11.5 数字电视接收 11.5.1数字电视条件接收 1.数字电视条件接收基本知识 （1）数字电视条件接收的意义 保证授权用户能获得已预定的数字电视节目、业务及服务，未授权拥护不能获得。 （2）数字电视条件接收必须解决的问题 ● 如何从用户处收取费用； ● 如何阻止用户收看未授权的付费频道。 （3）解决数字电视条件接收的基本途径

在数字电视系统前端对数字电视节目进行加扰或接收控制，对用户进行寻址控制以及在用户终端进行可寻址解扰是解决以上两个问题的基本途径。 （4）加扰 ●加扰就是改变标准数字电视信号的特性，对视频、音频或辅助数据加以一定处理，防止未授权用户接收到清晰的图象及伴音。 ● 加扰方式： 对图象或伴音加扰，对图象和伴音同时加扰。加扰使数字电视信号的功率谱拓宽，能量分散，故又叫“能量分散”。

（5）解扰 ● 解扰是在用户端恢复出标准数字电视信号。 ● 解扰的两种方法： 第一：在用户端通过预约的方式解扰，无须由前端进行寻址遥控； 第二：通过前端对用户寻址控制实现解扰 目前解扰通常采用寻址模式，用户端根据前端送来的解扰信息决定是否解扰。 （6）加密

● 加密： 是指在数字电视条件接收系统的前端对授权管理信息EMM和授权控制信息ECM不断改变密钥的过程。 ● 加密的类型： 对授权管理信息EMM加密 对授权控制信息ECM加密 （7）解密 是加密的逆过程，为增强安全性，通常实行机卡分离，解密在智能卡中完成。

2.数字电视条件接收系统结构（见下图） 复 用 器 加 扰 发 射 机 加密器B 加密器A 授权 控制系统 控制字 发生器 用户 管理系统 调 制 接收机 解调 解复用器 解扰器 解密器B 解密器A 安全处理器 智能卡 EMM ECM CW 帐单 支付 图象 声音 数据

(1)用户管理系统SMS 实现数字电视条件接收用户的管理，包括对用户信息、用户设备信息、用户预定信息、用户授权信息、财务信息等进行记录、处理、维护和管理。 （2）授权控制系统 负责用户业务开通前的授权预处理操作，主要包括对用户信用度的确认、用户业务、智能卡有效性、分配密钥等。 (3)加密器B 对授权管理信息EMM进行加密处理，然后以单独授权或分组授权的方式发送到用户接收终端做相应处理。

(4)加密器A 对授权控制信息ECM进行加密处理，ECM信息中包含了对业务的访问准则和用于解扰的信息。 (5)控制字发生器 产生二进制伪随机序列，即控制字。控制字直接送到加扰器对TS传送流加扰。 (6)复用器 在复用器中，图象、声音、数据、EMM和ECM复用成比特传送流TS。 (7)加扰器

对TS流进行加扰，即能量分散，其目的是使未授权用户不能正常收看付费频道的数字电视节目。 (8)智能卡与安全处理器 二者之间进行双向认证，增强对未授权用户的禁入、盗版接收机的销售及智能卡非法复制的控制。 (9)解密器A 对ECM进行解密。 (10)解密器B 对EEM进行解密。

(11)解扰器 去掉控制字，还原出包含图象、声音、数据、EMM和ECM的比特传送TS 。 (12)解复用器 分别还原出图象、声音、数据比特流。

11.5.2数字电视显示技术 1.数字电视对显示技术的要求： （1）HDTV电视机的屏幕对角线不低于100cm（40英寸）； （2）数字电视机屏幕宽高比为16：9； （3）像素在1920×1080以上，符合HDTV标准显示格式； （4）能直接显示数字信号。 2.数字显示器： （1）等离子显示器PDP，显示屏尺寸大约10-60英寸； （2）液晶显示器LCD，显示屏尺寸大约0-40英寸。

1. ATSC8-VSB地面数字电视广播传输系统结构框图 11.5.3 数字电视接收机 1. ATSC8-VSB地面数字电视广播传输系统结构框图 调 谐 器 滤波器 和同步 检波器 同步和 定时 NTSC 抑制 信道 均衡 相位 跟踪 网络 解码 数据 解交 织器 RS 解码器 解扰 MPEG -2 AC-3解码 视频DAC CRT 音频DAC 5.1声道 输出 行场 扫描

