機頂盒培訓教材

DVB基礎培訓目錄

MPEG2基礎簡述1

MPEG（PSI）與DVB（SI）基礎標準

2數(shù)字電視機頂盒原理及結構

3數(shù)字機頂盒基本分類

4數(shù)字機頂盒配件

5MPEG2基礎簡述MPEG-2簡介MPEG即活動圖象專家組（MovingPictureExpertGroup）,是國際標準化組織IEC/JTC1/SC2/WG11的一個小組1993年指定出MPEG-1標準（ISO11172),1994制定出MPEG-2標準（ISO13818）MPEG-1的碼速率為1.5Mbps,圖象質量略高于家用錄像VHS圖象質量，MPEG-2的碼速率為4-10Mbps,圖象質量接近演播室圖象質量，是DVB、ASTC采用的圖象壓縮標準。

MPEG-2標準MPEG-2標準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)流的整體結構，實際中具有重要意義。原始SDTV信號（ITUCCIR601）碼率270Mbit/s；CD質量的原始數(shù)字立體聲音頻信號碼率為1.5Mbit/s。

MPEG-2視頻壓縮基本原理:MPEG基本編碼過程即通過DCT(DiscretecosineTransformation)進行幀間壓縮I幀:作為預測基準的獨立幀P幀:I的幀前向預測產生B幀:由I幀P幀計算的雙向預測幀I幀,或稱Intra圖像，采用幀內編碼，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I:Intra-codedFrameP:PredictedFrameB:BidirectionallypredictedFrameGOPsizeselectable:1to32frames(=Nparameter)NmustbeamultipleofIPperiod(=Mparameter)0123456789101112GroupofPictures(GOP)IBPBPBPBPBPBI附圖MPEG-2依賴于MUSICAM系統(tǒng)進行音頻數(shù)據(jù)壓縮.MUSICAM方法，即MPEG-1聲音標準的第二層，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，這一人體生理學效應允許我們對于人耳不太敏感的頻率進行低碼率編碼，這一技術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MPEG-2系統(tǒng)的基本概念:ElementaryStream:基本流PacketizedElementaryStream:包結構基本流(包含PID的基本流)TransportStream:傳輸流MPEG-2系統(tǒng)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流的凈負荷數(shù)據(jù)(payload)PESheaderOptionalPESheader6ByteHeaderMax.64kbytepayloadmax.64kbyte＋63bytestartcodeprefix000001StreamIDPESpacketlength打包PES基本流PES結構不適合傳輸，尤其不適合一個數(shù)據(jù)流中有多個節(jié)目的廣播應用。而MPEG-2目標是將6,10甚至20個電視節(jié)目或廣播節(jié)目形成一個復用MPEG-2數(shù)據(jù)流，然后通過衛(wèi)星、電纜或地面?zhèn)鬏敗Ｒ虼?，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TSMPEG（PSI）與DVB（SI）

基礎標準MPEG-2標準定義PSI信息標準，PSI包括4個表；DVB標準提出了許多附加表，稱為SI(serviceinformation)，SI包括8個表：PATprogramassociationtablePMTprogrammaptableCATconditionalaccesstableNITnetworkinformationtablePrivatetablesMPEG-2PSIProgramspecificinformationDVBSIServiceinformationNITnetworkinformationtableSDTservicedescriptortableBATbouquetassociationtableEITeventinformationtableRSTrunningstatustableTDTtime&datetableTOTtimeoffsettableSTstuffingtableMPEG-2&DVB標準PSIProgramSpecificInformation即節(jié)目說明信息MPEG-2標準定義SIServiceInformation即業(yè)務信息DVB標準定義PSI/SI簡述PSI提供了解碼器解復用及解碼的信息

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

PSI（節(jié)目說明信息）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&CATPAT(節(jié)目關聯(lián)表)給出了構成傳送流中各個節(jié)目業(yè)務的PMT（節(jié)目映射表）的PID（包識別符），同時，也給出了NIT（網(wǎng)絡信息表）的PID號。PAT表的PID號為“0x00”

