数字电视技术与机顶盒研究

摘要：随着社会经济发展和人们生活水平的提高，人们对各种娱乐方式的要求也越来越高。数字电视作为传统的娱乐设备，在人们的日常生活中发挥着重要作用。在数字电视中，机顶盒是最具有标志性及过渡性的产品，已经得到了广泛应用，并且在今后的发展中依然具有很强的市场影响力及发展空间。随着国内数字电视的不断发展，芯片技术及软件技术也在不断发展，数字机顶盒的功能逐渐增强，进而能够满足用户的多种需求，并为用户提供不同层次的服务。本文主要针对数字电视与机顶盒的发展、开发应用进行分析探讨。

关键词：数字电视技术；机顶盒；开发分析

数字电视机顶盒作为一种新型的家用电器，主要通过对电视功能进行扩展，将地面数字信号、有线数字电视信号、卫星直播数字电视信号、以及互联网数字信号进行一定转换，使这些信号向可以被大多模拟电视机能够接收的信号方向转换，在进行数字信号转换后，观众可以看到存在于模拟电视机中的数字电视节目，并方便进行各种教育、交互式数字商业活动以及娱乐活动。

1概述

1.1概念。数字电视机顶盒是一种有线电视转换设备，能够将数字信号向模拟信号进行转换，主要通过对声音信号以及数字化压缩图像进行解码还原，产生模拟的声音信号和视频信号，然后通过音响设备以及电视显示器等将高质量的电视节目呈现给观众。该过程主要采用了兼容的方法，且一直发展到现在。数字电视是一种全新的电视形式，区别于传统的电视，数字电视技术能够为用户提供更清晰、真实的画面，具有较高的体验性。数字电视技术的数字信号处理较强，在使用过程中能够更好地利用频谱资源，大大提高了信号质量[1]。同时，进行数字化传输能够减少外来因素的干扰，确保数据资料的可靠性和稳定性，且传输时间较短。1.2分类。根据用途不同，数字电视机顶盒可以分为以年轻人为目标群体的数字电视机顶盒、以购物为主的数字电视机顶盒、以父母为目标群体而设计的数字电视机顶盒；根据清晰度不同，数字电视机顶盒可以分为高清晰度数字电视机顶盒、标准清晰度数字电视机顶盒；根据传输媒介不同，数字电视机顶盒可以分为有线数字电视、地面数字电视、卫星数字电视、以及基于IP协议的电视广播服务等。根据是否能够解加扰可以分为条件机顶盒（CA=ConditionalAccess条件获取）、免费机顶盒（仅能够接收免费的节目）、CI机顶盒。1.3主要技术。数字电视机顶盒主要采用的技术有信源解码、信道解码、嵌入式CPU、上行数据的调制编码、机顶盒软件、MPEG-2解压缩、加解扰技术以及显示控制等。

2数字电视技术与机顶盒的发展

2.1发展现状与趋势。在2010年，国内数字电视机顶盒就开始进入了深入发展和市场结构调整的景气周期，在这一时期，数字电视机顶盒发展速度非常快，行业市场也在不断稳定发展。随着各种互动业务和高清节目源的增加，有线运营商开始重视高清双向机顶盒的发展，在深圳、背景、杭州、上海、广西、重庆等地，运营商开始进行高清机顶盒的大规模生产，并取得了显著成效。在这些地方的带动下，全国其他地方运营商也纷纷启动本地高清业务。未来的数字电视技术主要发展趋势为：数字高清电视、卫星直播电视以及网络电视。其中，数字高清电视具有很强的清晰度，并能够提供更加真实、完整的画面，改变了传统需要依靠模拟技术提供数字信息的局面。随着技术发展，高清数字电视技术必然成为主流发展方向；卫星直播电视主要通过卫星来传播电视节目。随着国内科学技术的发展，卫星直播电视开始逐渐发展，卫星电视的一个主要优势是发射成功率高，并能将信号向接收终端进行直接传送，从而进行准确的信息传递。利用卫星进行信息传递具有很强的完整性和及时性，由于传统的信息传递容易受到自然条件影响，往往会降低信息传输质量，而利用卫星进行信息传递可以减轻外界对信息的干扰，并能对各种类型的信息数据进行实时传输。未来的卫星直播电视将会依靠数字电视的发展，不断对结构布局进行优化，从而满足电视发展的技术要求；网络电视也是未来数字电视技术的一种发展趋势，随着国内科学技术的发展，网络电视逐渐成为一种新型的信息传递形式，并受到人们密切关注。网络电视是一种借助互联网载体，能够为用户提供交互式或单向的业务服务，并能提供点播、转播以及直播等不同类型的节目[2]。网络电视的终端是TV或机顶盒，这样能够更方便地为用户提供互动节目，改变了传统有线电视单向功能，因而具有很大发展空间和发展前景。2.2发展中存在的问题。数字电视机顶盒使我们现有的电视观念发生转变，为互联网提供了一个新的消费终端，相比较手机、PC、以及PAD等终端具有更强吸引力。随着有线数字电视的发展和传播，数字电视机顶盒已经取得了进一步发展，然而，数字电视机顶盒还没有得到广泛的应用，在发展过程中仍存在一些问题。质量问题。首先，数字电视机顶盒受到网络宽带的影响与制约，加上国内网络发展基础比较弱，因而，要想实现数字电视机顶盒的大范围普及还需要一定的时间。技术问题。真正的产品数量并不多，很多厂商在视频点播技术的发展中还处于概念性阶段。消费过高。数字电视机顶盒对于很多用户来说是一笔不小的开支，很多人都不愿意接受长期的且没有明显回报的消费支付。服务问题。节目和信息资源比较匮乏，片源以及节目源的开放、版权等是VOD业务推广应用的一大难点。随着国家专业供片商的出现以及有线电视主干网的建立，能够在一定程度上缓解这一问题。

