我國的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展提高,不僅在科研領(lǐng)域取得巨大成果,也在人們的生活領(lǐng)域取得了顯著提高。看電視是人們普遍的方式之一,我國基本每家每戶都離不開電視機(jī)。以前,我國電視機(jī)都是使用模擬機(jī)頂盒來收看電視節(jié)目,但是隨著我國科技的發(fā)展,數(shù)字電視已經(jīng)成為了各大賣場的產(chǎn)品,數(shù)字電視進(jìn)入千家萬戶,原始的模擬電視機(jī)頂盒已經(jīng)無法適應(yīng)數(shù)字電視的發(fā)展需要,所以,數(shù)字機(jī)頂盒伺機(jī)而生,取代了模擬電視機(jī)頂盒,提高了電視接收電視節(jié)目的質(zhì)量,提高了人們的生活品質(zhì)。數(shù)字機(jī)頂盒不僅接收頻道變多,畫面質(zhì)量效果好,而且數(shù)字電視的擴(kuò)展業(yè)務(wù)也滿足著人們對生活品質(zhì)提高的根本要求。所以,數(shù)字電視的發(fā)展前景是非常廣闊的,隨著我國逐步取締模擬電視,數(shù)字電視機(jī)頂盒將全面普及,走進(jìn)千家萬戶。

　　數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換的成本中，機(jī)頂盒的投資占據(jù)了的份額，達(dá)到整個(gè)投資的90%以上。由于牽涉龐大的資金，所以數(shù)字電視機(jī)頂盒市場的每一點(diǎn)動(dòng)靜，都能對全國的數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)換造成劇烈的振動(dòng)。

　　機(jī)頂盒的原理與結(jié)構(gòu)如下圖，機(jī)頂盒的原理結(jié)構(gòu)圖可以看到機(jī)頂盒的結(jié)構(gòu)還是比較簡單的。從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)頂盒一般由主芯片、內(nèi)存、調(diào)諧解調(diào)器、回傳通道、ca（conditionalaccess）接口、外部存儲(chǔ)控制器以及視音頻輸出等幾大部分構(gòu)成。其中主要的部分是主芯片和調(diào)諧解調(diào)器，這兩個(gè)部分的差異，很大程度上決定了機(jī)頂盒的性能與價(jià)格。

　　高清晰度數(shù)字電視(hdtv)是未來的發(fā)展方向，到那時(shí)現(xiàn)在的模擬電視被全部淘汰，電視臺(tái)的射、錄、編設(shè)備也相應(yīng)更換，人們在電視屏幕上看到的將是高清晰度的電視畫面和更多的功能,hdtv會(huì)把電視帶入一個(gè)嶄新的時(shí)代。

　　有人問目前數(shù)字機(jī)頂盒接收的信號(hào)是高清晰度數(shù)字電視嗎？不是，使用了數(shù)字機(jī)頂盒后將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)輸入給現(xiàn)在的模擬電視機(jī)顯示信息，這樣電視接收的信號(hào)質(zhì)量雖然有了很大程度的改善，由于模擬電視機(jī)的掃描線已定，所以它與高清晰度數(shù)字電視相比，還有相當(dāng)大的距離。這只是一種過渡。

　　[編輯本段]主要技術(shù)

　　信道解碼、信源解碼、上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼、嵌入式cpu、mpeg－2解壓縮、機(jī)頂盒軟件、顯示控制和加解擾技術(shù)是數(shù)字電視機(jī)頂盒的主要技術(shù)。

　　(1)信道解碼

　　數(shù)字電視機(jī)頂盒中的信道解碼電路相當(dāng)于模擬電視機(jī)中的高頻頭和中頻放大器。在數(shù)字電視機(jī)頂盒中，高頻頭是必須的，不過調(diào)諧范圍包含衛(wèi)星頻道、地面電視接收頻道、有線電視增補(bǔ)頻道。根據(jù)dtv目前已有的調(diào)制方式，信道解碼應(yīng)包括qpsk、qam、ofdm、vsb解調(diào)功能。

　　(2)信源解碼

　　模擬信號(hào)數(shù)字化后，信息量激增，必須采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視廣播采用mpeg－2視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，適用多種清晰度圖像質(zhì)量。音頻目前則有ac－3和mpeg－2兩種標(biāo)準(zhǔn)。信源必須適應(yīng)不同編碼策略，正確還原原始音、視頻數(shù)據(jù)。

