宗佳琦

摘 要：在通信技术普及应用的背景下，电视机顶盒技术不断发展。本文站在技术角度对机顶盒技术的演变与实现进行系统分析，以第三代数字机顶盒和网络机顶盒为例，对机顶盒技术的演变与实现进行全面的概述，主要包括简介和机顶盒结构等内容，希望为相关行业提供借鉴。

关键词：机顶盒;第三代产品;数字视频

中图分类号：TN949.197 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2020） 13-0-02

一、引言

机顶盒是一种终端装置，其发展与电视技术的发展息息相关。按照发展阶段和的功能，可以将机顶盒分为三代产品。其中第一代产品是频率转换器;第二代产品是模拟电视解扰机;第三代产品是数字机顶盒。在经过上述发展阶段后，机顶盒技术逐渐成熟，且取得了良好的应用效果。

二、第三代机顶盒技术分析

（一）简述

第三代机顶盒技术可以将电视作为显示设备，同时接收有线电视网和卫星传输的数字信号，在获取信号后，即可通过电视播放电视节目。这种机顶盒技术对MPEG编解码、数字传输和纠错处理技术进行了使用，故在使用效果方面优于第二代机顶盒。具体表现在两个方面，第二代机顶盒的信号接收方式为模拟信号，但模拟信号的质量却无法得到保证，而第三代机顶盒可以直接接收信号，孰优孰劣可见一斑。正因如此，在20世纪90年代后期，世界各国对第三代机顶盒技术的研究和发展十分重视。我国自1996年后，在国内推广了这项机顶盒技术，各地区电视台也纷纷开播了数字压缩频道，以满足人们的需求。

（二）数字式机顶盒系统原理

1.数字机顶盒的结构

第三代数字机顶盒由多个部分构成，分别为解码器、编码器、信道解调单元、音频以及主控单元。在实际运行阶段，由主控单元负责解调电路和频道选择。在进行音频和视频编码电路设置时，主控单元首先会选择制式，确保机顶盒输出信号满足电视机的实际需求，在获得命令数据后，主控单元会借助解码器，使命令得到响应。

2.信道解调单元

据了解得知，卫星调制信号具有非常大频率差异，最小频率为950MHz，而最大频率却接近2150MHz，与之相比，有线电视网络调制信号频率相对较小，其最小频率为47MHz，最大频率为862MHz，为满足信号接收需求，对卫星信号进行调制十分关键。目前，常用调制方法为变频，通过这种方法的使用，将信号解调为符合应用需求的基带和中频。系统性能会受到射频电路质量的影响，故第三代机顶盒选择的变频装置為高频头，究其原因，主要是这种装置内置多个接口，其性能较为优越。

3.主控单元

CPU是主控单元的核心，CPU具有强大的功能，可以控制整个系统的工作和运行。与此同时，CPU还具有解复用功能，能够对MPEG系统码流进行有效的处理。

第三代数字机顶盒产品传送系统对传送流分组方式进行了使用，据了解得知，传送流分组方式的字节数量为188字节，每个传送流中含有数个节目，由多个基本流复用而成。传送层可以为系统控制信息、视频、音频等提供帮助，并在此基础上，将其转化为净数据。

在主控单元中还包括多种PSI表，解多路和显示节目的条件是PSI表中包含的内容。节目关联表、映射表、网络信息表和条件访问表都属于PSI表。

4.解码单元

解码单元由以下部分构成：①音频解码器;②视频解码器;③数据存储器。解码器会借助并行总线，对压缩音、视频码流进行接收，同时，基于MPEG编码格式，对上述码流进行解码。在解码后，促使音频、视频与系统保持同步。

5.音频和视频处理单元

想要在电视上播放视频码流，在对其进行压缩后，还要保持一定的格式，故编码是视频码流成功播放的关键。在第三代数字机顶盒中，视频码流编码由编码器完成。编码器在接收视频码流后，会对其格式进行转化，提高视频码流与电视机的兼容性[1]。

