【文章內(nèi)容簡介】 字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)：（ 1）嵌入式實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)*嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)是相對于桌面計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)而言的，它不裝在硬盤中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能相對簡單，資源開資較小，便于固化在存儲器中*嵌入式操作系統(tǒng)的作用與 PC機(jī)上的 DOS和 Windows相似，用戶通過它進(jìn)行人機(jī)對話，完成用戶下達(dá)的指令，指令接入采用多種方式如：鍵盤、鼠標(biāo)、語音、觸摸屏、紅外遙控器等（ 2） 中間件中間件（ Middleware）是一種將應(yīng)用程序與低層的操作系統(tǒng)、硬件細(xì)節(jié)隔離開來的 軟件環(huán)境條件接收和中間件的確定，最終確定系統(tǒng)的總體性能和將來的發(fā)展數(shù)字電視制式目前，全球數(shù)字電視廣播鄰域有三個相對成熟的標(biāo)準(zhǔn)制式：歐洲的 DVB標(biāo)準(zhǔn)制式美國的 ATSC標(biāo)準(zhǔn)制式日本的 ISDB標(biāo)準(zhǔn)制式*DVB是三者中應(yīng)用最廣泛和靈活的標(biāo)準(zhǔn)*ISDB標(biāo)準(zhǔn)制式為多媒體應(yīng)用提供了三者中最好的支持DVB系列標(biāo)準(zhǔn)DVB標(biāo)準(zhǔn)提供了一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范DVB選定 ISO／ IECMPEG—2 標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進(jìn)行了統(tǒng)一，隨后對 MPEG—2 碼流進(jìn)行打包形成傳輸流（ TS），進(jìn)行多個傳輸流復(fù)用，最后通過衛(wèi)星、有線電視及開路電視等不同媒介傳輸方式進(jìn)行傳輸DVB標(biāo)準(zhǔn)的核心 ：系統(tǒng)采用 MPEG壓縮的音頻、視頻及數(shù)據(jù)格式作為 數(shù)據(jù)源 ；系統(tǒng)采用 MPEG—2 傳輸流（ TS）復(fù)用方式 ；系統(tǒng)采用 公共的 用于描述廣播節(jié)目的系統(tǒng) 業(yè)務(wù)信息（ SI） 。系統(tǒng)的 第一級信道編碼采用 RS前向糾錯編碼 保護(hù)；調(diào)制與其它附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定；使用 通用的加擾方式以及有條件接收界面幾種不同 DVB傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星傳輸用 MPEG2編碼系統(tǒng)框圖有線電視傳輸用 MPEG2編碼系通框圖寬帶通信傳輸用 MPEG2編碼系通框圖為了保證在任何情況下進(jìn)入 DVB傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)碼流中“0”與 “1”的概率都能基本相等，傳輸系統(tǒng)首先用一個偽隨機(jī)序列對輸入的 TS碼流進(jìn)行擾亂處理偽隨機(jī)序列是由一個標(biāo)準(zhǔn)的偽隨機(jī)序列發(fā)生器生成的，其中 “0”與 “1”出現(xiàn)的概率接近 50%由于二進(jìn)制數(shù)值運(yùn)算的特殊性質(zhì)，用偽隨機(jī)序列對輸入的 TS碼流進(jìn)行擾亂后，無論原 TS碼流是何種分布，擾亂后的數(shù)據(jù)碼流中的 “0”與 “1”的概率都接近 50%擾亂改變了原 TS碼流，因此在接收端對傳輸碼流糾錯解碼后，還需按逆過程對其進(jìn)行解擾處理，以恢復(fù)原 TS碼流從信號功率譜的角度看，擾亂過程相當(dāng)于將數(shù)字信號的功率譜拓展了，使其分散開了，因此擾亂過程又被稱為 “能量擴(kuò)散 ”RS(ReedSolomon)碼是在伽羅思域 (Galois Field， GF)中運(yùn)算的 ,在 GF(2m)域中，符號 (n， k)RS的含義如下 :m表示符號的大小，如 m = 8表示符號由 8位二進(jìn)制數(shù)成 ,n表示數(shù)據(jù)包長度， k 表示數(shù)據(jù)包中的信息長度 ,K=n－ k = 2t表示校驗(yàn)碼的符號數(shù) ,t表示能夠糾正的錯誤數(shù)目 .