视频应用之视频服务器及其在电视领域中的应用

1、视频应用一、 视频服务器及其在电视领域中的应用随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展，视频服务器已广泛适用于电视播出系统，视频服务器在多频道播出系统中的全面应用，使之成为电视台播出系统中最重要的组成部分，这一产品可大大提高电视播出的工作效率；其实，视频服务器还具备许多传统视频设备所不具备的优点，还可以开发出许多新颖的应用方式。1、视频服务器的概念视频服务器是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在广告插播、多通道循环垫播、延时播出、硬盘播出及视频节目点播等方面都有广泛的应用。视频服务器采用MJPEG或MPEG2等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以

2、满足存储和传输的要求。它使用SCSI接口硬盘或FC接口硬盘作为视音频数据的在线存储器。具有多通道输入输出、多种视音频格式接口。可配备SCSI、FC等网络接口进行组网，实现视音频数据的传输和共享。2、视频服务器的构成视频服务器是一种压缩、存储、处理视音频数据的专用计算机，它由视音频压缩编码器、大容量存储设备、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS422串行接口、协议接口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成，同时，提供外锁相和视频处理功能。 视音频压缩编码器：由于视频数字化后，数据量很大，故要利用成熟的压缩技术，将视频数据在满足技术指标要求的条件下进行高压缩比的压缩，满足存储和传输要求。视频服务

3、器一般采用MJPEG或MPEG2等压缩编码器，用户可根据实际情况选择压缩码率和压缩结构，以适合于各种不同的播出场合，达到既节省硬盘空间，增加节目存储量，又能保证播出质量的目的。 大容量存储设备：视频服务器使用高速、宽带的SCSI接口硬盘或最先进的FC接口硬盘作为视音频素材存储介质。同时视音频数据的硬盘扩充也比较灵活。 输入/输出通道：视频服务器具备多通道输入/输出系统，使多路录入、播放能同时进行，实现多任务。 网络接口：视频服务器都带有网络接口，方便组网，实现数据共享。一般视频服务器都带有FC和以太网接口。FC光纤网采用IP协议作为视频服务器之间快速、实时复制和移动素材的交换网络，以太网用于传

4、送控制数据和状态检测的信息。 视音频接口：视频服务器都带有标准视音频接口和模拟监视视频接口，方便监视各通道的视频信号。输入/输出信号可以在模拟、分量和SDI中选择。 RS422串行接口：视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口，每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。 协议接口：视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口。如RS422接口除支持RS422的Profile协议外，还支持 Louth、Odetics 、BVW等通过RS422控制的协议。 软件接口：视频服务器提供开放的软件接口，供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。 视音频交叉点矩阵：视频服务器

5、内带视、音频交叉点矩阵，视、音频通道调度灵活，同时可保证技术指标不受损。 另外，视频服务器提供外锁相和视频处理功能，方便构建专业化应用的视音频系统。3、视频服务器的特点视频服务器具有传统设备所不具备的许多特点，具体表现如下： （1）将多通道、录制与播放等功能集于一体，传统设备中有多输入和多输出特性的设备是视音频切换矩阵，而具有录制和播放功能的设备是录像机，不言而喻，视频服务器在系统中可代替若干个录像机和一台小型切换矩阵。 （2）视频服务器用硬盘作为记录媒体，具有非线性特点，因而具有非线性设备所有的优点，如素材查找方便；素材可由多个输出通道共享；可同时或相继调出播放。 （3）素材记录在硬盘还未形

6、成完整文件时，便可由输出通道调出播放，这点非常适用于延时播出和视频点播等领域。 （4）视频服务器容易实现向前或向后的变速播放，传统的录像机要实现这一点，要经过价格昂贵的特技设备。4、视频服务器在电视领域的应用由于视频服务器具备上述优势，因此它将创造许多新颖的应用方式，以满足电视传媒的需要，并可大大提高生产率和降低设备维修和人力成本。视频服务器在电视领域中的应用主要有两个方面：一是利用视频服务器构建自动播出系统；二是利用视频服务器实现视频点播。1） 利用视频服务器构建自动播出系统以往的播出系统是以磁带为主要介质，但随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展，在播出系统中采用视频服务器已经成为可

