1機頂盒概述
機頂盒，也叫機頂盒，英文叫STB(機頂盒)。它是放在電視機頂部的壹個小盒子，因此得名。數字電視機頂盒是壹種能將數字電視信號轉換成模擬信號的轉換設備。它對數字壓縮的圖像和聲音信號進行解碼和還原，生成模擬視頻和聲音信號，通過電視監視器和音頻設備為觀眾提供高質量的電視節目。
早期是指基於有線電視網絡的模擬頻道補充和模擬頻道解擾器；隨著數字電視廣播和互聯網的快速發展，用戶對信息的需求越來越大。機頂盒已經發展成為以電視為顯示終端的信息接收和處理設備。目前市場上有接收數字電視的機頂盒和接入互聯網的網絡電視機頂盒。
數字電視是壹個端到端的系統，在客戶端對從節目收集、制作、傳輸到機頂盒的信號進行數字化處理。目前，世界上主要有三種標準體系:ATSC、DVB和ISDB，它們都是基於MPEG-2的TS(傳輸流)機制。數字電視廣播標準用於定義如何在不同的傳輸介質上實現TS流傳輸。隨著數字電視技術的發展，開放式服務系統已經成為數字電視發展的主流，DVB組織制定的MHP (Multimedia Home Platform，多媒體家庭平臺)標準得到了大多數中間件廠商的支持，如OpenTV、MediaHighWay等。，將過渡到以DVB/MHP為代表的開放服務體系。我國也公布了標清數字電視的傳輸標準，正在開發自己的開放服務系統，為有線臺的數字電視改造和機頂盒的研發制造奠定了基礎。
數字機頂盒從各種傳輸介質接收數字電視和各種數據信息，通過解調、解復用、解碼和音視頻編碼(或通過相應的數據分析模塊)在模擬電視上收看數字電視節目和各種數據信息。根據信號傳輸介質的不同，數字機頂盒分為有線、衛星和地面數字電視機頂盒，三種機頂盒的硬件結構主要區別在解調部分。目前，機頂盒主要提供基本的音視頻服務和數據應用。壹段時間後，它將充分利用有線電視網絡的寬帶實現互動功能，最終發展成為集解壓、網頁瀏覽、解密收費、互動控制於壹體的數字終端設備。
機頂盒已經被用於執行數字電視廣播的區域。根據用戶需求和消費水平的差異，機頂盒支持不同的服務，產品種類繁多。
2.1通用機頂盒:主要接收基礎付費數字電視節目，滿足大部分用戶需求，性價比較好。主要功能如下:
●支持基本的數字音視頻和數字音頻廣播接收。
●集成條件接收系統。
●具有中文電子節目指南(EPG)和二級以上字體庫。
●支持軟件在線更新功能。
●支持復合視頻(CVBS)輸出，具有音頻輸出處理功能(單聲道、立體聲和雙通道)。
2.2增強型機頂盒:在流行的機頂盒基礎上，增加了基礎中間件軟件系統，可以實現數據信息瀏覽、準視頻點播、實時股票接收等應用。這個機頂盒已經超出了看數字電視的需求，增加了多種增值服務，並且是可升級的。新功能如下:
●集成基礎中間件系統。
●支持數據廣播、實時股票等數據信息接收功能。
●支持NVOD點播功能。
●有多種遊戲。
●具有音頻輸出處理功能(單聲道、立體聲和雙通道)。
●具有Y/C、CVBS和Y/Cb/Cr輸出(可選功能)。
●具有逐行掃描輸出(可選功能)。
●支持Modem電話回撥模式。
2.3交互式機頂盒:集成了符合MHP標準的中間件軟件系統，不僅提供增強型機頂盒的主要功能，還提供基於MHP的交互式應用、網頁瀏覽等多種增值服務。新功能如下:
●集成MHP中間件系統。
●支持交互式應用，如視頻點播、互動遊戲、網上沖浪等。
3.1機頂盒原理
有線數字電視機頂盒接收數字電視節目，處理數據業務，完成各種應用的分析。在信源進入有線電視網絡之前，它完成兩級編碼，壹級是用於傳輸的信道編碼，另壹級是音頻和視頻信號的信源編碼並將所有信源打包成壹個傳輸流。對應前端，接收端的機頂盒首先從傳輸層提取信道編碼信號，完成信道解調；其次，恢復壓縮後的信源編碼信號，恢復原始的音視頻流，完成數據業務和各種應用的接收和分析。