（1）调谐器 （2）滤波器及同步检波和NTSC抑制滤波 在第三混频器中产生同相I信号和正交Q信号，用I信号和Q信号混频后产生的直流信号去控制二本振的振荡频率，使频率保持稳定。NTSC抑制滤波器是将同频道干扰抑制，同时将白噪声的性能降低，减小I与Q信号差的影响。 （3)信道均衡 信道均衡起到减小图像倾斜和重影的作用。 （4)网络解码器 网络解码器完成限幅和卷积解码，为对抗突发干扰。

（5)数据解交织器 数据解交织器的作用是对NTSC同频信号进行抑制滤波处理过程中，因边缘效应而引起的突发脉冲进行可靠地处理。 （6)RS解码器 主要作用是解调出RS码，RS码是BCH码的一种，是能够纠正多个错误的纠错码，它是前向纠错码的重要组成部分。 （7)MPEG解码器 功能是解调出数字音视频信号，MPEG-2解码器有单片解码器、音视频集成、控制单元独立的两片解码器和音频解码、视频解码、系统控制都独立的三片解码器三种。

VOD视频点播系统

（1）现代电视技术发展的两个重要标志（见下图） 11.5.4 数字交互式电视 1.数字交互式电视概述 （1）现代电视技术发展的两个重要标志（见下图） 模拟电视 单向传输 数字电视 数字 交互式电视 现代电视技术发展的第一个重要标志 现代电视技术发展的第二个重要标志 （2）三网融合 三网是指电信网、计算机网、广播电视网，是信息社会的三大基石。 三网融合的具体体现是数字交互式电视，三网融合不仅体现在技术、终端和网络上，还表现在业务、行业等上。

（3）数字交互式电视（ITV） ● ITV又称数字互动电视，是一种受用户控制的数字视频、音频分配业务，在节目间和节目内观众能够自主选择。 ● ITV采用非对称双向传输网络，用户信息通过窄带上行信道送到信息中心，下行信道则是具有高速音视频传输能力的宽带信道。 ● 数字交互式系统的参考模型。（见下图）

广播服 务提供商 广播网 络适配 交互服 交互网 广播 接口 模块 传输 媒介 交互 网络 定 置 单 元 网络接 口单元 广播信道 DVB传输系统 交互信道 网络无关 前向路径 回传路径 与网络无关 数字机顶盒 最 终 用 户

由数字电视节目源、视频服务器、宽带传输网络、用户 终端、管理与收费系统等组成，是一种分布式的多媒体系统。 2.数字交互式电视系统 （1）数字交互式电视系统结构（见下图） 实时 视频 服务器 视频服务器 宽带 变换 编码 网关 数字 机顶盒 数字电视 接收机 骨干网 用户 接入网 中心局 （2）数字互动电视系统组成 由数字电视节目源、视频服务器、宽带传输网络、用户 终端、管理与收费系统等组成，是一种分布式的多媒体系统。

●数字电视节目源： 提供内容丰富、图象清晰、音质优美的数字电视节目； ●视频服务器： 是一个存储和检索视频点播节目信息的视频服务系统，具大容量、低成本存储、迅速准确响应、安全可靠等特点。 ●宽带传输网络（两大部分组成）： 骨干传输网络：指远端服务器与本地网关之间的网络。 通常采用光纤网络通信。 用户接入网络：连接用户与系统前端的传输网络。例如：计算机局域网、HFC、ADSL等。

●用户终端 用户终端是与广大用户沟通的桥梁，分为三种： 多媒体计算机 电视接收机+数字机顶盒 数字交互式电视接收机 ●管理收费系统 数字交互式电视系统是一个有偿服务系统，具备地址编码及寻址功能，使授权用户获得所需节目，故必须有安全可靠、有效合理的管理收费系统。

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家用数字电视卫星接收机

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数字机顶盒STB（Set-Top-Box ）可实现： ◆VOD视频点播 ◆数字电视广播 ◆ Internet访问 ◆远程教学 ◆会议电视 ◆电子商务等。 数字电视机顶盒包括： ◆卫星电视机顶盒 ◆闭路电视机顶盒 ◆地面电视机顶盒

由四大子系统组成，即控制子系统、信号处理子系统、网络接口子系统、用户扩展接口子系统。（见下图） 1.数字机顶盒系统组成 由四大子系统组成，即控制子系统、信号处理子系统、网络接口子系统、用户扩展接口子系统。（见下图） 数字机顶盒 控 制 子 系 统 网 络 接 口 信 号 处 理 用户 扩 展 系统

2.数字电视机顶盒的功能 （1）电子节目指南（EPG）： 为用户提供一种容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。 （2）高速数据广播： 为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种信息。 （3）条件接收： 核心是加扰和加密，数字机顶盒具有解扰和解密功能。