7、能而且目前已在国内许多电视台使用，在今天建立播出系统时选择视频服务器作为一个信号源已经成为必然。以视频服务器为主体的硬盘播出系统，充分发挥硬盘存储的优势，避免了因录像机等设备出故障给播出带来的影响，充分发挥多通道资源共享的优越性，轻松实现各节目之间的串编播出和各种插播、定时播出之间的控制管理，以压缩文件的形式把节目存放在硬盘中，可以达到无失真保存，所有节目从制作、编辑端口上载，从而简化了从制作到播出的工作流程,有利于提高工作效率。 在硬盘播出系统中，节目素材是以数字压缩方式存储和播出的。系统可采用MPEG2或MJPEG压缩格式。 硬盘播出系统可采用本地存储、镜像备份方式的RAID硬盘存列。RA

8、ID也称作“镜像”，即采用双盘完全复制方法来保护数据，避免了硬盘故障造成数据丢失和系统中断，其100的冗余可以实现数据的快速恢复。每个视频服务器使用独立的存储硬盘即本地存储，各视频服务器之间完全互不干扰，再采用完全镜像备份，系统可靠性高。 硬盘播出系统可采用FC与以太网结合的双网结构，利用FC传输视音频信号，用以太网传送控制信号。 硬盘播出系统由视音频服务器、数据库服务器、采集工作站、预监工作站、播出工作站等子系统组成。两台视音频服务器进行备份。服务器通过光纤网互连。主服务器上的视音频素材通过光纤网拷贝到辅服务器上。由一套自动播控系统控制两套视音频服务器的播出工作站进行同步播出。这样系统非常可

9、靠。同时，系统根据不同的用户设置不同的安全等级，使无关人员无法进入系统；有效地保证系统数据的安全性，同时在系统播出时，自动锁定各种其他违规操作，及时发出报警信号。 以视频服务器为主体的硬盘自动播出系统的具体应用方式有以下几种： （1）广告自动播出 视频服务器首先用于重播次数多、时间短的广告节目。在这一应用方式中，视频服务器作为广告播出的专用设备，它受控于播出系统的自动控制软件，由视频服务器承担的播出只能按顺序一条一条地进行，广告播出的素材由广告编辑计算机负责控制，广告播出的顺序的编排和控制由广告播出计算机负责，而广告播出的起点和结束则由自动播控计算机实施对广告播出计算机的控制。这种应用方式不需

10、要对已有的播出系统进行大的改动，原有的自动播控系统和软件还能继续使用，视频服务器在这里相当于多台录像机（取决于视频服务器的输入通道数目）和多台放像机（取决于视频服务器的输出通道数目）。因此原有的自动播控系统软件就能象控制录像机一样控制视频服务器进行广告播出。 （2）多频道自动播出系统 利用视频服务器的多通道特性能建立循环垫播系统，供多个频道的播出机房共用。在这一应用方式中，首先将各个频道的垫播素材通过VTR录入到视频服务器中，每个频道播出机房占用视频服务器的一个输出通道，视频服务器上的各个素材可分别播出。在这一应用方式中，可利用一对配置完全相同的视频服务器建立播出系统。主、备视频服务器各用对应

11、的一个输出通道，作为互为备份的播出通道，主、备视频服务器之间采用光纤网（FC）互联，实现视音频素材共享、移动和复制，保证主、备视频服务器的素材完全一致。由一套自动播控系统控制两套视频服务器的播出工作站进行同步播出。 （3）电视节目延时播出系统 利用视频服务器建立电视节目延时播出系统是利用视频服务器的特性，即在素材写入硬盘时，不需完全形成一个素材文件的情况下，便可共享调用，使硬盘播出系统具备所谓即录即播（要稍许延时后才可播）的功能。这种方案比较适合于直播重要的实况节目。将实况播出先录入硬盘，按需要将实况播出时间延迟适当时间播出，节目导演和值班员利用这段时间在播放速率调整控制计算机上对现场不宜转播

