数字视频广播（DVB）于20世纪90年代初在欧美兴起，分为：基于卫星的数字视频广播系统（DVB-S）,基于地面传输的数字视频广播系统（DVB-T）,基于同轴电缆的数字视频广播系统（DVB-C）,与此对应的数字电视机顶盒可分为数字卫星机顶盒、地面数字电视机顶盒和有线电视数字机顶盒3种。
    1数字电视机顶盒的概念
    数字电视机顶盒是数字电视的过渡产品，通过数字电视机顶盒，不仅可以提供丰富的节目内容，而且改变了收看电视的传统方式。其次，数字电视机顶盒是信息家电的一种，它是以模拟电视机为显示终端的信息接收和处理设备，是一种能够让用户在现有模拟电视机上观看数字电视节目和数据广播，享受Internet接入等信息服务的消费类电子产品。
    2数字电视机顶盒的结构
    数字电视机顶盒包括硬件和软件两部分。硬件提供数字电视机顶盒的硬件平台，实现音视频的解码。在数字电视技术中，软件技术比硬件占有更为重要的位置，因为电视节目内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，以及机顶盒和Internet的互联都需要软件来实现。
    2.1数字电视机顶盒硬件组成
    （1）高频调谐器和QAM信道解调器：高频调谐器接收来自有线网络的射频信号，通过QAM信道解调器完成信道解码，从载波中分离出包含视音频和其他数据信息的传输流（TS）。
    （2）信源数据传输流解复用器和MPEG-2解码器：传送流中一般包含多个音视频流及一些数据信息，传输流复用器用来区分不同的节目，提取相应的音视频流和数据流，送入MPEG-2解码器和相应的解析软件，完成数字信息的还原。
    （3）条件接收模块：对于付费电视，条件接收模块还对音视频流实施解扰，并采用含有识别用户和记忆功能的智能卡，保证合法用户正常收看。
    （4）视频解码器，音频D/A变换：MPEG-2解码器完成对音视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A变换，还原出模拟音视频信号，在模拟电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。
    （5）嵌入式CPU与存储器模块和接口电路：嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏，它与存储器模块用来存储和运行软件系统，并对各个硬件模块进行控制。接口电路提供丰富的外部接口，包括通用串行接口USB，以太网接口及RS232，模拟、数字视音频接口，数据接口等。
    （6）电缆调制调解（CM）模块：由双向调谐器、下行QAM解调器、上行QPSK/QAM调制器和媒体访问控制器组成，完成电缆调制解调器的所有功能。
    2.2数字电视机顶盒软件
    （1）硬件驱动层软件：驱动程序驱动硬件功能，如射频解调器、传输解复用器、A/V解码器、视频编码器等。
    （2）嵌入式实时多任务操作系统：嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的。该
    系统结构较紧凑，功能也较简单，资源开支较小，便于固化在存储器中。嵌入式操作系统的作用与PC机上的DOS和Windows相似，用户通过它可进行人机对话，完成用户下达的指定。指定接收有键盘、鼠标、红外遥控器等多种方式。
    （3） 中间件：中间件是数字电视核心技术，它可解决在开发机顶盒上层应用中碰到的诸多问题。中间件是居于数字电视机顶盒内部实时操作系统与应用软件中间的软件部分，定义了一组较为完整而标准的应用程序接口，使应用程序独立于操作系统和硬件平台，从而将应用的开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强。它通常由Java虚拟机、网络浏览器、图像与多媒体模块等组成，中间件将应用软件与依赖于硬件的驱动层软件分隔开来，使应用软件不依赖于具体的硬件平台。
    （4）应用软件：负责执行服务商提供的各种服务功能，如：电子节目指南，准视频点播、视频点播、高速数据广播、Internet接入、IP电话、可视电话和条件接收等。应用软件独立于STB的硬件，可用于各种STB硬件平台，消除应用软件对硬件的依赖。
    3数字电视机顶盒的功能
    数字电视机顶盒能够接收MPEG-2数字电视传输流和各种数据信息，通过解调、解复用、解码和视音频编码，在模拟彩色电视机上观看数字电视节目和各种数据信息。目前，数字电视机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，包括：
    (1)电子节目指南：它为用户提供一种容易使用，界面非常友好，可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到各个频道上近期将播放的电视节目。
    (2)支持交互式应用如准视频点播、视频点播、互动游戏等。
    (3)高速数据广播：能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网络等各种信息。
    （4）因特网接入和电子邮件：数字电视机顶盒通过内置的电缆调制解调器便可实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件，也可以提供各种接口与PC相连，使用PC接入因特网。
    （5）软件在线升级：可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。
    （6）有条件接收：有条件接收的核心是加扰和加密，数字电视机顶盒应具有解扰和解密功能。
    随着数字电视和网络技术的发展，数字电视机顶盒的功能将更加完善，尤其是单片PC技术的发展，将促使数字电视机顶盒在物理结构上将各部分硬件高度集成，形成STB核心芯片，从而减小体积，降低成本，提高性能。外部接口将更加丰富，通过USB接口可以和数码相机连接，通过IDE接口可以挂接硬盘实现节目存储等。交互式机顶盒将成为数字电视机顶盒的主流，用户在模拟彩色电视机上不仅能收看数字电视，还能实现娱乐和上网。
