2.1 高清数字电视机顶盒概述
2.1.1 高清数字电视机与高清数字电视机顶盒的区别
高清数字电视接收机（或称高清数字电视一体机）的作用是将来自卫星广播、有线广播、地面开路广播三种传输方式送来的高清晰度图像与高质量伴音信号经高速解调、信道解码、信源解码后，还原为与演播室质量相当的高清晰度的电视图像以及高品质的环绕立体声。
2006年3月信息产业部对外正式发布了《数字电视接收设备——机顶盒标准》与《数字电视接收设备——显示器标准》等25项行业标准。其中《数字电视接收设备——显示器标准》告诉人们什么样的电视才是数字高清电视。该标准显示，等离子电视、液晶电视、液晶背投电视、CRT背投电视等要想被认定为高清数字电视，至少必须满足清晰度达到720线（即人们常说的720p），阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）数字电视被认定为高清电视清晰度必须达到620线以上。该标准的出台将结束我国彩电市场没有高清标准的历史。
目前市场上出现高清电视机（全高清电视机）、高清数字电视一体机与高清数字电视机顶盒等高清数字电视终端，它们是收看高清电视节目的重要设备。下面介绍它们之间的区别。
【知识链接】
Full HD（全高清电视）就是说电视机（或显示器）的固有分辨力为1920×1080、屏的幅型比为16×9。加入1920×1080幅型比为16∶9的信源图像时，信号源和显示器的像素一一对应，而不需要进行任何图像格式变换，在显示器电路比较好的情况下，不丢失信息和发生图像失真。各企业在宣传上为区分电视显示屏的固有分辨力低于1920×1080（如1366×768）的高清电视，把这种高清电视叫做Full HD。
在我国高清晰度电视的有关标准中没有规定全高清（Full HD）电视，而是要达到高清晰度电视的各项指标要求，尤其是在水平和垂直方向上的清晰度达到720电视线才称为高清晰度电视。
（1）高清电视机。高清电视机或有些在商品标称为高清数字电视机是指电视机的显示器符合高清晰度电视显示器标准，即等离子电视、液晶电视、液晶背投电视、CRT背投电视的显示器的清晰度达到720线（即人们常说的720p），CRT显示器的清晰度必须达到620线以上。由于目前市场上的高清电视机（包括等离子电视、液晶电视、液晶背投电视、CRT背投电视）只能接收模拟电视节目，还不能直接接收高清数字电视节目，很多人认为买到“高清电视机”就可以看到高清晰度的电视节目了，其实不然，没有高清信号的接入，高清电视机也不能发挥出应有的功效。由于目前的“高清电视机”只是在图像清晰度上符合标准要求，并不具备数字高清信号的接收与处理能力，依然属于模拟电视机，需要通过“高清数字电视机顶盒”转换成高清模拟信号（分量信号Y/Pb/Pr）或高清数字信号（HDMI），输入到高清电视机上，才能收看数字高清电视节目。因此严格地讲高清电视机还不能称高清数字电视机，只能称为高清数字电视显示器。
【小知识】
大屏幕平板电视机（包括LCD、PDP平板电视机）如102cm（40in）以上，都认为是高清晰度电视机，这种认识不完全正确。平板高清晰度电视机重要的参数之一就是静态图像的清晰度在水平方向和垂直方向都大于720电视线，屏幕的幅型比为16∶9。因此要求电视机的显示屏的固有分辨力为1366×768或1920×1080，同时电视机的电路系统要好，才能保证显示图像的水平和垂直清晰度大于720电视线；相反，尽管电视机的显示屏的物理分辨力为1366×768或1920×1080或852×480或1280×720，幅型比为16∶9，由于多种因素的影响，显示图像的水平和垂直清晰度小于720电视线，仍不能称为高清晰度电视机。
因此，屏幕的幅型比为16∶9的大屏幕平板电视机，不完全等同于高清晰度电视机。
（2）高清数字电视机顶盒。由于我国大多数电视机用户使用的电视机都是模拟电视机，所以要收看数字电视节目就需要数字电视机顶盒，将数字电视信号解码后，还原成模拟电视信号送到模拟电视机上，供用户收看数字电视节目。数字电视分为高清数字电视和标清数字电视，同样数字电视机顶盒也分为高清数字电视机顶盒和标清数字电视机顶盒。
高清数字电视机顶盒是将卫星、有线或地面传输的高清数字电视信号，经过信道解调、信源解码，将传送的高清电视节目的数字码流转换到压缩前的形式，再经D/A转换和视频编码后送到高清电视接收机，供用户收看高清数字电视节目。