數字電視信號的形成是將模擬視頻和音頻信號按照MPEG-2標準進行采樣、量化和壓縮，形成基本流ES，基本流ES是壹個沒有分段的連續流。將基本碼流分割成段，加上相應的頭文件，形成基本碼流PES，包之間可以不連續。在傳輸過程中，PES包被細分成固定長度為188 B的傳輸包流TS，TS流與PSI/SI和加密信息復用，形成多路節目傳輸流，最後經過64QAM調制和上變頻，形成射頻信號在HFC網絡中傳輸。
有線數字電視前端系統；
壹般由數字衛星接收機、編碼器、復用器、QAM調制器、網絡管理、廣播存儲設備、條件接收系統CA、SMS用戶管理系統、數據廣播系統、EPG電子節目指南系統等組成。
機頂盒由調諧器、頻道解調器、信源解復用器、MPEG-2解碼器、視頻編碼器、音頻D/A、嵌入式CPU系統、外設接口和條件接收模塊組成。具有交互功能的機頂盒需要回傳通道。
調諧器從有線網絡接收高頻信號，通過QAM解調器解碼頻道，並從載波中分離出包含音頻、視頻和其他數據信息的傳輸流(TS)。傳輸流通常包含多個音頻和視頻流以及壹些數據信息。解復用器用於區分不同的節目，提取相應的音頻、視頻和數據流，發送給MPEG-2解碼器和相應的解析軟件，完成數字信息的還原。對於付費電視，條件接收模塊對音視頻流進行解擾，使用具有識別用戶和計費功能的智能卡，保證合法用戶的正常觀看。MPEG-2解碼器對音視頻信號進行解壓縮，經視頻編碼器和音頻D/A轉換後，還原模擬音視頻信號，在常規彩色電視機上顯示高質量圖像，並提供多路立體聲節目。
3.a .機頂盒硬件技術
(1)信道解調技術:國際和國內標準均規定有線網絡傳輸數字電視和增值業務采用QAM調制，其中16QAM、32QAM和64QAM為強制，128QAM和256QAM為可選。由於有線網絡信道質量好，所以只有RS編碼作為糾錯編碼。QAM -也稱為正交調幅。在二進制ASK系統中，其頻帶利用率為1 bit/s？Hz，如果ASK信號采用正交載波調制技術傳輸，頻帶利用率可以提高壹倍。如果將M-ary與其他技術相結合，可以進壹步提高頻帶利用率。能夠完成這項任務的技術稱為正交幅度調制(QAM)。它是用正交載波分別對兩個信號進行雙邊帶抑制載波調幅而形成的。壹般有二進制QAM，四進制QAM(16QAM)，八進制QAM(64QAM)，...諸如此類。
(2)信源解碼技術:模擬信號數字化後，信息量急劇增加，必須采用相應的數據壓縮標準。數字電視廣播采用MPEG-2視頻壓縮標準，適用於各種清晰度的圖像質量。目前，音頻有兩種標準:AC-3和MPEG-2。源解碼器必須適應不同的編碼策略，並正確地恢復原始音頻和視頻數據。
(3)大規模集成芯片技術:為了實現實時解復用和數據信息處理，目前的系統大多采用專用芯片，將CPU核與MPEG-2傳輸流解復用器、DVB通用解擾器、MPEG音視頻解碼器和NTSC/PAL編碼器集成在壹起，構成機頂盒的核心芯片。
(4)上行數據的調制和編碼:為了開發交互式應用，應該考慮上行數據的調制和編碼。目前常用的方法有三種，利用電話線傳輸上行數據，利用以太網卡傳輸上行數據，通過有線網絡傳輸上行數據。
B.機頂盒軟件結構
繼廣播數字化之後，軟件技術在數字電視技術中扮演著越來越重要的角色。除了通過硬件實現音視頻解碼，包括電視內容的再現，操作界面的實現，數據廣播業務的實現，以及機頂盒與個人電腦和互聯網的互聯，都需要通過軟件來實現。