12、的画面进行剪切并替换为其它适宜素材，或以人眼不易分辨的速率，如0.8至1.2倍快速或慢速播放，以保持相应的迟时量。这种以先进技术手段为基础的障眼法，可控制不当素材的播出，同时实况转播效果又不受任何影响。 使用视频服务器的硬盘自动播出系统还有很多种具体应用方式，这里就不再一一列举了对比于传统录像带播出，硬盘自动播出系统的信号与素材都并非存于盒带之中，因此有零帧预卷、非线性检索、素材反复使用、资源共享等优点。具体的优点是：提高工作效率、具有更好的安全性、信息资源的共享和系统的先进性。2） 利用视频服务器实现视频点播视频点播有两种方式即：准视频点播（NVOD）和视频点播（VOD） （1）准视频点播（

13、NVOD） 视频服务器是实现准视频点播（NVOD）播放的核心设备，利用其多通道特性和素材可共享的特性，实现一个节目相隔一段时间重播，收视者能在等待最短时间收看自己点播的节目。如：在视频服务器内一个时间长度为N的节目，经8个输出通道分别输出，第二个通道相对第一个通道延时N/8时间播放，第三个通道相对第二个通道延时N/8时间播放，依此类推。每个通道节目循环播放，那么第一个通道下一次开始播放的时间相对第八个通道也是延时N/8时间播放。这样相邻通道播放的是相同节目，但时间间隔均是N/8。用户点播时，其点播信息经节目请求计算机处理后，由节目播放控制计算机将马上要播放的通道号、授权等信息返送给用户接收设备

14、，用户在N/8时间内就可看到自己点播的节目。 （2）视频点播（VOD） 视频服务器不仅可用于准视频点播系统，也可用于视频点播（VOD）系统。VOD的全称为Video On Demand,即视频点播技术，也称交互式电视点播系统，意即按需要的视频流播放。“在想看的时候看想看的节目”，用户可以根据自己的意愿选择收看电视节目，从根本上改变了过去被动式收看电视的不足，完全实现了由用户掌握获得信息的主动权。VOD还可以实现Internet、收发电子邮件、家庭购物、旅游指南、订票预约、股票交易等其他功能。因此可以说，这一技术的出现使用户可以按自己的需要来安排工作和娱乐时间，真正实现了由用户掌握收视主动权，极

15、大地提高和改善了人们的生活质量和工作效率。 VOD系统由前端系统、网络系统及客户系统三部分组成，而前端系统一般由视频服务器、各种档案管理服务器以及控制网络部分的设备组成。各种档案服务器主要完成一些用户信息管理和计费工作，以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。视频服务器主要由存储系统和建立其上的各种控制器管理系统组成，其目标是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同，需要解决许多问题，来支持各种新功能。同时，它的高速数据传输能力保证了用户对大量影片、视频

16、节目、游戏、商务信息以及其它服务的近乎即时访问。它的最大特点是可以实现多人从不同起点观看同一节目，从而避免了精彩节目被一个用户独占。 这种应用规模比较大，必须将多台多通道的视频服务器组成能共享大容量硬盘存储体和能处理传输流的宽带网络，才能满足众多用户对节目的各种点播需求。用户点播信息可以有两种路径传给点播受理服务器：一种是通过城市的有线电视HFC网络的上行通道传给点播受理服务器；另一种是通过通用浏览器在互联网上对节目进行选择后，将点播信息传给点播受理服务器。点播受理服务器将有关信息处理后，传给播放控制计算机，由它控制播放用户所点播的节目，并通过HFC下行通道传到用户终端。用户接收有两种形式：一

17、种是普通电视机+机顶盒，另一种是计算机+接收卡，借助计算机显示器收看。 基于视频服务器的多频道数字播出系统具有传统的基于磁带录像机的模拟播出系统无可比拟的诸多优势，视频服务器采用开放式软硬件平台和标准或通用接口协议，系统扩展能力较强，能够与未来全数字、盘基化、网络化、多频道资源共享模式的节目制作、编辑和播出体系相衔接。盘基化或盘带结合的基于视频服务器多频道数字播出系统可以实现播出差错隔离和故障隔离，也可以实现延时播出，是电视节目播出由模拟向数字过渡的最佳方案。而从长远来看，视频点播具有巨大的潜在市场和深远的发展前景，因为从深层次来看，VOD不仅仅是视频节目点播的问题，它代表未来全功能网络化和数

