李懷甫

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 廣元 628017)

責(zé)任編輯:時(shí) 雯

目前，電視已發(fā)展成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，收看電視節(jié)目已成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚幕顒?dòng)，家庭中不同年齡的人對電視節(jié)目的喜好各不相同，導(dǎo)致億萬戶家庭擁有兩臺(tái)及以上的電視機(jī)。在模擬與數(shù)字電視節(jié)目并存播送之際，城鎮(zhèn)中的電視機(jī)一般都以有線方式入網(wǎng)共享節(jié)目資源，接入網(wǎng)絡(luò)的重要手段是有線數(shù)字電視機(jī)頂盒(DTV Set－top Box，DTV－STB)。現(xiàn)在使用的有線數(shù)字電視機(jī)頂盒已不能滿足用戶的要求，無論從管理的合理性還是為用戶提供方便來看，都有必要進(jìn)一步加以改進(jìn)或更新?lián)Q代。

1 現(xiàn)用有線數(shù)字電視機(jī)頂盒存在的不足

1)現(xiàn)用有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)偏離了用戶需求。中國《有線電視基本收視維護(hù)費(fèi)管理暫行辦法》及各地區(qū)制定的收費(fèi)管理辦法都明確以戶為單位，而實(shí)際實(shí)施是以“機(jī)”為準(zhǔn)，按機(jī)收費(fèi)。對于用戶購買收視權(quán)而言，用戶在戶內(nèi)應(yīng)該擁有同時(shí)收看所購全部頻道的權(quán)力和條件，而現(xiàn)在用戶雖有收看所購全部頻道的權(quán)力，但只能同時(shí)收看一個(gè)頻道的節(jié)目，限制了一戶有多臺(tái)電視機(jī)的合法收視。

2)信號(hào)輸出模式單一。由于一臺(tái)機(jī)頂盒在某一時(shí)刻只能解碼某一個(gè)頻道的加擾電視信號(hào)，輸出該頻道的YCbCr，YPbPr信號(hào)和伴音信號(hào)，并與一臺(tái)電視機(jī)綁定，沒有提供解密后的射頻(RF)信號(hào)輸出，沒有考慮一戶的使用需求。以致不少人企圖通過復(fù)制收視卡、分解信號(hào)等其他手段獲取收視權(quán)利，甚至向用戶兜售非法產(chǎn)品。

3)功能不全，結(jié)構(gòu)不合理。從使用功能來看，現(xiàn)用有線數(shù)字電視機(jī)頂盒為單向傳輸方式，無法交互工作，信號(hào)輸出類別、輸出接口少等，對靈活使用十分不便。從結(jié)構(gòu)來看，沒有整合電視機(jī)已具有的信號(hào)處理功能，與電視機(jī)組成相比較，結(jié)構(gòu)上顯得重復(fù)，浪費(fèi)了部分資源，增加了用戶的購置成本。

2 有線數(shù)字電視機(jī)頂盒設(shè)計(jì)方案改進(jìn)

由于有線數(shù)字電視通常為付費(fèi)電視，為了保證信號(hào)不被盜用，信號(hào)接收管理通常采用條件式接收、數(shù)字版權(quán)和機(jī)卡分離管理方式。用戶須先通過專屬的智能卡獲取授權(quán)之后，才能接收、解碼出正確的電視信號(hào)，而服務(wù)商也通過這種方式管理用戶名、地址、智能卡卡號(hào)和收視費(fèi)等信息。這種信號(hào)管理機(jī)制，決定了一個(gè)機(jī)頂盒只能滿足一臺(tái)電視機(jī)接收不同頻道節(jié)目。針對現(xiàn)用有線數(shù)字電視機(jī)頂盒存在的不完善之處，可采用先解密后解壓兩者相對獨(dú)立工作方式的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，采用基于模擬/數(shù)字電視機(jī)多路音視頻信號(hào)、射頻信號(hào)和無線傳輸信號(hào)等處理方式，推出相應(yīng)的新產(chǎn)品來解決問題。

2.1 基于模擬/HDTV電視機(jī)多路信號(hào)處理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案

1)設(shè)計(jì)思路。針對一個(gè)家庭既有模擬電視機(jī)又有HDTV電視機(jī)的情況，用一臺(tái)機(jī)頂盒解決多臺(tái)不同類別的電視機(jī)收看不同電視節(jié)目的問題，可將加密后的射頻調(diào)制信號(hào)集中進(jìn)行解密處理，再根據(jù)電視機(jī)的類型設(shè)置相應(yīng)的信號(hào)處理電路。若為HDTV電視機(jī)，可直接將解密后的數(shù)據(jù)信號(hào)送入輸入端;若為模擬電視機(jī)，需進(jìn)行調(diào)諧、解壓縮等處理，還原出彩色全電視信號(hào)和音頻信號(hào)，送入對應(yīng)的輸入端。

