6 数字电视机顶盒软件
电视数字化后，数字电视技术中软件技术占有更为重要的位置。除了音视频的解码由硬
件实现外，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机的互联以及和Internet的互联都需要由软件来实现，具体如下：
A 硬件驱动层软件： 驱动程序驱动硬件功能，如射频解调器、传输解复用器、A/V解码器、OSD、视频编码器等。
B 嵌入式实时多任务操作系统：嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的，它不装在硬盘中，系统结构紧凑，功能相对简单，资源开资较小，便于固化 在存储器中。嵌入式操作系统的作用与PC机上的DOS和Windows相似，用户通过它进行人机对话，完成用户下达的指定。指定接收采用多种方式如：键 盘、鼠标、语音、触摸屏、红外遥控器等。
C 中间件： 中间件是一种将应用程序与底层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境，它通常由各种虚拟机来构成，如HTML虚拟机、JavaScript虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等等。数字电视机顶盒软件中间件的核心层模块包括GDI模块、SI模块、文件系统模块、AV模块、浏览器模块、系统模块等。它不仅能够为应用层提供与业务无关的应用软件接口，而且能够屏蔽掉上层软件模块对硬件的依赖性，构建一个软件平台适配层。成熟的商用中间件产品有Opentv的EN2、Liberate的TV Navigator for DTV、Enreach的EnreachTV for DTV、Canel+ 的Mediahighway和Intellibyte的IB EPG、IB SI Manager、IB Browser等。这些产品在市场上都占有一席之地，但彼此兼容性并不好。标准组织已经着手建立公开的中间件标准。
D 上层应用软件： 执行服务商提供的各种服务功能，如：电子节目指南、准视频点播、视频点播、数据广播、IP电话和可视电话等。上层应用软件独立于STB的硬件，它可以用于各种STB硬件平台，消除应用软件对硬件的依赖。
7 显示技术
就电视和计算机显示器而言，CRT显示是一种成熟的技术，但是用低分辨率的电视机显示文字，尤其是小于24×24的小字，问题就变得复杂了。电视机的显像管是大节距的低分辨率管，只适合显示720×576或640×480的图像，它的偏转系统是固 定不变的，是为525行60Hz或625行50Hz设计的，而数字电视的显示格式有18种以上。上网则要符合VESA格式，显然，电视机的显示系统无法适 应这么多格式。另外，电视采用低帧频的隔行扫描方式，当显示图形和文字时，亮度信号存在背景闪烁，水平直线存在行间闪烁。如果把逐行扫描的计算机图文转换 到电视机上，水平边沿就会仅出现在奇场或偶场，屏显时间接近人眼的视觉暂留，会产生厉害的边缘闪烁现象，因而要用电视机上网，必须要补救电视机显示的缺 陷。
根据技术难度和成本，目前用两种方法进行改进，一种是抗闪烁滤波器，把相邻三行的图像按比例相 加成一行，使仅出现在单场的图像重现在每场中，这种方式叫三行滤波法。三行滤波法简单易实现。但降低了图像的清晰度，适用于隔行扫描方式的电视机。另一种 方法是把隔行扫描变成逐行扫描，并适当提高帧频，这种方式要成倍地增加扫描的行数和场数，为了使增加的像数不是无中生有，保证活动画面的连续性，必须要作 行、场内插运算和运动补偿，必须用专用的芯片和复杂的技术才能实现，这种方式在电视机上显示计算机图文的质量非常好，但必须在有逐行和倍扫描功能的电视机 上才能实现。另外把分辨率高于模拟电视机的HDTV和VESA信号在电视机上播放，只能显示部分画面，必须进行缩小这就像PIP方式，要丢行和丢场。同样 为保证图像的连续性，也要进行内插运算。
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8 加解扰技术
加解扰技术用于对数字节目进行加密和解密。其基本原理是采用加扰控制字加密传输的
方法，用户端利用IC卡解密。目前，国际上有两种标准：OpenCable定义的POD和DVB定义的SimulCrypt和MultiCrypt标准。OpenCable定义的POD是一个通过PCMCIA接口与机顶盒相连的模块，该模块除了解扰功能外，还要完成与前端的交互功能。DVB的MultiCrypt也是采用PCMCIA接口与机顶盒连接，但它只有解扰功能。DVB的SimulCrypt则只需要机顶盒具有ISO7816的SmartCard接口既可，但需要机顶盒具有硬件解扰引擎。
