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数字机顶盒【数字机顶盒】顾名思义，机顶盒指电视机顶上的盒子，是扩展电视机功能的一种家电 。机顶盒根据接收的信号种类分为模拟机顶盒和数字机顶盒 。模拟机顶盒接收模拟信号，数字机顶盒接收数位讯号 。数字机顶盒是一种多媒体终端，有类似于家用电脑的硬体体系结构和专用的实时作业系统及套用软体 。
基本介绍中文名：数字机顶盒
含义：机顶盒指电视机顶上的盒子
信号种类：模拟机顶盒和数字机顶盒
产品功能：电子节目指南等
产品简介用户将有线馈线接驳于数字机顶盒，再用AV连线线接入电视机AV输入端子，然后使用数字机顶盒遥控器，可以进行频道、节目的选择 。
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数字机顶盒数位电视在电视的AV节目中播出，收看时把电视节目转为平时播放影碟或录象的频道，所有数位电视节目都在AV频道中，选择时需使用机顶盒遥控器，根据选单操作，其操作过程与播放DVD相似 。如果不收看数位电视节目，按电视遥控器AV转换键，即回到原节目 。工作原理机顶盒各个模组在Internet的高速接入中，协同工作 。用户首先通过传送命令请求一个URL 。在使用PPP点对点协定的一次交易过程中，该命令最终到达Internet业务提供者的数据机共用机架上 。然后通过动态分配法，该用户获得本次交易中使用的IP位址，并把请求送往Internet 。当Internet的内容被找到之后，接着把它送到Internet业务提供者(ISP)那里，再由ISP的路由器负责把它送到电缆电视网路，最后回到用户的机顶 盒 。在有线电视的机顶盒，信息内容被截获 。机顶盒在电视机与电缆网路之间完成一个网关的任务 。它的任务是管理IP的通信流量，具有控制用户进出网路的能力 一旦IP包到达机 顶 盒，把视频信号从该包中分离下来，对其中的数据进行解码，然后把它送到浏览器里準备在电视机上显示 。由于Cable Modem要求用户要配置一部电脑才能上网，影响了用户层的扩展，而使用机顶盒则不需电脑，一部电视机足矣，因而机顶盒的市场前景可能看好 。信息使用者从企业向家庭过渡，网路频宽从窄带向宽频过渡，用户入网设备从PC机向带机顶盒(STB)的电视过渡，使用界面从Windows向电视遥控键界面过渡，信息内容从为企业服务向为人民生活服务过渡，是网路服务发展的大方向，机顶盒(STB)显然是这个大方向上的一个阶段 。产品功能数位电视机顶盒能够接收MPEG-2数位电视传输流和各种数据信息，通过解调、解复用、解码和视音频编码，在模拟彩色电视机上观看数位电视节目和各种数据信息 。数位电视机顶盒的基本功能是接收数位电视广播节目，同时具有所有广播和互动式多媒体套用功能，包括：（1）电子节目指南：它为用户提供一种容易使用，界面非常友好，可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到各个频道上将播放的电视节目 。（2）支持互动式套用如準视频点播、视频点播、互动游戏等 。（3）高速数据广播：能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网路等各种信息 。（4）网际网路接入和电子邮件：数位电视机顶盒通过内置的电缆数据机便可实现网际网路接入功能 。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，传送电子邮件，也可以提供各种接口与PC相连，使用PC接入网际网路 。（5）软体线上升级：可看成是数据广播的套用之一 。数据广播伺服器将升级软体传送给机顶盒，机顶盒能识别该软体的版本号，在版本不同时接收该软体，并对保存在存储器中的软体进行更新 。（6）有条件接收：有条件接收的核心是加扰和加密，数位电视机顶盒应具有解扰和解密功能 。随着数位电视和网路技术的发展，数位电视机顶盒的功能将更加完善，尤其是单片PC技术的发展，将促使数位电视机顶盒在物理结构上将各部分硬体高度集成，形成STB核心晶片，从而减小体积，降低成本，提高性能 。