數(shù)字電視機(jī)頂盒中個人視頻錄像技術(shù)的應(yīng)用

張強(qiáng)

【摘要】個人視頻錄像技術(shù)是以硬盤為存儲媒介，通過建立本地的海量節(jié)目存儲庫及緩沖區(qū)，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行節(jié)目控制與管理的技術(shù)，對于數(shù)字電視機(jī)頂盒設(shè)備來說，個人視頻錄像技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大的提高設(shè)備使用功能與效率，為用戶帶來更好的使用體驗。本文主要分析個人視頻錄像技術(shù)在數(shù)字電視機(jī)頂盒中的應(yīng)用，通過分析個人視頻錄像技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)點，了解其在數(shù)字電視機(jī)頂盒中的應(yīng)用與結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視;機(jī)頂盒;個人視頻錄像

中圖分類號：TN92 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.002

個人視頻錄像技術(shù)即PVR技術(shù)，數(shù)字電視機(jī)頂盒中應(yīng)用PVR技術(shù)即為PVR機(jī)頂盒，對于機(jī)頂盒設(shè)備而言，數(shù)字化視頻錄放控制及編輯功能的實現(xiàn)，對用戶有著極大的意義，而PVR機(jī)頂盒就實現(xiàn)了這一目的，對于機(jī)頂盒市場而言無疑是一場革命性成果。早在2006年國際范圍內(nèi)的數(shù)字電視用戶規(guī)模就已經(jīng)突破3.5億戶，而我國數(shù)字電視在近十年來普及率也得到了極大提升，可以說PVR機(jī)頂盒有著巨大的市場規(guī)模與發(fā)展前景。

1. 個人視頻錄像機(jī)頂盒原理

個人視頻錄像機(jī)頂盒使得PVR技術(shù)與機(jī)頂盒完美的融合在一起，同時實現(xiàn)了機(jī)頂盒數(shù)字電視技術(shù)，以及硬盤錄像技術(shù)，使得機(jī)頂盒的功能得到了極大的拓展，為用戶提供了更加豐富的功能體能，同時能夠滿足數(shù)字電視、錄像相關(guān)的多種操作功能，為用戶的帶來的使用感受是革新性的。

個人視頻錄像機(jī)頂盒功能的實現(xiàn)首先通過高頻頭對TS流進(jìn)行解調(diào)、解復(fù)功能模塊，完成對用戶所需視頻錄像的解碼和存儲功能。連接解復(fù)模塊與解碼器共有3個通道，通道1由解復(fù)模塊與解碼器直接相連，通道2由硬盤與解碼器相連，通道3則將解復(fù)模塊與硬盤相連。當(dāng)用戶正常觀看電視節(jié)目時，高頻頭對節(jié)目數(shù)據(jù)解復(fù)所得的A/V數(shù)據(jù)，同時完成解碼播放和硬盤存儲的功能，其中在通道1實現(xiàn)A/V數(shù)據(jù)解碼播放，在通道3將A/V數(shù)據(jù)輸入并存儲到硬盤中，完成解碼和存儲的同步功能。當(dāng)用戶對正在觀看中的節(jié)目進(jìn)行暫停、后退等操作時，通道1會斷開，而通道3則繼續(xù)持續(xù)解復(fù)數(shù)據(jù)并輸入硬盤存儲，這時的解碼播放功能由硬盤存儲的數(shù)據(jù)通過通道2輸入解碼完成節(jié)目的播放。

簡單來說，用戶在正常的節(jié)目播放時，A/V數(shù)據(jù)通過通道1輸入解碼播放，同時通過通道3對節(jié)目進(jìn)行錄像操作，將數(shù)據(jù)存儲至硬盤中;而當(dāng)用戶播放已經(jīng)錄制的節(jié)目時，則由通道2讀取硬盤存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼播放，這時通道1是關(guān)閉狀態(tài)，通常情況下通道3也是關(guān)閉狀態(tài)。

