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2001年數位STB發展趨勢
 

【作者: 誠君】   2001年01月01日 星期一

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數位STB是用來接收數位廣播訊號,可將數位訊號轉換成目前一般類比電視的訊號,即使沒有數位電視,也能用傳統的類比電視接收。數位STB可以連接PCI、ISA、USB等介面,因此可以處理DVD、數據機、ADSL、網路卡等傳來的訊號,這就是為何數位STB會如此走紅的主因。


由於數位廣播強調互動式功能,因此在其中也整合了許多的互動式功能。此外對廣播業者而言,數位STB還可以用來做付費及用戶權限的控制,讓廣播業者針對不同的用戶,提供個人化服務的功能。廣播業者包括有線和無線媒體廣播,其廣播標準有:ATSC,DVB-T,DVB-S,DVB-C,ISDB-T(表一)等。



《表一 不同數位廣播標準採用的調變技術》
《表一 不同數位廣播標準採用的調變技術》

技術趨勢

一般的數位STB可以分為兩個部份,一個是主要用於廣播訊號接收及偵錯的前端(Front End),另一部份則是將接收的訊號進行數位影音解碼及處理的後端(Back End)。


前端(Front End)

在數位STB的前端部份會將接收的類比訊號轉換為數位訊號,包括了頻率調整器以及解調變器,而其解調變的方式是根據不同的廣播標準而有所不同,例如美規的ATSC數位地面廣播(即無線電視廣播)標準採用8-VSB(8-Vestigial Sideband)的單載調頻技術(single-carrier modulation)的調變方式,而歐規的DVB-T標準則是採用COFDM(Coded Orthogonal Frequeny Division Multiplexing)的多載調變技術(multiple carrier modulation)。


此外在訊號偵錯FEC(Forward Error Correction)上,也是因不同的廣播標準而有所差異,例如ATSC採用 Trellis+Reed-Solomon的偵錯解碼技術,而DVB-T則採用則採用Convolutional+Reed-Solomon的偵錯解碼方式。


在前端部份的元件因為都是根據廣播標準所制訂出來的,因此不同廠牌的數位STB,只要接收相同標準的數位廣播訊號,在這部份的元件大部份是相同的,例如不同廠牌接收數位衛星DVB-S訊號的數位STB,在前端部份的元件幾乎是大同小異,而其主要的差別則是在於後端的數位訊號處理部份(圖一)。


後端(Back End)

數位STB後端的元件包括分工器(Demultiplexer)、用做鎖碼存取(Conditional Access)的Descrambler、中央處理器、記憶體、MPEG-2解碼器以及將數位訊號轉換成類比的NTSC/PAL編碼器等。根據不同數位STB提供的功能,在硬碟、STB軟體及圖形晶片會有很大的差別,下面將就後端各個元件的發展趨勢做說明(表二):



《表二 不同數位廣播標準採用的偵錯解碼方式》
《表二 不同數位廣播標準採用的偵錯解碼方式》

1.鎖碼存取器(Conditional Access)


數位STB中的鎖碼存取器是為了確定只有付費的消費者才可以接收頻道訊號。過去的地面無線電視因為都是免費頻道,每台電視機都可以收到地面廣播訊號,因此不需要鎖碼存取器。此外過去類比有線電視並沒有提供互動式服務或隨選視訊功能,不需要針對個別用戶做區分,因此大多是利用STB中的解碼器來充當鎖碼存取器功能。


類比衛星電視也和有線電視一樣的情況,因此對能夠區分個別用戶的鎖碼存取器沒有很大的需求。但是在數位廣播的時代,由於可以提供許多互動式服務、隨選視訊和頻道組合,因此必須針對不同的用戶做區分,以根據用戶的不同需求及使用情況來收費,這使得具有鎖碼存取的STB出貨量因而增加,目前全球有整合.鎖碼存取的STB約4,500萬台,大多是數位衛星STB,約佔60%,主要大廠為VideoGuard、Nagravision、Irdeto、Mediaguard、Viaccess。


2.記憶體(Memory)


