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數字機頂盒解碼原理

其實說白了,數字機頂盒就是壹種把數字信號轉換成模擬信號的變換設備。

我們大部分時候會產生這樣的疑問,既然從電視臺發出的是模擬信號,接收到電視機的也必須是模擬信號,那為什麽還要用到數字機頂盒呢?現在生活中,我們總是希望自己的電視機能播放清晰度高的電視節目,從模擬電視向高清晰度數字電視過渡,是壹個跨越式的過渡,可以說無法直接兼容,也就是說目前的所有的模擬電視是不能使用的,所以壹步到位是不現實的。通常現在的做法是:電視臺將模擬信號先轉換成數字信號,傳送到家中的數字機頂盒後,將數字信號轉變成模擬信號輸入給現在的模擬電視機顯示信息,這樣有效地避免了電視信號在傳輸過程中導致的幹擾和損耗,電視接收的信號質量得到了很大程度的改善。

數字機頂盒的主要技術有:信道解碼、信源解碼、上行數據的調制編碼、嵌入式CPU、MPEG-2解壓縮、機頂盒軟件、顯示控制和加解擾技術。

(1)信道解碼:數字電視機頂盒中的信道解碼電路相當於模擬電視機中的高頻頭和中頻放大器。在數字電視機頂盒中,高頻頭是必須的,不過調諧範圍包含衛星頻道、地面電視接收頻道、有線電視增補頻道。根據DTV目前已有的調制方式,信道解碼應包括QPSK、QAM、 OFDM、VSB解調功能。

(2)信源解碼:模擬信號數字化後,信息量激增,必須采用相應的數據壓縮標準。數字電視廣播采用MPEG-2視頻壓縮標準,適用多種清晰度圖像質量。音頻目前則有AC-3和MPEG-2兩種標準。信源解碼器必須適應不同編碼策略,正確還原原始音、視頻數據。

(3)上行數據的調制編碼:開展交互式應用,需要考慮上行數據的調制編碼問題。目前普遍采用的有3種方式,采用電話線傳送上行數據,采用以太網卡傳送上行數據和通過有線網絡傳送上行數據。

(4)嵌入式CPU:嵌入式CPU是數字電視機頂盒的心臟,當數據完成信道解碼以後,首先要解復用,把傳輸流分成視頻、音頻,使視頻、音頻和數據分離開,在數字電視機頂盒專用的CPU中集成了32個以上可編程PID濾波器,其中兩個用於視頻和音頻濾波,其余的用於PSI、SI和Private數據濾波。CPU是嵌入式操作系統的運行平臺,它要和操作系統壹起完成網絡管理,顯示管理、有條件接收管理(IC卡和 Smart卡)、圖文電視解碼、數據解碼、OSD、視頻信號的上下變換等功能。為了達到這些功能,必須在普通32~64位CPU上擴展許多新的功能,並不斷提高速度,以適應高速網絡和三維遊戲的要求。

(5)MPEG-2解碼:MPEG-2是數字電視中的關鍵技術之壹,目前實用的視頻數字處理技術基本上是建立在 MPEG-2技術基礎上,MPEG-2是包括從網絡傳輸到高清晰度電視的全部規範。MP@LL用於VCD,可視電話會議和可視電話用的H.263和 H.261是它的子集。MP@ML用於DVD、SDTV,MP@MH用於HDTV。

MPEG-2圖像信號處理方法分運動預測、DCT、量化、可變長編碼4步完成,電路是由RISC處理器為核心的ASIC電路組成。

MPEG-2解壓縮電路包含視頻、音頻解壓縮和其它功能。在視頻處理上要完成主畫面、子畫面解碼,最好具有分層解碼功能。圖文電視可用APHA叠顯功能選加在主畫面上,這就要求解碼器能同時解調主畫面圖像和圖文電視數據,要有很高的速度和處理能力。OSD是壹層單色或偽彩色字幕,主要用於用戶操作提示。

在音頻方面,由於歐洲DVB采用MPEG-2伴音,美國的ATSC采用杜比AC-3,因而音頻解碼要具有以上兩種功能。

(6)數字電視機頂盒軟件:電視數字化後,數字電視技術中軟件技術占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實現外,包括電視內容的重現、操作界面的實現、數據廣播業務的實現,直至機頂盒和個人計算機的互聯以及和Internet的互聯都需要由軟件來實現,具體如下:

1 硬件驅動層軟件: 驅動程序驅動硬件功能,如射頻解調器、傳輸解復用器、A/V解碼器、OSD、視頻編碼器等。

2 嵌入式實時多任務操作系統:嵌入式實時操作系統是相對於桌面計算機操作系統而言的,它不裝在硬盤中,系統結構緊湊,功能相對簡單,資源開資較小,便於固化在存儲器中。嵌入式操作系統的作用與PC機上的DOS和Windows相似,用戶通過它進行人機對話,完成用戶下達的指定。指定接收采用多種方式如:鍵盤、鼠標、語音、觸摸屏、紅外遙控器等。

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