另外如果要實現(xiàn)在觀看某路節(jié)目的同時，對另外一路節(jié)目進(jìn)行錄制，則需要有兩套高頻頭與解復(fù)模塊。實現(xiàn)的功能是正常觀看某一節(jié)目時，由第一套模塊進(jìn)行正常的節(jié)目播放與錄制時，由第二套模塊對另外一路節(jié)目進(jìn)行錄像操作，這就實現(xiàn)了兩個TS流分別對不同節(jié)目進(jìn)行邊看邊錄的功能。

2. 個人視頻錄像機(jī)頂盒功能分析

2.1 硬盤節(jié)目錄制功能的實現(xiàn)方法

硬盤節(jié)目錄制功能是個人視頻錄像機(jī)頂盒的最基本功能，其實現(xiàn)原理是將要錄制的節(jié)目TS流進(jìn)行解復(fù)，并對相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行組織整理，以相應(yīng)格式的信息在硬盤上進(jìn)行存儲。這些已經(jīng)存儲了的信息能夠直接被解碼器解碼并播放。

個人視頻錄像機(jī)頂盒節(jié)目錄制功能的實現(xiàn)，即對輸入TS流通過多路選擇器進(jìn)行進(jìn)行分流，并進(jìn)入可編程的傳輸接口模塊，在這個過程中，TS流通過可編程傳輸接口模塊的處理，能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀惶幚淼臄?shù)據(jù)信息，以完成對節(jié)目數(shù)據(jù)的分析、解擾、解復(fù)接等操作。完成了這個步驟之后，錄像的節(jié)目數(shù)據(jù)就能夠進(jìn)入可編程的傳輸接口模塊的片內(nèi)緩存區(qū)，將打包好的節(jié)目數(shù)據(jù)再由片內(nèi)緩存區(qū)輸入外部存儲中，外部存儲空間是為硬盤讀寫提供服務(wù)的模塊，當(dāng)這部分空間被寫滿后，會將數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)存入硬盤存儲空間，完成節(jié)目數(shù)據(jù)的存儲，即實現(xiàn)了節(jié)目錄制功能。

在這個過程中，多路選擇器有著多通道的功能，因此在節(jié)目視頻錄制功能工作的同時，其它通道也可以對輸入的TS流節(jié)目信息進(jìn)行操作和控制，例如進(jìn)行節(jié)目的播放、回放、快退等，由于多通道各自對TS流數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，因此能夠?qū)崿F(xiàn)在正常節(jié)目錄制功能的同時，對同一節(jié)目進(jìn)行播放、回放、快退等操作。當(dāng)然這種功能也不僅僅局限于同一個節(jié)目，當(dāng)對某一TS流進(jìn)行處理和存儲時，多路選擇器的單獨(dú)通道，也可以對其它節(jié)目的TS流進(jìn)行信息處理，從而實現(xiàn)錄制某一節(jié)目時，觀看另外的節(jié)目這一功能。

2.2 硬盤節(jié)目回放功能的實現(xiàn)方法

硬盤節(jié)目回放功能的實現(xiàn)，是指對已經(jīng)打包存儲好的節(jié)目TS包進(jìn)行讀取、信息解復(fù)接等操作。相對于節(jié)目錄制功能而言，回放功能除了信息讀取、解復(fù)接等基本操作之外，還涉及定時模式、視音頻同步等功能的實現(xiàn)，因此對比節(jié)目錄制功能，回放功能的實現(xiàn)要相對復(fù)雜一些。

硬盤節(jié)目回放功能主要涉及的功能模塊有：節(jié)目選擇、讀取數(shù)據(jù)、TS流解復(fù)接、視音頻解碼等。由于加入功能涉及功能模塊較多，因此回放體系功能結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

