HDTV STB解復用技術的應用研究

摘 要:目前，有線電視傳輸系統(tǒng)并不是真正意義上的數(shù)字電視系統(tǒng)，絕大多數(shù)已經(jīng)使用的機頂盒只具有標清解碼能力，滿足不了用戶的需求。未來高清晰數(shù)字電視機頂盒將是用戶觀看數(shù)字高清晰度電視節(jié)目的主要設施。介紹高清晰度數(shù)字電視機頂盒的結構，對數(shù)字電視機頂盒關鍵技術解復用技術進行了研究，分析了高清晰度電視解復用實現(xiàn)的過程，提出解復用的軟件流程設計。

關鍵詞:電視技術; 高清晰度電視; 解復用技術; 機頂盒

中圖分類號:TN919 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)07-0186-03

Applied Research on Demultiplexing Technology for HDTV STB

WANG Zhao-qing

(School of Information Science， Hainan University， Haikou 570228， China)

Abstract: In the course of development of digital television technology， the application of the high-definition digital TV set-top box is an important trend. The high definition digital television is a complex system， in which the demultiplexing is the reverse process of digital multiplexing. It restores the digital HD source signals transmitted by channels and is one of the key technologies of digital television. The demultiplexing technology for digital HDTV is analyzed， and explains its realization process is elaborated. The procedure design of the demultiplexing software is proposed.

Key words:TV technology; digital high definition TV; demultiplexing technology; set-top box

0 引 言

高清晰數(shù)字電視(High Definition TV，HDTV)是數(shù)字電視發(fā)展的方向，它包含高清晰數(shù)字電視節(jié)目的錄制、壓縮編碼、調制傳輸、解調接收、解碼、顯示等一系列關鍵技術，相關的技術也趨于成熟。在高清晰數(shù)字電視系統(tǒng)中，常用的電視節(jié)目傳輸方式有三種:衛(wèi)星傳輸(Satellite)、有線傳輸(Cable)、地面(Terrestrial)廣播傳輸。目前，有線電視傳輸系統(tǒng)并不是真正意義上的數(shù)字電視系統(tǒng)，其中只有不到1%的用戶能收看到1~3個高清節(jié)目頻道[1]，這就造成了矛盾的局面:一方面大量用戶擁有高清電視機，另一方面大量電視節(jié)目是模擬和數(shù)字的標清格式，絕大多數(shù)已經(jīng)使用的機頂盒只具有標清解碼能力，滿足不了用戶的需求。可以預見，未來高清晰數(shù)字電視機頂盒(HDTV STB)將會占有相當大的市場份額。

1 數(shù)字高清STB整體結構

有線數(shù)字電視機頂盒的主要功能就是將接收端的數(shù)字電視信號轉換為高清晰數(shù)字信號或標清模擬信號，使用戶利用現(xiàn)有的電視機收看數(shù)字節(jié)目。

1.1 數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)的結構

高清晰數(shù)字電視系統(tǒng)主要包括三個部分:發(fā)送端、傳輸網(wǎng)絡、接收端。高清晰數(shù)字電視系統(tǒng)結構[2]如圖1所示。

圖1 高清晰數(shù)字電視系統(tǒng)結構圖

發(fā)送部分主要完成高清晰數(shù)字電視節(jié)目的編碼、調制和發(fā)送;傳輸網(wǎng)絡部分主要完成高清晰數(shù)字電視節(jié)目的傳輸;接收部分主要負責高清數(shù)字電視信號的接收，并完成解調、解復用、解碼等功能。

1.2 高清STB系統(tǒng)的組成

高清STB在整個高清數(shù)字電視系統(tǒng)中處于接收端，接收來自傳輸系統(tǒng)的各種高清數(shù)字信號源，經(jīng)過一定的技術處理后，送給終端顯示設備。高清STB主要由:前端模塊、解復用模塊、解碼模塊、輸出模塊、播放控制模塊等組成[3]，其系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

圖2 高清STB系統(tǒng)結構圖

播放控制模塊提供用戶圖形界面，響應用戶的操作，完成對系統(tǒng)的整體控制功能，實現(xiàn)用戶對高清節(jié)目的搜索和播放。前端模塊接收來自傳輸網(wǎng)絡的高清電視信號，完成解調功能，實現(xiàn)標準MPEG-2傳輸流的接收[4]。解復用對傳輸流進行解析，生成高清晰數(shù)字電視節(jié)目的音頻、視頻PES流信號，為解碼器提供解碼信息，解碼器模塊完成對音頻、視頻原始流的解碼，最終分別產(chǎn)生模擬和數(shù)字輸出信號。