外部接口将更加丰富，通过USB接口可以和数位相机连线，通过IDE接口可以挂接硬碟实现节目存储等 。互动式机顶盒将成为数位电视机顶盒的主流，用户在模拟彩色电视机上不仅能收看数位电视，还能实现娱乐和上网 。硬体组成重要模组（1）网路接口模组（NIM）：网路接口模组完成信道解调和信道解码功能，送出包含视音频和其他数据信息的传输流（TS） 。（2）信源数据传输流解复用器：传送流中一般包含多个音视频流及一些数据信息，传输流解复用器用来区分不同的节目，提取相应的音视频流和数据流，送入视音频解码器和相应的解析软体 。（3）条件接收模组：对于付费电视，条件接收模组还对音视频流实施解扰，并採用含有识别用户和记忆功能的智慧卡，保证合法用户正常收看 。（4）视音频解码器和后处理：MPEG-2解码器完成对音视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A变换，还原出模拟音视频信号，在模拟电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目 。（5）嵌入式CPU与存储器模组和接口电路：嵌入式CPU是数位电视机顶盒的心脏，它与存储器模组用来存储和运行软体系统，并对各个硬体模组进行控制 。接口电路提供丰富的外部接口，包括通用串列接口USB，乙太网接口及RS232，模拟、数字视音频接口，数据接口等 。调製解调模组数字机顶盒工作在有线电视网路状态下，有线电视网採用模拟传输，因此必须对数位讯号进行调製和解调才能在模拟信道传输，数据机是系统关键的组成部分，在技术上类似电话数据机的原理，但採用了更高的调製方法，下行多採用64QAM或256QAM，在DVB-C(Digital Video Broadcast by Cable) 和DAVIC中採用64QAM做为标準调製方法，以Motorola 的MC92305QAM 解调晶片为例，在7M模拟频宽上採用64QAM调製的数位讯号速率可达42Mbit/S，上行採用两种方式，一种是採用电话线做为上行信道，另一种是採用双向HFC网的上行通道，採用HFC网时採用QPSK做为调製方案 。QAM或QPSK调製器将MPEG格式的数据流调製在一个标準的PAL信道内，与其他视频调製信号一起合路传送出去 。编解码模组由于採用模拟通道，为保证数据传输的可靠性和低误码率，前向纠错编码是必不可少的，DVB 採用Reed Solomon编码，RS码是一类纠错能力很强的多进制BCH码 。MPEG II的解码模组数字机顶盒的核心是数字视频技术，MPEGII的解码模组可以称为CPU以外的核心模组，MPEG II数字传输中採用交织编码，首先需要对码流进行去交织，视频、音频和数据码流的分离工作，以及视频码的解码工作 。经以上各步骤MPEGII码流成为视频(CCIR656 格式)和音频数位讯号 。MPEG多路复用器将各路节目流、数据流複合在一起，以188位元组为一帧的MPEG2数据格式传送到射频调製器并提供电子节目单(EPG) 。数字视频编码器和音频DAC数字机顶盒的“外设”是电视机和音响系统，数字的音视频信号必须转换为模拟音视频信号，以Motorola公司的MC44724为例，MC44724可以将ITU601、656标準4:2:2 并行视频数据转换为PAL或NTSC格式的视频、S-Video、Y/Cb/Cr 或R/G/B，扩展的VBI(Vertical Blanking Interval)信息输入口用于显示图文信息 。音频DAC非常普遍这里不再介绍 。现代音响系统都支持Dolby Pro Logic和Lucasfilm Home THX家庭影院系统，需在音频DAC之前用数字音频信号处理晶片对数字音频信号进行处理，有专用处理晶片和採用数位讯号处理晶片DSP进行处理两种方式 。图形控制模组和视频图形混合器数字机顶盒另一方面需要提供类似计算机的複杂图形甚至是三维图形，需要系统具有强大的二维和三维图形加速晶片，而且需要将图形和视频信号能进行混合叠加显示，此类功能类似现有的字幕机 。