近年來，隨著寬帶網絡的發展，互聯網應用越來越廣泛，人們萌發了利用互聯網收看電視的想法。特別是IPTV如火如荼的發展帶動了終端市場的活躍，電信設備制造商紛紛投入機頂盒的研發生產，原有數字電視機頂盒廠商也在試水雙向IP機頂盒。機頂盒由原來單一的解擾或數／模轉換專用機頂盒，發展到支持多種接入方式和IP，具有多種編解碼能力和圖形瀏覽器功能，可以支持包括數字電視在內的視頻點播、時移電視、網絡瀏覽、信息服務、遠程教學和醫療、互動游戲等業務功能的IPTV機頂盒。未來IPTV機頂盒將作為一種家用數字平臺被廣泛用于不斷擴大的交互式多媒體數字內容服務領域。

　　2、IPTV機頂盒的技術需求

　　IPTV業務是一個全新的業務模式，它給消費者帶來的是集信息、娛樂、學習、購物于一體的網絡享受。個人電腦、機頂盒+電視機或3G手機都可以作為IPTV業務的終端。從適合廣大用戶消費習慣和舒適度角度考慮，機頂盒+電視機應是IPTV未來的主流終端。談到對IPTV機頂盒的技術需求，這里主要從兩個方面考慮，一是實現業務的需求，二是用戶體驗的需求。

　　IPTV可提供的業務有電視直播、視頻點播、時移電視、可視業務、信息業務、網絡瀏覽、互動游戲，以及未來可擴充的業務。IPTV的主要業務特征體現在交互式多媒體檢索和播放形式上。交互需要網絡具有雙向能力，檢索需要雙向信息交互。播控也需要交互；播放需要足夠的接入帶寬和媒體傳輸協議；多媒體需要音視頻編解碼能力。因此，為實現IPTV業務應用，要求IPTV機頂盒具有支持接收網絡直播電視節目，進行視頻點播、時移點播等基本業務功能，同時還要具有互聯網瀏覽和信息服務、電子節目指南（EPG）和節目檢索，以及互動游戲和軟件在線升級等擴展功能。作為IPTV業務終端的機頂盒設備要具有開放式系統結構，以適應不斷升級和擴展的業務需求；充分考慮網絡環境和協議因素，要求其具有不少于兩種的上行網絡接口，支持多種接入認證協議和IP；要求具有音視頻媒體編解碼功能，以及業務應用和管理功能等。總之，從業務角度需要IPTV機頂盒具有開放型業務能力，以滿足不斷發展的業務需求。

　　從用戶體驗的需求考慮，IPTV業務所帶來的改變是將傳統互聯網PC終端觀看流媒體視頻的書房體驗轉移到客廳，將前傾坐姿變為后仰坐姿，將鍵盤操作改為遙控器操作。這些改變要求IPTV機頂盒的設計要充分考慮習慣于操作電視機的廣大用戶群體，應盡量保持操作簡單、性價比適中和耐用的特點。根據用戶不同消費需要。機頂盒應設計成高、中、低不同檔次，滿足各種層次的消費群體。

　　IPTV機頂盒在設計過程中要滿足以上諸多需求，需要一系列關鍵技術的支持，主要包括音視頻編解碼技術、圖形和圖像顯示技術、媒體流傳輸／控制技術（協議）、中間件技術、嵌入式系統和各類接口技術。

　　3、IPTV機頂盒的技術方案

　　早期的機頂盒只能提供視頻服務，技術重點主要集中在視頻部分。而IPTV業務的最終目標是實現視頻、語音和數據的融合，通過IPTV機頂盒提供三網融合的業務。正因為IPTV機頂盒可以成為同時提供視頻、語音和數據融合業務的紐帶，結合寬帶接入和無線網絡，就可以創建真正網絡化的家庭環境。

　　IPTV機頂盒的應用過程一般為業務內容通過寬帶網絡接入到機頂盒，利用機頂盒遙控器或遙控鍵盤向寬帶網絡索要視頻內容，寬帶網絡將需要的視頻信號傳送到用戶端，經過機頂盒解碼后在電視上輸出。實現視頻點播或網頁瀏覽等。

　　目前可支持IPTV業務的機頂盒產品大致有三個檔次，即基本型、增強型和超強型。所謂基本型是指機頂盒可支持IPTV基本業務，提供電子節目單、實現網絡電視節目的播放，可以進行基本播放控制。增強型機頂盒除具有基本型的功能外，還可提供互聯網瀏覽、可視業務、文本信息和簡單游戲等功能。而超強型高端機頂盒相當于一個家庭數字娛樂中心，不但可以提供IPTV的基本業務和擴展業務，還可以實現視頻互動游戲、個人視頻存儲等高附加值功能。

　　3.1　IPTV機頂盒的硬件結構

　　機頂盒設備是由硬件和軟件兩部分組成，不同檔次的機頂盒所采用的系統平臺不同，軟件架構不同，從而它們所實現的功能也不同。在硬件結構上基本存在三種結構的平臺，即基于專用芯片架構、基于多媒體數字信號處理器（DSP）架構和基于X86架構的平臺。軟件結構大多采用層次化、模塊化結構，也有采用中間件結構。

　　機頂盒的硬件結構由核心控制單元、媒體處理單元以及各類接口組成，如圖1所示。核心控制單元一般采用嵌入式系統處理器芯片，可以運行實時操作系統。媒體處理單元一般根據機頂盒成本選用ASIC專用解碼芯片或數字信號處理器，也有采用軟件解碼實現的。IPTV機頂盒接口比其他電視機頂盒要豐富得多，網絡側接口根據網絡接入方式的不同可配置成高速以太網接口、ADSL接口或無線局域網接口，甚至EPON或電纜接口。媒體播放接口基本配置有復合音視頻端子和S端子，較高配置可有YpbPr、YCbCr和數字音頻輸出接口。控制接口是指用戶操作控制機頂盒的接口，一般以紅外遙控器為主，也有采用紅外遙控鍵盤或WiFi技術的。除以上基本業務應用所必需的接口外，可根據業務需要配置USB接口、串行接口、Z接口、智能卡接口等其他擴展接口。

　　從圖1中可以看出，IPTV機頂盒的核心成分是CPU和編解碼器。機頂盒功能的強弱與選擇不同檔次的核心器件有直接關系。目前可見的機頂盒產品歸納起來主要基于以下三種結構：

圖1  IPTV機頂盒的硬件結構

　　（1）基于專用芯片的結構（SOC+ASIC）

　　專用視頻圖像處理芯片內部除了處理器以外，還集成了一些智能模塊，如音視頻輸入輸出等，有些還集成了圖像壓縮、硬件加速模塊。從本質上講，專用視頻壓縮芯片和通用視頻處理芯片都屬于SOC（system on chip），差異是前者帶有固定的壓縮模塊、固定的處理方式和固定的微碼，后者需要產品開發商開發視頻壓縮算法程序。

　　傳統的基于ASIC／SOC結構的機頂盒，由于其全硬件芯片的實現方案使得運營商無法實現軟件的有效升級，另外其網絡適應性也有較大問題。但由于基于這種結構的機頂盒成本較低，在IPTV業務起步階段，一般由業務運營商向用戶免費提供機頂盒，選用專用芯片結構的機頂盒，在保證基本業務的前提下，能夠使業務運營商節省運營開支，對業務推廣無疑會起到很好的作用。