硬盤節(jié)目的回放功能實現(xiàn)，首先通過將硬盤上的節(jié)目信息輸送到顯示屏上，使用戶能夠?qū)τ脖P上所存儲的所有節(jié)目信息有直觀的感受，通過OSD菜單生成可被用戶選擇、讀取和查詢的顯示界面，用戶通過遙控器來對這些信息進(jìn)行選擇和播放。當(dāng)用戶選定要播放的硬盤節(jié)目內(nèi)容時，回放功能進(jìn)入第二個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)輸送過程為，讀取用戶選擇的節(jié)目，并將已經(jīng)生成TS包的節(jié)目信息輸入到外部存儲區(qū)，由外部存儲區(qū)將TS包中的數(shù)據(jù)流經(jīng)過多路選擇器，運(yùn)用其中的可編程傳輸完成節(jié)目TS數(shù)據(jù)流的解復(fù)接，將數(shù)據(jù)流解復(fù)接之后，會分別形成視頻及音頻流，再將解復(fù)接好的視頻流、音頻流輸入解碼器，解碼之后就能夠直接輸出A/V數(shù)據(jù)，輸入到顯示設(shè)備上進(jìn)行節(jié)目的播放。至此，就完成了硬盤節(jié)目回放功能的整個流程。

2.3 定時模式與視音頻同步

個人視頻錄像機(jī)頂盒視音頻同步的實現(xiàn)，主要依賴于定時模式的控制。在用戶正常收看節(jié)目時，可編輯接口模式讀取TS信息流中的節(jié)目數(shù)據(jù)時，通過定時模式對建立一個與節(jié)目信息流數(shù)據(jù)同步的定時時鐘，運(yùn)用這個定時時鐘對可編輯接口模塊提取到的信息碼流進(jìn)行輸出控制，能夠使信息碼流在定時時鐘的控制下，完成平穩(wěn)發(fā)送，這就很好的控制了節(jié)目信息碼流向視音頻解碼器的傳輸速度，從而能夠有效控制視頻、音頻信息的同步。

而當(dāng)用戶通過硬盤回放功能收看節(jié)目時，硬盤上的數(shù)據(jù)無法以穩(wěn)定的頻率進(jìn)行信息輸出，因此也就無法完成由硬盤到可編輯接口模塊之間的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸，以上提到的定時時鐘無法照搬使用。在實際的硬盤回放功能中，視音頻同步的實現(xiàn)，是通過視音頻解碼器與可編程接口模塊共同定時來實現(xiàn)的。具體來說，就是將視音頻解碼器與可編程接口模塊共同作為數(shù)據(jù)請示端，首先由可編程接口模塊向已經(jīng)輸入到外部存儲區(qū)的TS數(shù)據(jù)流進(jìn)行請求讀取，然后再由視音頻解碼器向可編程接口模塊發(fā)出信息請求，由被動轉(zhuǎn)主動，在主動主動視音頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼的同時，以解碼速度為依據(jù)控制信息的讀入速度。在解碼器中的視音頻同步控制，由兩個FIFO來完成定時控制。視音頻數(shù)據(jù)碼流的FIFO分別保持在穩(wěn)定狀態(tài)，即不超過各自的FIFO，亦保持FIFO不下溢，即當(dāng)FIFO流量下溢時能夠及時補(bǔ)空，在這樣的控制狀態(tài)下，就能夠?qū)崿F(xiàn)視音頻的定時控制，保障數(shù)據(jù)碼流的正常速度，使視頻能夠正常播放。因此，通過視音頻FIFO變空作為向可編程接口模塊發(fā)起信息讀入請求的標(biāo)志，就能夠?qū)崿F(xiàn)對視音頻數(shù)據(jù)碼流傳輸?shù)挠行Э刂?、在?jié)目播放時解碼播放需求，由解碼器進(jìn)行主導(dǎo)控制，當(dāng)一幀畫面的解碼完成后，F(xiàn)IFO變空就會向可編程接口模塊請求讀取下一幀信息碼流，由此使得解碼器在對所有數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行解碼播放的過程中，都能夠以視頻的碼流解碼速度來有效控制視音頻的輸出，以視頻PTS值為依據(jù)形成一個控制碼流速度的定時時鐘，并對音頻的PTS實現(xiàn)依次控制，實現(xiàn)視音頻同步。