如果用户将高清数字电视机顶盒输出的信号送到标清电视机上，用户则不能收看到高清数字电视节目的高清晰度画面，而只能显示标清数字电视节目画面。另外如果用户将标清数字电视机顶盒输出的信号送到高清电视机上，此时用户在高清电视机上也不能收看到高清晰度画面，而只能显示标清数字电视节目画面。可见高清数字电视机顶盒与高清电视机是收看高清数字高清电视节目不可缺少的两种设备，用户要想收看高清电视节目必须同时具备高清电视机、高清电视频道（高清电视信号）和高清数字电视机顶盒。
【小知识】
有的消费者反映，用了数字电视机顶盒以后，收到的图像质量有时还不如不用数字电视机顶盒的图像质量好。其原因是数字电视机顶盒接收的数字电视信号，在机顶盒中对数字信号进行处理，变换成模拟信号输出，再输入到电视机上显示。如果接收信号较弱，低于数字电视机顶盒接收数字信号的门限（模拟电视机叫接收图像灵敏度）电平，显示的图像会出现马赛克，严重时画面静止，甚至不能出现图像。但在模拟电视机时仍能显示图像，但雪花噪声大，还可以看到图像。另外，消费者还普遍反映数字电视机顶盒的转换频道节目时间较长，不如模拟电视机频道转换快等现象，这也是属于正常现象。因在数字电路进行数字信号处理时的时间比模拟电视信号处理需要时间长。
（3）高清数字电视一体机。2008年北京奥运会采用高清电视转播比赛实况，为满足广大用户在家观看地面传输的高清奥运节目，2008年2月25日在北京召开的“数字高清新纪元”LG70上市预售发布会上，LG宣布推出并预售符合国家地面数字电视标准的数字电视一体机产品——LG70全高清液晶电视机。3月27日，TCL发布“全模式高清数字电视一体机”系列新品；3月28日，东芝X3300、ZF500两大系列“全高清数字电视一体机”产品亮相；3月28日，长虹发布了涵盖CRT、液晶和等离子三大类的全系列数字电视一体机；6月11日，结合中星九号卫星电视的开播，长虹又发布了业内首台全模式、可升级的数字电视一体机，其数字电视升级包中的地面数字电视升级模块，采用凌讯科技的第三代国标全模式芯片；7月中旬，清华同方也推出了“三模数字一体机”。
高清数字电视一体机与1.1.3节介绍的高清数字电视机是同一概念，为了区别前面介绍的高清电视机，在此称为高清数字电视一体机。高清数字电视一体机内置了数字高频头与数字电视芯片，可以实现对数字电视信号的一体化接收与播放，这样用户就摆脱了高清数字电视机顶盒与付费收视的制约，可免费收看地面广播的高清数字电视信号，使得数字高清电视节目能在更为广阔的区域迅速普及。
目前除了北京地区可以观看地面高清电视节目外，上海、青岛、天津、沈阳、秦皇岛、广州、深圳等城市也开播了地面高清数字电视节目，有力推动了高清数字电视一体机的推广和普及。
【知识链接】
在2008中国地面数字电视发展趋势座谈会上，国家广播电视产品质量监督检验中心高级工程师安永成认为，高清数字电视一体机只需要一个外接天线就可以收视数字电视节目，不需要再安装数字电视机顶盒，与普通的电视机相比，它具有六大优势，即真正高清、信号稳定、收播一体、符合网络、电视和计算机的融合、个性化服务及丰富的频道节目。
2.1.2 高清数字电视机顶盒的组成
数字电视机顶盒根据传输介质的不同，可分为有线、卫星和地面数字电视机顶盒三种；按数字电视机顶盒的技术性能可分为基本型、增强型及交互式数字机顶盒三种。按显示图像的清晰度不同，可分为标清数字电视机顶盒与高清数字电视机顶盒两种。高清数字电视机顶盒与标清数字电视机顶盒一样，均由硬件与软件两部分组成，可以将其分为4层：硬件、底层软件、中间件和应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统内核以及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖于硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。
