机顶盒培训教材

DVB基础培训目录

MPEG2基础简述1

MPEG（PSI）与DVB（SI）基础标准

2数字电视机顶盒原理及结构

3数字机顶盒基本分类

4数字机顶盒配件

5MPEG2基础简述MPEG-2简介MPEG即活动图象专家组（MovingPictureExpertGroup）,是国际标准化组织IEC/JTC1/SC2/WG11的一个小组1993年指定出MPEG-1标准（ISO11172),1994制定出MPEG-2标准（ISO13818）MPEG-1的码速率为1.5Mbps,图象质量略高于家用录像VHS图象质量，MPEG-2的码速率为4-10Mbps,图象质量接近演播室图象质量，是DVB、ASTC采用的图象压缩标准。

MPEG-2标准MPEG-2标准ISO/IEC13818-1系统层ISO/IEC13818-2视频编码层ISO/IEC13818-3音频编码层系统层也可用于传送音视频以外的数据，如Internet数据。系统层描述MPEG数据流的整体结构，实际中具有重要意义。原始SDTV信号（ITUCCIR601）码率270Mbit/s；CD质量的原始数字立体声音频信号码率为1.5Mbit/s。

MPEG-2视频压缩基本原理:MPEG基本编码过程即通过DCT(DiscretecosineTransformation)进行帧间压缩I帧:作为预测基准的独立帧P帧:I的帧前向预测产生B帧:由I帧P帧计算的双向预测帧I帧,或称Intra图像，采用帧内编码，不参照其它图像；P帧，或称Predicted图像，它们参照前一幅I或P图像做运动补偿编码；B帧，或称双向预测图像，它们参照前一幅和后一幅I或P图像做双向运动补偿编码。MPEG-2视频I:Intra-codedFrameP:PredictedFrameB:BidirectionallypredictedFrameGOPsizeselectable:1to32frames(=Nparameter)NmustbeamultipleofIPperiod(=Mparameter)0123456789101112GroupofPictures(GOP)IBPBPBPBPBPBI附图MPEG-2依赖于MUSICAM系统进行音频数据压缩.MUSICAM方法，即MPEG-1声音标准的第二层，适用于32，44.1，48KHz的取样频率.声音信号中存在多种冗余度，编码时可以去除这些冗余，在解码时这些冗余可以重建。音频的MPEG-ILayerII编码压缩系统利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，这一人体生理学效应允许我们对于人耳不太敏感的频率进行低码率编码，这一技术的采用可以大大地降低音频编码速率。MPEG-ILayerII音频编码可用于单音，立体声，环绕声和多路多语言声音的编码。MPEG-2音频MPEG-2系统的基本概念:ElementaryStream:基本流PacketizedElementaryStream:包结构基本流(包含PID的基本流)TransportStream:传输流MPEG-2系统视频信号压缩到1Mbit/s(MPEG-1)和2M～15Mbit/s(MPEG-2)音频信号压缩到64k～400kbit/s压缩后的视音频信号称作ES(elementarystream)流，包括：视频流音频流数据流——任何类型的压缩或未压缩数据var.lengthupto64kbytesPESpacketVideoPESAudioPESDataPESPESheader基本ES流所有ES流首先被打包成不同长度的PES(packetizedelementarystreams)包，通常为64kbytes。开头为6byte的PES头：前3个byte是起始码前缀000001，用于表明一个PES包的开始。第4个byte是起始码标志，说明起始码种类，表明payload中是视频、音频还是数据流。后两个byte是包长度，说明后面还有多少字节。如果长度为0，表示PES包大于64kbytes。然后是可选PES头最后是实际传送ES流的净负荷数据(payload)PESheaderOptionalPESheader6ByteHeaderMax.64kbytepayloadmax.64kbyte＋63bytestartcodeprefix000001StreamIDPESpacketlength打包PES基本流PES结构不适合传输，尤其不适合一个数据流中有多个节目的广播应用。而MPEG-2目标是将6,10甚至20个电视节目或广播节目形成一个复用MPEG-2数据流，然后通过卫星、电缆或地面传输。因此，PES包再分成固定长度的更小的包，即TS包(transportstreampackets)：188字节长4个字节的TS头184个字节的PES包数据PESheaderPESheaderPacketizedelementarysystemTransportstreamPayloadunitstartindicator=14byteTSheader184bytepayloadPayloadUnitstartIndicator=1传输流TSMPEG（PSI）与DVB（SI）