加解扰技术分为同密和多密技术。同密技术是将两家或两家以上的条件接收（CA）系统应用于同一网络平台之中，从有线电视台角度是实现技术的选择和竞争的环境。多密技术要求机顶盒采用CI技术（通用智能卡接口），实现同一机顶盒可接收不同CA系统加密节目。 其工作原理为节目在播出前，要经过加扰处理，加扰过程是将复用后的传送流（Transport Stream）与一个伪随机加扰序列做模2加，而这个伪随机序列的生成由控制字发生器提供的控制字（Control Word ，简称CW）确定。有条件接入的核心实际上是控制字传输的控制。在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息（ECMs）和授权管理信息（EMMs）。由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（PDK）的加密处理，EMMs中还包括地址、用户授权信息、如用户可以看的节目或时间段、用户付的收视费等。用户个人分配密钥（PDK）存放在用户的智能卡（SmartCard）中。 在用户端，机顶盒为了再生出解扰随机序列，必须获取相关的条件接收控制信息。首先，机顶盒根据PMT和CAT表中CA_descriptor，获得EMM和ECM的PID值。然后，从TS流中过滤出ECMs和EMMs，并送通过SmardCard接口送给SmartCard。SmardCard首先读取用户个人分配密钥（PDK），用PDK对EMM解密，取出SK，然后利用SK对ECM进行解密，取出CW，并将CW通过SmartCard接口送给解扰引擎，解扰引擎利用CW就可以将将已加扰的传输流进行解扰。
图5就很形象的描述了采用三重密钥传输机制的条件接收系统的加解扰过程：
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更详细的CA同密/多密加解扰原理与实现请参考此文：http://www.fydvb.com/article/view.asp?id=665
附：
高低频划分：
极低频 ELF(Extremely low frequency) 3-30HZ 超低频 SLF(Super low frequency) 30–300 Hz 特低频 ULF(Ultra low frequency) 300–3000Hz 甚低频 VLF(Very low frequency) 3-30KHZ 低 频 LF(Low frequency) 30-300KHZ 中 频 MF(Medium frequency) 300-3000HZ 高 频 HF(High frequency) 3-30MHZ 甚高频 VHF(Very high frequency) 30-300MHZ 特高频 UHF(Ultra high frequency) 300-3000MHZ 超高频 SHF(Super high frequency) 3G-30GHZ
极高频 EHF(Extremely high frequency) 30–300 GHz
9 电子节目指南
电子节目指南给用户提供一个容易使用的、界面友好的、可以快速访问想看节目的一种方式，用户还可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的节目。同时，EPG可提供分类功能，可以帮助用户浏览和选择各种类型的节目。
10 准视频点播
也称为增强/先进的PPV，是一个特殊的广播应用。NVOD用户和服务提供者之间没有真正的交互，服务提供者将节目的标题广播下来，用户仅仅选择可给他提供最先开始的频道。该机制是由EPG来支持的。NVOD的功能包括： 预览：在用户购买前，对想购买的节目进行预览； 选择：在EPG中选择一个已购买的节目； 暂停：停止播放该节目； 恢复：在暂停后恢复观看该节目； 快进/快退：对该节目实现快进/快退操作。
11 数据广播
DVB定义了四种数据广播方式：数据管道（data pipe），数据流（data stream），多协议封装（Multiple Protocol Encapsulation）和Data/Object Carousel。在数据管道方式中，数据直接在MPEG传送流的净荷中传送。可以使用该方式在符合DVB标准的广播网络中进行简单的、异步的、端到端的数据传输业务。数据流方式可以在数字电视广播系统中实现面向流的、端到端的数据传输。数据流可以是异步的、同步的、或同步化（synchronized）的数据传输。异步数据流是不需要定时的数据流（例如RS232数据）；同步数据流是对定时有要求的数据流，这里定时要求的含义是接收端可以再生发送端的数据和时钟，重新构造出同步数据流（如E1、T1）；同步化的数据流也是有定时要求的数据流，这里定时要求的含义是数据流中的数据可以与其他数据流中的数据同步播放（如视频和音频）。数据流中的数据，在MPEG-2系统的PES中传送。多协议封装对需要在数字电视广播系统中传送符合通信协议的数据报（DATAGRAM）的数据业务提供了技术支持。利用这种数据广播方式，可以在有线电视系