高清数字电视机顶盒硬件采用新一代高清晰度机顶盒解码芯片，如意法半导体（ST公司）推出的STi7710 MPEG-2高清解码芯片，ATi公司的XILLEONTM225高清解码芯片，展讯公司推出的SV6111商用高清AVS/MPEG-2系统级解码芯片，博通公司推出了支持中国AVS标准的高清单芯片BCM7405，富士通微电子推出了全高清的MPEG-2/H.264转码芯片，具有独创的压缩与高图像质量技术，内置全高清H.264编译码功能，能将高清的MPEG-2图像转换成H.264格式，压缩50%以上的数据量，可以使HDD（硬盘驱动器）录像机的时间延长2～5倍，为家庭和其他环境下的窄带网络传送高清图像等。采用STi7710 MPEG-2高清解码芯片的有线高清数字电视机顶盒的组成框图如图2-1所示。该机顶盒包括电缆调谐器（Tuner）、QAM解调器、FlashROM、SDRAM、E2PROM、视频编码器及输出电路、音频D/A转换器及音频放大电路、操作显示单元、智能卡及读卡电路、电源单元等部分。
图2-1 有线高清数字电视机顶盒组成框图
同洲CDVBC8800型高清有线数字电视机顶盒机的采用ATi公司的XILLEONTM225高清解码芯片，其内部电路如图2-2所示。
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数字高清电视可以为现代家庭带来高质量的视音频享受。首先，高清节目信号的画面比例为16∶9，更符合人的视角特性，视野更加开阔。其次，高清节目的分辨力是普通电视节目的4倍，可以在电视屏幕上清晰地看到画面每一个细节，让电视节目中的风吹草动一览无余。此外，高清节目的声音信号是杜比5.1环绕立体声，是模拟电视信号和标清电视信号所没有的，使得用户坐在家里就能体会到家庭影院效果。
2.1.3 高清数字电视机顶盒的外部接口
高清数字电视机顶盒的外部接口除有标清数字电视机顶盒的所有接口外，还有数字视频接口（DVI）、高清晰数字多媒体接口（HDMI）、Y/Pb/Pr模拟分量视频信号接口、D-SUB信号接口（VGA接口）等多种形式。为今后的软件升级方便，还有一个RS-232升级串口。
图2-2 同洲CDVBC8800型高清有线数字电视机顶盒机内部电路
（1）数字视频接口（DVI）。DVI接口的英文全称是Digital Visual Interface，它是由的数字显示工作小组（DDWG）制定的数字显示接口标准。目前的DVI接口有两种。一种为DVI-D，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空，它不兼容模拟信号。DVI接口的实物外观如图2-3所示。另一种DVI接口为DVI-I，可通过转接头兼容VGA信号，可同时兼容模拟和数字信号。DVI接口一般是用在计算机的显卡上，目前最新的大屏幕平板电视大都提供了DVI接口，用于接收数字信号。
DVI接口的优点是以全数字传输，在画质上保证了完全无压缩传输，一般出口的高清数字电视机顶盒有此输出接口。由于显卡处理的数据信号是全数字化的，如要将画面传输到CRT彩电中需要通过数模转换器将数字信号转化为模拟信号传输出去，但在转换过程中会造成画质的失真。
（2）高清晰度多媒体接口（HDMI）。HDMI接口的英文全称是Hi—Defintion Multimedia Interface，中文的意思是高清晰度多媒体接口。它可以提供高达5Gbit/s的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，同时，无需在信号传送前进行D/A或者A/D转换，可以保证最高质量的音、视频信号传送。应用HDMI的好处是：只需要一条HDMI线，便可以同时传送音、视频信号，而不需要多条线来连接；同时，由于无需进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。对用户而言，HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。高清数字电视机顶盒主要由这一接口实现全数字化的视音频信号的输出。
图2-3 DVI接口的实物外形
HDMI是19芯的，接口分1.1、1.2、1.3版。HDMI1.1版最高只支持1080i，不支持1080p；1.2版像素时钟运行频率达到165MHz，数据速率达到4.95Gbit/s，因此可以实现1080p；1.3版像素时钟运行频率达到340MHz，数据率达到10.2Gbit/s，支持多轨高流量的无压缩音视源或非失真压缩音视源。HDMI线采用对线加屏蔽结构传输数字信号，对于HD-MI连接线，可以分为24、26、28和30号几种线，数字越小，线径越粗，效果越好。10m以上的HDMI线传输1080p信号，要求最好是24号线，至少也要保证26号线。低档线屏蔽效果只有80%～85%，而高档线屏蔽效率达到95%。HDMI标准最远可传输15m，可以采用符合HDMI规格接口的线缆新技术来突破长度的限制。HDMI接口的实物外观如图2-4所示，其连接线外形如图2-5所示。