3. 個人視頻錄像技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

個人視頻錄像技術(shù)與機(jī)頂盒的融合能夠滿足用戶更加多元化的使用需求，特別是在收看某一檔節(jié)目時，也能夠同時對另一節(jié)目進(jìn)行錄像存儲，并隨時進(jìn)行播放、快退、暫停等操作，極大了增加了機(jī)頂盒的使用便利性，能夠為用戶提供更多時間上的自由。雖然HDTV目前在市場上也具有一定的影響力，但相對來說，個人視頻錄像技術(shù)與機(jī)頂盒的融合程度更高，技術(shù)也更加成熟，因此未來的機(jī)頂盒市場，個人視頻錄像技術(shù)必然有著一席之地。

雖然目前我國個人視頻錄像技術(shù)與機(jī)頂盒融合發(fā)展起步較晚，但也受到了不少開發(fā)商的關(guān)注。而從西方市場來看，歐美等發(fā)達(dá)國家的個人視頻錄像機(jī)頂盒已經(jīng)得到了非常廣泛的使用，且一直處在穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)。雖然國內(nèi)外消費(fèi)習(xí)慣存在著千差萬別，但從數(shù)字電視的基礎(chǔ)功能來看，我國市場的用戶需求與國外用戶的差異應(yīng)當(dāng)有著一定的共同點，因此開展PVR技術(shù)與機(jī)頂盒的融合，對我國機(jī)頂盒市場，未嘗不是一個有良好應(yīng)用前景的發(fā)展方向。當(dāng)然，目前我國個人視頻錄像技術(shù)與機(jī)頂盒的融合尚未形成規(guī)?；l(fā)展，但許多學(xué)者也在技術(shù)層面上做出了不斷深度，相信在未來的機(jī)頂盒市場，我國的個人視頻錄像技術(shù)，亦能夠有效融合機(jī)頂盒產(chǎn)品中，實現(xiàn)PVR機(jī)頂盒的市場革新。

除了與機(jī)頂盒的融合之外，個人視頻錄像技術(shù)在另一個方面，也具有一定的發(fā)展前景，那便是家庭PVR。家庭PVR即家庭個人視頻錄像技術(shù)，是能夠?qū)V播電視、寬帶、中央媒體服務(wù)器等進(jìn)行有效接入的應(yīng)用方案，在家庭PVR中，個人視頻錄像技術(shù)能夠與來自于廣播電視、網(wǎng)絡(luò)，以及有著海量媒體數(shù)據(jù)存儲的中央媒體服務(wù)器進(jìn)行功能融合，從而使個人視頻錄像技術(shù)的應(yīng)用功能得到進(jìn)一步拓展，這一功能的實現(xiàn)，能夠?qū)⒅醒朊襟w服務(wù)器以及硬盤上的所有媒體文件，實時傳輸?shù)饺我伙@示裝置上。

4. 結(jié)語

個人視頻錄像技術(shù)機(jī)頂盒的應(yīng)用，為人們電視生活帶來了新的革新，使數(shù)字電視業(yè)務(wù)的發(fā)展得到更好的推動。雖然目前我國在相關(guān)技術(shù)上還未形成一個成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，但這一定是未來我國數(shù)字電視機(jī)頂盒的一大發(fā)展方向。在不久的將來，個人視頻錄像技術(shù)與機(jī)頂盒的融合，一定能夠獲得更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡曉麗，郝建偉，劉麗蓉.基于數(shù)字機(jī)頂盒的多路PVR控制系統(tǒng)及錄制，回放方法：，CN111447475A[P].2020.