18、字交互式信息的应用发展趋势，是一种从内容、形式上更深层次上的互动，也是数字影院、交互视频新闻、广告等新应用的基础，具有广阔的发展潜力，VOD是未来信息高速公路构架的重要组成部分，是未来信息服务中宽带业务的灵魂。因此可以肯定，随着数字技术、多媒体技术和计算机技术的不断发展，视频服务器在电视领域中的应用将有更多的延伸。3）二、 视频字符叠加技术的发展及四种实现方案视频字符及时间叠加器是在视频信号中混入字符或时间信号，从而在屏幕的特定位置上与图像信号同时进行显示的设备。这项技术是应用电视技术中的一个重要领域，在应用电视系统中发挥着重要的作用。从视频字符及时间叠加器的工作方式及本身电路的构成来看，已经

19、历了三个不同的发展阶段。    第一阶段是“图解显示控制”即阶段。它是利用中小规模数字集成电路来实现各部分所要求的严格的时序关系，并将形成的字符信号与视频信号在预定的时间关系上混合并显示在屏幕上。在这种方式中，字符的产生有两种办法：    ·专用字符发生器：它是一种专用的，常用的有、等。它们将字符或数字以点阵的方式存入存储器中，在外加恰当地址后便能输出相应的数据信号。这种方式中一旦选定了某种器件，所显示的字符也就确定了，缺乏灵活性，且不能显示图形，通常称此为“文本方式”。    ·“图

20、形方式”：在这种方式中，是用来存储字符或图形的点阵数据，其点阵形式由设计者自己决定，具有更大的灵活性。     第二阶段是用控制器这类专用集成电路的阶段。常用的有、等。它将“图解显示控制方式”中的中小规模集成器件构成的电路集成化。字符（或图形）等以点阵方式存储在外围的或中。它使电路大为简化，因而使用较为方便。    第三阶段是单片“屏幕显示”器件阶段：因为在与电视有关的产品上，并不需要显示很多的字符或图形，因此将以上控制器中的外部存储器与其集成在一起而形成所谓单片屏幕显示器件。这类器件主要是为家用电视这类产品而设计的，并得到

21、了广泛的应用。    考虑到实际使用中用户所需的功能和指标的多样性，我们先后开发了四种典型的实现方案，每种方案各有特点。本文将其分别作简要介绍，以供大家参考。 通用中小规模集成电路实现方案    本方案属上面的“图解显示控制”型，全部采用逻辑门、计数器、移位寄存器等通用中小规模集成电路实现单路视频字符及时间叠加。其基本工作原理如下：从字库中取出要显示字符的点阵数据，根据所设定的在屏幕上的显示位置，送到显示的对应位置中去；然后由计数电路对显示进行扫描，将字符点阵信号并行读出；最后经过并串变换电路转化为串行码输出；再与视频图象信号叠加后送

22、监视器屏幕显示。限于篇幅，这里对整体电路结构不作过多描述，只对其中我们设计中的几点考虑作一介绍。    一是视频同步信号提取电路。现在市场上已有不少可实现行、场同步信号分离的专用集成电路，如等，但成本较高。我们使用分立模拟元件设计了该电路，性能十分稳定可靠，同时大大降低了成本。原理图如图所示。    关于字符点阵数据在显示中的存放，一般的作法是一种称之为“屏幕存储映像”的方式，其特点是屏幕上每一个象素点都与一位存储单元对应，要对屏幕上字符的显示进行编辑十分简单。但这种方式占用单元较多，需要大容量。我们考虑到一般情况下要在屏幕上显示的字

23、符较少（大多为一行标题、一行时间），屏幕上的大部分地方都是空白的。所以我们只在显示中生成屏幕上两行字符的映像，字符在屏幕上显示的行位置取决于其在区的存储位置，而列位置则由单片机单独发出控制脉冲来控制，这样就大大节省了显示的存储单元。我们称之为“行存储映像”。以上两点可供大家借鉴。 基于的多路实现方案    上面介绍的方案要实现单路字符叠加需用中小规模集成电路十余片，显然要实现多路显示过于复杂，可靠性差。现在随着大规模可编程逻辑器件的普及，其价格也在不断降低。我们就有可能在共用一片、字库和实时时钟的前提下，利用集成若干路独立的显示计数扫描电路，实现多路时间字符叠加。