图2-4 VGA、HDMI接口的实物外形
图2-5 HDMI接口连接线实物外形
（3）VGA接口。VGA（Video Graphics Array，视频图像阵列）接口又称S-DUB接口，这是源于电脑输入接口。除CRT彩电，其他类型的彩电基本上都配置了VGA接口，可直接将高清数字电视机顶盒的VGA信号输送到高清彩电VGA口。VGA接口采用非对称分布的15pin连接方式，分成三排，每排五个，VGA接口的实物外观如图2-4所示。它包含了I2C（总线）汇流排，因此主机和显示设备之间可以协商并自动确定使用最佳显示格式，实现“随插即用”。
VGA接口传输的仍然是模拟信号，对于以数字方式生成的显示图像信息，通过数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行，场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中，对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于液晶电视、背投电视等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口适宜应用于CRT显示器，但用于数字电视机之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。
（4）逐行色差信号（Y/Pb/Pr）接口。色差信号也叫分量信号，同时传送三路信号：Y是亮度信号，只包含黑白图像信息；Pb是B-Y信号，即蓝色信号与亮度信号的差，Pr是R-Y信号，即红色信号与亮度信号的差。色差信号实际也是亮色分离信号，也用莲花插座（RCA插座），用绿、红、蓝标识，其中绿色端口代表Y信号，如图2-6所示。逐行色差信号对应的是逐行扫描信号，包含在Y里的行同步信号频率为31kHz，而前述的几种视频信号行频都只是15kHz。逐行色差信号须配具有逐行显示功能的设备，图像质量高于隔行色差信号，主要表现在图像更稳定。但只是有倍频的彩电才有这种端口，现在都习惯称之为逐行扫描数字高清电视机。
（5）视频信号（Video）接口。复合视频信号是目前最普遍的一种图像信号，几乎每台电视机、DVD、VCD等视频产品均有这个输入或输出端口。它包含了亮度、色度和同步信号。由于彩色电视的编码制式不同，复合视频信号又有PAL、NTSC、SECAM制式之分。通常用莲花插座，标明黄色端口就是视频信号输入（出）端，如图2-6a所示。
（6）S视频信号（S-Video，S端子）接口。S视频信号（S-Video，S端子）接口可说是AV接口的改革，在信号传输方面不再将亮度与色度混合输出，而是分离进行信号传送，所以又称二分量视频接口。与AV接口相比，S视频信号接口将亮度和色度分离，所以图像质量优于复合视频信号，色度对亮度的串扰现象也消失。同时可以避免设备内信号干扰而产生的图声失真，能够有效的提高画质的清晰度。但S端子仍要将色度与亮度两路信号混合成一路色度信号进行成像。所以说仍然存在着画质损失的情况。虽然S端子不是最好的。不过一般情况下AV信号为640线，而S端子可达1024线。S端口用四芯圆形插头，有些计算机的显卡上也有S端口输出，如图2-7所示。
（7）数字音频接口。数字音频接口简称S/PDIF，可以传输LPCM（线性脉冲编码调制）码流和DTS（数字影院系统）这类环绕声压缩音频信号。从传输介质上它可分为同轴和光纤两种。数字音频接口采用阻抗为75Ω的同轴电缆为传输媒介，其优点是阻抗恒定，传输频带较宽。采用光纤传输虽然具有可靠性能强的优点，但工作频带较窄，时基误差率较高，相比之下数字同轴传输的时基误差是最小的，因此这一传输方式对音质有较好的表现。S/PDIF接口如图2-8所示。
图2-6 逐行色差信号（Y/Pb/Pr）接口
a）上下排列 b）一字排列
图2-7 S视频信号（S-Video）接口
图2-8 数字音频接口
【知识要诀】
高清数字机顶盒，输出接口比较多，
视频输出分两种，高清、标清莫搞错，
音频输出模与数，环绕立体要接妥，
音视频线连接好，才可欣赏好节目。
2.1.4 三合一高清数字电视机顶盒简介