媒体访问控制模组MAC数字机顶盒在网路通信上可以看成是Cable Modem，IP路由器接收用户端通过PSTN( 公用电话网)传来的点播信号并传送到Internet伺服器/ 路由器 。主要参照DAVIC和IEEE 802.14 标準，IEEE802.14倡导採用ATM并在802.14 MAC访问层上定义了ATM层，DAVIC同时定义了乙太网和ATM标準 。可擦写DVD现有数字机顶盒完全工作在网路环境，仅能利用智慧卡进行一些类似个人帐号、 解码号等 信息的储存，不具备本地大数据存储功能，所有信息需要从网上获得，无论网路状况还是今后，像CD-ROM此类介质仍是大容量信息传递的一种主要方式，CD-ROM的缺点是信息无法更新 。採用可擦写DVD不仅可以使用光碟上的巨大信息，更有效的是通过Internet网进行数据更新，使DVD糟上数据保持最新状态，DVD应成为数字机顶盒的重要的备用模组 。加解扰模组和着作权保护模组在有线电视运营中，付费电视是一种主要的业务，要求数字机顶盒必须具备电视信号的加解扰功能，由于採用数位讯号，加解扰比模拟信号加解扰容易和保密度高，DVB对加解扰功能有相关定义，另一方面，採用数位讯号在着作权保护上加大了难点，採用Macrovision generator 进行活动图像的保护 。机晶片组网路电视机顶盒的机晶片是一种叫意法半导体机芯，根据市场研究机构IMS预测，到2015年DOCSIS 3.0客户端设备的出货量将达到4900万个 。这样的流通量可见网路电视机顶盒的趋势是很可观的，意法半导体（ST）推出了符合DOCSIS 3.0最新标準的缆线数据机系统单晶片 。能够将16个下行通道和4个上行通道分别整合成一个通道，使上下行数据传输速度分别达到108Mbps和800Mbps 。这款产品的数据速率较市场上销售的数据机明显快很多，让多个用户能够透过同一个家庭网路同时体验高品质的全高画质多媒体和互动网路服务 。意法半导体的缆线数据机研发经验是高数据速率的保障 。意法半导体DOCSIS 3.0缆线数据机技术採用一颗ARM Cortex- A9双核处理器，针对路由器、交换机、电话、安全和媒体伺服器等套用 。因为可支援多媒体功能和付费电视及网路媒体服务加密演算法，新产品将被意法半导体用于各种套用IC的核心，包括有线机上盒、有/无视讯输出的媒体闸道和缆线数据机 。意法半导体数位融合事业群副总裁暨统一平台产品部总经理Laurent Remont表示：「DOCSIS 3.0的功能和性能标準让有线电视营运业者能够在未来提供创新服务，提升服务品质 。我们的DOCSIS 3.0数据机技术优于市场上的同类技术，将协助客户开发先进产品，提供高品质的内容和新型服务，例如家庭自动化、家庭安全和远端健康监控 。」缆上资料服务介面规格 （Data Over Cable Service Interface Specifications，DOCSIS）是全球有线电视服务供应商及相关设备供应商所採用的主要有线电缆数据机标準之一 。DOCSIS技术包括全欧洲使用的EuroDOCSIS标準，让有线电视营运业者能够提供视讯、语音和数据叄网融合服务 。最新的DOCSIS 3.0标準可支援网路电视协定，让有线电视营运业者能够提供视讯点播和视讯串流，并可支援下一代网路协定，为民众提供更出色的服务内容 。而且，DOCSIS 3.0还将频道整合技术导入有线电缆数据机，这项灵活的技术可使设备实现100Mbps以上的高性能 。DOCSIS 3.0是同时为多个用户提供互动式多媒体服务和高速上网体验的关键技术 。软体系统在机顶盒中，软体系统是一个重要的组成部分 。主控制器的工作通过软体的执行来完成 。机顶盒的软体基本结构如图二所示 。作业系统一般採用实时作业系统 。在这个作业系统中主要完成进程调度、中断管理、记忆体分配、进程间通信、异常处理、时钟提取等工作 。硬体驱动部分提供外围硬体设备的驱动，包括I2C汇流排、异步串列通信口、并行通信口、非易失记忆体、键盘、遥控器、调谐器、信道解码模组等 。