三、网络机顶盒技术的实现

（一）简介

自20世纪90代数字机顶盒出现以来，数字机顶盒已经成为了每个家庭必不可少的电器。在信息时代下，计算机网络实现了快速发展，与此同时，网络传输速率显著增加，具备了网络应用的条件。在这一背景下，传统数字机顶盒技术与人们的需求渐渐不符，而交互式技术的发展，为数字电视的出现，奠定了坚实的基础，数字电视的应用，使电视媒体行业实现了进一步的发展。站在另一个角度看，数字电视的出现，还促进了视频监控和无线传输技术的发展，与之相关的行业开始出现，比如：家庭监控、安防等等。与第三代机顶盒技术相比，网络机顶盒更为先进，在保留第三代机顶盒硬件的同时，在其中融入了网络模块，同时，开发了机顶盒原有的IP协议，通过网络接口和传输接口的设置，赋予了机顶盒更加完善的功能。

（二）网络机顶盒结构设计

网络机顶盒由两部分构成，分别为硬件和软件，其中软件又可以被细分为应用软件和底层软件。本文接下来会以某公司研发的网络机顶盒为例，对其硬软件结构进行分析。

第一，选择了意法半导体公司生产的机顶盒开发板作为了机顶盒硬件平台，究其原因，主要是这种开发板内置高清机顶盒芯片，应用优势显著。

第二，底层软件和由驱动程序和实时操作系统构成。前者的作用为控制机顶盒硬件的操作，包括初始化和监测。而后者的功能是对硬件资源进行合理分配，以提升机顶盒的工作效率。

第三，满足使用者的需求是应用软件的作用，应用软件的功能由服务商赋予，常见的功能包括网络视频、广播和上网等等。

1.网络机顶盒硬件平台

通过上述分析可知，网络机顶盒的硬件与第三代数字机顶盒硬件相同，只是添加了网络模块，促使其应用范围进一步扩大，由原来仅适用于数字电视广播，变为了一种网络多媒体设备，具有交互式的特点。网络机顶盒硬件系统内置多个模块，分别为用户接口、音频处理、网络、存储器和处理器等模块。

该公司生产的网络机顶盒属于一种高清机顶盒，通过高清芯片的使用，使成像更加清晰，其原因在于这款芯片内置两个处理器内核，能够支持多种操作系统。

2.网络机顶盒软件结构

网络机顶盒不仅拥有完整的硬件系统，其软件系统也十分先进，只有二者相互配合，方能起到智能终端的作用。由于硬件系统可以支持多种系统，在经过综合考虑后，将嵌入式Linux操作系统作为了主要选择。

网络机顶盒软件系统的结构类型为分层结构，由两大部分构成，分别是应用程序和操作系统，其中操作系统为嵌入式Linux系统。将模块作为依据，可以将软件系统分为硬件驱动层、中间接口层以及软件应用层。

其中硬件驱动层内置多个驱动程序，能够对各个硬件功能模块进行驱动。包括接口模块驱动程序、系统控制模块驱动程序、视频处理模块驱动程序、音频处理模块驱动程序、存储器控制模块驱动程序、媒体后期处理模块驱动程序等。通过驱动程序的使用，使各硬件模块的功能得以实现[2]。

而中间接口层的功能对网卡驱动、音频解码驱动进行封装，与此同时，还可以完成网络传输接口的设置。

软件应用层内置多款应用软件，能够为使用者提供各种服务，是软件开发设计的重要内容。网络机顶盒中的多项功能都需要在该层实现，主要包括节目变更、播放器调整等等。

四、结论

综上所述，在科学技术发展的推动下，机顶盒产品不断更新换代，实现了快速发展。自第三代数字机顶盒开始，机顶盒的功能愈加完善，且结构复杂程度也显著增加。网络机顶盒与之相比，应用了交互式技术和网络接口，能够满足使用者的各项需求，并且具有高清的成像质量。目前，网络机顶盒逐渐取代了传统的数字机顶盒，在国内取得了良好的应用效果。

参考文献：

[1]姚辉军，林宝成，占亿民，等.基于智能机顶盒的视频通讯方案设计和实现[J].广播与电视技术，2019，46（10）：60-64.