基于DVB的數(shù)字媒體的交互性設(shè)計(jì)

章妙月

摘要：隨著數(shù)字媒體技術(shù)迅速發(fā)展，該技術(shù)交互性成為近幾年的研究重點(diǎn)，中間件（Middleware） 更是數(shù)字媒體交互性研究的關(guān)鍵。為解決數(shù)字視頻廣播業(yè)務(wù)終端獨(dú)立交互困難的問題，該文從數(shù)字媒體的中間件技術(shù)及應(yīng)用開發(fā)展開研究，對多媒體家庭平臺（Multimedia Home Platform，MHP）和中間件技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行闡述，探討基于數(shù)字視頻廣播的交互模型架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，然后提出一種交互應(yīng)用的解決方法。通過實(shí)踐證明，該方法的應(yīng)用在數(shù)字視頻廣播以及三網(wǎng)在家庭終端整合方面具有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)字視頻廣播；DVB；數(shù)字媒體；交互性設(shè)計(jì)；電視技術(shù)

中圖分類號：TP37? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）31-0135-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

0 前言

隨著近年廣電領(lǐng)域改革發(fā)展，數(shù)字視頻廣播（Digital Video Broadcasting，DVB）作為一種被國家所承認(rèn)的數(shù)字電視公開標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)逐漸認(rèn)識到數(shù)字電視這一新型數(shù)字媒體的重要性。同時(shí)，由通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電視技術(shù)等融合而成的數(shù)字電視，其本身和傳統(tǒng)電視之間存在的最大區(qū)別就是能夠?qū)崿F(xiàn)交互。不同媒介的DVB系統(tǒng)規(guī)范均可以沿用DVB標(biāo)準(zhǔn)，如被選定的ISO/IEC MPEC.2標(biāo)準(zhǔn)，能夠用于音頻或者視頻的編碼壓縮方法進(jìn)行使用，并且在統(tǒng)一信源編碼之后，又對MPEG-2碼流實(shí)施打包處理，以此形成了傳輸流（ts） ，滿足多個傳輸流復(fù)用需求，借助有線電視、衛(wèi)星電視以及開路電視等媒介傳輸模式實(shí)現(xiàn)傳輸[1]。該技術(shù)在單向分配業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，通過增添交互功能，實(shí)現(xiàn)了雙向信道，使傳統(tǒng)電視轉(zhuǎn)變成能夠雙向交互的媒體，讓媒體用戶在觀看電視廣播節(jié)目的同時(shí)，還可以享受電視購物、投票等個性化的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)交互。

1 DVB技術(shù)概述

DVB技術(shù)[2]是數(shù)字電視的一種簡稱，應(yīng)用過程中，必須借助衛(wèi)星信號和相關(guān)設(shè)備的支持，須保障衛(wèi)星信號傳播流暢，地球設(shè)備與衛(wèi)星兩者之間設(shè)備傳輸通路穩(wěn)定、正常。數(shù)字電視交互、基帶信息等都會對數(shù)字信息最終傳播效果造成影響。從功能方面看，數(shù)字電視技術(shù)既能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的傳輸與接收，還可以實(shí)現(xiàn)對圖像、音視頻等資源的傳播。

隨著5G移動通信技術(shù)的發(fā)展，受多種因素干擾，暴露出DVB技術(shù)的局限性和成本支出大等問題，也促進(jìn)了新型DVB技術(shù)的研究，其目的是根據(jù)家用平臺實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的交互多媒體應(yīng)用程序建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)純數(shù)字電視廣播到交互式電視應(yīng)用的過渡升級，由模擬電視廣播電視過渡到數(shù)字電視，具體MHP交互電視如圖1所示。