24、多路显示中要求每一路有独立的显示区，最简单的办法是设置多片，但是这样大大增加了电路的复杂性，成本也比较高。我们也可以采用一片大容量的，在其中分别划出四个区域作为四个屏幕的显示。但一片不可能同时输出四路的字符点阵数据，也就是说必须解决的时分复用问题，才能做到多路的同时显示。这里简要介绍一下我们的实现方案（以四路为例）。设字符数据串行输出移位时钟为，则移位寄存器的置数时钟应为的分频，即。要实现四路连续显示，就应以的倍频的频率分别从显示中的各个存储区域中取出字符点阵数据，经过锁存置入四个输出移位寄存器。这种方法必须使的地址具有各路计数扫描控制下的快速跳转能力，这就要求采用一个大规模的多路开关（如果用

25、的话就需路四选一开关）来实现地址线的切换。以上方案的原理框图如图。我们采用公司的（万门）实现了四路时间字符叠加，性能十分稳定。 基于单片机的实现方案    以上两种方案都是用硬件电路实现对显示的计数扫描和点阵数据的移位输出，实际上，我们完全可以利用软件实现这样的功能。如果要用软件实现字符点阵数据的输出，其速度必须满足以下两个条件：一是能够以的频率将数据串行输出；二是在视频信号行场消隐期内要完成字符数据的读取和与主控的通讯等操作。常用的系列单片机外接时钟时一条单周期指令的执行时间为，显然无法满足上面的要求。因此我们选用公司新推出的型单片机。其内部有的程序存储器和字节

26、数据存储器，内置有模拟比较器和看门狗，通过口可以串行下载程序而不必通过专用的编程器。更重要的是，它是一种精简指令集单片机，其大部分指令为单周期指令。外接时钟时每条指令仅需，完全可以满足视频字符叠加数据串行输出的要求。    当然，采用单片机软件实现字符叠加时也有许多具体的问题要考虑。单片机的指令执行速度完全能够满足要求，但是它内部没有大容量的存储器，无法实现前面提到的“屏幕存储映像”或“行存储映像”的内置化，也不易外接存储器，只能以串行通讯的方式由外部主控机发给。为了保证显示的连续性，通讯只能在视频信号消隐期内完成（当然还要完成其他必要的操作）。要在消隐期内完成大

27、量字符点阵数据的传输显然是不可能的。幸运的是，实际使用中监视器上显示的汉字标题信息一般是不变的，只有以数字表示的时间信息是每秒钟变化。针对这种情况，我们利用单片机内部的可以按字节寻址的字节来存储十个数字以及“：”、“”等用于时间显示的字符点阵，还有其它的诸如显示位置等不经常修改的变量。片内字节不能按字节寻址，用作程序存储器，要显示的汉字点阵数据包含在程序中。这样在使用时主控只需将当前时间值传给，大大减少了通讯的数据量，使之可以在场消隐期内完成，保证时间的连续显示。当显示的汉字标题要更改时，由主控从外部字库中取出新的点阵数据，将其拼接在程序代码的对应位置，再通过口对进行串行编程，编程完毕后恢复正

28、常显示。我们采用 单片机作主控机，片单片机作显示执行机，行场同步信号分别利用模拟比较器和口输入。由于没有标准的串口，我们利用其管脚自定义了一种串行通讯协议，从而实现了六路时间字符叠加。这种方案电路非常简单，并且多路实现时成本很低，是一种值得推广的方法。 基于字符叠加专用芯片的实现方案    是公司推出的专用视频字符叠加芯片，它最多可以同时显示行列×点阵的字符。芯片内部固化了个日文、英文字母和数字等字符的字模，还有个字符的空区供用户添入自定义字符。的显示编辑功能非常强大，它的控制方式也非常灵活简单。它共有条单字节指令、条双字节指令和条三字节指令，所有的指令

29、均串行输入，使用非常方便。限于篇幅，有关的性能不再赘述，这里只简要介绍一些我们设计过程中的经验。    首先，对于我国的用户来说，大量的汉字都没有固化在芯片内部，需要将其先写入片内个字符的空区，再发出指令让其显示出来。内部的字模（包括个字符的空区）均为×点阵，而×点阵的汉字字库很难找到。我们考虑了两种方案：一是利用×点阵字库数据直接写入片内区，这样两行汉字之间会有一些间隔，但多数情况下只需显示一行汉字，在显示精度要求不高的情况下可以采用这种方法。二是利用×点阵或更高的点阵字库写入，使几个字符拼成一个汉字，这样显示精度很高，但

