機(jī)頂盒培訓(xùn)教材

機(jī)頂盒培訓(xùn)教材第1頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五目錄

MPEG2基礎(chǔ)簡述1

MPEG（PSI）與DVB（SI）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

2數(shù)字電視機(jī)頂盒原理及結(jié)構(gòu)

3數(shù)字機(jī)頂盒基本分類

4數(shù)字機(jī)頂盒配件

5第2頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG2基礎(chǔ)簡述第3頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG-2簡介MPEG即活動圖象專家組（MovingPictureExpertGroup）,是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IEC/JTC1/SC2/WG11的一個小組1993年指定出MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)（ISO11172),1994制定出MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)（ISO13818）MPEG-1的碼速率為1.5Mbps,圖象質(zhì)量略高于家用錄像VHS圖象質(zhì)量，MPEG-2的碼速率為4-10Mbps,圖象質(zhì)量接近演播室圖象質(zhì)量，是DVB、ASTC采用的圖象壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

第4頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC13818-1系統(tǒng)層ISO/IEC13818-2視頻編碼層ISO/IEC13818-3音頻編碼層系統(tǒng)層也可用于傳送音視頻以外的數(shù)據(jù)，如Internet數(shù)據(jù)。系統(tǒng)層描述MPEG數(shù)據(jù)流的整體結(jié)構(gòu)，實際中具有重要意義。原始SDTV信號（ITUCCIR601）碼率270Mbit/s；CD質(zhì)量的原始數(shù)字立體聲音頻信號碼率為1.5Mbit/s。第5頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五

MPEG-2視頻壓縮基本原理:MPEG基本編碼過程即通過DCT(DiscretecosineTransformation)進(jìn)行幀間壓縮I幀:作為預(yù)測基準(zhǔn)的獨立幀P幀:I的幀前向預(yù)測產(chǎn)生B幀:由I幀P幀計算的雙向預(yù)測幀I幀,或稱Intra圖像，采用幀內(nèi)編碼，不參照其它圖像；P幀，或稱Predicted圖像，它們參照前一幅I或P圖像做運動補償編碼；B幀，或稱雙向預(yù)測圖像，它們參照前一幅和后一幅I或P圖像做雙向運動補償編碼。MPEG-2視頻第6頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五I:Intra-codedFrameP:PredictedFrameB:BidirectionallypredictedFrameGOPsizeselectable:1to32frames(=Nparameter)NmustbeamultipleofIPperiod(=Mparameter)0123456789101112GroupofPictures(GOP)IBPBPBPBPBPBI附圖第7頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG-2依賴于MUSICAM系統(tǒng)進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)壓縮.MUSICAM方法，即MPEG-1聲音標(biāo)準(zhǔn)的第二層，適用于32，44.1，48KHz的取樣頻率.聲音信號中存在多種冗余度，編碼時可以去除這些冗余，在解碼時這些冗余可以重建。音頻的MPEG-ILayerII編碼壓縮系統(tǒng)利用了聲音的低聲音頻譜掩蔽效應(yīng)，這一人體生理學(xué)效應(yīng)允許我們對于人耳不太敏感的頻率進(jìn)行低碼率編碼，這一技術(shù)的采用可以大大地降低音頻編碼速率。MPEG-ILayerII音頻編碼可用于單音，立體聲，環(huán)繞聲和多路多語言聲音的編碼。MPEG-2音頻第8頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG-2系統(tǒng)的基本概念:ElementaryStream:基本流PacketizedElementaryStream:包結(jié)構(gòu)基本流(包含PID的基本流)TransportStream:傳輸流MPEG-2系統(tǒng)第9頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五視頻信號壓縮到1Mbit/s(MPEG-1)和2M～15Mbit/s(MPEG-2)音頻信號壓縮到64k～400kbit/s壓縮后的視音頻信號稱作ES(elementarystream)流，包括：視頻流音頻流數(shù)據(jù)流——任何類型的壓縮或未壓縮數(shù)據(jù)var.lengthupto64kbytesPESpacketVideoPESAudioPESDataPESPESheader基本ES流第10頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五所有ES流首先被打包成不同長度的PES(packetizedelementarystreams)包，通常為64kbytes。開頭為6byte的PES頭：前3個byte是起始碼前綴000001，用于表明一個PES包的開始。第4個byte是起始碼標(biāo)志，說明起始碼種類，表明payload中是視頻、音頻還是數(shù)據(jù)流。后兩個byte是包長度，說明后面還有多少字節(jié)。如果長度為0，表示PES包大于64kbytes。然后是可選PES頭最后是實際傳送ES流的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)(payload)PESheaderOptionalPESheader6ByteHeaderMax.64kbytepayloadmax.64kbyte＋63bytestartcodeprefix000001StreamIDPESpacketlength打包PES基本流第11頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五PES結(jié)構(gòu)不適合傳輸，尤其不適合一個數(shù)據(jù)流中有多個節(jié)目的廣播應(yīng)用。而MPEG-2目標(biāo)是將6,10甚至20個電視節(jié)目或廣播節(jié)目形成一個復(fù)用MPEG-2數(shù)據(jù)流，然后通過衛(wèi)星、電纜或地面?zhèn)鬏?。因此，PES包再分成固定長度的更小的包，即TS包(transportstreampackets)：188字節(jié)長4個字節(jié)的TS頭184個字節(jié)的PES包數(shù)據(jù)PESheaderPESheaderPacketizedelementarysystemTransportstreamPayloadunitstartindicator=14byteTSheader184bytepayloadPayloadUnitstartIndicator=1傳輸流TS第12頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG（PSI）與DVB（SI）