2 實(shí)例概述

2.1 實(shí)例分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證基于DVB的數(shù)字媒體的交互性設(shè)計(jì)的可行性，本文選擇利用股票接收機(jī)Xlet為實(shí)例，進(jìn)行雙向交互回傳信道檢索驗(yàn)證。首先，利用應(yīng)用管理器實(shí)現(xiàn)對Xlet代碼進(jìn)行檢索，然后利用管理器創(chuàng)造出一個能夠XletContext的對象，通過initXlertO方法，實(shí)現(xiàn)對Xlet的初始化操作。這時(shí)，Xlet程序就會進(jìn)入暫停狀態(tài)。當(dāng)用戶想要啟動該程序時(shí)，可以利用數(shù)字電視遙控器來實(shí)現(xiàn)。其次，應(yīng)用管理器也是Xlet實(shí)現(xiàn)對StartXlet（）調(diào)用的有效方法，假設(shè)Xlet在執(zhí)行服務(wù)時(shí)，管理器在收到該信號之后，Xlet應(yīng)用程序就會創(chuàng)建一個開啟回傳信道且能夠適用于對股票行情檢索的線程，這時(shí)Xlet處于激活狀態(tài)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對股票的行情進(jìn)行檢索顯示。當(dāng)程序在應(yīng)用過程或者其他設(shè)備發(fā)生異常行為時(shí)，就無法實(shí)現(xiàn)對最新的股票行情進(jìn)行檢索，但Xlet程序依然處于激活狀態(tài)。等待一段時(shí)間之后，若Xlet程序依然無法開啟回傳信道，說明該程序發(fā)生問題，需停止程序激活狀態(tài)，對程序進(jìn)行改變，重新執(zhí)行Xlet程序。

2.2 中間件技術(shù)

隨著DVB市場的快速發(fā)展，運(yùn)營商需要多種功能經(jīng)濟(jì)可靠的平臺，為新型增強(qiáng)型、交互性電視服務(wù)奠定基礎(chǔ)。中間件作為一個獨(dú)立的軟件層，可以在數(shù)字電視系統(tǒng)的機(jī)頂盒（接收終端）設(shè)備上接收終端操作系統(tǒng)，業(yè)務(wù)之間進(jìn)行信息傳遞的軟件讓開發(fā)者通過腳本語言就可以與已有的服務(wù)進(jìn)行連接，生成簡單的程序開發(fā)工具，為DVB業(yè)務(wù)的應(yīng)用提供環(huán)境支撐。與計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的中間件相比，DVB中間件通過對DVB的傳輸協(xié)議、內(nèi)容格式以及系統(tǒng)應(yīng)用框架進(jìn)行定義、規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的交互性。因此，中間件的應(yīng)用進(jìn)一步使數(shù)字電視交互式功能更加標(biāo)準(zhǔn)化。借助應(yīng)用程序方式和傳輸信道下載方式，機(jī)頂盒當(dāng)中的服務(wù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)量降低到最低限度。而DVB中間件主要由HTML虛擬機(jī)、MHEG-5虛擬機(jī)以及JAVA虛擬機(jī)等各種虛擬機(jī)構(gòu)成，包含內(nèi)存管理、通信管理以及系統(tǒng)資源管理、前端系統(tǒng)通信控制等功能[3]。

2.3 MHP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1） 多媒體家庭平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從技術(shù)角度看，多媒體家庭平臺（MHP） 模型的層次（Pro-files） 結(jié)構(gòu)分為3層：應(yīng)用層、系統(tǒng)軟件層以及資源層，具體如圖2所示。

