數字電視機頂盒中個人視頻錄像技術的應用

張強

【摘要】個人視頻錄像技術是以硬盤為存儲媒介，通過建立本地的海量節目存儲庫及緩沖區，運用數字技術進行節目控制與管理的技術，對于數字電視機頂盒設備來說，個人視頻錄像技術的應用，能夠極大的提高設備使用功能與效率，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在數字電視機頂盒中的應用，通過分析個人視頻錄像技術的關鍵技術點，了解其在數字電視機頂盒中的應用與結合。

【關鍵詞】數字電視;機頂盒;個人視頻錄像

中圖分類號：TN92 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.002

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

1. 個人視頻錄像機頂盒原理

個人視頻錄像機頂盒使得PVR技術與機頂盒完美的融合在一起，同時實現了機頂盒數字電視技術，以及硬盤錄像技術，使得機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，同時能夠滿足數字電視、錄像相關的多種操作功能，為用戶的帶來的使用感受是革新性的。

個人視頻錄像機頂盒功能的實現首先通過高頻頭對TS流進行解調、解復功能模塊，完成對用戶所需視頻錄像的解碼和存儲功能。連接解復模塊與解碼器共有3個通道，通道1由解復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則將解復模塊與硬盤相連。當用戶正常觀看電視節目時，高頻頭對節目數據解復所得的A/V數據，同時完成解碼播放和硬盤存儲的功能，其中在通道1實現A/V數據解碼播放，在通道3將A/V數據輸入并存儲到硬盤中，完成解碼和存儲的同步功能。當用戶對正在觀看中的節目進行暫停、后退等操作時，通道1會斷開，而通道3則繼續持續解復數據并輸入硬盤存儲，這時的解碼播放功能由硬盤存儲的數據通過通道2輸入解碼完成節目的播放。

簡單來說，用戶在正常的節目播放時，A/V數據通過通道1輸入解碼播放，同時通過通道3對節目進行錄像操作，將數據存儲至硬盤中;而當用戶播放已經錄制的節目時，則由通道2讀取硬盤存儲數據進行解碼播放，這時通道1是關閉狀態，通常情況下通道3也是關閉狀態。

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

2. 個人視頻錄像機頂盒功能分析

2.1 硬盤節目錄制功能的實現方法

硬盤節目錄制功能是個人視頻錄像機頂盒的最基本功能，其實現原理是將要錄制的節目TS流進行解復，并對相關數據和信息進行組織整理，以相應格式的信息在硬盤上進行存儲。這些已經存儲了的信息能夠直接被解碼器解碼并播放。

個人視頻錄像機頂盒節目錄制功能的實現，即對輸入TS流通過多路選擇器進行進行分流，并進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，能夠轉變為可被處理的數據信息，以完成對節目數據的分析、解擾、解復接等操作。完成了這個步驟之后，錄像的節目數據就能夠進入可編程的傳輸接口模塊的片內緩存區，將打包好的節目數據再由片內緩存區輸入外部存儲中，外部存儲空間是為硬盤讀寫提供服務的模塊，當這部分空間被寫滿后，會將數據自動轉存入硬盤存儲空間，完成節目數據的存儲，即實現了節目錄制功能。

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流節目信息進行操作和控制，例如進行節目的播放、回放、快退等，由于多通道各自對TS流數據進行分別處理，因此能夠實現在正常節目錄制功能的同時，對同一節目進行播放、回放、快退等操作。當然這種功能也不僅僅局限于同一個節目，當對某一TS流進行處理和存儲時，多路選擇器的單獨通道，也可以對其它節目的TS流進行信息處理，從而實現錄制某一節目時，觀看另外的節目這一功能。

2.2 硬盤節目回放功能的實現方法

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

硬盤節目回放功能主要涉及的功能模塊有：節目選擇、讀取數據、TS流解復接、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構較為復雜。

硬盤節目的回放功能實現，首先通過將硬盤上的節目信息輸送到顯示屏上，使用戶能夠對硬盤上所存儲的所有節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行選擇和播放。當用戶選定要播放的硬盤節目內容時，回放功能進入第二個環節，數據輸送過程為，讀取用戶選擇的節目，并將已經生成TS包的節目信息輸入到外部存儲區，由外部存儲區將TS包中的數據流經過多路選擇器，運用其中的可編程傳輸完成節目TS數據流的解復接，將數據流解復接之后，會分別形成視頻及音頻流，再將解復接好的視頻流、音頻流輸入解碼器，解碼之后就能夠直接輸出A/V數據，輸入到顯示設備上進行節目的播放。至此，就完成了硬盤節目回放功能的整個流程。