基础标准MPEG-2标准定义PSI信息标准，PSI包括4个表；DVB标准提出了许多附加表，称为SI(serviceinformation)，SI包括8个表：PATprogramassociationtablePMTprogrammaptableCATconditionalaccesstableNITnetworkinformationtablePrivatetablesMPEG-2PSIProgramspecificinformationDVBSIServiceinformationNITnetworkinformationtableSDTservicedescriptortableBATbouquetassociationtableEITeventinformationtableRSTrunningstatustableTDTtime&datetableTOTtimeoffsettableSTstuffingtableMPEG-2&DVB标准PSIProgramSpecificInformation即节目说明信息MPEG-2标准定义SIServiceInformation即业务信息DVB标准定义PSI/SI简述PSI提供了解码器解复用及解码的信息

PSI描述了在TS传输流中包含的节目信息PSI由三个表构成：PAT（节目关联表）、PMT（节目映射表）、CAT（有条件接收表）

PSI（节目说明信息）NIT

Video(+PCRs)PATPMT_1PMT_NPMT_2Audio_1TXTAudio_2CATEMM_1EMM_2ECM_2ECM_1PID0x00PID0x01PAT ProgramAssociationTable CAT ConditionalAccessTableNIT NetworkInformationTable EMM EntitlementManagementMessagePMT ProgramMapTable ECM EntitlementControlMessagePCR ProgramClockReference TXT TeletextPCRPSI:PAT,PMT&CATPAT(节目关联表)给出了构成传送流中各个节目业务的PMT（节目映射表）的PID（包识别符），同时，也给出了NIT（网络信息表）的PID号。PAT表的PID号为“0x00”

。解复用器工作总是通过寻找PAT表开始。PSI-PAT信息PAT--ProgramAllocationTable示例图PATPMTPMTPMTPMTVAATTVARBGADVARBGPCRPCRV=VideoA=AudioD=DataTT=TeletextRBG=RegionBasedGraphics (subtitling)PCRPCR0x4030x4020x4010x4000x00Program10x580x590x610x650x690x620x330x340x380x420x450x410x35Program2Program3Program4PCR=ProgramClockReferencePSI-PAT信息PMT表指出了组成节目业务（Service）的各个码流的PID号对各路码流进行描述PATPMTPMTPMTPMTVAATTVARBGADVARBGPCRPCRPCRPCR0x4030x4020x4010x4000x00Program10x580x590x610x650x620x330x340x380x420x450x410x35Program2Program3Program4V=VideoA=AudioD=DataTT=TeletextRBG=RegionBasedGraphics(subtitling)PCR=ProgramClockReference0x69PSI-PMT信息CAT表给出了有条件接收系统的信息及授权管理信息（EMM，EntitlementManagementMessage）的传送位置所有PSI信息均不能加扰，SI（业务信息）除EIT（节目段信息表）外，均不能加扰PSI-CAT信息SIServiceInformation业务信息SI（业务信息）是指在符合MPEG2（13818-1）的传送流中，插入某些特殊的信息这些信息的应用非常广泛，为解码器构成电子节目指南及频道自动搜索提供各种各样的信息，还提供了其它网络的许多信息这些信息占用某些特定的PID（PacketIdentity，包识别符）及Table_Id（表识别符）SI信息SI（业务信息）主要包含：BAT（BouquetAssociationTable，节目业务群关联表）NIT（NetworkInformationTable,网络信息表）SDT（ServiceDescriptionTable，节目业务描述表）EIT（EventInformationTable，节目段信息表）RST（RunningStatusTable，运行状态表）TDT（TimeandDateTable，时间及日期表）TOT（TimeOffsetTable，时间偏移表）ST（StuffingTable，填充表）