30、软件处理较为复杂。在实际使用中我们提取出中的×点阵一级字库，将其固化在 中，利用键盘控制可以将任意字符送到屏幕上显示。第二，显示字符的大小有单倍、双倍、三倍和四倍模式，但有时单倍显示的字符仍然嫌大。我们注意到外接的电感电容振荡电路对显示字符的横向长度影响很大，但芯片手册上并未给出具体的参数值。经过反复试验，我们认为电感取，电容取比较合适。若稍微调整电感值，则可改变显示字符横向尺寸，使用时可根据自己的需要选用。    以上介绍了四种视频时间字符叠加的方案和我们在设计中的一些经验。相比较而言，第一种中小规模集成电路的方案电路较为复杂，只适用于单路设计。随着专

31、用芯片和单片机技术的发展，这种实现方案应逐渐被淘汰。第二种基于的实现方案在原理上与第一种类似，只是利用可编程逻辑器件集成了大量中小规模集成电路，电路规模简化了不少，实现也较为方便，但还受到价格的制约。第三种基于单片机的实现方案利用软件实现了硬件扫描电路的功能，并且十分灵活，成本也很低。它的缺点是只适用于显示字符相对较少的场合，若显示字符很多软件就过于复杂，很难保证连续显示。第四种基于专用字符叠加芯片的方案功能很强，适用于显示字符较多的场合，并且价格适中。我们认为在要求显示字符较少的情况下（例如仅显示一行标题、一行时间），可以选用第三种基于单片机的实现方案；若显示的字符较多且位置复杂，第四种方案

32、较为合适。这四种方案我们都实现了产品化的批量生产，技术上是成熟的，性能也都十分稳定可靠，读者可以根据具体情况选用。三、四、 机顶盒应用用机顶盒，兼容接收数字电视信号，机顶盒已成为中国数字电视实施中的过渡方式和过渡时期使用的最佳手段。 机顶盒STB（Set-Top-Box）起源于二十世纪九十年代初，当时在欧美作为保护版权和收取收视费的重要手段，有线电视台在每台用户电视机之前加一个密钥盒，只有交了费的用户才能正常收看电视，这就是最初的机顶盒。对于机顶盒，目前没有标准的定义，按文字释义是“置于电视机顶上的盒子”。在现分阶段它是指用于有线电视网络环境下，接收模拟广播电视节目、数字广播电视节目，以及高速

33、数据等功能的用户终端设备。数字电视机顶盒是信息家电之一，它是一种能够让用户在现有模拟电视上，观看数字电视节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费业电子产品。1、机顶盒的结构：根据接收数字电视广播和互联网信息的要求，一个机顶盒的硬件结构由信号处理（信道解码和信源解码）、控制和接口几大部分组成。机顶盒的结构图如图一所示：机顶盒从功能上看是计算机和电视机的融合产物，但结构却与两者不同，从信号处理和应用操作上看，机顶盒包含以下层次： 1）物理层和连接层：包括高频调谐器，QPSK、QAM、OFDM、VSB解调，卷积解码，去交织，里德索罗门解码，解能量扩散。 2）传输层：包括解复用，它把传输流分

34、成视频、音频和数据包。 3）节目层：包括MPEG2视频解码，MPEG/AC3音频解码。 4）用户层：包括服务信息，电子节目表，图形用户界面（GUI），浏览器，遥控，有条件接收，数据解码。 5）输出接口：包括模拟视音频接口，数字视音频接口，数据接口，键盘，鼠标等。2、机顶盒的功能：机顶盒从功能上分为数字电视机顶盒、网络电视（WebTV）机 顶盒和多媒体（Multimedia）机顶盒三类。 其中，数字电视机顶盒的主要功能就是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号，使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目，图像质量接近500线水平，但无上网功能。根据传输媒体的不同，数字电视机顶盒又分为卫星数字电

