【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)：（ 1）嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)*嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是相對(duì)于桌面計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)而言的，它不裝在硬盤(pán)中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能相對(duì)簡(jiǎn)單，資源開(kāi)資較小，便于固化在存儲(chǔ)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(hù)通過(guò)它進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)，完成用戶(hù)下達(dá)的指令，指令接入采用多種方式如：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、語(yǔ)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(kāi)來(lái)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(lái)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(gè)相對(duì)成熟的標(biāo)準(zhǔn)制式：歐洲的 DVB標(biāo)準(zhǔn)制式美國(guó)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(duì)信源編碼進(jìn)行了統(tǒng)一，隨后對(duì) MPEG—2 碼流進(jìn)行打包形成傳輸流（ TS），進(jìn)行多個(gè)傳輸流復(fù)用，最后通過(guò)衛(wèi)星、有線(xiàn)電視及開(kāi)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(jí)信道編碼采用 RS前向糾錯(cuò)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(lái)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(xiàn)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(gè)偽隨機(jī)序列對(duì)輸入的 TS碼流進(jìn)行擾亂處理偽隨機(jī)序列是由一個(gè)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(duì)輸入的 TS碼流進(jìn)行擾亂后，無(wú)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(duì)傳輸碼流糾錯(cuò)解碼后，還需按逆過(guò)程對(duì)其進(jìn)行解擾處理，以恢復(fù)原 TS碼流從信號(hào)功率譜的角度看，擾亂過(guò)程相當(dāng)于將數(shù)字信號(hào)的功率譜拓展了，使其分散開(kāi)了，因此擾亂過(guò)程又被稱(chēng)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(hào) (n， k)RS的含義如下 :m表示符號(hào)的大小，如 m = 8表示符號(hào)由 8位二進(jìn)制數(shù)成 ,n表示數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度， k 表示數(shù)據(jù)包中的信息長(zhǎng)度 ,K=n－ k = 2t表示校驗(yàn)碼的符號(hào)數(shù) ,t表示能夠糾正的錯(cuò)誤數(shù)目 .例如， (28， 24)RS碼表示數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為 28個(gè)符號(hào)，其中信息代碼的長(zhǎng)度為 24，檢驗(yàn)碼有 4個(gè)檢驗(yàn)符號(hào)。在這個(gè)由 28個(gè)符號(hào)組成的數(shù)據(jù)包中，可以糾正包中出現(xiàn)的 2個(gè)分散的或者 2個(gè)連續(xù)的符號(hào)錯(cuò)誤，但不能糾正 3個(gè)或者 3個(gè)以上的符號(hào)錯(cuò)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(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓縮數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(hào)，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(lèi) 主級(jí)）格式時(shí)，用戶(hù)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(gè) 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(guó)的 Echostar等，我國(guó)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(hào)的處理分以下幾個(gè)層次：首先 MPEG－ 2的信源編碼和復(fù)用，將輸入的視頻信號(hào)，音頻信號(hào)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(zhǎng) 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(hào)對(duì)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(mén)編碼RS(204,188T=8)及卷積交織編碼技術(shù)以提高對(duì)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(jí)聯(lián)糾錯(cuò)的方式ＤＶＢ－Ｓ　幀結(jié)構(gòu)DVBC（ ETS300429） — 數(shù)字有線(xiàn)廣播電系統(tǒng)以有線(xiàn)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(gè) 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(shí)，一個(gè) 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(hào)，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(gè)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(cuò)，相同的卷積交織隨后進(jìn)行的處理是專(zhuān)門(mén)用于電纜電視系統(tǒng)的：先進(jìn)行字節(jié)（拜特）到符號(hào)的轉(zhuǎn)換，如 64QAM:將 