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揭开神秘的面纱,探索数字机顶盒的秘密
2006年7月17日 14:7  来源:IT168

    作者:Apple

    数字电视可说是手机之外的另一波杀手级应用,它以客厅为核心,不断地整合家庭中的其他视听及IT设备,形成多元应用的家庭网络;不仅如此,数字电视与手机也朝向整合之路发展,移动电视(Mobile TV)已在全球各地如火如荼的推动当中。当电视广播系统与网络、甚至是移动通讯系统结合时,包括视频、语音与数据的服务自然走向多元汇流的趋势,这是一个比过去独立型式复杂许多的应用环境,而数字机顶盒(Set-top-box;STB)正位于此架构的核心位置,其面临的设计挑战确实繁重。

    根据电视节目发送管道的不同,数字STB又可分为数字地面(Terrestrial)STB、数字卫星(Satellite)STB、数字有线(Cable)STB,以及通过网络(xDSL、Cable Modem、光纤)的IP STB等型式。整体而言,数字STB的技术主轴朝向支持HDTV(High Definition TV)及互动性(Interactive)发展,但不同市场区块仍有其技术及应用上的偏重。为了达到产品的差异化定位,加入硬盘的数字录像机(DVR)及整合家庭网络功能的家庭网络网关(Residential Gateway;RG),也是数字STB的重要设计方向。

系统架构

    一个数字STB是由软、硬件所组成,在硬件方面的主要单元可分为接收广播信号,并将其转换为数字传输串流的前端(front-end;FE)芯片,即调谐器(tuner)和调变/解调变器(modulator/demodulator);后端芯片包括电视解码器/编码器(NTSC/PAL decoder/encoder)、MPEG-2 Transport、MPEG-2 MP@ML或HL解码器、微处理器、绘图芯片、音频处理器、音频DAC、视频DAC;以及DRAM/SDRAM、Flash等存储、电源元件及其他标准离散元件。更高端产品还会整合安全芯片、调制解调器(modem)或家庭网络芯片,以及可录像的硬盘(HDD)。下图为支持DVR功能的STB解码芯片方块图。

具有DVR功能的STB解码器方块图

具有DVR功能的STB解码器方块图

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    更强大及多元的功能及更高的整合度是数字STB在硬件部分的发展趋势。在功能上,电视解码器强调要能做到dual-TV和dual-DVR,也就是除了能解码并显示数字和模拟两种电视广播信号外,还要能解码两个同步标准解析电视信号,再送到多台不同的电视机播放或录制节目到硬盘中。此外还有所谓的PAP(高解析双画面)和PIP(子母画面)功能,能够在同一个屏幕上显示两个不同的高解析电视画面,可以分别并列或上下排列。

    在整合性上,为了保持设计弹性,一般在系统中前端及后端芯片是分离的配置,但也能将两者整合为单一封装,进而为大量生产的应用提供更佳的成本效益。芯片本身则朝SoC的方向发展,尤其是位居核心的解码器芯片,此类芯片会采用90奈米等高端制程,在一颗芯片上整合各种主要功能,包括高性能的CPU、视频解码电路和各种周边设备。

STB单芯片iDTV处理器硬件架构方块图

STB单芯片iDTV处理器硬件架构方块图

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    在软件部分则包括操作系统和即时操作系统(RTOS)、提供互动功能的MHP等中介软件(Middleware)及应用软件接口(API),以及电子节目表(EPG)等应用软件或条件式接取(Conditional Access;CA)安全功能。接口上则需要支持安全性模组(POD module)、共同接口(CI)、智能卡(smart card/reader)、高速接口(USB、IEEE 1394及序列ATA)等。CA、CI、POD等技术难度较高,也是设备商在选用视频处理芯片解决方案后,仍需进一步整合开发的议题。

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