一般的數位STB採用影音壓縮技術,因此在MPEG解碼器約需要2Mbyte的DRAM來做2D圖形顯示及MPEG的解壓縮。此外在現今大多數的數位STB都提供了上網的功能,以Web Browser來看,至少就需要5Mbyte的DRAM,因此一個數位STB在只具備網頁瀏覽功能的情況下,就至少需要7Mbyte的DRAM。


另外大多數STB的作業系統是儲存在非揮發性記憶體NVM(Non-Volatile Memory),一般是儲存在Flash RAM中,如此服務業者可以透過廣播訊號來更新作業系統,但是也會受到作業系統越來越複雜的影響,使得STB安裝更多的NVM。未來STB提供的互動式功能越來越多,作業系統越來越複雜,而且對圖形處理速度要求越來越快的情況下,預估STB對DRAM及Flash RAM的需求也將越來越多。


3.圖形晶片(Graphics)


數位STB中關於影像顯示部份是採用MPEG A/V解碼器來處理,而為了因應數位廣播業者提供先進的影像處理服務,例如:透過網際網路提供互動式遊戲,因此3D的圖形晶片也會一起整合到STB之中,來加快影像及動畫的處理。


目前數位STB廠商在處理圖形晶片上分為兩種方式,一種是將其整合在MPEG解碼器之中,另一種則是採用MPEG解碼器和圖形晶片分開的方式,由於未來數位STB價格仍將持續下降,因此採用成本較低的整合式晶片組將會是未來的趨勢。


4.處理器(Prcessor)


數位STB中的處理器主要是用來做各個元件間的溝通及控制,目前各個數位STB廠大多有開發出自己的處理器,而藉由將圖形、音效、MPEG解碼器及分工器(Demultiplexer)等功能整合到處理器中,以減低成本,因此在未來STB逐漸普及造成價格下滑的情況下,許多製造商都會將大多數功能整合到處理器中。


不過有些廣播業者提供的互動式服務,需要更強大的處理器功能,所以單晶片的整合解決方式不一定適用在所有的STB中,尤其具有一個強大功能處理器的STB,可以藉由作業系統或驅動程式的更新來升級服務,不會有擔心處理器能力不夠的問題,不過首次成本會較高。


5.軟體(Software)


目前有許多廠商提出STB作業系統解決方案,大部份是由STB廠商自行研發,例如SA的PowerTV、Sony的Aperios等。不過STB為了爭取成為未來家庭網路中的核心Residential Gateway,必須和其他家電保持良好的互通性,若具有相同的作業系統將會減少許多互通上的問題,因此WinCE、Linux和Java原本在家電作業系統中的競爭也會繼續在STB中發生,所以WinCE、Linux和Java有可能會取代目前許多STB的作業系統,成為未來STB作業系統的主要選擇。


DVB(歐洲標準)發展的MHP(Multimedia Home Platform)可以使數位STB、數位電視機及個人電腦進行多媒體互動應用,MHP在2000年還將整合Java技術,使其能與其他家電互通。目前全球最大的STB應用軟體商OpenTV也計畫引進MHP,並且於2000年下半年開始首次的MHP測試。採用MHP的數位STB預估將在2001年上半年推出。未來DVB MHP將會主導歐洲STB應用軟體市場。


6.硬碟(Hard Disk)


由於數位廣播產生了許多的新應用,例如隨選視訊提供使用者下載所需要的視訊內容,因此STB中需要有一個可以用來儲存資料的媒體。過去我們可以使用錄影帶來儲存,不過由於錄影帶是屬於循序存取的媒體,再加上重複錄製的效果不佳,因此在許多的數位STB中採用隨機存取且可以重複錄製的硬碟來當作儲存媒體,未來幾年具備硬碟的數位STB比率將會逐漸增加。


目前提供STB硬碟的廠商有Quantum和Segate兩家,主要的錄影時間以基本影像品質來看約6-14小時,所需硬碟空間約8-20GB。未來在數位廣播提供越來越多個人化服務的情況下,對於具有更長錄影時間的大容量硬碟需求將會增加,預計在2000年推出的EchoStar數位衛星STB,就採用具有24小時錄影時間的30GB硬碟。


