数字电视机顶盒中个人视频录像技术的应用

张强

【摘要】个人视频录像技术是以硬盘为存储媒介，通过建立本地的海量节目存储库及缓冲区，运用数字技术进行节目控制与管理的技术，对于数字电视机顶盒设备来说，个人视频录像技术的应用，能够极大的提高设备使用功能与效率，为用户带来更好的使用体验。本文主要分析个人视频录像技术在数字电视机顶盒中的应用，通过分析个人视频录像技术的关键技术点，了解其在数字电视机顶盒中的应用与结合。

【关键词】数字电视;机顶盒;个人视频录像

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.002

个人视频录像技术即PVR技术，数字电视机顶盒中应用PVR技术即为PVR机顶盒，对于机顶盒设备而言，数字化视频录放控制及编辑功能的实现，对用户有着极大的意义，而PVR机顶盒就实现了这一目的，对于机顶盒市场而言无疑是一场革命性成果。早在2006年国际范围内的数字电视用户规模就已经突破3.5亿户，而我国数字电视在近十年来普及率也得到了极大提升，可以说PVR机顶盒有着巨大的市场规模与发展前景。

1. 个人视频录像机顶盒原理

个人视频录像机顶盒使得PVR技术与机顶盒完美的融合在一起，同时实现了机顶盒数字电视技术，以及硬盘录像技术，使得机顶盒的功能得到了极大的拓展，为用户提供了更加丰富的功能体能，同时能够满足数字电视、录像相关的多种操作功能，为用户的带来的使用感受是革新性的。

个人视频录像机顶盒功能的实现首先通过高频头对TS流进行解调、解复功能模块，完成对用户所需视频录像的解码和存储功能。连接解复模块与解码器共有3个通道，通道1由解复模块与解码器直接相连，通道2由硬盘与解码器相连，通道3则将解复模块与硬盘相连。当用户正常观看电视节目时，高频头对节目数据解复所得的A/V数据，同时完成解码播放和硬盘存储的功能，其中在通道1实现A/V数据解码播放，在通道3将A/V数据输入并存储到硬盘中，完成解码和存储的同步功能。当用户对正在观看中的节目进行暂停、后退等操作时，通道1会断开，而通道3则继续持续解复数据并输入硬盘存储，这时的解码播放功能由硬盘存储的数据通过通道2输入解码完成节目的播放。

简单来说，用户在正常的节目播放时，A/V数据通过通道1输入解码播放，同时通过通道3对节目进行录像操作，将数据存储至硬盘中;而当用户播放已经录制的节目时，则由通道2读取硬盘存储数据进行解码播放，这时通道1是关闭状态，通常情况下通道3也是关闭状态。

另外如果要实现在观看某路节目的同时，对另外一路节目进行录制，则需要有两套高频头与解复模块。实现的功能是正常观看某一节目时，由第一套模块进行正常的节目播放与录制时，由第二套模块对另外一路节目进行录像操作，这就实现了两个TS流分别对不同节目进行边看边录的功能。

2. 个人视频录像机顶盒功能分析

2.1 硬盘节目录制功能的实现方法

硬盘节目录制功能是个人视频录像机顶盒的最基本功能，其实现原理是将要录制的节目TS流进行解复，并对相关数据和信息进行组织整理，以相应格式的信息在硬盘上进行存储。这些已经存储了的信息能够直接被解码器解码并播放。

个人视频录像机顶盒节目录制功能的实现，即对输入TS流通过多路选择器进行进行分流，并进入可编程的传输接口模块，在这个过程中，TS流通过可编程传输接口模块的处理，能够转变为可被处理的数据信息，以完成对节目数据的分析、解扰、解复接等操作。完成了这个步骤之后，录像的节目数据就能够进入可编程的传输接口模块的片内缓存区，将打包好的节目数据再由片内缓存区输入外部存储中，外部存储空间是为硬盘读写提供服务的模块，当这部分空间被写满后，会将数据自动转存入硬盘存储空间，完成节目数据的存储，即实现了节目录制功能。

在这个过程中，多路选择器有着多通道的功能，因此在节目视频录制功能工作的同时，其它通道也可以对输入的TS流节目信息进行操作和控制，例如进行节目的播放、回放、快退等，由于多通道各自对TS流数据进行分别处理，因此能够实现在正常节目录制功能的同时，对同一节目进行播放、回放、快退等操作。当然这种功能也不仅仅局限于同一个节目，当对某一TS流进行处理和存储时，多路选择器的单独通道，也可以对其它节目的TS流进行信息处理，从而实现录制某一节目时，观看另外的节目这一功能。

2.2 硬盘节目回放功能的实现方法

硬盘节目回放功能的实现，是指对已经打包存储好的节目TS包进行读取、信息解复接等操作。相对于节目录制功能而言，回放功能除了信息读取、解复接等基本操作之外，还涉及定时模式、视音频同步等功能的实现，因此对比节目录制功能，回放功能的实现要相对复杂一些。