8比特?cái)?shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成 6比特為一組的符號(hào)，然后頭兩個(gè)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(xiàn)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(wú)論對(duì)哪種碼流， MPEG2系統(tǒng)復(fù)接都分為兩個(gè)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(chēng)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(zhǎng)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(zhǎng)度的 (188byte)， PS流的包結(jié)構(gòu)是可變長(zhǎng)度的 *節(jié)目流 是對(duì)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(zhǎng)度是可變的，因此 PS包的長(zhǎng)度也是可變的*傳送流 是將視頻和音頻的 PES包作為 固定長(zhǎng)度的 TS包的凈荷 ，然后對(duì) 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(duì)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(zhǎng)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(shí)，接收機(jī)可在固定的位置檢測(cè)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(zhǎng)度是變化的，一旦某一 PS包的同步信息丟失，接收機(jī)無(wú)法確定下一包的同步位置， 就會(huì)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(lèi)（profile） /4級(jí)（ level）組成，并采用分級(jí)編碼所謂 級(jí) (xL)是指 MPEG2的輸入格式，標(biāo)識(shí)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(gè)相應(yīng)的碼速率范圍低級(jí) 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(gè) )或 352*288*25， 相應(yīng)編碼的最大輸出碼率為 4Mbps主級(jí) 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(jí)類(lèi) 20MbpsHDTV范圍，基本上為 4倍 ,其中 :1440高級(jí) 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(jí)類(lèi) 80Mbps高級(jí) 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(jí)類(lèi)為 100MbpsMPEG2共分種類(lèi)型 6類(lèi)（ xP)：簡(jiǎn)單類(lèi) SP（ SimpleProfile）主類(lèi) MP（ MainProfile），它比簡(jiǎn)單類(lèi)增加了一種雙向預(yù)測(cè)方法，在相同比特率的情況下，將給出比簡(jiǎn)單類(lèi)更好的圖像主類(lèi)的擴(kuò)展類(lèi) P（ Profile），主要是由 Tektronic公司和 SONY公司在主類(lèi)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(jí)類(lèi) SNRP（ SNRScaleableProfile）空間可分級(jí)類(lèi) SPP（ SpatiallyScaleableProfile）高級(jí)類(lèi) HP（ HighProfile）若把主類(lèi) MP和主類(lèi)的擴(kuò)展類(lèi) P合并 ——MPEG2標(biāo)準(zhǔn)共分 5種類(lèi)型 (xp)：簡(jiǎn)單型（ SP： simpleprofile），只有基準(zhǔn)幀 Ι和預(yù)測(cè)幀 P主型（ MP： mainprofile） ,比 SP增加了雙向推測(cè)幀Ｂ信雜比分層型（ SNRP： SNRscalableprofile）空間可分層型（ SSP： spatialscalableprofile）高級(jí)型（ HP： highprofile） 各種型／級(jí)的含義 :第 1行其使用的抽樣宏塊格式第 2行為畫(huà)面的每行有效像素?cái)?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(shí)間相關(guān)性一幀圖像內(nèi)的任何一個(gè)場(chǎng)景都是由若干像素點(diǎn)構(gòu)成的，因此一個(gè)像素通常與它周?chē)哪承┫袼卦诹炼群蜕壬洗嬖谝欢ǖ年P(guān)系 :這種關(guān)系叫作空間相關(guān)性；一個(gè)節(jié)目中的一個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(lèi)，分別稱(chēng)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(méi)有利用時(shí)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(duì)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(shí)利用了空間和時(shí)間的相關(guān)性 :P幀圖像只采用前向時(shí)間預(yù)測(cè)，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(gè)宏塊可以是前向預(yù)測(cè)，也可以是幀內(nèi)編碼B幀圖像采用雙向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以大大提高壓縮倍數(shù)由于 B幀圖像采用了未來(lái)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(chēng)為 I幀采用幀內(nèi)及幀間壓縮編碼形成的圖像稱(chēng)為 B幀和 P幀P幀為前向預(yù)測(cè)幀，是用前一個(gè) I幀為預(yù)測(cè)幀進(jìn)行編碼的形成 P幀時(shí)參考幀幀存只要求存儲(chǔ)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(cè)進(jìn)行編碼的形成 B幀時(shí)，參考幀幀存則需存儲(chǔ)前后兩幀圖象在 I幀和 P幀中間可以插入若干個(gè) B幀DVB傳輸系統(tǒng)的五個(gè)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(shí)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(guò)編碼處理后，可能會(huì)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(shí)鐘，比特時(shí)