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统中实现高速INTERNET数据接入。要传送的数据报被封装在DSM-CC段中。数据/对象轮流传送（Data/Object Carousel）可以支持需要周期性地传送数据模块（Modules）的各种应用。数据模块的大小是已知的，数据模块可以被更新、被加入、被移去。多个模块可以被组成一个组（Group），多个组还可以组成超组（SuperGroup）。Data Carousel所广播的数据在DSM-CC Data Carousel中传输。EN101 192定义了附加的结构和描述符（Descriptor）。Object Carousel是为了在支持DSM-CC U-U对象的周期性广播。DVB的数据广播规范具有很强的数据业务支持能力，机顶盒实现对上述数据广播业务的支持后，其作用类似一个在用户家中的数据通信网关。机顶盒本身可以不对接收数据的有效负载进行处理，只是通过解复用实现数据分流，将相应的数据送给处理终端。
12 软件在线升级
OTA软件在线升级是数据广播（Data Carousel）的应用之一。数据广播服务器按DVB
数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。 IP loader是双向盒子应用的一个功能，通过IP和前段的TFTP服务器通讯，检测配置信息，验证通过后通过IP获得升级数据进行在线升级，使用TFTP协议。
13 Internet接入和电子邮件
有线电视数字机顶盒可以通过内置的电缆调制解调器方便地实现Internet接入功能，并可以提供以太网接口，用来连接PC。使用电缆调制解调器的速度与电话调制解调器相比，提高了100倍，最高可达到10Mbps，非常具有竞争力。目前市场上最为火爆的电缆调制解调器是MCNS定义的DOCSIS标准。
14 IP电话
通过电缆调制解调器，还可以实现IP电话功能。用户在使用该功能时，只需将普通电话与机顶盒的RJ11接口相连即可。电缆调制解调器可以保证传输语音时的服务质量（QoS）。
15 视频点播
为每个用户提供视频点播功能，让用户能在他所希望的时间和地点看他想看的节目，是服务提供商的终极目标。有线电视数字机顶盒利用交互式的数据信道和广播信道，为实现该功能提供理想的技术基础。广东环网宽带数字技术产业开发有限公司在最新推出的MJH30-50全功能数字机顶盒中已经实现了该功能，并能实现快进、快退、暂停、恢复等VCR操作。当然，该应用需要相应前端设备的支持，目前，广东有线电视台已使用该机顶盒和美国SeaChange公司的视频服务器，实现了商业运营。
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五 MPEG2数据流知识
1. DVB标准ISO/IEC-13818介绍
ISO/IEC-13818-1: 系统部分； ISO/IEC-13818-2: 视频； ISO/IEC-13818-3: 音频； ISO/IEC-13818-4: 一致性测试； ISO/IEC-13818-5: 软件部分；
ISO/IEC-13818-6: 数字存储媒体命令与控制； ISO/IEC-13818-7: 高级音频编码； ISO/IEC-13818-8: 系统解码实时接口；
2. MPEG2系统任务
MPEG2系统任务包括：
1. 规定以包传输数据的协议；
2. 规定收发两端数据流同步的协议；
3. 提供多个数据流的复用和解复用协议；
4. 提供数据流加密的协议。以包形式存储和传送数据流是MPEG2系统之要点。
3. PES包结构
ES是直接从编码器出来的数据流，可以是编码过的视频数据流，音频数据流，或其他编码数据流的统称。ES流经过PES打包器之后，被转换成PES包。PES包由包头和payload组成，具体格式摘录如下：
可以看到PTS/DTS是打在PES包里面的，这两个parameters是解决视音频同步显示，防止解码器输入缓存上溢或下溢的关键。PTS表示 显示单元出现在系统目标解码器(STD: system target decoder)的时间，DTS表示将存取单元全部字节从STD的ES解码缓存器移走的时刻。每个I、P、B帧的包头都有一个PTS和DTS，但PTS与DTS对B帧都是一样的，无须标
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