2.3 定時模式與視音頻同步

個人視頻錄像機頂盒視音頻同步的實現，主要依賴于定時模式的控制。在用戶正常收看節目時，可編輯接口模式讀取TS信息流中的節目數據時，通過定時模式對建立一個與節目信息流數據同步的定時時鐘，運用這個定時時鐘對可編輯接口模塊提取到的信息碼流進行輸出控制，能夠使信息碼流在定時時鐘的控制下，完成平穩發送，這就很好的控制了節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。

而當用戶通過硬盤回放功能收看節目時，硬盤上的數據無法以穩定的頻率進行信息輸出，因此也就無法完成由硬盤到可編輯接口模塊之間的穩定數據傳輸，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，是通過視音頻解碼器與可編程接口模塊共同定時來實現的。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據請示端，首先由可編程接口模塊向已經輸入到外部存儲區的TS數據流進行請求讀取，然后再由視音頻解碼器向可編程接口模塊發出信息請求，由被動轉主動，在主動主動視音頻數據并進行解碼的同時，以解碼速度為依據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。視音頻數據碼流的FIFO分別保持在穩定狀態，即不超過各自的FIFO，亦保持FIFO不下溢，即當FIFO流量下溢時能夠及時補空，在這樣的控制狀態下，就能夠實現視音頻的定時控制，保障數據碼流的正常速度，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起信息讀入請求的標志，就能夠實現對視音頻數據碼流傳輸的有效控制、在節目播放時解碼播放需求，由解碼器進行主導控制，當一幀畫面的解碼完成后，FIFO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據碼流進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值為依據形成一個控制碼流速度的定時時鐘，并對音頻的PTS實現依次控制，實現視音頻同步。

3. 個人視頻錄像技術的發展與應用

個人視頻錄像技術與機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目時，也能夠同時對另一節目進行錄像存儲，并隨時進行播放、快退、暫停等操作，極大了增加了機頂盒的使用便利性，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，個人視頻錄像技術與機頂盒的融合程度更高，技術也更加成熟，因此未來的機頂盒市場，個人視頻錄像技術必然有著一席之地。

雖然目前我國個人視頻錄像技術與機頂盒融合發展起步較晚，但也受到了不少開發商的關注。而從西方市場來看，歐美等發達國家的個人視頻錄像機頂盒已經得到了非常廣泛的使用，且一直處在穩定發展的狀態。雖然國內外消費習慣存在著千差萬別，但從數字電視的基礎功能來看，我國市場的用戶需求與國外用戶的差異應當有著一定的共同點，因此開展PVR技術與機頂盒的融合，對我國機頂盒市場，未嘗不是一個有良好應用前景的發展方向。當然，目前我國個人視頻錄像技術與機頂盒的融合尚未形成規模化發展，但許多學者也在技術層面上做出了不斷深度，相信在未來的機頂盒市場，我國的個人視頻錄像技術，亦能夠有效融合機頂盒產品中，實現PVR機頂盒的市場革新。

除了與機頂盒的融合之外，個人視頻錄像技術在另一個方面，也具有一定的發展前景，那便是家庭PVR。家庭PVR即家庭個人視頻錄像技術，是能夠將廣播電視、寬帶、中央媒體服務器等進行有效接入的應用方案，在家庭PVR中，個人視頻錄像技術能夠與來自于廣播電視、網絡，以及有著海量媒體數據存儲的中央媒體服務器進行功能融合，從而使個人視頻錄像技術的應用功能得到進一步拓展，這一功能的實現，能夠將中央媒體服務器以及硬盤上的所有媒體文件，實時傳輸到任一顯示裝置上。

4. 結語

個人視頻錄像技術機頂盒的應用，為人們電視生活帶來了新的革新，使數字電視業務的發展得到更好的推動。雖然目前我國在相關技術上還未形成一個成熟的產業鏈，但這一定是未來我國數字電視機頂盒的一大發展方向。在不久的將來，個人視頻錄像技術與機頂盒的融合，一定能夠獲得更好的發展。

參考文獻：

[1]蔡曉麗，郝建偉，劉麗蓉.基于數字機頂盒的多路PVR控制系統及錄制，回放方法：，CN111447475A[P].2020.