首先，從資源層方面看，數(shù)字電視機(jī)頂盒由圖形顯示、CUP處理器、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備以及MPEG解碼器等硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序構(gòu)成，通過對此類資源的調(diào)用，達(dá)到交互應(yīng)用的目的。與多媒體家庭平臺的標(biāo)準(zhǔn)對比，沒有明確硬件資源或軟件資源的時(shí)間。其次，從系統(tǒng)軟件層方面看，主要包括應(yīng)用程序編程接口（MHP API） 、Java虛擬機(jī)以及應(yīng)用導(dǎo)航等，對上層應(yīng)用以及MHP的控制管理都支持基礎(chǔ)的傳輸協(xié)議與虛擬機(jī)功能。在MHP的標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)一步明確提出中間系統(tǒng)必須存在一個Java虛擬機(jī)，有對Java程序的解釋與程序執(zhí)行操作。該虛擬機(jī)為數(shù)字電視交互應(yīng)用在不同類型操作系統(tǒng)與硬件上運(yùn)行提供了標(biāo)準(zhǔn)通用接口，也區(qū)別了標(biāo)準(zhǔn)化API與特定制造商的軟硬件平臺。從應(yīng)用層方面看，包含同一運(yùn)行環(huán)境下的Java類應(yīng)用程序集合，而且此類型應(yīng)用只能利用MHP的API接口實(shí)現(xiàn)資源層的訪問。

2） DVB-J平臺設(shè)計(jì)

MHP的核心標(biāo)準(zhǔn)主要有通用的體系結(jié)構(gòu)、廣播與交互的傳輸協(xié)議、內(nèi)容格式、JAVA虛擬機(jī)、DVB-J平臺、安全加密技術(shù)、應(yīng)用生命周期等。其中，適用于廣播與交互的傳輸協(xié)議主要包含這幾種類型：DVB對象輪播、TCP/IP協(xié)議、DSM-CC數(shù)據(jù)輪播、MPEG-2傳送流DSM-SS對象輪播。內(nèi)容格式主要有字體、JPEG和MPEG-2音視頻3部分。但不是每一種MHP的中間件都可以支持所有的領(lǐng)域應(yīng)用，隨著時(shí)間推移，MHP標(biāo)準(zhǔn)會有新的要求與功能[4]。因此，多媒體家庭平臺的層次結(jié)構(gòu)結(jié)合不同功能支持應(yīng)用類型的需求，可以劃分為互聯(lián)網(wǎng)訪問、交互廣播和增強(qiáng)廣播3個層次，具體如圖3所示。

從增強(qiáng)型廣播層方面看，該層比較適合應(yīng)用在數(shù)字電視接收機(jī)（機(jī)頂盒）沒有回傳信道的情況。用戶只能利用遙控設(shè)備等類型的人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)和數(shù)字電視接收機(jī)上的MHP系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行交互。由于MHP程序無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳到運(yùn)營商，需要利用廣播網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對MHP應(yīng)用程序推送，避免了數(shù)字電視機(jī)頂盒無法進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳的問題，同時(shí)滿足運(yùn)營商原本的非交互節(jié)目傳播模式。從交互型的廣播上看，此類型廣播在數(shù)字電視機(jī)頂盒在回傳信道的情況下應(yīng)用更廣，該類型廣播還能支持上層交互應(yīng)用業(yè)務(wù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。所以，該層是上一層廣播的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了真正的交互?；貍餍诺乐蠱HP提供了TCP/IP協(xié)議，運(yùn)營商可利用這檔規(guī)范實(shí)現(xiàn)在線投票、電視購物等更加復(fù)雜的多媒體家庭平臺應(yīng)用程序開發(fā)設(shè)計(jì)?？紤]到觀看同一節(jié)目的用戶較多，運(yùn)營商必須加大對回傳信道中的海量數(shù)據(jù)流的處理力度。從互聯(lián)網(wǎng)層看，其為數(shù)字電視廣播提供了互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)交互服務(wù)，如利用郵箱或者M(jìn)HP的Xlet程序借助瀏覽器開啟某個網(wǎng)頁。