例如， (28， 24)RS碼表示數(shù)據(jù)包長度為 28個符號，其中信息代碼的長度為 24，檢驗(yàn)碼有 4個檢驗(yàn)符號。在這個由 28個符號組成的數(shù)據(jù)包中，可以糾正包中出現(xiàn)的 2個分散的或者 2個連續(xù)的符號錯誤，但不能糾正 3個或者 3個以上的符號錯誤 .DVBS（ ETS300421） —數(shù)字衛(wèi)星直播系統(tǒng)以衛(wèi)星通道作為傳輸介質(zhì)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓縮數(shù)字信號，經(jīng)過衛(wèi)星接收機(jī)后由衛(wèi)星機(jī)頂盒處理，輸出現(xiàn)有模擬電視機(jī)可以接收的信號，這種傳輸覆蓋面廣，節(jié)目量大數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用四相相移鍵控調(diào)制（ QPSK）方式，工作頻率為 11/12GHz，在使用 MPEG—2 的 MPML（主類 主級）格式時，用戶端達(dá)到 CCIR601演播室質(zhì)量的碼率為 9Mb/s，達(dá)到 PAL播放質(zhì)量的碼率為 5Mb/s一個 54MHz轉(zhuǎn)達(dá)發(fā)器傳送速率可達(dá) 68Mb/s，并可供多套節(jié)目用 在 DVBS標(biāo)準(zhǔn)公布之后，幾乎所有的衛(wèi)星直播數(shù)字電視均采用該標(biāo)準(zhǔn)，包括美國的 Echostar等，我國也選用了 DVBS標(biāo)準(zhǔn) DVB－ S系統(tǒng)DVB－ S系統(tǒng)可適用于多種衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬可以從 26MHz到 72MHz，轉(zhuǎn)發(fā)器功率 從 49dBW到 61dBW發(fā)送端信號的處理分以下幾個層次：首先 MPEG－ 2的信源編碼和復(fù)用，將輸入的視頻信號，音頻信號和數(shù)據(jù)按 MPEG－ 2格式編碼， 再經(jīng)節(jié)目復(fù)用和傳送復(fù)用形成有用的數(shù)據(jù)包格式，包長 188字節(jié)，包括 1同步字節(jié)然后將此數(shù)據(jù)碼流經(jīng)多項(xiàng)處理，目的是增加信號對誤碼的抵抗能力并使其適應(yīng)通 道傳輸特性 ——這些處理包括：用偽隨機(jī)序列使數(shù)據(jù)隨機(jī)化，使用里德－索羅門編碼RS(204,188T=8)及卷積交織編碼技術(shù)以提高對誤碼的抵抗能力最后以 QPSK調(diào)制方式發(fā)送至轉(zhuǎn)發(fā)器為了達(dá)到最大的功率利用率和合理的頻譜利用率，衛(wèi)星系統(tǒng)采用 QPSK調(diào)制并使用卷積碼和 RS級聯(lián)糾錯的方式ＤＶＢ－Ｓ　幀結(jié)構(gòu)DVBC（ ETS300429） — 數(shù)字有線廣播電系統(tǒng)以有線電視網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣DVB－ C的 MPEG－ TS流的幀結(jié)構(gòu)是每 8個 188拜特 (byte)包同步 翻轉(zhuǎn)一次它采用 QAM調(diào)制方式，工作頻率在 10GHz以下，采用64QAM正交調(diào)幅調(diào)制時，一個 PAL通道的傳送碼率為，可供６套以上節(jié)目復(fù)用系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機(jī)頂盒DVB－ C系統(tǒng)電纜電視系統(tǒng)可由下圖的方框圖表示，其中分為兩個部分：CATV前端和綜合解碼接收機(jī) (IRD)為了使各種傳輸方式盡可能兼容，除通道調(diào)制外的大部分處理 均與衛(wèi)星中的處理相同，即有相同的偽隨機(jī)序列擾碼，相同的RS糾錯，相同的卷積交織隨后進(jìn)行的處理是專門用于電纜電視系統(tǒng)的：先進(jìn)行字節(jié)（拜特）到符號的轉(zhuǎn)換，如 