　　(3)上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼

　　開展交互式應(yīng)用，需要考慮上行數(shù)據(jù)的調(diào)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(shù)據(jù)，采用以太網(wǎng)卡傳送上行數(shù)據(jù)和通過有線網(wǎng)絡(luò)傳送上行數(shù)據(jù)。

　　(4)嵌入式cpu

　　嵌入式cpu是數(shù)字電視機(jī)頂盒的心臟，當(dāng)數(shù)據(jù)完成信道解碼以后，首先要解復(fù)用，把傳輸流分成視頻、音頻，使視頻、音頻和數(shù)據(jù)分離開，在數(shù)字電視機(jī)頂盒的cpu中集成了32個(gè)以上可編程pid濾波器，其中兩個(gè)用于視頻和音頻濾波，其余的用于psi、si和private數(shù)據(jù)濾波。cpu是嵌入式操作系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)，它要和操作系統(tǒng)一起完成網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)解碼、osd、視頻信號(hào)的上下變換等功能。為了達(dá)到這些功能，必須在普通32～64位cpu上擴(kuò)展許多新的功能，并不斷提高速度，以適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)和三維游戲的要求。

　　(5)mpeg－2解碼

　　mpeg－2是數(shù)字電視中的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前實(shí)用的視頻數(shù)字處理技術(shù)基本上是建立在mpeg－2技術(shù)基礎(chǔ)上，mpeg－2是包括從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁咔逦入娨暤娜恳?guī)范。mp@ll用于vcd，會(huì)議和用的h.263和h.261是它的子集。mp@ml用于dvd、sdtv，mp@mh用于hdtv。

　　mpeg－2圖像信號(hào)處理方法分運(yùn)動(dòng)預(yù)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，好具有分層解碼功能。圖文電視可用apha迭顯功能選加在主畫面上，這就要求能同時(shí)解調(diào)主畫面圖像和圖文電視數(shù)據(jù)，要有很高的速度和處理能力。osd是一層單色或偽彩色字幕，主要用于用戶操作提示。

　　在音頻方面，由于歐洲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(shù)字電視機(jī)頂盒軟件

　　電視數(shù)字化后，數(shù)字電視技術(shù)中軟件技術(shù)占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實(shí)現(xiàn)外，包括電視內(nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，直至機(jī)頂盒和個(gè)人計(jì)算機(jī)的互聯(lián)以及和internet的互聯(lián)都需要由軟件來實(shí)現(xiàn)，具體如下：

　　1 硬件驅(qū)動(dòng)層軟件： 驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)硬件功能，如射頻解調(diào)器、傳輸解復(fù)用器、a/v、osd、視頻編碼器等。

　　2 嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是相對于桌面計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)而言的，它不裝在硬盤中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能相對簡單，資源開資較小，便于固化在存儲(chǔ)器中。嵌入式操作系統(tǒng)的作用與pc機(jī)上的dos和windows相似，用戶通過它進(jìn)行人機(jī)對話，完成用戶下達(dá)的。接收采用多種方式如：鍵盤、鼠標(biāo)、語音、觸摸屏、紅外遙控器等。

　　3 中間件： 開放的業(yè)務(wù)平臺(tái)上的特點(diǎn)在于產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)以一個(gè)業(yè)務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，開放的業(yè)務(wù)平臺(tái)為每個(gè)環(huán)節(jié)提供獨(dú)立的運(yùn)行模式，每個(gè)環(huán)節(jié)擁有自身的利潤，能產(chǎn)生多個(gè)供應(yīng)商。只有采用開放式業(yè)務(wù)平臺(tái)才能保證機(jī)頂盒的擴(kuò)展性，保證投資的有效回收。

　　4 上層應(yīng)用軟件： 執(zhí)行服務(wù)商提供的各種服務(wù)功能，如：電子節(jié)目指南、準(zhǔn)視頻點(diǎn)播、視頻點(diǎn)播、數(shù)據(jù)廣播、和等。上層應(yīng)用軟件獨(dú)立于stb的硬件，它可以用于各種stb硬件平臺(tái)，消除應(yīng)用軟件對硬件的依賴。

　　(7)顯示技術(shù)