35、视（DVB-S）机顶盒、地面数字电视（DVB-T）机顶盒和有线数字电视（DVB-C）机顶盒三种。目前应用较为广泛的是数字卫星机顶盒。 数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，如：（1）电子节目指南（EPG）。给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目；（2）高速数据广播。能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种消息；（3）软件在线升级。软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该

36、软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新；（4）因特网接入和电子邮件。数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件。同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连，用PC与因特网连接；（5）有条件接收。有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。 网络电视机顶盒的主要功能是使我国现有3.2亿台模拟电视机用户通过PSTN（公众电话交换网）和双向CATV网实现上因特网，收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等。 多媒体机顶盒是对前两种机顶盒功能的综合下产生的，有也称综合业务机顶盒或全功能数字机顶盒。

37、它可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，包括收看普通电视节目、数字加 密电视节目、点播多媒体节目和信息、电子节目指南（EPG）、收发电子邮件、因特网浏览、网上购物、远程教育等，需要的条件是双向CATV网。3、机顶盒的技术：有线数字电视机顶盒的技术含量非常高，它集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平。目前数字机顶盒的关键技术主要有： 1）实时操作系统（RTOS） 实时操作系统负责本地资源和网络资源的管理，提供基本的操作功能和设备的访问控制。在启动机 顶盒时，由引导程序通过网络从中心控制系统下载，如深圳迪科网视通数字机顶盒的 RTOS在设计上采

38、用从FLASH ROM引导，其引导程序功能包括：（1）系统自检。对系统部分硬件进行检测，如DRAM等；（2）系统设置。用户可通过遥控器对系统必要的参数进行设置，如基本频率、辅助频率、符号率、DTV节目信息表等；（3）DTV功能。用户在无点播服务的情况下，可看数字电视节目；（4）系统升级。通过判别系统或台标的名称和版本号，下载升级FLASH ROM中的系统或台标数据。 2）中间件（Middle Ware） 中间件是一种将应用程序与底层的操作系统、硬件隔离开来的软件环境，它通常由各种虚拟机构成。如HTML虚拟机、JavaScript虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等。一个完整的数字机顶盒

39、由硬件平台和软件系统组成，可以分为4层，从底层向上分别为：硬件、底层软件、中间件、应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统以及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。 3）加解扰技术 加解扰技术用于对数字节目进行加密解密，其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用IC卡解密。在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息（ECMs）和授权管理信息（EMMs），由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格

40、等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（PDK）的加密处理，EMMs中还包括地址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。用户个人分配密钥（PDK）存放在用户的智能卡（Smart Card）中。在用户端，机顶盒根据PMT和CAT表中的CA-descriptor，获得EMM和ECM的PID值，然后从TS流中过滤出ECMs和EMMs，并通过Smard Card接口送给Smart Card。Smart Card首先读取用户个人分配密钥（PDK），用PDK对EMM解密，取出SK，然后利用SK对ECM进行解密，取出CW，并将CW

41、通过Smart Card接口送给解扰引擎，解扰引擎利用CW就可以将扰的传输流进行解扰。 4）电缆调制解调器 到目前为止，各种研究机构对电缆调制解调器进行了广泛的研究，这些研究成果最终形成了几个国际性组织定义的标准，IEEE定义的IEEE802.14协议、DAVIC定义的DAVIC协议和MCNS定义的DOCSIS及EuroDOCSIS协议。 据悉对于CA系统，我国已经确定采用同密技术，盼望有线电视能早日应用有我国自主知识产权的CA系统。对于我国电缆调解调器（CM）的标准的制定，倾向于EuroDOCSIS，在此基础上加入我国自己的东西。EuroDOCSOS标准中下行码元速率为6.9652Mb/s，

42、上行频率范围为5-65MHz。 5）信道解码 机顶盒中的信道解码电路相当于模拟电视机中的高频头和中频放大器。在机顶盒中，高频头是必须的，不过调谐范围包含卫星频道、地面电视接收频道、有线电视增补频道。根据DTV目前已有的调制方式，信道解码应包括QPSK、QAM、OFDM解调功能。 6）嵌入式CPU 嵌入式CPU是机顶盒的心脏，当数据完成信道解码以后，首先要解复用，把传输流分成视频、音频，使视频、音频和数据分离开，在机顶盒专用的CPU中集成了32个以上可编程PID滤波器，其中两个用于视频和音频滤波，其余的用于PSI、SI和Private数据滤波。CPU是嵌入式操作系统的运行平台，它要和操作系统一起

