2、數字電視機頂盒軟件系統

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

圖二  機頂盒軟件系統結構

    機頂盒的軟件基本結構如圖二所示。操作系統一般采用實時操作系統。在這個操作系統中主要完成進程調度、中斷管理、內存分配、進程間通信、異常處理、時鐘提取等工作。硬件驅動部分提供外圍硬件設備的驅動，包括I2C總線、異步串行通信口、并行通信口、非易失內存、鍵盤、遙控器、調諧器、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動用于控制音頻解碼和視頻解碼硬件的工作。解復用和數據表提取模塊主要是對碼流解復用和數據表提取操作的控制。應用程序編程接口將所有與硬件相關的底層函數映射到一個統一的接口上，并且提供一些與硬件無關的公用處理函數，比如網絡協議、圖形格式分析、業務信息數據表分析等。條件接收驅動用于完成條件接收處理的工作和軟件接口。應用程序編程接口為應用程序提供了一個公共的編程接口，把應用程序與硬件屏蔽開，使得應用程序與硬件無關。這樣，就便于實現應用程序的可移植性。
    （1）中間件

    中間件是數字電視接收系統的軟件平臺，為數字電視應用提供運行環境和軟件接口。中間件作為數字機頂盒中的一個獨立的軟件層，將應用軟件與底層硬件和操作系統隔離開，對操作系統和驅動程序定義了統一接口，同時對應用程序也定義了統一接口，另外對常規數字廣播電視業務和增值業務也提供統一接口。中間件定義了一組較為完整而標準的應用程序接口，使應用程序獨立于操作系統和硬件平臺，從而將應用的開發變得更加簡捷，使產品的開放性和可移植性更強。它通常由Java虛擬機、網絡瀏覽器、圖像與多媒體模塊等組成，中間件將應用軟件與依賴于硬件的驅動層軟件分隔開來，使應用軟件不依賴于具體的硬件平臺。
 
  
    （2）SI/EPG
   
    業務信息（SI）包括：節目業務群關聯表（BAT）、節目業務描述表（SDT）、節目段信息表（EIT）、運行狀態表（RST）、時間及日期表（TDT）、時間偏移表（TOT）等。通過這些數據表，機頂盒可以向用戶提供節目的內容描述、節目的類型、節目的播放時間、節目的分級等信息。機頂盒在解復用的處理中提取這些數據表，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備告知機頂盒根據用戶的選擇提取相應的節目碼流或數據碼流。

    （3）節目業務搜索

    在模擬電視系統中，電視頻道的搜索只需要按照頻點逐一進行即可。而在數字電視系統中，頻道與節目業務不再是一一對應的關系，信道傳輸系統的參數也有多種配置方式。因此，機頂盒對節目業務的搜索要對應前端廣播系統進行設計。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布頻道。在機頂盒中預先內置該頻道參數。

    （4）疊印字幕

    由于數字電視系統本身就具有多業務功能，疊印顯示也是機頂盒的基本功能，因此在數字電視機頂盒中可以較好的實現疊印字幕功能。疊印字幕可以根據用戶的選擇開啟和關閉。

    由于機頂盒中的軟件非常復雜，因此難免存在一些錯誤。另外隨著業務的不斷變化，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據口將程序燒寫到FLASH內存中，或通過更換程序RON實現。在線廣播下載更新是在系統前端通過特定的協議將更新軟件插入到碼流中，傳送給機頂盒。

三、數字電視機頂盒的功能

    數字電視機頂盒能夠接收MPEG-2數字電視傳輸流和各種數據信息，通過解調、解復用、解碼和視音頻編碼，在模擬彩色電視機上觀看數字電視節目和各種數據信息。目前，數字電視機頂盒的基本功能是接收數字電視廣播節目，同時具有所有廣播和交互式多媒體應用功能，包括：
  
    （1）電子節目指南：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目。
  
    （2）支持交互式應用如準視頻點播、視頻點播、互動游戲等。
  
    （3）高速數據廣播：能為用戶提供股市行情、票務信息、電子報紙、熱門網絡等各種信息。
  
    （4）因特網接入和電子郵件：數字電視機頂盒通過內置的電纜調制解調器便可實現因特網接入功能。用戶可以通過機頂盒內置的瀏覽器上網，發送電子郵件，也可以提供各種接口與PC相連，使用PC接入因特網。
  
    （5）軟件在線升級：可看成是數據廣播的應用之一。數據廣播服務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，數字電視機頂盒應具有解擾和解密功能。
  
    隨著數字電視和網絡技術的發展，數字電視機頂盒的功能將更加完善，尤其是單片PC技術的發展，將促使數字電視機頂盒在物理結構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接口可以和數碼相機連接，通過IDE接口可以掛接硬盤實現節目存儲等。交互式機頂盒將成為數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字電視，還能實現娛樂和上網。

四、數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，每種級別按照業務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意見。

　　基本型機頂盒具有能滿足免費數字電視業務和付費電視業務的基本功能，具備授權數字電視節目的接收、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上，具有能滿足按次付費業務、數據廣播業務、廣播式視頻點播和本地交互業務的功能，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上，具有能滿足視頻點播業務、上網瀏覽業務、電子郵件收發業務、互動游戲及IP電話業務的功能，具備開放式的中間件系統、復雜的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，至于在實際應用過程中服務平臺的運營商則會針對當地消費者的需求進行充分的市場調研后，結合當地的需求，制定適合的機頂盒要求。

五、數字電視機頂盒的發展

    現在全球都在進行廣播電視數字化，各國相繼制定數字電視計劃，相繼推出了數字電視服務，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）沖電氣工業開發出可以連接電視機播放高畫質圖像的機頂盒，該產品為業內首款支持預測編碼方式提供高清晰畫質的"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合推出了一種聲控數字電視機頂盒，用戶可通過說話來讓電視機播放他們想看的節目。（3）Pace微技術公司生產的DC－550 HD高清晰度數字有線機頂盒，是迄今世界上最小的ＨＤ機頂盒，該設備支持在有線網上傳送VOD和HDTV。（4）美國DG2L科技成功開發了具備支持MPEG-4規格的編解碼功能的IP機頂盒“Neuron”系列，除可使用MPEG-4規格進行HDTV播放外，還配備了支持MPEG-2規格的解碼功能。（5）Broadcom公司在美國推出系列Echostar衛星電視機頂盒，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量配置的問題，這也是多數家庭最現實的問題。相信隨著機頂盒功能的改進和使用的方便快捷，機頂盒將為數字電視的推廣提供更強有力的支持與服務。

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

附注：與機頂盒相關的標準和規范

與數字電視機頂盒有關的一些技術標準和規范包括：

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

● GB/T 17975.2-2000信息技術  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  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  具有1.5Mbit/s數據傳輸率的數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  通用多八位編碼字符集（UCS）第一部分：體系結構與基本多文種平面

● GB/T 170-2001   有線數字電視廣播信道編碼和調制規范

● GB/Z 174-2001   數字電視廣播業務信息規范

● GB/Z 175-2001   數字電視廣播條件接收系統規范

● GB/T 155-2000   高清晰度電視節目制作及交換用視頻參數值

● 有線數字電視EPG應用指南

● 有線數字電視廣播業務信息應用指南

● 有線數字電視CA系統應用指南

● 運動圖像及其伴音信號的通用編碼系統、視頻和音頻部分的實施指南。