（4）软件在线升级： 数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。 3.数字电视机顶盒的主要技术 (1)解复用与解压缩技术 将复用的比特流解复用成各种格式的音视频等数据流并解压还原。

●解复用、解压缩方案一 ●解复用、解压缩方案二 数据流 数据流 MPEG-2 传输流解复用器 MPEG-2 传输流解复用器 MPEG-4 解码 MPEG-4 合成 恢复 音视频数据流 数据流 MPEG-2 传输流解复用器 解码 恢复 音视频数据流 数据流 MPEG-4 解码丢弃

（2）下行数据解调与信道解码技术： QPSK、QAM、COFDM、VSB等解调和RS解码、卷积解码、解交织、维特比解码等功能。 （3）上行数据的调制编码技术： 传送上行数据的方式：电话线ADSL方式；以太网方式；HFC（光纤同轴电缆混合网)方式。由于上行数据量远小于下行数据量，故常用QPSK、16QAM方式调制。 （4）网络浏览技术： 为实现真正意义上的网络浏览，还必须考虑在其上运行IP协议。

(5)实时操作系统RTOS技术： 负责管理本地资源和网络资源，提供基本的操作功能以及设备的访问控制。 (6)中间件技术： 即开放式业务平台，通常由Java虚拟机、网络浏览器、图像与多媒体模块等组成。 (7)解密、解扰技术： 发端用加密的控制字对电视信号进行加扰传输，收端要对其逆变换，先将加密的控制字解密，再用解密的控制字去将加扰的数字电视信号恢复出来，即解扰。

4.数字机顶盒硬件结构及工作流程 （1）数字机顶盒硬件结构（见下图） 网络 MPEG-2 音频解码器 音频D/A ROM RAM 智能卡接口 音频流 模拟音频 ROM RAM 智能卡接口 红外遥控接口 CPU 数 字 调 谐 器 QPSK解调 QAM解调 FEC 图形发生器 ATM 处理单元 视频解码器 PAL/NTSC SECAM解码器 模拟 视频通道 视频流 全电视信号 网络

（2）数字机顶盒工作流程 网络（RF信号） 数字调谐器（选台） QAM解调、前向纠错 ATM（数据包解复用） MPEG-2音频解码器 音频D/A MPEG-2视频解码器 PAL/NTSC/ SECAM解码器 图形视频信号 现在知道了吧？！ 模拟音频 全电视信号 模拟视频通道

11.5.6数字电视核心应用—视频点播（VOD） 1.视频点播概要 (1)视频点播VOD： 即Video On Demand，是一种交互式多媒体信息点播系统。特点是可实现用户按需点播音视频节目，具有高度的双向交互性，是VOD区别于传统电视的最显著特征。 (2)VOD体系结构： （见下图） 由视频服务提供商、传输网络、用户终端三大部分组成。

（1）真视频点播TVOD（Vrue-VOD） 传输网络 视频服务器 视频服务提供商 用户终端 用户群 2.三种视频点播 （1）真视频点播TVOD（Vrue-VOD） 它真正支持即点即放，但价格昂贵。TVOD为每个用户提供一个单独的通信路径，每个用户各自占有一套节目。

（2）准视频点播NVOD（Near-VOD） TVOD的替代物，它是每隔一定时间从头播放同一套节目，用户发出点播信息时，交换机将用户终端与最近要从头开播的频道连通，至多等待一个规定时间（几分钟）后可观看，采用广播机制。 （3）交互式视频点播IVOD（Interactive-VOD） 又称全视频点播，它相对于TVOD、NVOD在性能、功能上有很大改进。IVOD不但支持即点即放，用户还可对视频流进行交互控制，如节目播放、暂停、快进、快退、自动收索等。

3.视频点播系统结构（见下图） 信号打包/解包 接收器 发送器 用户选 择处理 调制器 记帐登 记处理 服务器 编码器 节目选择接口 解调器 传输网络 信号打包/解包 接收器 发送器 用户选 择处理 调制器 记帐登 记处理 服务器 编码器 节目选择接口 解调器 用户接口 解压缩器 用户接收机 混合器 传输 网络 节目分配设备 用户设备

（2）基于HFC网络的VOD系统实现结构（见下图） 视频 服务器 管理 以 太 网 交 换 机 上行分配器 编码 复用器 64 QAM 滤 波 器 HFC 网络 STB HDTV 上行信道 下行信道

（3）一种城域VOD系统（见下图） VOD服务器 电视 接收机 数字 机顶盒 ADM 网关 前端 中心交换局 用户接收端 本地交换局 SDH环状网（MAN）

本 节 小 结： 1、数字电视接收机； 2、数字交互式电视； 3、数字机顶盒； 4、视频点播。