43、完成网络管理，显示管理、有条件接收管理（IC卡和Smart卡）、图文电视解码、数据解码、OSD、视频信号的上下变换等功能。为了达到这些功能，必须在普通3264位CPU上扩展许多新的功能，并不断提高速度，以适应高速网络和三维游戏的要求。 7）MPEG2解码 MPEG2解压缩电路包含视频、音频解压缩和其它功能。在视频处理上要完成主画面、子画面解码，最好具有分层解码功能。图文电视可用APHA迭显功能选加在主画面上，这就要求解码器能同时解调主画面图像和图文电视数据，要有很高的速度和处理能力。OSD是一层单色或伪彩色字幕，主要用于用户操作提示。 音频解码器根据系统要求，应用MPEG-2音频或杜比AC-3

44、的解码功能。 8）嵌入式实时多任务操作系统 嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的，它不装在硬盘中，系统结构紧湊，功能相对简单，资源开资较小，便于固化在存储器中。嵌入式操作系统的作用与PC机上的DOS和Windows相似，用户通过它进行人机对话，完成用户下达的指定。指定接收采用多种方式如：键盘、鼠标、语音、触摸屏、红外遥控器等。数字机顶盒不仅是用户终端，还是网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视（如视频点播等），并能接入因特网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信息服务。目前，有些人认为机顶盒就是用来使电视机上网，这是一种认识上的误区。实际上，数字机顶盒是

45、在走普及数字电视机之前宽带综合信息网的组成成员这一。随着数字技术、多媒体技术和网络技术的发展，将促使数字机顶盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。五、 互动电视技术发展策略互动电视是数字电视技术发展引发的一场革命，是数码电视发展的产业方向。数字电视技术由三大基本技术构成：第一，电视节目的数字化编辑和处理即内容的数字化处理，包括摄制、剪辑、合成。此项技术在80年代初已开始应用，现在已经发展得非常成熟。第二，内容的数字化传输和表达。传输手段包括卫星、有线电视、地面广播等，并已经扩展到互联网。内容得数字化表达是目前得热点，其典型应用就是互动电视。第三，

46、内容的数字化显示，例如高分辨电视、增强型电视。这主要与显示技术和期间发展有关。自80年代提出数字电视的概念以来，业界一直在探索其实施的模式，现在国际上已形成一个共识：数字电视近期可行的一个落脚点就是互动电视。DVB协会将会在2002年正式发布名为DVB2的全套互动电视技术规范，其核心就是把JAVA的技术作为整个互动电视的核心技术，把DVB技术规范扩展到互动电视平台上。互动电视将从根本上改变广播电视你播我收的主从关系，形成全新的媒体模式。互动电视的主要功能可分为：观众与内容的互动：互动电视的最大贡献是将收视的主控权真正交给观众，其手段包括：A、 视频点播 传统的电视广播的播出权在播出者手中，互动

47、电视的点播技术（包括VOD、NVOD乃至DVOD）把主动权移植到接收者手中，从内容上、时间上让观众自主。让观众能在任何时间选择收看自己想看的节目。 B、 互动节目指引 是最典型也是前景最大的互动应用。正如搜索引擎在互联网上所起的作用那样，可以说没有搜索引擎技术的发展就没有互联网应用的腾飞。互动电视的节目指引与IP行业里的搜索引擎具有相同的重要地位，它的应用不是简简单单的给用户提供一点查询节目的方便，而是从根本上改变了电视的收视模式。节目是为用户服务的，有个很好的互动型的节目指引以后，用户不仅可以很方便地去选择节目，还可以从内容分类、演员名称以至观众个人爱好上去找寻节目。这就不单单是节目表的作用，而是一种真正引导用户收视，让用户掌握主动权的收视方式。 C、 数字化的节目录播 录像机的诞生极大的推动了电视行业的发展，让人们摆脱了传统的按时间去看电视的习惯。但是模拟的录像机使用很不方便，操作复杂，要想预录节目非常困难。而互动电视有了节目指引，可以把节目的指引和个人节目存储捆绑在一起，