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)第13頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)定義PSI信息標(biāo)準(zhǔn)，PSI包括4個表；DVB標(biāo)準(zhǔn)提出了許多附加表，稱為SI(serviceinformation)，SI包括8個表：PATprogramassociationtablePMTprogrammaptableCATconditionalaccesstableNITnetworkinformationtablePrivatetablesMPEG-2PSIProgramspecificinformationDVBSIServiceinformationNITnetworkinformationtableSDTservicedescriptortableBATbouquetassociationtableEITeventinformationtableRSTrunningstatustableTDTtime&datetableTOTtimeoffsettableSTstuffingtableMPEG-2&DVB標(biāo)準(zhǔn)第14頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五PSIProgramSpecificInformation即節(jié)目說明信息MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)定義SIServiceInformation即業(yè)務(wù)信息DVB標(biāo)準(zhǔn)定義PSI/SI簡述第15頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五PSI提供了解碼器解復(fù)用及解碼的信息

PSI描述了在TS傳輸流中包含的節(jié)目信息PSI由三個表構(gòu)成：PAT（節(jié)目關(guān)聯(lián)表）、PMT（節(jié)目映射表）、CAT（有條件接收表）

PSI（節(jié)目說明信息）第16頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五NIT

Video(+PCRs)PATPMT_1PMT_NPMT_2Audio_1TXTAudio_2CATEMM_1EMM_2ECM_2ECM_1PID0x00PID0x01PAT ProgramAssociationTable CAT ConditionalAccessTableNIT NetworkInformationTable EMM EntitlementManagementMessagePMT ProgramMapTable ECM EntitlementControlMessagePCR ProgramClockReference TXT TeletextPCRPSI:PAT,PMT&CAT第17頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五PAT(節(jié)目關(guān)聯(lián)表)給出了構(gòu)成傳送流中各個節(jié)目業(yè)務(wù)的PMT（節(jié)目映射表）的PID（包識別符），同時，也給出了NIT（網(wǎng)絡(luò)信息表）的PID號。PAT表的PID號為“0x00”。解復(fù)用器工作總是通過尋找PAT表開始。PSI-PAT信息第18頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五PAT--ProgramAllocationTable示例圖PATPMTPMTPMTPMTVAATTVARBGADVARBGPCRPCRV=VideoA=AudioD=DataTT=TeletextRBG=RegionBasedGraphics (subtitling)PCRPCR0x4030x4020x4010x4000x00Program10x580x590x610x650x690x620x330x340x380x420x450x410x35Program2Program3Program4PCR=ProgramClockReferencePSI-PAT信息第19頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五PMT表指出了組成節(jié)目業(yè)務(wù)（Service）的各個碼流的PID號對各路碼流進(jìn)行描述PATPMTPMTPMTPMTVAATTVARBGADVARBGPCRPCRPCRPCR0x4030x4020x4010x4000x00Program10x580x590x610x650x620x330x340x380x420x450x410x35Program2Program3Program4V=VideoA=AudioD=DataTT=TeletextRBG=RegionBasedGraphics(subtitling)PCR=ProgramClockReference0x69PSI-PMT信息第20頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五CAT表給出了有條件接收系統(tǒng)的信息及授權(quán)管理信息（EMM，EntitlementManagementMessage）的傳送位置所有PSI信息均不能加擾，SI（業(yè)務(wù)信息）除EIT（節(jié)目段信息表）外，均不能加擾PSI-CAT信息第21頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五SIServiceInformation業(yè)務(wù)信息SI（業(yè)務(wù)信息）是指在符合MPEG2（13818-1）的傳送流中，插入某些特殊的信息這些信息的應(yīng)用非常廣泛，為解碼器構(gòu)成電子節(jié)目指南及頻道自動搜索提供各種各樣的信息，還提供了其它網(wǎng)絡(luò)的許多信息這些信息占用某些特定的PID（PacketIdentity，包識別符）及Table_Id（表識別符）SI信息第22頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五SI（業(yè)務(wù)信息）主要包含：BAT（BouquetAssociationTable，節(jié)目業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表）NIT（NetworkInformationTable,網(wǎng)絡(luò)信息表）SDT（ServiceDescriptionTable，節(jié)目業(yè)務(wù)描述表）EIT（EventInformationTable，節(jié)目段信息表）RST（RunningStatusTable，運行狀態(tài)表）TDT（TimeandDateTable，時間及日期表）TOT（TimeOffsetTable，時間偏移表）ST（StuffingTable，填充表）