64QAM:將 8比特數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成 6比特為一組的符號，然后頭兩個比特進(jìn)行差分編碼再與剩余的 4比特轉(zhuǎn)換成星座圖 中相應(yīng)的點(diǎn)DVBT(ETS300744)— 數(shù)字地面廣播系統(tǒng)相比于 DVBS/DVBC,DVBT是最復(fù)雜的 DVB傳輸系統(tǒng)地面數(shù)字系統(tǒng)發(fā)射的傳輸容量，在理論上大致與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)，本地區(qū)覆蓋好采用碼分正交頻分復(fù)用（ COFDM）調(diào)制方式， 8MHz帶寬內(nèi)一般傳送 4套高質(zhì)量電視節(jié)目DVBC系統(tǒng)接收費(fèi)用高，頻道也較少 MPEG2傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 根據(jù)傳輸媒體的質(zhì)量不同， MPEG2中定義了兩種復(fù)合信息流：傳送流（ TS）和節(jié)目流（ PS： ProgramStream)無論對哪種碼流， MPEG2系統(tǒng)復(fù)接都分為兩個步驟：視頻和音頻的基本碼流 (ES)分別按一定的格式打包，構(gòu)成具有某種格式的打包的基本信息流（ PES： PacketizedElementaryStream），分別稱為視頻 PES和音頻PES這一步驟在打包器內(nèi)實(shí)現(xiàn)PES的長度可在一定范圍內(nèi)變化 將視頻，音頻的 PES流以及輔助數(shù)據(jù) (例如 PSI， SI等）按不同的格式再打包，然后進(jìn)行復(fù)接，即分別生成了 TS流和 PS流 TS流與 PS流的區(qū)別：在于 TS流的包結(jié)構(gòu)是固定長度的 (188byte)， PS流的包結(jié)構(gòu)是可變長度的 *節(jié)目流 是對完整的視頻和音頻 PES包進(jìn)行復(fù)接形成的*由于視頻、音頻編碼器本身的特性， PES包的長度是可變的，因此 PS包的長度也是可變的*傳送流 是將視頻和音頻的 PES包作為 固定長度的 TS包的凈荷 ，然后對 TS包進(jìn)行復(fù)接形成的PS包與 TS包在結(jié)構(gòu)上的差異，導(dǎo)致了它們對傳輸誤碼具有不同的抵抗能力，因而應(yīng)用的環(huán)境也有所不同：TS碼流由于采用了固定長度的包結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳輸誤碼破壞了某一 TS包的同步信息時，接收機(jī)可在固定的位置檢測它后面包中的同步信息，從而恢復(fù)同步，避免了信息丟失PS包由于長度是變化的，一旦某一 PS包的同步信息丟失，接收機(jī)無法確定下一包的同步位置， 就會造成失步，導(dǎo)致嚴(yán)重的信息丟失*由于 TS碼流具有較強(qiáng)的抵抗傳輸誤碼的能力，因此在傳輸媒體中傳輸 MPEG2碼流基本上都采用了 TS碼流的包格式現(xiàn)有 MPEG2視頻標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范集包括 5（或 6）類（profile） /4級（ level）組成，并采用分級編碼所謂 級 (xL)是指 MPEG2的輸入格式，標(biāo)識從有限清晰度的家庭視頻（ VHS）質(zhì)量圖象到高清晰度（ HDTV）圖象每一種輸入格式編碼后都有一個相應(yīng)的碼速率范圍低級 LL（ LowLevel）：圖象輸入格式的象素是 ITUR601格 式的 1/4，即352*240*30(代表圖像幀頻為每秒 30幀，每幀圖像的有效掃描行數(shù)為 240行，每行的有效像素為 352個 )或 352*288*25， 相應(yīng)編碼的最大輸出碼率為 4Mbps主級 ML（ MainLevel） :圖象輸入格式符合 ITUR601格式，即 720*480*30或720*576*25,相應(yīng)編碼的最大輸出碼率為 15Mbps,高級類 20MbpsHDTV范圍，基本上為 4倍 ,其中 :1440高級 H14L（ High1440Level） :圖象輸入格式為 1440*1152*25的高清晰度格式 。相應(yīng)編碼的最大輸出碼率為 60Mbps,高級類 80Mbps高級 HL（ HighLevel） :圖象輸入格式為 1920*1152*25的高清度格式 。