三合一高清数字电视机顶盒是指能接收卫星、地面和有线电视网络传输的高清数字电视节目，即兼容DVB-S2、DMB-TH和DVB-C。珠海中大电器有限公司率先研发生产出一款国外都没生产过的新机型，即SCT-3688M三合一高清数字电视机顶盒。该机顶盒具有高清信号输出、H.264解码、能接收全新的DVB-S2卫星数字电视信号，也能接收有线数字电视频道和地面数字电视频道等。该机顶盒不但具有常规的高清数字电视节目接收功能，还能通过外置硬盘进行高清数字电视节目录像。
它配置了两个一体化调谐器，一个用于DVB-S2卫星数字电视的接收，另一个则用于DVB-C有线数字电视和DMB-TH地面数字电视的接收，并提供了两个条件接收的接口。只要用一条HDMI缆线，就能接收多种高清数字电视节目，实现无缝的频道切换。用于DVB-S2卫星数字电视接收的调谐器，采用夏普原装的一体化调谐器，比采用韩国的一体化调谐器的门限更低，采用的解调芯片是CX24116，合成在调谐器中，能兼容DVB-S/DVB-S2卫星数字电视节目。而地面数字电视（DMB-TH）和有线数字电视（DVB-C）的频率范围同属电视频段，其中DMB-TH的频率范围是UHF频段，而DVB-C是VHF+UHF+增补频段，它们是重叠的，因此该机顶盒让它们共用一个夏普原装的射频一体化调谐器，虽然节省了一个一体化调谐器，却使DMB-TH和DVB-C信号不能同时输入该机顶盒，这是美中不足的地方。其解调芯片没有安装在一体化调谐器里而是在安装在主板上，采用美国TRIDENT公司的TDM5570LF芯片。该芯片具有DMB-TH和DVB-C双解调功能，但只能兼容香港的地面高清数字电视广播（多载波），而不能兼容国内北京、上海等8大城市的高清地面数字电视广播（单载波）。与凌讯的同类芯片相比，TDM5570LF把A/D转换电路也集成进去，并且功耗比凌讯芯片小得多。
该机顶盒的主板采用四层PCB设计，高频性能更好。各路电源都是独立的，因此本机的功耗更低。解码主芯片采用ST7100，并带一个散热器。随机附送一条SATA硬盘线，供录制高清数字电视节目用，但外置的硬盘、硬盘盒、硬盘电源需要自备。本机对硬盘容量没有限制，试过500GB硬盘没有问题。此外，随机附送一条Y/Pb/Pr高清色差线，但HDMI连接线需要自购。
如果要接收加密高清数字电视频道，一定要插入智能卡才行。例如“CCTV高清影视”频道、“CHC高清电影”频道等。除了上海的“新视觉”高清频道没有任何卫星接收机可以兼容之外，其他高清数字电视频道该机顶盒都能兼容。不过，长江三角洲地区很多城市已经把“新视觉”高清频道加入到当地有线电视网络中，也可以配合模块付费收看，而上海本地一直是免费的，可用本机直接收看。对于加密频道，不管是来自卫星还是地面，都可以通过本机提供的两个条件接收通用接口，配合相应的IC卡，接收到这些加密频道。不过，用户需要另买一个或两个模块，匹配这些DVB-C有线高清频道或DVB卫星高清频道。例如，深圳市的有线高清频道是采用NDS加密方式，珠海市的有线高清频道是采用爱迪德加密方式，而中星6B卫星上“CCTV高清影视”和“CHC高清电影”频道是采用永新同方加密方式。
【知识链接】
目前世界上卫星数字电视的传输主要采用DVB-S标准，2005年3月颁布的DVB-S2是在DVB-S的基础上发展而来的。它融和了近10年来通信技术发展的最新成果，是宽带卫星应用的第二代标准。DVB-S2应用的主要领域有：（1）标准清晰度和高清晰度广播业务；（2）面向消费者的交互业务应用，包括Internet接入；（3）专业应用，如数字电视节目素材投送和新闻采集，对地面VHF/UHF发射机的节目分配，数据内容分配等。
DVB-S2标准是围绕着3个关键的概念而定义的：最佳的传输性能、全面兼容能力和合理的接收机复杂程度。为了在性能和复杂性之间达到平衡，DVB-S2融合了信道编码（采用LD10C码）和调制（使用QPSK、8PSK、16APSK和32APSK）技术的最新成果。在相同的传输条件下，比DVB-S容量可提高30%。另外，对广播业务来说，DVB-S2也不仅限于使用QPSK，可以通过大功率卫星传送高得多的码率。当应用于点对点交互应用时，由于采用可变编码和调制技术（VCM），DVB-S2比DVB-S的增益更高。因此，可以针对用户的链路情况，设置最佳的技术参数。
【思考题】
1.简述高清电视机与高清数字电视一体机的区别。
2.收看高清电视节目需要同时具备哪些条件？
3.高清数字高清电视机顶盒有哪些输出接口？
4.怎样接收加密的高清数字电视节目？