2 高清STB解復用技術的研究

高清數(shù)字電視系統(tǒng)在編碼曾中采用了MPEG-2標準定義的傳輸流，目的是為了能在有可能發(fā)生嚴重錯誤的環(huán)境下也能編碼和傳送，同時標準中還描述了程序流，表述了在較少發(fā)生錯誤時的應用環(huán)境。從圖1中可見，解復用是數(shù)字復用的逆過程，它還原信道中傳輸?shù)母咔鍞?shù)字電視信源[5]。

2.1 高清STB解復用的結構

解復用可以傳輸流中解碼出高清數(shù)字電視節(jié)目的各個元素，包含了固定格式和長度以及多套節(jié)目的所有原始流數(shù)據(jù)。解復用結構可由:輸入流對象層、表過濾器和節(jié)目管理層等組成，其結構如圖3所示。

輸入流對象層是TS流的數(shù)據(jù)入口。過濾器層由表過濾器(含PSI表)和ES過濾器(含PDI原始流數(shù)據(jù))組成。表分析器層對過濾到的表進行解析，構建TS流的節(jié)目信息。節(jié)目管理提供對管理界面信息的接口。當對某一TS解復用完成以后，TS流中的有效節(jié)目就被添加到節(jié)目表中[6]。

圖3 解復用結構圖

2.2 高清STB解復用結構的表述

高清數(shù)字電視非常重要的特點是能提供豐富的電視節(jié)目，通常一個信道能承載4套高清節(jié)目，這就需要電視節(jié)目放在多個信道傳輸。因此，必須對傳輸流有一個結構定義。

2.2.1 節(jié)目管理的結構表述

高清節(jié)目管理模塊主要是對解復用的有效節(jié)目進行管理[7]，它的Program結構描述如下:

typedef struct

{

Uint32 ts_is;

Uint16 id;

Uint32 pmt_pid;

Uint32 pcr_pid;

ES_t video;

Uint8 a_count;

ES_t audios[MAX_PROG_Audios];

Uint8 P_count;

ES_t privates[MAX_PROG_Privates];

Uint32 channel_id;

}program_t;

節(jié)目結構中的ES_t表示一路ES，它的結構如下:

Typedef struct

{

Uint16 pid;

ES_stream_tupe_t type;

}ES_t;

ES類型的取值在MPEG-2中定義，制定ES數(shù)據(jù)編碼格式。

2.2.2 輸入流對象層的結構表述

高清數(shù)字電視的輸入流層主要負責前端模塊的打開，傳輸數(shù)據(jù)流的讀取[8]。對于有線廣播節(jié)目，每個信道信息結構Channel對應一個頻率，結構定義如下:

Typedef struce Channel_t

{

Uint8 type;

union

{

T_QAMParameters qam;

Uint8 url[Max_Url_Len];

}u;

} Channel_t;

其中T_QAMParameters結構定義信道的頻率和帶寬。

2.2.3 ES過濾器的結構

高清ES過濾層主要負責來自過濾流中的視頻或音頻ES。ES過濾器目前能支持8路的ES過濾[9]。ES_filter_t的數(shù)據(jù)結構如下:

Typedef struce ES_filter_t

{

Uint16 pid;

Filter_CallBack;

} ES_filter_t;

結構中pid為要過濾的ES的PID，CallBack函數(shù)為ES的回調函數(shù)。

3 解復用軟件流程設計

高清電視機頂盒在解復用過程中，軟件流程圖設計如圖4所示。

圖4 高清電視機頂盒解復用軟件流程圖

解復用軟件流程設計能完成TS流文件要求，解復用后的文件可用播放軟件正常使用，ES流文件符合標準。在格式方面，包括高清格式1 920×1 080，標準格式720×576，720×480，CIF，QCIF及SQCIF等，可以完整的解復用PES和ES層[10]。

4 結 語

主要對高清晰度電視機頂盒的系統(tǒng)結構和解復用模塊進行研究和設計。高清電視是未來電視系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，其發(fā)展方向和熱點在于向用戶提供更多的增值業(yè)務，復用技術是數(shù)字電視的核心技術之一，它的開發(fā)應用也將推動視頻產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展。

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