相應(yīng)編碼的最大輸出碼率 80Mbps,高級類為 100MbpsMPEG2共分種類型 6類（ xP)：簡單類 SP（ SimpleProfile）主類 MP（ MainProfile），它比簡單類增加了一種雙向預(yù)測方法，在相同比特率的情況下，將給出比簡單類更好的圖像主類的擴(kuò)展類 P（ Profile），主要是由 Tektronic公司和 SONY公司在主類的基礎(chǔ)上推出的更適用于演播室視頻節(jié)目制作要求的數(shù)據(jù)壓縮處理方法信噪比可分級類 SNRP（ SNRScaleableProfile）空間可分級類 SPP（ SpatiallyScaleableProfile）高級類 HP（ HighProfile）若把主類 MP和主類的擴(kuò)展類 P合并 ——MPEG2標(biāo)準(zhǔn)共分 5種類型 (xp)：簡單型（ SP： simpleprofile），只有基準(zhǔn)幀 Ι和預(yù)測幀 P主型（ MP： mainprofile） ,比 SP增加了雙向推測幀Ｂ信雜比分層型（ SNRP： SNRscalableprofile）空間可分層型（ SSP： spatialscalableprofile）高級型（ HP： highprofile） 各種型／級的含義 :第 1行其使用的抽樣宏塊格式第 2行為畫面的每行有效像素數(shù) 每幀掃描行數(shù)第 3行為編碼后的比特率第 4行為其圖象組（ GOP）的構(gòu)成 MPEG2圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關(guān)性和時間相關(guān)性一幀圖像內(nèi)的任何一個場景都是由若干像素點(diǎn)構(gòu)成的，因此一個像素通常與它周圍的某些像素在亮度和色度上存在一定的關(guān)系 :這種關(guān)系叫作空間相關(guān)性；一個節(jié)目中的一個情節(jié)常常由若干幀連續(xù)圖像組成的圖像序列構(gòu)成，一個圖像序列中前后幀圖像間也存在一定的關(guān)系 :這種關(guān)系叫作時間相關(guān)性這兩種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息*一個好的壓縮編碼方案就是能夠最大限度地去除圖像中的冗余信息MPEG2中編碼圖像幀被分為三類，分別稱為 I幀， P幀和 B幀I幀圖像采用幀內(nèi)編碼方式，即只利用了單幀圖像內(nèi)的空間相關(guān)性，而沒有利用時間相關(guān)性I幀主要用于接收機(jī)的初始化和信道的獲取，以及節(jié)目的切換和插入， I幀圖像的壓縮倍數(shù)相對較低I幀圖像是周期性出現(xiàn)在圖像序列中的，出現(xiàn)頻率可由編碼器選擇P幀和 B幀圖像采用幀間編碼方式，即同時利用了空間和時間的相關(guān)性 :P幀圖像只采用前向時間預(yù)測，可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量P幀圖像中可以包含幀內(nèi)編碼的部分，即 P幀中的每一個宏塊可以是前向預(yù)測，也可以是幀內(nèi)編碼B幀圖像采用雙向時間預(yù)測，可以大大提高壓縮倍數(shù)由于 B幀圖像采用了未來幀作為參考，因此其 MPEG2編碼碼流中圖像幀的傳輸順序和顯示順序是不同的采用幀內(nèi)壓縮編碼形成的圖像稱為 I幀采用幀內(nèi)及幀間壓縮編碼形成的圖像稱為 B幀和 P幀P幀為前向預(yù)測幀，是用前一個 I幀為預(yù)測幀進(jìn)行編碼的形成 P幀時參考幀幀存只要求存儲一幀圖象B幀是從相鄰的最近的 I幀或 P幀作雙向預(yù)測進(jìn)行編碼的形成 B幀時，參考幀幀存則需存儲前后兩幀圖象在 I幀和 P幀中間可以插入若干個 B幀DVB傳輸系統(tǒng)的五個主要技術(shù)環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)擾亂數(shù)字通信理論在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時都假設(shè)所傳輸?shù)谋忍亓髦?“0”與 “1”出現(xiàn)的概率是相等的，各為 50%，但 TS碼流經(jīng)過編碼處理后，可能會在其中出現(xiàn)連續(xù)的 “0”或連續(xù)的 “1”另一方面在接收端進(jìn)行信道解碼前須首先提取出比特時鐘，比特時