高清数字电视STB解复用技术的应用研究

中心议题
    * 介绍了高清数字电视STB解复用技术
    * 研究了该技术的应用
解决方案
    * 高清STB接收来自传输系统的各种高清数字信号源
    * 解复用结构由输入流对象层、表过滤器和节目管理层组成

0　高清数字电视机顶盒概述

高清晰数字电视(High Definition TV,HDTV)是数字电视发展的方向,它包含高清晰数字电视节目的录制、压缩编码、调制传输、解调接收、解码、显示等一系列关键技术,相关的技术也趋于成熟。在高清晰数字电视系统中,常用的电视节目传输方式有三种:卫星传输(Satellite)、有线传输(Cable)、地面(Terrestrial)广播传输。目前,有线电视传输系统并不是真正意义上的数字电视系统,其中只有不到1%的用户能收看到1~3个高清节目频道,这就造成了矛盾的局面:一方面大量用户拥有高清电视机,另一方面大量电视节目是模拟和数字的标清格式,绝大多数已经使用的机顶盒只具有标清解码能力,满足不了用户的需求。可以预见,未来高清晰数字电视机顶盒(HDTV STB)将会占有相当大的市场份额。

1　高清数字电视STB整体结构

有线数字电视机顶盒的主要功能就是将接收端的数字电视信号转换为高清晰数字信号或标清模拟信号,使用户利用现有的电视机收看数字节目。

1.1　高清数字电视系统的结构

高清晰数字电视系统主要包括三个部分:发送端、传输网络、接收端。高清晰数字电视系统结构如图1所示。

发送部分主要完成高清晰数字电视节目的编码、调制和发送;传输网络部分主要完成高清晰数字电视节目的传输;接收部分主要负责高清数字电视信号的接收,并完成解调、解复用、解码等功能。

1.2　高清数字电视STB系统的组成

高清STB在整个高清数字电视系统中处于接收端,接收来自传输系统的各种高清数字信号源,经过一定的技术处理后,送给终端显示设备。高清STB主要由:前端模块、解复用模块、解码模块、输出模块、播放控制模块等组成,其系统结构图如图2所示。

播放控制模块提供用户图形界面,响应用户的操作,完成对系统的整体控制功能,实现用户对高清节目的搜索和播放。前端模块接收来自传输网络的高清电视信号,完成解调功能,实现标准MPEG-2传输流的接收。解复用对传输流进行解析,生成高清晰数字电视节目的音频、视频PES流信号,为解码器提供解码信息,解码器模块完成对音频、视频原始流的解码,最终分别产生模拟和数字输出信号。

2　高清数字电视STB解复用技术的研究

高清数字电视系统在编码曾中采用了MPEG-2标准定义的传输流,目的是为了能在有可能发生严重错误的环境下也能编码和传送,同时标准中还描述了程序流,表述了在较少发生错误时的应用环境。从图1中可见,解复用是数字复用的逆过程,它还原信道中传输的高清数字电视信源。

2.1　高清数字电视STB解复用的结构

解复用可以传输流中解码出高清数字电视节目的各个元素,包含了固定格式和长度以及多套节目的所有原始流数据。解复用结构可由:输入流对象层、表过滤器和节目管理层等组成,其结构如图3所示。输入流对象层是TS流的数据入口。过滤器层由表过滤器(含PSI表)和ES过滤器(含PDI原始流数据)组成。表分析器层对过滤到的表进行解析,构建TS流的节目信息。节目管理提供对管理界面信息的接口。当对某一TS解复用完成以后,TS流中的有效节目就被添加到节目表中。

2.2　高清数字电视STB解复用结构的表述

高清数字电视非常重要的特点是能提供丰富的电视节目,通常一个信道能承载4套高清节目,这就需要电视节目放在多个信道传输。因此,必须对传输流有一个结构定义。

2.2.1　高清数字电视节目管理的结构表述

高清节目管理模块主要是对解复用的有效节目进行管理,它的Program结构描述如下:

ES类型的取值在MPEG-2中定义,制定ES数据编码格式。

2.2.2　高清数字电视输入流对象层的结构表述

高清数字电视的输入流层主要负责前端模块的打开,传输数据流的读取。对于有线广播节目,每个信道信息结构Channel对应一个频率,结构定义如下：

其中T QAMParameters结构定义信道的频率和带宽。

2.2.3　高清数字电视ES过滤器的结构

高清ES过滤层主要负责来自过滤流中的视频或音频ES。ES过滤器目前能支持8路的ES过滤。ES filter t的数据结构如下:

结构中pid为要过滤的ES的PID,CallBack函数为ES的回调函数。

3　高清数字电视解复用软件流程设计

高清电视机顶盒在解复用过程中,软件流程图设计如图4所示。

解复用软件流程设计能完成TS流文件要求,解复用后的文件可用播放软件正常使用,ES流文件符合标准。在格式方面,包括高清格式1 920×1 080,标准格式720×576,720×480,CIF,QCIF及SQCIF等,可以完整的解复用PES和ES层。

4　结语

主要对高清晰度电视机顶盒的系统结构和解复用模块进行研究和设计。高清电视是未来电视系统发展的趋势,其发展方向和热点在于向用户提供更多的增值业务,复用技术是数字电视的核心技术之一,它的开发应用也将推动视频产业的向前发展。