SI信息內(nèi)容第23頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五NIT描述了一個DVB傳輸通道的所有物理參數(shù)，包括下列信息：傳輸路徑（衛(wèi)星、電纜、地面）接收頻率調(diào)制類型誤碼保護(hù)傳輸參數(shù)機(jī)頂盒在掃描或變換信道時，可以存儲一個物理信道的所有參數(shù)，便于以后很快跳回該信道。信道中也可以傳送相鄰或其他信道的傳輸參數(shù)，使得信道轉(zhuǎn)換靈活快捷。如果NIT中的傳輸參數(shù)與實際不符，會對許多接收設(shè)備，如機(jī)頂盒，產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。如果NIT中的傳輸頻率與實際接收頻率不同，許多接收設(shè)備在沒有任何原因提示的情況下，不產(chǎn)生任何圖像和聲音。SI-NIT信息第24頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五SDT包含對TS流中節(jié)目（服務(wù)）的更多詳細(xì)描述：節(jié)目名稱，如CCTV-1,CCTV-2,第一財經(jīng)等等在提供節(jié)目PID的同時，SDT對用戶提供了文本信息。通過提供文本列表，使得接收設(shè)備操作靈活。BAT，與SDT密切相關(guān)：BAT與SDT的PID相同，只是tableID不同。SDT描述一個物理信道的節(jié)目結(jié)構(gòu)。BAT描述幾個或大量物理信道的節(jié)目結(jié)構(gòu)。BAT提供一組信道所有服務(wù)的總體描述。EIT(eventinformationtable)即DVB中的EPG(electronicprogramguide)表包含一天或一周內(nèi)所有廣播的計劃開始和結(jié)束時間。結(jié)構(gòu)非常靈活，允許傳送大量附加信息不是所有機(jī)頂盒都支持這一特性SI-SDT/BAT/EIT信息第25頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五機(jī)頂盒操作還需要傳輸當(dāng)前時鐘和當(dāng)前日期，分兩步：TDT(time&datetable)傳送GMT或UTC即零度子午線的當(dāng)前時刻TOT(timeoffsettable)傳送不同時區(qū)各自適當(dāng)?shù)臅r間偏移量TDT和TOT中的信息如何計算以及計算到什么程度，取決于機(jī)頂盒的軟件對廣播時間信息的完全支持還需要機(jī)頂盒得到當(dāng)前的位置信息：對擁有多個時區(qū)的國家，如澳大利亞和美國，這個問題尤其重要SI-TDT/TOT信息第26頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五RST(runningstatustable)廣播的計劃開始和結(jié)束時間常常會發(fā)生變化和延遲為在某時刻啟動和停止一個視頻錄像機(jī)，由RST傳送相關(guān)控制信息。RST可以與模擬電視信號中數(shù)據(jù)線的VPS信號相比。ST(stuffingtable)用于覆蓋TS流中的信息。有時需要取消TS流中的一些表。CATV終端站接收到一個DVB-S信號以后，NIT必須進(jìn)行交換或覆蓋；或者為中繼信號，必須取消某些節(jié)目SI-RST/ST信息第27頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五DVB中SI的PID和tableID具有固定值：TablePIDTableIDPAT0x00000x00PMT0x0020…0x1FFE0x02CAT0x00010x01NIT0x00100x40,0x41BAT0x00110x4ASDT0x00110x42…0x46EIT0x00120x4E…0x6FRST0x00130x71TDT0x00140x70TOT0x00140x73ST0x0010…0x00140x72DVBSI的PID和tableID第28頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五數(shù)字電視機(jī)頂盒原理及結(jié)構(gòu)第29頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五機(jī)頂盒STB（Set-Top-Box）傳統(tǒng)的說法是：“置于電視機(jī)頂上的盒子”。