由于DVB的MHP平臺設(shè)計(jì)結(jié)合了Java規(guī)范，此平臺命名為DVB-J。該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要由3個部分組成：固化軟件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序。平臺的核心應(yīng)用為應(yīng)用管理器（應(yīng)用導(dǎo)航），可以實(shí)現(xiàn)對前端交互應(yīng)用的播發(fā)情況進(jìn)行監(jiān)控，也可以對應(yīng)用程序是否及時(shí)裝載進(jìn)行監(jiān)控。在數(shù)字電視機(jī)頂盒中，對正在運(yùn)行的應(yīng)用進(jìn)行啟動、刪除以及協(xié)調(diào)等操作處理。所以，應(yīng)用管理器充分保障了對MHP操作的控制和配置。同時(shí)，為了進(jìn)一步確保每個系統(tǒng)的可移植性，平臺還為用戶提供了Plug-in A和Plug-in B等兩種即插接口（Plug-in） 。利用一個特定平臺接口[5]，A接口可以在所有DVB平臺上應(yīng)用，B接口實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)軟件上應(yīng)用。

3 具體Xlet交互應(yīng)用的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述機(jī)頂盒中間件系統(tǒng)，就能夠進(jìn)行交互應(yīng)用設(shè)計(jì)與開發(fā)。Xlet應(yīng)用作為一種能夠在中間件系統(tǒng)中應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)不同類型交互功能的Java應(yīng)用程序，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證該應(yīng)用能夠在中間件應(yīng)用管理器當(dāng)中運(yùn)行。由于該應(yīng)用程序本身并不包括MAINO方法，因此無法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的程序運(yùn)行。但是，該應(yīng)用程序能夠?yàn)橐唤M被應(yīng)用管理器控制狀態(tài)的接口提供運(yùn)行幫助。所以，應(yīng)用程序開發(fā)人員只需對此功能軟件應(yīng)用管理器接口進(jìn)行調(diào)用，就能夠?qū)let的狀態(tài)進(jìn)行改變，并達(dá)到交互的目的。同時(shí)，該應(yīng)用程序在應(yīng)用過程中會受到環(huán)境資源、其他應(yīng)用以及AIT信令、用戶等多種因素的影響。此外，每個Xlet必須能夠?qū)崿F(xiàn)對接口規(guī)范定義的4個生命周期的方法，針對自身不能夠直接參與對生命周期方法調(diào)用中，可以利用Xlet Context請求，來改變自身狀態(tài)。在交互式的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境調(diào)試，如ALtiCaptor機(jī)頂盒中間件系統(tǒng)，自帶交互式開發(fā)環(huán)境以及ALticomposer可視化開發(fā)工具。其中，交互式開發(fā)環(huán)境主要由仿真運(yùn)行環(huán)境、Java編程環(huán)境和圖像瀏覽器等3部分組成。其運(yùn)行原理是首先通過將開發(fā)完成的應(yīng)用上傳到應(yīng)用管理器當(dāng)中，接著由應(yīng)用管理器將對應(yīng)的文件結(jié)合規(guī)定的傳輸協(xié)議以及時(shí)間段發(fā)送到數(shù)據(jù)播發(fā)服務(wù)器上，同時(shí)也將對應(yīng)的信息上傳到服務(wù)信息解析器上，數(shù)據(jù)播發(fā)服務(wù)器則會將接收到的應(yīng)用程序文件根據(jù)DSM-CC的協(xié)議方式打包發(fā)送到復(fù)用器，通過復(fù)用后進(jìn)行傳輸。

4 結(jié)束語

綜上所述，音視頻流和數(shù)據(jù)兩者進(jìn)行混合傳播為數(shù)字電視的交互應(yīng)用提供了技術(shù)方面的基礎(chǔ)支持，同時(shí)提高了數(shù)字電視的互動性。雖然國內(nèi)的DVB發(fā)展起步較晚，處在普及階段，國內(nèi)數(shù)字電視中間件標(biāo)準(zhǔn)還未公布，但多媒體家庭平臺作為全球通用的中間件的標(biāo)準(zhǔn)，使數(shù)字電視的接收設(shè)備運(yùn)行交互應(yīng)用時(shí)變得更加靈活、更加容易進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了不同類型增值業(yè)務(wù)的交互。隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，也為運(yùn)營商的運(yùn)營模式以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了改變。

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