SI信息内容NIT描述了一个DVB传输通道的所有物理参数，包括下列信息：传输路径（卫星、电缆、地面）接收频率调制类型误码保护传输参数机顶盒在扫描或变换信道时，可以存储一个物理信道的所有参数，便于以后很快跳回该信道。信道中也可以传送相邻或其他信道的传输参数，使得信道转换灵活快捷。如果NIT中的传输参数与实际不符，会对许多接收设备，如机顶盒，产生不可预知的影响。如果NIT中的传输频率与实际接收频率不同，许多接收设备在没有任何原因提示的情况下，不产生任何图像和声音。SI-NIT信息SDT包含对TS流中节目（服务）的更多详细描述：节目名称，如CCTV-1,CCTV-2,第一财经等等在提供节目PID的同时，SDT对用户提供了文本信息。通过提供文本列表，使得接收设备操作灵活。BAT，与SDT密切相关：BAT与SDT的PID相同，只是tableID不同。SDT描述一个物理信道的节目结构。BAT描述几个或大量物理信道的节目结构。BAT提供一组信道所有服务的总体描述。EIT(eventinformationtable)即DVB中的EPG(electronicprogramguide)表包含一天或一周内所有广播的计划开始和结束时间。结构非常灵活，允许传送大量附加信息不是所有机顶盒都支持这一特性SI-SDT/BAT/EIT信息机顶盒操作还需要传输当前时钟和当前日期，分两步：TDT(time&datetable)传送GMT或UTC即零度子午线的当前时刻TOT(timeoffsettable)传送不同时区各自适当的时间偏移量TDT和TOT中的信息如何计算以及计算到什么程度，取决于机顶盒的软件对广播时间信息的完全支持还需要机顶盒得到当前的位置信息：对拥有多个时区的国家，如澳大利亚和美国，这个问题尤其重要SI-TDT/TOT信息RST(runningstatustable)广播的计划开始和结束时间常常会发生变化和延迟为在某时刻启动和停止一个视频录像机，由RST传送相关控制信息。RST可以与模拟电视信号中数据线的VPS信号相比。ST(stuffingtable)用于覆盖TS流中的信息。有时需要取消TS流中的一些表。CATV终端站接收到一个DVB-S信号以后，NIT必须进行交换或覆盖；或者为中继信号，必须取消某些节目SI-RST/ST信息DVB中SI的PID和tableID具有固定值：TablePIDTableIDPAT0x00000x00PMT0x0020…0x1FFE0x02CAT0x00010x01NIT0x00100x40,0x41BAT0x00110x4ASDT0x00110x42…0x46EIT0x00120x4E…0x6FRST0x00130x71TDT0x00140x70TOT0x00140x73ST0x0010…0x00140x72DVBSI的PID和tableID数字电视机顶盒原理及结构机顶盒STB（Set-Top-Box）传统的说法是：“置于电视机顶上的盒子”。利用有线电视网络作为传输平台，电视机作为用户终端，以提高现有电视机的性能或增加其功能。信息家电的一种，能够让用户在现有模拟电视机上观看数字电视节目，并进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费类电子产品。机顶盒的定义调谐AD转换QAM解调解复用射频信号输入中频信号MPEG传输流PES分析音视频PES分组视频解码音频解码视频PES分组音频PES分组PAL/NTSC编码PCM解码视频输出模拟视频音频输出模拟音频机顶盒的基本原理1、主芯片2、存储器3、调谐解调器4、主板5、智能卡接口6、电源7、结构件1235467机顶盒硬件结构一般将CPU、解码器、解复用器、图形处理器与视音频处理器等都集成在主芯片中，尽可能形成一体化的芯片解决方案，可以有效降低器件成本，提高可靠性。