利用有線電視網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺，電視機(jī)作為用戶終端，以提高現(xiàn)有電視機(jī)的性能或增加其功能。信息家電的一種，能夠讓用戶在現(xiàn)有模擬電視機(jī)上觀看數(shù)字電視節(jié)目，并進(jìn)行交互式數(shù)字化娛樂、教育和商業(yè)化活動的消費類電子產(chǎn)品。機(jī)頂盒的定義第30頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五調(diào)諧AD轉(zhuǎn)換QAM解調(diào)解復(fù)用射頻信號輸入中頻信號MPEG傳輸流PES分析音視頻PES分組視頻解碼音頻解碼視頻PES分組音頻PES分組PAL/NTSC編碼PCM解碼視頻輸出模擬視頻音頻輸出模擬音頻機(jī)頂盒的基本原理第31頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五1、主芯片2、存儲器3、調(diào)諧解調(diào)器4、主板5、智能卡接口6、電源7、結(jié)構(gòu)件1235467機(jī)頂盒硬件結(jié)構(gòu)第32頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五一般將CPU、解碼器、解復(fù)用器、圖形處理器與視音頻處理器等都集成在主芯片中，盡可能形成一體化的芯片解決方案，可以有效降低器件成本，提高可靠性。CPU是主芯片的核心，因此通常情況下CPU的性能就決定了主芯片的性能。CPU的性能一般是由主頻決定的，主頻越高則CPU的性能也越高。主要芯片廠商：Zoran、ST、Broadcom、LSI、Fujitsu、Sigma……機(jī)頂盒主芯片第33頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五Flash存儲機(jī)頂盒的系統(tǒng)軟件、驅(qū)動軟件、應(yīng)用程序以及一些基本不需要修改的用戶參數(shù)信息，其中的軟件可以通過升級（本地及在線）來更新。RAM存儲機(jī)頂盒運行時需要處理的應(yīng)用內(nèi)容，例如圖形處理、視音頻解碼、解復(fù)用、數(shù)據(jù)應(yīng)用等，不同的應(yīng)用需求，內(nèi)存的大小配置也各不相同。E2PROM存儲用戶可以修改的參數(shù)信息，在掉電時內(nèi)容還可保留。機(jī)頂盒存儲器第34頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五通常稱為高頻頭，也稱Tuner作用：將輸入的調(diào)制數(shù)字信號解調(diào)還原成傳輸流不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)采用不同的高頻頭有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)（DVB-C）用QAM調(diào)諧解調(diào)器地面數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)（DVB-T）用COFDM調(diào)諧解調(diào)器衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)（DVB-S）用QPSK調(diào)諧解調(diào)器主要Tuner廠商：阿爾卑斯（ALPS）、飛利浦（Philips）、恩智浦（NXP）等調(diào)諧解調(diào)器第35頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五射頻接口RFIN&OUT音/視頻接口CVBS、S-Video、Y/Pb/PrAudioL/R、S/PDIFHDMI數(shù)據(jù)接口RJ45USBRS232智能卡接口紅外接收接口第36頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五智能卡是包含微處理器和存儲器的塑料卡，用于CA的解密微處理器RAMROME2PROMUART機(jī)頂盒智能卡第37頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五應(yīng)用層中間層嵌入式操作系統(tǒng)/驅(qū)動層機(jī)頂盒軟件結(jié)構