图形接口主要用于完成图形显示功能，以便于为用户提供友好的图形用户界面 。音频解码和视频解码驱动用于控制音频解码和视频解码硬体的工作 。解复用和数据表提取模组主要是对码流解复用和数据表提取操作的控制 。应用程式编程接口将所有与硬体相关的底层函式映射到一个统一的接口上，并且提供一些与硬体无关的公用处理函式，比如网路协定、图形格式分析、业务信息数据表分析等 。条件接收驱动用于完成条件接收处理的工作和软体接口 。应用程式编程接口为应用程式提供了一个公共的编程接口，把应用程式与硬体禁止开，使得应用程式与硬体无关 。这样，就便于实现应用程式的可移植性 。中间件中间件是数位电视接收系统的软体平台，为数位电视套用提供运行环境和软体接口 。中间件作为数字机顶盒中的一个独立的软体层，将套用软体与底层硬体和作业系统隔离开，对作业系统和驱动程式定义了统一接口，同时对应用程式也定义了统一接口，另外对常规数字广播电视业务和增值业务也提供统一接口 。中间件定义了一组较为完整而标準的应用程式接口，使应用程式独立于作业系统和硬体平台，从而将套用的开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强 。它通常由Java虚拟机、网路浏览器、图像与多媒体模组等组成，中间件将套用软体与依赖于硬体的驱动层软体分隔开来，使套用软体不依赖于具体的硬体平台 。SI/EPG业务信息（SI）包括：节目业务群关联表（BAT）、节目业务描述表（SDT）、节目段信息表（EIT）、运行状态表（RST）、时间及日期表（TDT）、时间偏移表（TOT）等 。通过这些数据表，机顶盒可以向用户提供节目的内容描述、节目的类型、节目的播放时间、节目的分级等信息 。机顶盒在解复用的处理中提取这些数据表，通过分析和处理，然后通过用户界面提供给用户，形成了电子节目指南（EPG） 。用户浏览这些信息，并做出选择，通过遥控器、键盘或按键等输入设备告知机顶盒根据用户的选择提取相应的节目码流或数据码流 。节目搜寻在模拟电视系统中，电视频道的搜寻只需要按照频点逐一进行即可 。而在数位电视系统中，频道与节目业务不再是一一对应的关係，信道传输系统的参数也有多种配置方式 。因此，机顶盒对节目业务的搜寻要对应前端广播系统进行设计 。一般是由运营商指定一个固定频道，作为频道配置信息的发布频道 。在机顶盒中预先内置该频道参数 。叠印字幕由于数位电视系统本身就具有多业务功能，叠印显示也是机顶盒的基本功能，因此在数位电视机顶盒中可以较好的实现叠印字幕功能 。叠印字幕可以根据用户的选择开启和关闭 。由于机顶盒中的软体非常複杂，因此难免存在一些错误 。另外随着业务的不断变化，软体的功能也需要不断的完善 。因此软体更新就成为一项重要的需求 。软体更新的实现方法包括线上广播下载更新和单机本地更新 。单机本地更新通过机顶盒上专用数据口将程式烧写到FLASH记忆体中，或通过更换程式RON实现 。线上广播下载更新是在系统前端通过特定的协定将更新软体插入到码流中，传送给机顶盒 。中国发展中国机顶盒发展迅速 。数字机顶盒也叫电视盒等简称，目前数字机顶盒可分三大类，一类是以购物为重的数字机顶盒，一类是以年轻人为目标数字机顶盒子，还有是一类只为父母设计的数字机顶盒桔豆盒子 。由于机顶盒产业的资源供给或产品需求正在发生一系列的变化，导致这一产业正逐渐从其他国家或地区梯度转移到中国生产和製造 。中国已经成为全球最大的机顶盒生产製造中心 。2007年，中国机顶盒市场中以有线机顶盒为主 。机顶盒市场出货量达到了6500万台以上，相比2006年增长41.3% 。其中国内机顶盒出货量超过3000万台，相比2006年增长49.32%，国内市场机顶盒出货量首次超出国外市场；有线机顶盒市场保有量在2007年底突破了2500万台，相比2006年增长了近60% 。2008年中国数位电视进入了蓬勃发展期，除有线数位电视仍旧錶现出强劲增长势头外，地面数位电视随着2008年奥运会的契机也有了突破性的发展 。2008年，虽然受到雪灾、地震以及全球金融危机等客观因素的影响，但中国机顶盒市场依然处于景气周期 。