3数字电视机顶盒的作用与原理

数字电视机顶盒主要包括软件系统以及硬件平台两部分，可以将其分为底层软件、硬件平台、应用软件以及中间件等四层结构[3]。其中，硬件平台能够实现电视内容重现、音视频解码、数据业务、以及软件系统实现操作系统等功能。机顶盒主要包括链路层、物理层、应用层、节目层以及输出接口等，在输出接口中，有线数字射频信号被转化成中频，然后通过解调器进行解调，并输出TS流送到解析软件以及MPEG-2解码器中，从而实现数字信号还原。数字电视机顶盒包括同卫星数字电视机顶盒、地面数字机顶盒、以及有线数字机顶盒的工作原理是相同的，唯一不同的是信号传输介质，有线数字电视机顶盒采用的是同轴混合网、全电缆网络或是光纤，这种传输效果比其他传输效果要好，并且其电缆调制解调技术更加成熟，这样就保证了有线数字电视机顶盒能够提供交互式服务功能，从而具有良好的发展前景。此外，这种技术能够接收多种交互式媒体应用和广播，比如，IP电话、视频点播、internet接入、电子邮件、软件在线升级、数据广播、准视频点播、按次付费观看、数字电视广播以及电子节目指南等。有线数字电视机顶盒在发展中主要的技术是软件技术及硬件技术，一个完善的数字电视机顶盒需要由硬件系统和软件系统共同构成，主要可以分为中间件、应用软件、硬件以及底层软件等。

4数字电视机顶盒的技术分析以及市场动向

数字电视机顶盒是在模拟电视逐渐向数字电视发展过程中产生的，其主要是对普通机顶盒及电视机进行有机结合，从而使数字电视结构变得更加完整。在进行数字电视机顶盒研制的过程中，主要应用QAMQPSK调制解调以及MPEG-2解码技术等，这些技术将会影响数字机顶盒的市场动向。4.1机顶盒的市场动向分析。现阶段，机顶盒在市场中占据重要地位，市场对机顶盒的需求量也越来越大，卫星、DTV、以及线缆等逐渐应用到家庭中。依据有关研究和预测，国内机顶盒的销售数量将会达到全新突破，再创新高，同时机顶盒的销售将会带来巨大经济利益。对以往机顶盒的销售数量进行统计可以发现，在1998年，数字直播机顶盒数量就有一千万，在以后四年中翻倍增长，平均每年增长30%，到目前，机顶盒的需求量仍然很大，增长速度很快，处于加速增长阶段，其功能也在不断完善和改进。4.2机顶盒的关键技术。目前，卫星接收机顶盒正在被开发，卫星接收机顶盒也被称为卫星综合接收解码器，这两者唯一不同的是实现方式。通常情况下，数字卫星接收机顶盒并没有上行通道，主要功能就是对被压缩的数据（主要包括视频、音频等）进行解压缩并接收复用的数据。在机顶盒开发研究中，为提高整个系统的抗干扰能力，机顶盒还需要具备一定的纠错能力和信道解码能力。本研究认为，数字电视机顶盒将会向以下两个方向发展，一是接入internet的宽带业务，二是VOD业务数字电视，这些功能在完成和实现的过程中，会涉及解密收费、解压缩、互控制、以及internet浏览等技术，其中，关键的技术主要有：在数字化过程中，对解复用技术以及解压缩技术的要求很高，因而为更好地首先解压缩技术以及解复用技术，就需要采用专用芯片以及高档的dsp新品来实现，同时为MPEG-2以及AV-3标准提供了解决方法；调制编码其上行的数据，在进行交互应用的VCD或者internet浏览方面需要进行一定考虑，由于上行数据有限，因而在进行调制的过程中可以采用QPSK或16QAM等方式；对于DTV来说，需要对残余边进行解调，在审议时需要进行信道解码和调制。对于下行数据解调以及信道码技术来说，就是数据经过压缩后不能在信道上进行直接传输。

综上，由于LSI图像压缩技术以及高集成度、高速化技术的发展，广播电视数字化的全面实现是必然发展趋势，在未来的市场发展中，模拟电视将会完全过渡到数字电视，是市场发展的重要方向，也是发展过程中的必经阶段。要想全面实现数字电视的发展，将模拟电视完全过渡到数字电视，还需要经过很长的发展时间和发展历程，在这个过程中，使用数字机顶盒是最佳的解决方案。将机顶盒与普通电视机进行有机结合，能够不断完善数字电视机构建，同时，在对MPEG-2调制解调技术以及核心芯片进行完善的过程中，需要在机顶盒产品中快速渗透编码解码芯片，从而帮助人们进入到一个新的生活领域。数字机顶盒的发展和应用，不仅能够满足不同用户的多样化需求，还能为用户带来全新的视觉体验，在此基础上提高社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]詹永强.数字电视机顶盒软件自动测试系统的开发及应用[J].有线电视技术,2016(8):69-72.

[2]徐杰.数字电视技术应用与发展[J].西域广播电视,2015(1):191-192.

[3]陈高腾.浅析数字电视技术与机顶盒的开发研究[J].电子世界,2016(10):167-168.

作者:王如鹏 单位:布尔津县广播电视台