(gòu)第38頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五機(jī)頂盒軟件結(jié)構(gòu)第39頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五嵌入式操作系統(tǒng)在實時的環(huán)境中工作，并能在較小的內(nèi)存空間中運行管理特定設(shè)備資源和時序、安排實時任務(wù)、管理有限的內(nèi)存資源等需要一套特定高級程序接口（API）以便開發(fā)高級程序所需pSOS、OS20、Nucleus、uCLinux、VxWorks……驅(qū)動：嵌入式操作系統(tǒng)通過驅(qū)動控制硬件設(shè)備DEMUXA/VDecodeD/ATUNER……嵌入式操作系統(tǒng)/驅(qū)動層第40頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五提高機(jī)頂盒應(yīng)用程序的代碼重用性和可移植性，減少開發(fā)周期，提高開發(fā)效率使應(yīng)用程序開發(fā)與機(jī)頂盒硬件平臺無直接關(guān)系，而只需要按照中間層API編寫代碼在中間層中對應(yīng)用程序占用的資源進(jìn)行管理，把應(yīng)用程序占用的資源與系統(tǒng)程序占用的資源分開，提高系統(tǒng)安全性中間層第41頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五電子節(jié)目指南（EPG）、準(zhǔn)視頻點播（NVOD）、瀏覽器、游戲等應(yīng)用程序，不直接調(diào)用驅(qū)動層接口、驅(qū)動適配層接口或操作系統(tǒng)的資源，而是通過調(diào)用中間層提供的資源來間接實現(xiàn)所需要的功能。應(yīng)用層第42頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五機(jī)頂盒基本分類第43頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五按傳輸方式可分為：有線電視機(jī)頂盒按照支持的業(yè)務(wù)功能可分為：廣播型基本型交互型增強(qiáng)交互型高清型地面電視機(jī)頂盒衛(wèi)星電視機(jī)頂盒IPTV機(jī)頂盒機(jī)頂盒基本分類第44頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五廣播型機(jī)頂盒支持功能主要包括：接收數(shù)字視音頻廣播，MPEG-1/2視音頻解碼；集成條件接收系統(tǒng)（CA），可根據(jù)系統(tǒng)授權(quán)收看加密電視節(jié)目；支持電子節(jié)目指南（EPG）功能，提供一周節(jié)目預(yù)告；支持統(tǒng)一Loader規(guī)范，實現(xiàn)軟件在線自動升級；通常用于家庭二端機(jī)或酒店、娛樂場所主流配置主頻：>100MHzFlash：2MBRAM：8MB廣播型機(jī)頂盒第45頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五除廣播型機(jī)頂盒的功能外，集成中間件（包含瀏覽器）、支持單向數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)通常用于整轉(zhuǎn)平移主流配置主頻：200MHz左右Flash：8MBRAM：32MB基本型機(jī)頂盒第46頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五除基本型機(jī)頂盒的功能外，提供雙向互動的功能，支持基于IPQAM的視頻點播業(yè)務(wù)用于高端互動業(yè)務(wù)用戶或雙向整轉(zhuǎn)平移主流配置

主頻：300MHz左右 Flash：16MB RAM：64MB基本交互型機(jī)頂盒第47頁，共56頁，2023年，2月20日，星期五增強(qiáng)交互型機(jī)頂盒在交互型機(jī)頂盒基礎(chǔ)上增加以下功能：支持MPEG-4、H.264等第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)支持IP流媒體視頻點播業(yè)務(wù)（IPVOD），實現(xiàn)有線數(shù)字電視網(wǎng)和IP網(wǎng)雙模接收（DVB