數(shù)字電視可說是手機(jī)之外的另一波殺手級應(yīng)用，它以客廳為核心，不斷地整合家庭中的其它視聽及信息設(shè)備。

    形成多元應(yīng)用的家庭網(wǎng)絡(luò)；不僅如此，數(shù)字電視與手機(jī)也向整合之路發(fā)展，移動電視(Mobile TV)已在全球各地如火如荼的推動當(dāng)中。當(dāng)電視廣播系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、甚至是移動蜂窩系統(tǒng)結(jié)合時，包括視頻、語音與數(shù)據(jù)的服務(wù)自然走向多元匯流的趨勢，這是一個比過去獨立形式復(fù)雜許多的應(yīng)用環(huán)境，而數(shù)字機(jī)上盒(Set-top-box)正位于此架構(gòu)的核心位置，其面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)確實繁重。

    根據(jù)電視節(jié)目發(fā)送管道的不同，數(shù)字機(jī)頂盒又可分為數(shù)字地面(Terrestrial)機(jī)頂盒、數(shù)字衛(wèi)星(Satellite)機(jī)頂盒、數(shù)字有線(Cable)機(jī)頂盒，以及通過網(wǎng)絡(luò)(xDSL、Cable Modem、光纖)的IP 機(jī)頂盒等形式。整體而言，數(shù)字機(jī)頂盒的技術(shù)主軸朝向支持HDTV(High Definition TV)及互動性(Interactive)發(fā)展，但不同市場區(qū)塊仍有技術(shù)及應(yīng)用上的偏重。為了達(dá)到產(chǎn)品的差異化定位，加入硬盤的數(shù)字視頻錄像機(jī)(DVR)及整合家庭網(wǎng)絡(luò)功能的家庭網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)器(Residential Gateway, RG)，也是數(shù)字機(jī)頂盒的重要設(shè)計方向。

    系統(tǒng)架構(gòu)

    一個數(shù)字機(jī)頂盒是由軟、硬件所組成，在硬件方面的主要單元可分為接收廣播信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字傳輸串流的前端(front-end, FE)芯片，即諧調(diào)器(tuner)和調(diào)節(jié)/解調(diào)器(modulator/demodulator)；后端芯片包括電視解碼器/編碼器(NTSC/PAL decoder/encoder)、MPEG-2 Transport、MPEG-2 MP@ML或HL解碼器、微處理器、圖形芯片、音頻處理器、音頻DAC、視頻DAC；以及DRAM/SDRAM、Flash等內(nèi)存、電源組件及其它標(biāo)準(zhǔn)離散組件。更高級產(chǎn)品還會整合安全芯片、調(diào)制解調(diào)器(modem)或家庭網(wǎng)絡(luò)芯片，以及可錄像的硬盤(HDD)。

    (圖1)為支持DVR功能的機(jī)頂盒解碼芯片方塊圖。

圖1  具有DVR功能的機(jī)頂盒解碼器方塊圖(以STx5100為例)

    更強大及多元的功能及更高的整合度是數(shù)字機(jī)頂盒在硬件部分的發(fā)展趨勢。在功能上，電視解碼器強調(diào)要能做到dual-TV和dual-DVR，也就是除了能解碼并顯示數(shù)字和模擬兩種電視廣播信號外，還要能解碼兩個同步標(biāo)準(zhǔn)解析電視頻號，再送到多臺不同的電視機(jī)播放，或錄制節(jié)目到硬盤中。此外還有所謂的PAP(高解析雙畫面)和PIP(子母畫面)功能，能夠在同一個屏幕上顯示兩個不同的高解析電視畫面，可以分別并列或上下排列。

    在整合性上，為了保持設(shè)計彈性，一般在系統(tǒng)中前端及后端芯片是分離的配置，但也能將兩者整合為單一封裝，進(jìn)而為大量生產(chǎn)的應(yīng)用提供更佳的成本效益。芯片本身則朝SoC的方向發(fā)展，尤其是位居核心的解碼器芯片，此類芯片會采用90納米等高級制程，在一顆芯片上整合各種主要功能，包括高性能的CPU、視頻解碼電路和各種外圍設(shè)備，請參考(圖2)。

圖2  機(jī)頂盒單芯片iDTV處理器硬件架構(gòu)方塊圖(以STD2000為例)

    在軟件部分則包括操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)(RTOS)、提供互動功能的MHP 等中介軟件(Middleware)及應(yīng)用程序接口(API)，以及電子節(jié)目表(EPG)等應(yīng)用軟件或條件式接取(Conditional Access, CA)安全功能。接口上則需要支持安全性模塊(POD module)、共同接口(CI)、智能卡(smart card/reader)、高速界面(USB、IEEE 1394及序列ATA)等。CA、CI、POD等技術(shù)難度較高，也是設(shè)備商在選用視頻處理芯片解決方案后，仍需進(jìn)一步整合開發(fā)的議題。

     設(shè)計關(guān)鍵：視頻轉(zhuǎn)換處理

    視頻轉(zhuǎn)換處理無疑是機(jī)頂盒最主要的功能，因此編碼/解碼器(CODEC)猶如機(jī)頂盒的心臟。目前電視廣播界仍以MPEG-2為基本視頻壓縮規(guī)格，但已積極轉(zhuǎn)向MPEG-4、H.264/AVC(即MPEG-4 Part 10)及VC-1等新一代編解碼規(guī)格。采用新的規(guī)格對業(yè)者來說具有許多好處，最明顯的例子在于他們能通過有限的頻寬傳送更多的節(jié)目頻道，或提供高畫質(zhì)的電視節(jié)目。