数字机顶盒关键技术及交互应用

3 数字机顶盒关键技术

　　数字机顶盒集中反映了多媒体、计算机、数据压缩编码、加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平，因此技术含量非常高，其关键技术主要有：

　　· 复用和解压缩技术：模拟信号数字化后，信息量剧增，数据压缩必不可少。MPEG-2( ISO/IEC 13818)视频压缩标准在交互式电视中广泛采用，适用于多种清晰度图像质量；MPEG-4(ISO/IEC 14496)则采用基于对象的压缩编码方法，它把图像和视频分割成不同的对象分别处理，不仅提高了数据压缩比,还能实现许多基于内容的交互功能，为多媒体数据压缩编码提供了更为广阔的平台。

　　随着大规模集成电路技术及嵌入式系统技术的广泛应用，数字机顶盒硬件实现多采用专用芯片或数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）芯片，将CPU 内核与MPEG-2 、MPEG-4传输流解复用器、DVB通用解扰器、MPEG音频视频解码器和NTSC/PAL编码器集成，形成STB 的核心芯片，以实现实时解复用和实时数据信息处理。

　　· 下行数据解调与信道解码技术：压缩后的数据不能直接在信道上传输，还需进行信道编码和调制。国际、国内标准均规定，在有线网络中传输数字电视及增值业务采用QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制方式及RS(Reed Solomon)纠错编码。

　　· 上行数据的调制编码：在交互式应用中，需要考虑上行数据的调制编码问题，目前普遍采用3种方式，即采用电话线传送上行数据，采用以太网传送上行数据和通过有线网络传送上行数据。由于上行数据相对于下行数据要少很多，故多使用 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)或 16QAM方式进行调制。

　　· 网络浏览技术：为实现真正意义上的网络浏览，有线电视网与因特网连接除了考虑上行和下行数据之外，还必须考虑在其上运行IP（Internet Protocol）。

　　· 实时操作系统：数字机顶盒中的操作系统采用实时操作系统（RTOS，Real-Time Operating Sys- tem)，如目前流行的VxWorks、Windows CE等。RTOS可在实时环境中工作，并占用较小的内存空间,它负责管理本地资源和网络资源，提供基本的操作功能以及设备的访问控制。

　　· 中间件技术：中间件（Middleware）技术，即开放式业务平台，已成为交互式电视的核心技术。中间件通常由Java虚拟机、网络浏览器、图像与多媒体模块等组成，通过定义一组完整的标准应用程序接口，使应用程序独立于操作系统和硬件平台，使应用程序的开发变得更加简捷，产品的开放性和可移植性更强，以保证机顶盒的扩展性和投资的有效回收。

4 MPEG-4在数字机顶盒中的交互应用

4.1 MPEG-4在交互式应用中的优势

　　作为一种新型的视频压缩标准，MPEG-4正开始应用在多媒体存取和交互式电视技术中，它通过定义一种格式、一种框架，而不是具体算法，以实现一种更自由的通信与开发环境。

　　MPEG-4具有以下重要特性，非常适于交互式多媒体应用。

　　· MPEG-4支持将不同性质的对象和不同来源的素材用于不同应用，既考虑了各类Web性能差异性，又允许多媒体信息以通用的形式接入，是第一个使用户视听方式由被动转为主动的动态图像标准；

　　· MPEG-4在较低的数据码率下，仍具有很高的视频图像质量，它提供了比 MPEG-1和MPEG-2更强的编码算法，能实现极低码率下的多媒体交互应用中音频视频数据的综合。

4.2 MPEG-4在数字STB中的交互应用

　　在交互式电视应用中，数字化数据可以伴随数字音频视频信号同时传送给用户，从而能够在交互式环境里享受视听。因此开发数字机顶盒时，除应具备MPEG-2的音频视频功能外，还应具有以下功能：

　　· 多媒体码流控制；

　　· 输出控制；

　　· 用户界面控制；

　　· 绘图合成与控制；

　　· 限制访问管理；

　　· 电子节目指南显示和控制；

　　· 档次管理；

　　· 资源管理。

　　这些功能适于用MPEG-4来实现，这正是考虑了MPEG-4可在保证系统特定质量的前提下，对音频、视频数据进行最大程度的压缩，以便最有效地利用系统带宽，并支持Web的多媒体交互应用，故可利用MPEG-4来开发这种新型数字机顶盒。

5 结束语

　　交互式电视是未来有线电视的发展方向，在多媒体宽带网建设和国家信息基础设施中占有举足轻重的地位。当前我国正处在数字电视与高清晰度电视发展的关键时期，交互式电视产业蓬勃发展，因此大力发展数字机顶盒尤为重要。

　　数字机顶盒不仅是宽带综合信息网的重要组成之一，更重要的是与之相关的多媒体技术、数据压缩技术、宽带网络技术将是未来构建信息高速公路的关键技术。交互式电视正是以上述技术为基础，并相辅相成，为应用上述技术开发新产品提供契机，这必将对推动信息产业的飞速发展，加快我国数字化、网络化和信息化进程具有特别重要的意义。