2)整機(jī)結(jié)構(gòu)。根據(jù)擬訂的設(shè)計(jì)思路，以一戶有兩臺(tái)模擬電視和一臺(tái)HDTV機(jī)為例，能使模擬/HDTV電視機(jī)獲得授權(quán)電視信號(hào)的有線數(shù)字電視機(jī)頂盒整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示(方案1)。整機(jī)共由5個(gè)部分組成，即信道解調(diào)電路(帶通濾波選擇器，信道解調(diào)器):作用是從信道調(diào)制信號(hào)中取出加密數(shù)據(jù)流信號(hào);控制電路(CPU，外圍設(shè)備和接口電路，存儲(chǔ)器等):作用是加密數(shù)據(jù)流信號(hào)完成實(shí)現(xiàn)功能的選擇與控制;解密電路(條件接收批處理電路):作用是解密或去擾;解壓縮電路(緩沖分配器，調(diào)諧處理電路，音視頻解壓縮電路等):將數(shù)字視頻、音頻壓縮編碼信號(hào)輪換為彩色全電視信號(hào)和音頻信號(hào)。

圖1 模擬/數(shù)字電視機(jī)多路信號(hào)處理型有線數(shù)字電視機(jī)頂盒結(jié)構(gòu)框圖(方案1)

3)基本工作原理。RF射頻調(diào)制信號(hào)(加密)傳入機(jī)頂盒的輸入端，在CPU的控制下，通過信道解調(diào)得到加密數(shù)字壓縮信號(hào)，再由條件接收批處理電路進(jìn)行識(shí)別、驗(yàn)證、解密得到復(fù)用數(shù)字壓縮信號(hào)，由緩沖分配器分3路輸出。對于模擬電視機(jī)，每路信號(hào)都要進(jìn)行調(diào)諧、解壓縮等處理，還原出彩色全電視信號(hào)和音頻信號(hào)，通過接口加到相應(yīng)的輸入端;對于DTV電視機(jī)，可直接將解密后的數(shù)據(jù)信號(hào)加到電視機(jī)的輸入端。

4)特點(diǎn)。能同時(shí)滿足一戶內(nèi)多臺(tái)模擬/HDTV電視機(jī)收看不同頻道電視節(jié)目的需求，與現(xiàn)行產(chǎn)品不同之處在于提供了多路解密后的輸出信號(hào)，可發(fā)揮HDTV電視機(jī)自身的信號(hào)處理功能，但整機(jī)成本較高。

2.2 基于多臺(tái)HDTV電視機(jī)射頻信號(hào)處理的設(shè)計(jì)方案

1)設(shè)計(jì)思路。對于一個(gè)家庭只有多臺(tái)HDTV電視機(jī)的情況，在一臺(tái)機(jī)頂盒上設(shè)置多路信號(hào)輸出端，解決需要收看不同電視節(jié)目的問題。先將加密后的射頻信道調(diào)制信號(hào)集中進(jìn)行信道解調(diào)、條件接收批處理(主要是解密)，再進(jìn)行信號(hào)的分配處理通過電纜線連接到各HDTV機(jī)的輸出端。

2)整機(jī)結(jié)構(gòu)。根據(jù)功能要求，以一戶有兩臺(tái)HDTV電視機(jī)為例，能使它們都獲得授權(quán)電視信號(hào)的有線數(shù)字電視機(jī)頂盒整機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示(方案2)。整機(jī)共由4個(gè)部分組成，即信道解調(diào)電路(帶通濾波選擇器，信道解調(diào)器)、控制電路(CPU，外圍設(shè)備和接口電路，存儲(chǔ)器等)、解密電路(條件接收批處理電路，可開發(fā)專用IC)、緩沖分配器等，多路授權(quán)數(shù)字壓縮電視信號(hào)由接口輸出。

圖2 多路RF數(shù)字信號(hào)輸出型有線數(shù)字電視機(jī)頂盒結(jié)構(gòu)框圖(方案2)

3)基本工作原理。RF射頻調(diào)制加密信號(hào)傳入機(jī)頂盒的輸入端，在CPU的控制下，通過信道解調(diào)(QAM)得到加密數(shù)字壓縮信號(hào)，再由條件接收處理電路進(jìn)行識(shí)別、驗(yàn)證、解密得到可用數(shù)字壓縮信號(hào)，由緩沖分配器分2路到輸出接口。

4)特點(diǎn)。能同時(shí)滿足一戶有多臺(tái)HDTV電視機(jī)通過有線方式收看不同頻道電視節(jié)目的需求，并充分發(fā)揮了HDTV電視機(jī)自身的信號(hào)處理功能，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

2.3 基于無線傳輸信號(hào)處理的設(shè)計(jì)方案

1)設(shè)計(jì)思路。在方案2的基礎(chǔ)上，選擇緩沖分配器輸出的某一路信號(hào)，設(shè)置一級(jí)射頻功率放大器，以發(fā)射電磁波的形式，為一戶內(nèi)的多臺(tái)HDTV電視機(jī)提供開路接收信號(hào)。