硬盘节目回放功能主要涉及的功能模块有：节目选择、读取数据、TS流解复接、视音频解码等。由于加入功能涉及功能模块较多，因此回放体系功能结构较为复杂。

硬盘节目的回放功能实现，首先通过将硬盘上的节目信息输送到显示屏上，使用户能够对硬盘上所存储的所有节目信息有直观的感受，通过OSD菜单生成可被用户选择、读取和查询的显示界面，用户通过遥控器来对这些信息进行選择和播放。当用户选定要播放的硬盘节目内容时，回放功能进入第二个环节，数据输送过程为，读取用户选择的节目，并将已经生成TS包的节目信息输入到外部存储区，由外部存储区将TS包中的数据流经过多路选择器，运用其中的可编程传输完成节目TS数据流的解复接，将数据流解复接之后，会分别形成视频及音频流，再将解复接好的视频流、音频流输入解码器，解码之后就能够直接输出A/V数据，输入到显示设备上进行节目的播放。至此，就完成了硬盘节目回放功能的整个流程。

2.3 定时模式与视音频同步

个人视频录像机顶盒视音频同步的实现，主要依赖于定时模式的控制。在用户正常收看节目时，可编辑接口模式读取TS信息流中的节目数据时，通过定时模式对建立一个与节目信息流数据同步的定时时钟，运用这个定时时钟对可编辑接口模块提取到的信息码流进行输出控制，能够使信息码流在定时时钟的控制下，完成平稳发送，这就很好的控制了节目信息码流向视音频解码器的传输速度，从而能够有效控制视频、音频信息的同步。

而当用户通过硬盘回放功能收看节目时，硬盘上的数据无法以稳定的频率进行信息输出，因此也就无法完成由硬盘到可编辑接口模块之间的稳定数据传输，以上提到的定时时钟无法照搬使用。在实际的硬盘回放功能中，视音频同步的实现，是通过视音频解码器与可编程接口模块共同定时来实现的。具体来说，就是将视音频解码器与可编程接口模块共同作为数据请示端，首先由可编程接口模块向已经输入到外部存储区的TS数据流进行请求读取，然后再由视音频解码器向可编程接口模块发出信息请求，由被动转主动，在主动主动视音频数据并进行解码的同时，以解码速度为依据控制信息的读入速度。在解码器中的视音频同步控制，由两个FIFO来完成定时控制。视音频数据码流的FIFO分别保持在稳定状态，即不超过各自的FIFO，亦保持FIFO不下溢，即当FIFO流量下溢时能够及时补空，在这样的控制状态下，就能够实现视音频的定时控制，保障数据码流的正常速度，使视频能够正常播放。因此，通过视音频FIFO变空作为向可编程接口模块发起信息读入请求的标志，就能够实现对视音频数据码流传输的有效控制、在节目播放时解码播放需求，由解码器进行主导控制，当一帧画面的解码完成后，FIFO变空就会向可编程接口模块请求读取下一帧信息码流，由此使得解码器在对所有数据码流进行解码播放的过程中，都能够以视频的码流解码速度来有效控制视音频的输出，以视频PTS值为依据形成一个控制码流速度的定时时钟，并对音频的PTS实现依次控制，实现视音频同步。

3. 个人视频录像技术的发展与应用

个人视频录像技术与机顶盒的融合能够满足用户更加多元化的使用需求，特别是在收看某一档节目时，也能够同时对另一节目进行录像存储，并随时进行播放、快退、暂停等操作，极大了增加了机顶盒的使用便利性，能够为用户提供更多时间上的自由。虽然HDTV目前在市场上也具有一定的影响力，但相对来说，个人视频录像技术与机顶盒的融合程度更高，技术也更加成熟，因此未来的机顶盒市场，个人视频录像技术必然有着一席之地。

虽然目前我国个人视频录像技术与机顶盒融合发展起步较晚，但也受到了不少开发商的关注。而从西方市场来看，欧美等发达国家的个人视频录像机顶盒已经得到了非常广泛的使用，且一直处在稳定发展的状态。虽然国内外消费习惯存在着千差万别，但从数字电视的基础功能来看，我国市场的用户需求与国外用户的差异应当有着一定的共同点，因此开展PVR技术与机顶盒的融合，对我国机顶盒市场，未尝不是一个有良好应用前景的发展方向。当然，目前我国个人视频录像技术与机顶盒的融合尚未形成规模化发展，但许多学者也在技术层面上做出了不断深度，相信在未来的机顶盒市场，我国的个人视频录像技术，亦能够有效融合机顶盒产品中，实现PVR机顶盒的市场革新。

除了与机顶盒的融合之外，个人视频录像技术在另一个方面，也具有一定的发展前景，那便是家庭PVR。家庭PVR即家庭个人视频录像技术，是能够将广播电视、宽带、中央媒体服务器等进行有效接入的应用方案，在家庭PVR中，个人视频录像技术能够与来自于广播电视、网络，以及有着海量媒体数据存储的中央媒体服务器進行功能融合，从而使个人视频录像技术的应用功能得到进一步拓展，这一功能的实现，能够将中央媒体服务器以及硬盘上的所有媒体文件，实时传输到任一显示装置上。

4. 结语

个人视频录像技术机顶盒的应用，为人们电视生活带来了新的革新，使数字电视业务的发展得到更好的推动。虽然目前我国在相关技术上还未形成一个成熟的产业链，但这一定是未来我国数字电视机顶盒的一大发展方向。在不久的将来，个人视频录像技术与机顶盒的融合，一定能够获得更好的发展。

参考文献：

[1]蔡晓丽，郝建伟，刘丽蓉.基于数字机顶盒的多路PVR控制系统及录制，回放方法：，CN111447475A[P].2020.