CPU是主芯片的核心，因此通常情况下CPU的性能就决定了主芯片的性能。CPU的性能一般是由主频决定的，主频越高则CPU的性能也越高。主要芯片厂商：Zoran、ST、Broadcom、LSI、Fujitsu、Sigma……机顶盒主芯片Flash存储机顶盒的系统软件、驱动软件、应用程序以及一些基本不需要修改的用户参数信息，其中的软件可以通过升级（本地及在线）来更新。RAM存储机顶盒运行时需要处理的应用内容，例如图形处理、视音频解码、解复用、数据应用等，不同的应用需求，内存的大小配置也各不相同。E2PROM存储用户可以修改的参数信息，在掉电时内容还可保留。机顶盒存储器通常称为高频头，也称Tuner作用：将输入的调制数字信号解调还原成传输流不同的传输网络采用不同的高频头有线数字电视传输网络（DVB-C）用QAM调谐解调器地面数字电视传输网络（DVB-T）用COFDM调谐解调器卫星数字电视传输网络（DVB-S）用QPSK调谐解调器主要Tuner厂商：阿尔卑斯（ALPS）、飞利浦（Philips）、恩智浦（NXP）等调谐解调器射频接口RFIN&OUT音/视频接口CVBS、S-Video、Y/Pb/PrAudioL/R、S/PDIFHDMI数据接口RJ45USBRS232智能卡接口红外接收接口智能卡是包含微处理器和存储器的塑料卡，用于CA的解密微处理器RAMROME2PROMUART机顶盒智能卡应用层中间层嵌入式操作系统/驱动层机顶盒软件结构机顶盒软件结构嵌入式操作系统在实时的环境中工作，并能在较小的内存空间中运行管理特定设备资源和时序、安排实时任务、管理有限的内存资源等需要一套特定高级程序接口（API）以便开发高级程序所需pSOS、OS20、Nucleus、uCLinux、VxWorks……驱动：嵌入式操作系统通过驱动控制硬件设备DEMUXA/VDecodeD/ATUNER……嵌入式操作系统/驱动层提高机顶盒应用程序的代码重用性和可移植性，减少开发周期，提高开发效率使应用程序开发与机顶盒硬件平台无直接关系，而只需要按照中间层API编写代码在中间层中对应用程序占用的资源进行管理，把应用程序占用的资源与系统程序占用的资源分开，提高系统安全性中间层电子节目指南（EPG）、准视频点播（NVOD）、浏览器、游戏等应用程序，不直接调用驱动层接口、驱动适配层接口或操作系统的资源，而是通过调用中间层提供的资源来间接实现所需要的功能。应用层机顶盒基本分类按传输方式可分为：有线电视机顶盒按照支持的业务功能可分为：广播型基本型交互型增强交互型高清型地面电视机顶盒卫星电视机顶盒IPTV机顶盒机顶盒基本分类广播型机顶盒支持功能主要包括：接收数字视音频广播，MPEG-1/2视音频解码；集成条件接收系统（CA），可根据系统授权收看加密电视节目；支持电子节目指南（EPG）功能，提供一周节目预告；支持统一Loader规范，实现软件在线自动升级；通常用于家庭二端机或酒店、娱乐场所主流配置主频：>100MHzFlash：2MBRAM：8MB广播型机顶盒除广播型机顶盒的功能外，集成中间件（包含浏览器）、支持单向数据广播业务通常用于整转平移主流配置主频：200MHz左右Flash：8MBRAM：32MB基本型机顶盒除基本型机顶盒的功能外，提供双向互动的功能，支持基于IPQAM的视频点播业务用于高端互动业务用户或双向整转平移主流配置

主频：300MHz左右 Flash：16MB RAM：64MB基本交互型机顶盒增强交互型机顶盒在交互型机顶盒基础上增加以下功能：支持MPEG-4、H.264等第二代信源编码标准