2)整機(jī)結(jié)構(gòu)。根據(jù)信號(hào)無線傳輸?shù)男枰苁苟郒DTV電視機(jī)獲得授權(quán)開路電視信號(hào)的有線數(shù)字電視機(jī)頂盒整機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示(方案3)。整機(jī)也由5個(gè)部分組成，即信道解調(diào)電路(帶通濾波器，信道解調(diào)器)、控制電路(CPU，外圍設(shè)備和接口電路，存儲(chǔ)器等)、解密電路(條件接收批處理電路)、緩沖分配器、射頻功率放大器和天線等。

圖3 無線傳輸信號(hào)處理型有線數(shù)字電視機(jī)頂盒結(jié)構(gòu)框圖(方案3)

3)基本工作原理。與方案2類似，在CPU的控制下，RF射頻調(diào)制加密信號(hào)經(jīng)信道解調(diào)、條件接收處理后，由緩沖分配器分多路輸出，選擇其中一路信號(hào)，經(jīng)射頻功率放大器放大后，用天線將發(fā)射出去，戶內(nèi)的多臺(tái)HDTV電視機(jī)便能正常收看不同頻道的電視節(jié)目。

4)特點(diǎn)。能同時(shí)滿足一戶有多臺(tái)HDTV電視機(jī)收看不同電視節(jié)目的需求，需通過HDTV電視機(jī)的接收天線接收信號(hào)，省去了連接線，但整機(jī)工作易受外界干擾影響。

3 新方案實(shí)施途徑

1)解決解密后數(shù)字信號(hào)引出問題。由于有線電視是以地市為機(jī)構(gòu)集中管理，雖然加密標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的，但各機(jī)構(gòu)對數(shù)字電視信號(hào)的加密方式、采用的智能卡系統(tǒng)及播出設(shè)備、編碼格式等均未統(tǒng)一。特別是機(jī)頂盒的CPU采用嵌入式單芯片ASIC(專用集成電路)，往往將解密與解壓電路集成在一起，兩者之間沒有信號(hào)引出端子，很難對原機(jī)頂盒進(jìn)行升級(jí)或技術(shù)改造。因此，新方案容易實(shí)現(xiàn)的條件是采用數(shù)字加擾與密碼接收方式(當(dāng)前應(yīng)用較廣泛)，不需對發(fā)送前端系統(tǒng)作任何改動(dòng)，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是解決接收端先解密后解壓的問題，且能分離出解密后的數(shù)字信號(hào)。其功能可在條件接收批處理電路中加以實(shí)現(xiàn)，在電路設(shè)計(jì)方面仍然采用系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)，只需對現(xiàn)有ASIC結(jié)構(gòu)稍加改動(dòng)即可。有兩種做法:一是在現(xiàn)有ASIC中，增加解密后的數(shù)字信號(hào)引出端子;一是單獨(dú)推出解密 ASIC，以此解決解密后數(shù)字信號(hào)的引出問題。

2)解密數(shù)字信號(hào)的處理。解密后輸出的是音視頻數(shù)字壓縮編碼信號(hào)，要實(shí)現(xiàn)多路輸出，可采用有源信號(hào)分配電路實(shí)現(xiàn)。對于不同類型的接收方式和電視機(jī)，信號(hào)處理的方式不相同。對于HDTV電視機(jī)，由于本身具有解壓縮編碼和格式轉(zhuǎn)換功能，在控制電路的作用下，選擇某一路數(shù)字壓縮編碼信號(hào)，從輸入端口加入即可;對于模擬電視機(jī)，與現(xiàn)行有線DTV－STB類似，必須配置解壓縮編碼和格式轉(zhuǎn)換功能電路，才能正常收看有線數(shù)字電視節(jié)目;要實(shí)現(xiàn)無線(開路)接收方式，需將音視頻數(shù)字壓縮編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻頭能接收的調(diào)制信號(hào)，放大后用天線發(fā)射出去即可。這些功能的實(shí)現(xiàn)，都有對應(yīng)的實(shí)用電路可供選用。

4 小結(jié)

隨著數(shù)字電視普及率的逐步提高，不同的人對電視機(jī)節(jié)目有不同的偏愛和個(gè)性化選擇，一戶有多臺(tái)電視機(jī)已是無法回避的事實(shí)，為了最大限度地滿足人們的需求，在當(dāng)前還沒有明文規(guī)定收視費(fèi)按機(jī)收取的條件下，應(yīng)該考慮保護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益，改革現(xiàn)行有線電視節(jié)目的管理模式和機(jī)頂盒的功能，不斷開發(fā)有線數(shù)字電視機(jī)頂盒系列新產(chǎn)品，使數(shù)字電視技術(shù)更好地為大眾服務(wù)。

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