　　就電視和計(jì)算機(jī)顯示器而言，crt顯示是一種成熟的技術(shù)，但是用低分辨率的電視機(jī)顯示文字，尤其是小于24×24的小字，問題就變得復(fù)雜了。電視機(jī)的顯像管是大節(jié)距的低分辨率管，只適合顯示720×576或640×480的圖像，它的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是固定不變的，是為525行60hz或625行50hz設(shè)計(jì)的，而數(shù)字電視的顯示格式有18種以上。上網(wǎng)則要符合vesa格式，顯然，電視機(jī)的顯示系統(tǒng)無法適應(yīng)這么多格式。另外，電視采用低幀頻的隔行掃描方式，當(dāng)顯示圖形和文字時(shí)，亮度信號(hào)存在背景閃爍，水平直線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計(jì)算機(jī)圖文轉(zhuǎn)換到電視機(jī)上，水平邊沿就會(huì)僅出現(xiàn)在奇場或偶場，屏顯時(shí)間接近人眼的視覺暫留，會(huì)產(chǎn)生厲害的邊緣閃爍現(xiàn)象，因而要用電視機(jī)上網(wǎng)，必須要補(bǔ)救電視機(jī)顯示的缺陷。

　　根據(jù)技術(shù)難度和成本，目前用兩種方法進(jìn)行改進(jìn)，一種是抗閃爍濾波器，把相鄰三行的圖像按比例相加成一行，使僅出現(xiàn)在單場的圖像重現(xiàn)在每場中，這種方式叫三行濾波法。三行濾波法簡單易實(shí)現(xiàn)。但降低了圖像的清晰度，適用于隔行掃描方式的電視機(jī)。另一種方法是把隔行掃描變成逐行掃描，并適當(dāng)提高幀頻，這種方式要成倍地增加掃描的行數(shù)和場數(shù)，為了使增加的像數(shù)不是無中生有，保證活動(dòng)畫面的連續(xù)性，必須要作行、場內(nèi)插運(yùn)算和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，必須用的芯片和復(fù)雜的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，這種方式在電視機(jī)上顯示計(jì)算機(jī)圖文的質(zhì)量非常好，但必須在有逐行和倍掃描功能的電視機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)。另外把分辨率高于模擬電視機(jī)的hdtv和vesa信號(hào)在電視機(jī)上播放，只能顯示部分畫面，必須進(jìn)行縮小這就像pip方式，要丟行和丟場。同樣為保證圖像的連續(xù)性，也要進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算。

　　(8)加解擾技術(shù)

　　加解擾技術(shù)用于對數(shù)字節(jié)目進(jìn)行加密和解密。其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒ǎ脩舳死胕c卡解密。在mpeg傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有2個(gè)數(shù)據(jù)流：控制信息(ecms)和管理信息(emms)。由業(yè)務(wù)密鑰(sk)加密處理后的控制字在ecms中傳送，其中包括節(jié)目來源、時(shí)間、內(nèi)容分類和節(jié)目價(jià)格等節(jié)目信息。對控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰在管理信息中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰在傳送前要經(jīng)過用戶個(gè)人分配密鑰(pde)的加密處理。emms中還包括地址、用戶信息，如用戶可以看的節(jié)目或時(shí)間段，用戶付的收視費(fèi)等。

　　用戶個(gè)人分配密鑰(pdk)存放在用戶的智能卡(smart card)中，在用戶端，機(jī)頂盒根據(jù)pmt和cat表中的ca－deor，獲得emm和ecm的pid值，然后從ts流中過濾出ecms和emms，并通過smart card接口送給smart card。smart card首先讀取用戶個(gè)人分配密鑰(pdk)，用pdk對emm解密，取出sk，然后利用sk對ecm進(jìn)行解密，取出cw，并將cw通過smart card接口送給解擾引擎，解擾引擎利用cw就可以將已加擾的傳輸流進(jìn)行解擾。

　　數(shù)字機(jī)頂盒是模擬電視廣播向數(shù)字電視廣播過渡期間的解決方案。用于接收數(shù)字衛(wèi)星廣播、數(shù)字地面廣播、數(shù)字有線廣播和互聯(lián)網(wǎng)廣播。本文就數(shù)字機(jī)頂盒的種類、市場發(fā)展、技術(shù)特征進(jìn)行綜述,并探討了發(fā)展我國數(shù)據(jù)機(jī)頂盒產(chǎn)業(yè)的所面臨的一些問題。