除了採用硬碟之外,也有廠商使用DVD來當作影像的儲存媒體,不過由於可讀寫DVD價格仍然十分昂貴(約3000美元),造成採用DVD當作儲存媒體的數位STB價格也會很昂貴,因此在短期內普及率不高。


市場驅勢

1994年就已經開始傳送數位訊號的直播衛星STB需求量仍居領先的地位,未來幾年在直播衛星業者持續將類比用戶轉換到數位,再加上許多早期的STB功能不夠需要升級汰換的情況下,對數位STB仍然會十分的需求,預估將從1999年的1,430萬台成長到2003年的3,216萬台。


而有線電視由於數位化時間較晚,因此有限STB在量上還比不上衛星STB,不過未來幾年由於有線電視主要市場美國將從1999年的510萬台快速成長到2002年的2,210萬台。到了2003年以後,大多數的美國有線電視都已轉換到數位,所以在2003年之後需求的成長將會減緩。將來成長將會是在2006年之後,當中國大陸開始數位廣播後,上億的有線電視將轉換到數位。


至於數位地面STB由於各國開播時間較晚,因此初期量還十分的小,不過未來受到各國數位地面廣播陸續開播帶動需求的關係,因此將從1999年的47萬台成長到2003年的547萬台。但是在量上面數位地面STB將不如衛星STB及有線STB,主要是受到數位地面廣播先天上的限制。因為數位地面廣播並不像有線電視或直播衛星一樣,業者會採取免費STB的方式促銷,再加上新的數位電視機大多都可以接收數位地面廣播,因此造成數位地面STB的量將無法超越有線電視及直播衛星。投資生產數位地面STB的業者也會很少。


結語

由於數位廣播強調的是高品質的影音和多元化的服務,因此不論是衛星業者、有線業者或是地面電視業者都會盡可能的提供許多互動式服務,所以造成STB廠商再製造時必須能夠支援這些功能以因應廣播業者的需求,以目前的數位廣播業者提供的服務大致上有隨選視訊、數據上網、線上交易等功能,因而在STB中也必須相對的要支援,如增加硬碟機當作儲存媒體,或是整合Cable Modem或是ADSL Modem來提供數據功能。


在數位廣播這個服務型態及成功模式尚未確定的產業中,廣播業者將會不斷的推出許多新的服務去嘗試,數位STB廠商唯有隨時觀察整個數位廣播產業的發展動態,才不至於失去商機。


數位廣播雖然有共通的互動式服務介面標準(如有線的Open Cable或是衛星的Common Interface Standard),讓數位STB也能夠在零售市場買到,但是由於廣播業者為了促銷多半會附贈免費的STB,因此未來數位STB主要的銷售管道應該還是和廣播業者搭售為主。對於台灣數位STB廠商而言,在未來數位廣播成長的過程中,採用和廣播業者搭售的方式,將較使用自有品牌再零售市場銷售容易成功。


此外在數位衛星市場上,數位廣播初期消費者對於數位接收設備仍然有所疑慮,擔心買到的設備沒過多久就會被淘汰,因此寧願等待廣播業者幫他們升級設備,而不會自行去購買數位STB。不過,台灣數位STB廠商如何和國外大型廣播業者合作,將考驗業者的智慧。此外,如何提昇台灣數位STB的品質,使它的訂單源源不絕,也是台灣數位STB廠商必須妥善規劃的。


數位廣播由於頻道眾多,因此廣播業者將會提供許多不同的節目或服務內容,來達到差異化的目的,也因為不同的平台提供的服務內容不同,會有許多消費者想要同時擁有,因此能夠同時支援衛星、有線及地面電視的數位STB將會有一定的市場。不過,這牽涉到複雜的系統整合技術和商業利益衝突,恐怕不易在短期內達成。


此外數位STB極有可能成為未來家庭網路中的核心,因此和不同家電間的良好互通性將會是一個很重要的因素,發展WinCE或Java的互動式服務應用,將是數位STB廠商未來能否切入家庭網路中一個十分重要的關鍵。


寬頻基礎建設建構完整與否將決定網際網路和STB的未來,必須經由寬頻以提供衛星、有線或地面電視更多附加功能。屆時,「數位家庭」的概念才不再是夢想。


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