等各種信息。
  
    （4）因特網(wǎng)接入和電子郵件：數(shù)字電視機頂盒通過內(nèi)置的電纜調(diào)制解調(diào)器便可實現(xiàn)因特網(wǎng)接入功能。用戶可以通過機頂盒內(nèi)置的瀏覽器上網(wǎng)，發(fā)送電子郵件，也可以提供各種接口與PC相連，使用PC接入因特網(wǎng)。
  
    （5）軟件在線升級：可看成是數(shù)據(jù)廣播的應(yīng)用之一。數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器將升級軟件傳送給機頂盒，機頂盒能識別該軟件的版本號，在版本不同時接收該軟件，并對保存在存儲器中的軟件進行更新。
  
    （6）有條件接收：有條件接收的核心是加擾和加密，數(shù)字電視機頂盒應(yīng)具有解擾和解密功能。
  
    隨著數(shù)字電視和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電視機頂盒的功能將更加完善，尤其是單片PC技術(shù)的發(fā)展，將促使數(shù)字電視機頂盒在物理結(jié)構(gòu)上將各部分硬件高度集成，形成STB核心芯片，從而減小體積，降低成本，提高性能。外部接口將更加豐富，通過USB接口可以和數(shù)碼相機連接，通過IDE接口可以掛接硬盤實現(xiàn)節(jié)目存儲等。交互式機頂盒將成為數(shù)字電視機頂盒的主流，用戶在模擬彩色電視機上不僅能收看數(shù)字電視，還能實現(xiàn)娛樂和上網(wǎng)。

四、數(shù)字電視機頂盒的分類

    機頂盒分為標準清晰度(SD)和高清晰度(HD)兩種級別，每種級別按照業(yè)務(wù)和功能劃分為基本型、增強型、高級型三種類型。“機頂盒及其附帶遙控器的功能”國家廣電總局已頒布了實施指導(dǎo)意見。

　　基本型機頂盒具有能滿足免費數(shù)字電視業(yè)務(wù)和付費電視業(yè)務(wù)的基本功能，具備授權(quán)數(shù)字電視節(jié)目的接收、簡體中文顯示和GB2312字庫、基本EPG、軟件升級、加密信息提示等。

　　增強型機頂盒在基本型機頂盒功能的基礎(chǔ)上，具有能滿足按次付費業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)、廣播式視頻點播和本地交互業(yè)務(wù)的功能，具備集成中間件、GB13000字庫等。

　　高級型機頂盒在增強型機頂盒功能的基礎(chǔ)上，具有能滿足視頻點播業(yè)務(wù)、上網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)、電子郵件收發(fā)業(yè)務(wù)、互動游戲及IP電話業(yè)務(wù)的功能，具備開放式的中間件系統(tǒng)、復(fù)雜的EPG、回傳信道、支持Internet接入、存儲硬盤等。

　　高清晰度電視機頂盒是上述三種類型的橫向擴展，可以兼容接收標清和高清信號，可做
上下變換，輸出標清和高清信號。

    上述這種分類只是機頂盒的基本分類，至于在實際應(yīng)用過程中服務(wù)平臺的運營商則會針對當?shù)叵�費者的需求進行充分的市場調(diào)研后，結(jié)合當?shù)氐男枨�，制定適合的機頂盒要求。

五、數(shù)字電視機頂盒的發(fā)展

    現(xiàn)在全球都在進行廣播電視數(shù)字化，各國相繼制定數(shù)字電視計劃，相繼推出了數(shù)字電視服務(wù)，而作為接收載體的機頂盒市場更是繁榮起來，各大機頂盒廠商根據(jù)不同的市場需求，推出了各異但功能卻更先進的機頂盒，如：（1）沖電氣工業(yè)開發(fā)出可以連接電視機播放高畫質(zhì)圖像的機頂盒，該產(chǎn)品為業(yè)內(nèi)首款支持預(yù)測編碼方式提供高清晰畫質(zhì)的"Qurter-PEL"功能的機頂盒，機頂盒通過在泛用DSP上進行軟件處理從而得以降低價格。（2）美國摩托羅拉公司和靈活電視公司聯(lián)合推出了一種聲控數(shù)字電視機頂盒，用戶可通過說話來讓電視機播放他們想看的節(jié)目。（3）Pace微技術(shù)公司生產(chǎn)的DC－550 HD高清晰度數(shù)字有線機頂盒，是迄今世界上最小的ＨＤ機頂盒，該設(shè)備支持在有線網(wǎng)上傳送VOD和HDTV。（4）美國DG2L科技成功開發(fā)了具備支持MPEG-4規(guī)格的編解碼功能的IP機頂盒“Neuron”系列，除可使用MPEG-4規(guī)格進行HDTV播放外，還配備了支持MPEG-2規(guī)格的解碼功能。（5）Broadcom公司在美國推出系列Echostar衛(wèi)星電視機頂盒，這種TVSTB使用Broadcom公司的IC，使幾臺電視機能用一個機頂盒運行，解決了一機多用問題，機頂盒不用隨電視機的數(shù)量配置的問題，這也是多數(shù)家庭最現(xiàn)實的問題。相信隨著機頂盒功能的改進和使用的方便快捷，機頂盒將為數(shù)字電視的推廣提供更強有力的支持與服務(wù)。

    數(shù)字電視機頂盒是模擬電視機向數(shù)字電視機過渡的最佳解決方案。數(shù)字電視機頂盒是數(shù)字時代家庭必備的多媒體信息終端，使用數(shù)字電視機頂盒的有線電視用戶，可以享受電視、數(shù)據(jù)、話音等全方位的信息服務(wù)。隨著數(shù)字技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電視機頂盒的功能將進一步得到完善。

附注：與機頂盒相關(guān)的標準和規(guī)范

與數(shù)字電視機頂盒有關(guān)的一些技術(shù)標準和規(guī)范包括：

● GB/T 17975.1-2000信息技術(shù)  運動圖像及其伴音信息的通用編碼  第1部分：系統(tǒng)

● GB/T 17975.2-2000信息技術(shù)  運動圖像及其伴音信息的通用編碼  第1部分：視頻

● GB/T 17975.3-2000信息技術(shù)  運動圖像及其伴音信息的通用編碼  第1部分：音頻

● GB/T 17971.3-1997信息技術(shù)  具有1.5Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及其伴音的編碼  第3部分：音頻

● GB 2312-80  信息交換用漢字編碼字符集基本集

● GB 13000.1-1993  信息技術(shù)  通用多八位編碼字符集（UCS）第一部分：體系結(jié)構(gòu)與基本多文種平面

● GB/T 170-2001   有線數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制規(guī)范

● GB/Z 174-2001   數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范

● GB/Z 175-2001   數(shù)字電視廣播條件接收系統(tǒng)規(guī)范

● GB/T 155-2000   高清晰度電視節(jié)目制作及交換用視頻參數(shù)值

● 有線數(shù)字電視EPG應(yīng)用指南

● 有線數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息應(yīng)用指南

● 有線數(shù)字電視CA系統(tǒng)應(yīng)用指南

● 運動圖像及其伴音信號的通用編碼系統(tǒng)、視頻和音頻部分的實施指南。