    4数字电视机顶盒的工作原理
    数字电视机顶盒接收数字电视节目，处理数据业务和完成多种应用的解析。各类信源在进入有线电视网络之前经过两级编码，第一级是传输用的信道编码，第二级是视音频信号的信源编码，并将所有信源封装成传输流。与前端相应，数字电视机顶盒首先从传输层提取信道编码信号，完成信道解调，接着还原压缩的信源编码信号，恢复原始视音频流，同时完成数据业务和多种应用的接收、解析。
    数字电视机顶盒的工作过程：高频头接收来自有线网的射频信号并变换为中频信号，进行A/D转换为数字信号，再送入QAM信道解调器进行QAM解调，输出MPEG-2多节目传输流数据，送给解复用器，解复用器从MPEG-2传输流数据中抽出一个节目的已打包的视音频基本流（PES）数据，包括视频PES，音频PES和辅助数据PES，解复用器中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，解复用器输出的是已解扰的视音频PES。视频PES送入视频解码器，取出MPEG-2视频数据并对其解码后，输出到模拟PAL/NTSC编码器，编码成模拟视频信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码器，取出MPEG-2音频数据并对其解码，输出PCM音频数据到音频D/A变换器，音频D/A变换器输出模拟立体声音频信号，经音频输出电路输出。
    5数字电视机顶盒的主要技术
    信道解码、信源解码、上行数据的调制编码、MPEG-2解压缩、显示控制和条件接收（CA）技术是数字电视机顶盒的主要技术。
    （1）信道解码：数字电视机顶盒中的信道解码电路相当于模拟电视机中的高频头和中频放大器。在有线电视网络中传输数字电视及各类增值业务采用QAM信道调制技术，相应地，数字电视机顶盒对信道解调也采用QAM信道解调技术。
    （2）信源解码：模拟信号的数字化使信息量激增，必须采用相应的数据压缩标准。数字电视广播采用MPEG-2视频压缩标准，音频则有AC-3和MPEG-2两种标准。信源解码器必须适应不同编码策略，正确还原原始视音频数据。
    （3）上行数据的调制编码：开展交互式应用，需要考虑上行数据的调制编码问题。目前普遍采用3种方式，即采用电话线、以太网卡和有线电视网络传送上行数据。
    （4）MPEG-2解码：MPEG-2是数字电视中的关键技术之一。目前使用的视频数字处理技术基本上建立在MPEG-2技术基础之上。MPEG-2图像信号处理方法分运动预测、DCT、量化、可变长编码4步完成，电路是以RISC处理器为核心的ASIC电路。音频解码需具有MPEG-2和杜比AC-3两种功能。
    （5）显示控制：电视机的显像管是大间距的低分辨率管，而数字电视的显示模式有10多种以上。另外，电视采用低帧频的隔行扫描方式，当显示图形和文字时，亮度信号存在背景闪烁，水平直线存在行间闪烁。目前，有两种方式可补救电视机上网时存在的显示缺陷，一种是三行滤波法，另一种是把隔行扫描变成逐行扫描，并适当提高帧频。
    （6）条件接收（CA）技术：CA的基本原理是对数字电视节目进行加解扰和加解密处理，采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用IC卡解密。在MPEG传输流中，与控制字（CW）传输相关的数据流有两个：授权控制信息（ECM）和授权管理信息（EMM）。由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECM中传输。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥(PDE)的加密处理。EMM中还包括地址、用户授权信息等。
    用户端数字电视机顶盒为了再生出解扰伪随机序列，必须获取相关的条件接收信息，STB从接收到的传输流中滤出ECM和EMM数据流后，通过Smart Card 接口送给Smart Card，Smart Card读取PDK，利用PDK对EMM解密，取出SK，此后利用SK对ECM解密，取出CW，并将CW通过Smart Card接口送给解扰引擎，解扰引擎利用CW即可将已加扰的传输流进行解扰。
    6数字电视机顶盒在我国的发展
    我国于20世纪90年代末启动数字电视，目前国内已有20多个省（市、自治区）、80多个城市获准开展数字电视业务，全国已运行的数字电视平台超过100个。数字电视机顶盒是开展数字电视业务的关键终端，每一个要接入有线电视网享受数字电视服务的用户必须配置这种终端设备。我国数字电视机顶盒产品的研制起步于1996年，经过几年的发展，目前已出现各种类型的数字电视机顶盒并存的局面。
    目前，国内数字电视机顶盒仍处于发展的初始阶段，根据其功能定位可分为3类：
    （1）基本型数字电视机顶盒：接收数字电视信号到模拟电视机和实现付费收看。
    （2）增强型数字电视机顶盒：接收数字电视信号到模拟电视机，实现付费收看，开展多种有线电视增值业务及简单交互式应用。
    （3）交互式数字电视机顶盒：机顶盒采用模块化设计在功能选择上更加灵活，增加Internet浏览功能只需要在硬件上增加CPU及相关应用软件。该类型机顶盒的功能可在基本型数字电视机顶盒或增强型数字电视机顶盒的功能基础上按需要添加。
    数字电视机顶盒在我国的推广与几年前相比已有长足的进步，但仍然存在几个问题：（1）数字电视机顶盒的技术含量较高，真正的产品并不是很多；（2）各种网络资源各自为政，数字电视机顶盒的大范围普及推广还需时日；（3）信息和节目资源贫乏；（4）资费偏高，多数用户难以接受。
    数字电视机顶盒是模拟电视机向数字电视机过渡的最佳解决方案。数字电视机顶盒是未来家庭必备的多媒体信息终端，使用数字电视机顶盒的有线电视用户，可以享受电视、数据、话音等全方位的信息服务。随着数字技术、多媒体技术和网络技术的发展，数字电视机顶盒的功能将逐步得到完善。