。解復用器工作總是通過尋找PAT表開始。PSI-PAT信息PAT--ProgramAllocationTable示例圖PATPMTPMTPMTPMTVAATTVARBGADVARBGPCRPCRV=VideoA=AudioD=DataTT=TeletextRBG=RegionBasedGraphics (subtitling)PCRPCR0x4030x4020x4010x4000x00Program10x580x590x610x650x690x620x330x340x380x420x450x410x35Program2Program3Program4PCR=ProgramClockReferencePSI-PAT信息PMT表指出了組成節(jié)目業(yè)務（Service）的各個碼流的PID號對各路碼流進行描述PATPMTPMTPMTPMTVAATTVARBGADVARBGPCRPCRPCRPCR0x4030x4020x4010x4000x00Program10x580x590x610x650x620x330x340x380x420x450x410x35Program2Program3Program4V=VideoA=AudioD=DataTT=TeletextRBG=RegionBasedGraphics(subtitling)PCR=ProgramClockReference0x69PSI-PMT信息CAT表給出了有條件接收系統(tǒng)的信息及授權管理信息（EMM，EntitlementManagementMessage）的傳送位置所有PSI信息均不能加擾，SI（業(yè)務信息）除EIT（節(jié)目段信息表）外，均不能加擾PSI-CAT信息SIServiceInformation業(yè)務信息SI（業(yè)務信息）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用非常廣泛，為解碼器構成電子節(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SI（業(yè)務信息）主要包含：BAT（BouquetAssociationTable，節(jié)目業(yè)務群關聯(lián)表）NIT（NetworkInformationTable,網(wǎng)絡信息表）SDT（ServiceDescriptionTable，節(jié)目業(yè)務描述表）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信息內容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）接收頻率調制類型誤碼保護傳輸參數(shù)機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，會對許多接收設備，如機頂盒，產生不可預知的影響。如果NIT中的傳輸頻率與實際接收頻率不同，許多接收設備在沒有任何原因提示的情況下，不產生任何圖像和聲音。SI-NIT信息SDT包含對TS流中節(jié)目（服務）的更多詳細描述：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，使得接收設備操作靈活。BAT，與SDT密切相關：BAT與SDT的PID相同，只是tableID不同。SDT描述一個物理信道的節(jié)目結構。BAT描述幾個或大量物理信道的節(jié)目結構。BAT提供一組信道所有服務的總體描述。EIT(eventinformationtable)即DVB中的EPG(electronicprogramguide)表包含一天或一周內所有廣播的計劃開始和結束時間。結構非常靈活，允許傳送大量附加信息不是所有機頂盒都支持這一特性SI-SDT/BAT/EIT信息機頂盒操作還需要傳輸當前時鐘和當前日期，分兩步：TDT(time&datetable)傳送GMT或UTC即零度子午線的當前時刻TOT(timeoffsettable)傳送不同時區(qū)各自適當?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，取決于機頂盒的軟件對廣播時間信息的完全支持還需要機頂盒得到當前的位置信息：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RST(runningstatustable)廣播的計劃開始和結束時間常常會發(fā)生變化和延遲為在某時刻啟動和停止一個視頻錄像機，由RST傳送相關控制信息。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DVB中SI的PID和tableID具有固定值：TablePIDTableIDPAT0x00000x00PMT0x0020…0x1FFE0x02CAT0x00010x01NIT0x00100x40,0x41BAT0x00110x4ASDT0x00110x42…0x46EIT0x00120x4E…0x6FRST0x00130x71TDT0x00140x70TOT0x00140x73ST0x0010…0x00140x72DVBSI的PID和tableID數(shù)字電視機頂盒原理及結構機頂盒STB（Set-Top-Box）傳統(tǒng)的說法是：“置于電視機頂上的盒子”。利用有線電視網(wǎng)絡作為傳輸平臺，電視機作為用戶終端，以提高現(xiàn)有電視機的性能或增加其功能。信息家電的一種，能夠讓用戶在現(xiàn)有模擬電視機上觀看數(shù)字電視節(jié)目，并進行交互式數(shù)字化娛樂、教育和商業(yè)化活動的消費類電子產品。機頂盒的定義調諧AD轉換QAM解調解復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頂盒的基本原理1、主芯片2、存儲器3、調諧解調器4、主板5、智能卡接口6、電源7、結構件1235467機頂盒硬件結構一般將CPU、解碼器、解復用器、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……機頂盒主芯片F(xiàn)lash存儲機頂盒的系統(tǒng)軟件、驅動軟件、應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存儲機頂盒運行時需要處理的應用內容，例如圖形處理、視音頻解碼、解復用、數(shù)據(jù)應用等，不同的應用需求，內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，在掉電時內容還可保留。機頂盒存儲器通常稱為高頻頭，也稱Tuner作用：將輸入的調制數(shù)字信號解調還原成傳輸流不同的傳輸網(wǎng)絡采用不同的高頻頭有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡（DVB-C）用QAM調諧解調器地面數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡（DVB-T）用COFDM調諧解調器衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡（DVB-S）用QPSK調諧解調器主要Tuner廠商：阿爾卑斯（ALPS）、飛利浦（Philips）、恩智浦（NXP）等調諧解調器射頻接口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機頂盒智能卡應用層中間層嵌入式操作系統(tǒng)/驅動層機頂盒軟件結構機頂盒軟件結構嵌入式操作系統(tǒng)在實時的環(huán)境中工作，并能在較小的內存空間中運行管理特定設備資源和時序、安排實時任務、管理有限的內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……驅動：嵌入式操作系統(tǒng)通過驅動控制硬件設備DEMUXA/VDecodeD/ATUNER……嵌入式操作系統(tǒng)/驅動層提高機頂盒應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)效率使應用程序開發(fā)與機頂盒硬件平臺無直接關系，而只需要按照中間層API編寫代碼在中間層中對應用程序占用的資源進行管理，把應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)安全性中間層電子節(jié)目指南（EPG）、準視頻點播（NVOD）、瀏覽器、游戲等應用程序，不直接調用驅動層接口、驅動適配層接口或操作系統(tǒng)的資源，而是通過調用中間層提供的資源來間接實現(xiàn)所需要的功能。應用層機頂盒基本分類按傳輸方式可分為：有線電視機頂盒按照支持的業(yè)務功能可分為：廣播型基本型交互型增強交互型高清型地面電視機頂盒衛(wèi)星電視機頂盒IPTV機頂盒機頂盒基本分類廣播型機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或酒店、娛樂場所主流配置主頻：>100MHzFlash：2MBRAM：8MB廣播型機頂盒除廣播型機頂盒的功能外，集成中間件（包含瀏覽器）、支持單向數(shù)據(jù)廣播業(yè)務通常用于整轉平移主流配置主頻：200MHz左右Flash：8MBRAM：32MB基本型機頂盒除基本型機頂盒的功能外，提供雙向互動的功能，支持基于IPQAM的視頻點播業(yè)務用于高端互動業(yè)務用戶或雙向整轉平移主流配置

主頻：300MHz左右 Flash：16MB RAM：64MB基本交互型機頂盒增強交互型機頂盒在交互型機頂盒基礎上增加以下功能：支持MPEG-4、H.264等第二代信源編碼標準