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IP机顶盒关键技术及应用 |
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机顶盒STB（Set-top-box）是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备。在数字电视应用中主要根据传输网络不同有3类数字电视机顶盒：用于有线电视网的数字电视机顶盒STB-C、用于卫星电视网的数字电视机顶盒STB-S和用于地面广播网的数字电视机顶盒STB-T，它们分别满足数字电视的相应标准DVB-C、DVB-S和DVB-T。基于Internet协议(IP) 的机顶盒的出现，是最近的事情。随着IPTV的发展，使这种产品获得了极大的发展动力。因为 IP 机顶盒不仅可以提供与大多数有线或卫星电视机顶盒相同的功能，而且还可以使用当前低成本的互联网和基于 IP 的网络设施，同时立足于双向的 IP 网络还可以本能地支持一系列的应用和交互式服务。
一、IP机顶盒关键技术：
1.视频解码和播放：
视频编码技术种类很多，就目前宽带接入条件来看，适合于IPTV业务的视音频编解码技术主要有MPEG-4、H.264和WMV9等，不同的IPTV业务平台所采用的编码技术有所不同。
MPEG-4：是“ISO/IEC14496信息技术－通用视听对象编码”标准，它是针对低速率下的视频、音频编码和交互播放开发的算法和工具，其显著特点是基于内容的编码。更加注重多媒体系统的交互性、互操作性和灵活性。MPEG-4标准对视音频编解码的贡献可分为以下3类：
① 基于内容的交互性：基于内容的多媒体数据存取工具；基于内容的码流操纵和编辑；自然与合成数据的混合编码；增强的时间域随机存取。
② 高压缩率：提高编码效率；对多个并发数据流的编码。
③ 灵活多样的存取：错误易发环境中的抗错性；基于内容尺度的可变性。
H.264：是国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）共同提出的继MPEG-4之后的新一代数字视频压缩格式，它既保留了以往压缩技术的优点和精华又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点。
① 低码流：和MPEG-2和MPEG-4等压缩技术相比，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据量只有MPEG-2的1/8，MPEG-4的1/3。显然，H.264压缩技术的采用将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。
② 高质量的图像：H.264能提供连续、流畅的高质量图象（DVD质量）。
③ 容错能力强：H.264提供了解决在不稳定网络环境下容易发生的丢包等错误的必要工具。
④ 网络适应性强：H.264提供了网络适应层,使得H.264的文件能容易地在不同网络上传输。
AC-1：是Microsoft的视频编码标准，是WMV9向SMPTE提交后采用的编码标准名称。SMPTE（SocietyofMotionPicture and Television Engineers，美国电影与电视工程师协会）是得到美国国家标准研究所（ANSI）认证的、国际知名的视频、电视和电影工业标准开发组织，SMPTE在制定和发掘私有规范方面具有丰富经验，2003年09月，SMPTE接收WMV-9所采用的压缩技术规范作为一种视频编解码格式标准。
为适应不同IPTV业务平台提供的各种编码方式，要求IP机顶盒应具有支持一种以上的解码能力。可以支持1.2Mbit/s以上的MPEG-4码流解码，或支持H.264视频的解码，并且具有从MPEG-4向H.264升级的能力。机顶盒作为网络与用户之间沟通的桥梁，IP-STB不仅需要接收网络视频，同时还要将视频节目传送给TV（或显示器），因此要同时具备编码和播放功能。
2.图形和图像显示技术
我国的电视机制式选用北美PAL制，IP机顶盒用TV作为显示器，故播放器必须支持PAL制720*576标清分辨率图像解码。满足ITU-RBT601要求，支持宽高比为4:3或16:9的视频解码。为适应不同IPTV平台的需要，IP机顶盒应支持多种显示分辨率和格式的图形显示，对于显示图形要求支持清晰度为720 x 576，352 x 288，448 x 336，640 x 480，800 x 600的图形显示，每个像素至少支持16位彩色；可以自动按输入调整输出图形。
而对于利用电视机进行互联网浏览，由于一般网页都是以PC机显示的，改用电视机作为显示需要适当的显示技术。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。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。
二、IP机顶盒的功能
IP机顶盒的基本功能是接收数字电视节目，还包括以下功能：
1、电子节目指南（EPG）：EPG可为用户提供一种界面友好、易于操作、可以快速访问节目的方式。用户可以通过EPG功能看到所有频道上近期将播放的电视节目以及可供用户点播选择的节目内容索引，主动检索点播。
2、交互式应用：为用户提供视频点播、组播和互动游戏。通过交互功能的应用，人们在点播时可以像操作家用DVD一样进行快进、快退、暂停；在组播时可以快速切换电视频道。通过交互功能的应用，人们还可以进行互动游戏。
3、软件在线升级：利用机顶盒中间件插件可以提供机顶盒能力探测，在线安装和更新机顶盒应用软件。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。
4、互联网浏览和电子邮件：用户可以通过机顶盒内置的Internet浏览器上网，发送电子邮件。
三、IP机顶盒的类型
目前，应用于IPTV业务的机顶盒基本有两类：普通型和增强型。普通型机顶盒具有点播功能、广播功能、EPG浏览、WEB浏览和小游戏等业务能力；增强型机顶盒是在普通型的基础上增加个人视频存储(PVR)、网络游戏、视频通信、FLASH等业务能力。IPTV机顶盒接入宽带网络的方式可采用FTTB+LAN的接入方式、xDSL接入方式、WLAN的接入方式和其他宽带接入方式。IPTV机顶盒硬件平台一般有三种实现方式：基于专用芯片的STB、基于数字信号处理器DSP的STB、基于中央处理器CPU的STB。
随着IPTV业务的出现，许多机顶盒生产商和电信设备制造商积极研究用于IPTV的机顶盒，但目前研制的产品大多只适用于各自的IPTV业务系统。这种与系统绑定的机顶盒通用性很差，与其他IPTV系统根本无法互通。其结果将造成业务运营商在设备选型和成本控制上的被动，长此下去将阻碍了IPTV发展。解决这个问题的办法是尽快制定IPTV机顶盒技术标准，从业务功能、性能和安全等方面制定统一规范。 |
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