上層應用
中間件
硬件驅動的實時操作系統
機頂盒硬件
除了硬件，第壹層軟件提供操作系統內核和各種硬件驅動程序。第二層中間件將應用軟件與依賴於硬件的底層軟件分離，使應用不依賴於特定的硬件平臺。第三層應用軟件包括本地存儲的應用和用戶立即下載的應用。
(1)硬件驅動層軟件:驅動驅動硬件功能，如射頻解調器、傳輸解復用器、A/V解碼器、OSD、視頻編碼器等。
(2)實時操作系統:與PC操作系統不同，機頂盒中的操作系統采用實時操作系統(RTOS)，可以在實時環境下工作，運行在較小的內存空間中。目前流行的實時操作系統有VxWorks、Psos、OS20、Windows CE等。這些操作系統各有千秋，都用在了機頂盒上。
(3)中間件:在機頂盒上層應用的開發中，我們經常會面臨以下問題:實時多任務操作系統、硬件平臺原理細節、復雜的行業標準、復雜的用戶界面、實用的功能。為了解決上述問題，中間件技術應運而生，並成為數字電視的核心技術，也就是我們前面提到的開放服務平臺。中間件是嵌入在數字電視接收機的應用程序、操作系統和硬件平臺之間的中間層，它定義了壹套相對完整和標準的應用程序接口，使應用程序獨立於操作系統和硬件平臺，從而使應用開發更簡單，更具開放性和可移植性。它通常由Java虛擬機、web瀏覽器、圖像和多媒體模塊等組成。開放式業務平臺的特點是產品開發和生產都基於壹個業務平臺，為每個環節提供獨立的運作模式，每個環節都有自己的利潤，可以產生多個供應商。只有采用開放的服務平臺，才能保證機頂盒的可擴展性和投資的有效回收。
(4)上層應用軟件:實現服務提供商提供的各種服務功能，如電子節目指南、準視頻點播、數據廣播、IP電話、可視電話等。上層應用軟件獨立於機頂盒硬件。它可以用於各種機頂盒硬件平臺，消除應用軟件對硬件的依賴。
4機頂盒發展趨勢
4.1硬件平臺
從機頂盒的發展趨勢來看，調諧器和解調芯片合二為壹，物理上縮小了尺寸，降低了成本，提高了性能；或者采用壹個芯片實現調諧器的功能。
由於CPU集成了TS流解復用器、MPEG-2 A/V解碼器和視頻編碼器，構成了機頂盒的核心芯片，其發展速度將決定機頂盒未來的發展方向。必然的趨勢是CPU的處理速度越來越快，內存容量越來越大。MPEG解碼器將同時支持多路節目的解碼。同時，用戶可以直接看到的圖形顯示界面將從簡單的OSD發展到強大的2D和3D圖形引擎。
由於CATV網絡良好的傳輸質量和cable modem技術的成熟，可以實現各種交互式應用。通過上行通道和機頂盒，觀眾可以坐在家裏享受視頻點播(VOD)、上網沖浪、遠程購物和互動遊戲等增值服務。這種互動性將極大地改變人們看電視的方式。因此，雙向傳輸方案將成為機頂盒發展的主流。
外部接口會更加豐富，比如通過USB口連接數碼相機，通過IDE接口連接硬盤實現程序存儲等等。
機頂盒是網絡的終端產品，現實中有通信網、計算機網、廣電網。雖然三網融合是必然趨勢，而且三網融合在傳輸技術上已經是骨幹網。最後將數字機頂盒開發成家庭網關，將機頂盒與PC、打印機、DVD播放機等數字設備連接起來，通過雙向模塊與互聯網連接，真正成為信息家電。
4.2軟件平臺
隨著有線電視網絡數字化改造的深入和開放業務系統的廣泛使用，運營商的利潤增長點將由收視費、廣告費等多種應用支撐。因此，機頂盒將支持越來越多的應用，如電子節目指南、PPV節目、IPPV節目、準視頻點播、數據廣播、互聯網接入、電子郵件、視頻點播、IP電話和可視電話。上述應用的開發必須依賴於機頂盒的軟件平臺，即中間件。因此，機頂盒的發展趨勢很大程度上取決於中間件技術的發展方向。