（信号与信息处理专业论文）基于mhp的数字电视交互应用系统的设计与实现.pdf

南京邮电人学硕 ：研究生学位论文 中文摘要 中文摘要 随着通信行业的快速发展，电信网、计算机网和有线电视网三网融合的步伐日益加快， 数字电视业务如雨后春笋般不断发展壮大。交互数字电视提供了模拟电视无法比拟的优越 性，它可以带给观众良好的交互性、优质的声音图像、丰富的节目内容和较好的扩展功能， 成为电视技术与应用的发展方向。交互数字电视技术的普及与发展离不开交互式应用，它 为电视用户发掘节目内容提供了必要的手段。随着交互数字电视的不断发展，越来越需要 丰富多彩的、娱乐性和实用性并存的交互式应用。 本文从目前交互数字电视的发展方向入手，首先探究了数字电视机顶盒的软件架构、 工作原理及其核心技术中间件系统，然后深入剖析了d v b 组织提出的数字电视中间 件标准m h p ，并分析了我国提出的i m p 标准，最后以m h p 标准为基础，以能模拟中间 件平台大部分功能的x l e t v i e w 模拟器为平台，详细论述了数字电视交互应用系统的设计 和实现过程，并对整个系统进行测试和评估。 本系统在研发过程中充分利用m h p 规范中的图形显示技术和媒体控制技术，同时有 机结合j a v a 标准类库中的相关技术，基本实现了x l e t v i e w 模拟器目前支持的所有功能， 提供了天气预报、旅游信息、m t v 点播、电视节目预告等十大应用模块。 该系统基于m h p 标准，可以应用在多种型号的机顶盒上，具有较好的通用性：系统 内容比较丰富，数据信息的表现形式多样，易于操作，具有很强的交互性；系统设计时采 用j a v aa w t 和m h ph a v i 相结合的方法，界面美观、友好；同时充分吸取了j d b c 和 x m l 技术的优点，大大提高了系统的性能。该系统的研制对于交互应用的发展乃至整个 数字电视行业的发展都有着重要而深远的意义。 关键字：交互数字电视，机顶盒，中间件，多媒体家庭平台，x l e t v i e w 模拟器 南京邮电大学硕上研究生学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h et e l e c o m m u n i c a t i o n si n d u s t r y , t h ec o m b i n a t i o no f t e l e c o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k ，c o m p u t e rn e t w o r ka n dc o m m u n i t ya n t e n n at vn e t w o r kh a s b e e ni n c r e a s i n g l yi m p r o v e d ，a n dd i g i t a lt vs e r v i c e sa r ec o n t i n u a l l yg r o w i n gj u s tl i k eb a m b o o s h o o t sa f t e ras p r i n gr a i n i n t e r a c t i v et vp r o v i d e st h es u p e r i o r i t yt h a ta n a l o gt vc a nn o td o ， w h i c hi n c l u d e sf a v o r a b l ei n t e r a c t i v i t y , h i g hq u a l i t ys o u n da n dg r a p h i c s ，a b u n d a n tp r o g r a m sa n d g o o de x t e n s i o nf u n c t i o n ，a n di th a sb e c o m et h ed e v e l o p m e n t a ld i r e c t i o no ft vt e c h n o l o g i e sa n d a p p l i c a t i o n s t h ep o p u l a r i z a t i o na n dd e v e l o p m e n to fi n t e r a c t i v et vt e c h n o l o g i e sc a l ln o t s e p e r a t ef r o mi n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n sw h i c hp r o v i d en e c e s s a r ym e t h o d sf o ru s e r st oc r e a t en e w p r o g r a m s w i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fi n t e r a c t i v ed i g i t a lt v , m o r ea n dm o r er i c ha n d c o l o r f u li n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n sw i t hb o t he n t e r t a i n m e n ta n dp r a c t i c a b i l i t ya r en e e d e d t h i st h e s i s ，w h i c hb e g i n sw i t ht h ec u r r e n td e v e l o p m e n t a ld i r e c t i o no fd i g i t a lt v , f i r s t r e s e a r c h e st h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，w o r k i n gt h e o r ya n dm i d d l e w a r es y s t e mo fd i g i t a lt v s e t t o pb o x ，a n dt h e nd e e p l ya n a l y z e sd i g i t a lt vm i d d l e w a r es t a n d a r d sd v b m h pa n di m p i n s t i t u t e db yo u rc o u n t r y f i n a l l y , t a k i n gm h ps t a n d a r d sa st h ef o u n d a t i o na n ds e l e c t i n g x l e t v i e ws i m u l a t o rw h i c hc a ns i m u l a t em o s tf u n c t i o n so fm i d d l e w a r ep l a t f o r ma st h ep l a t f o r m ， i td i s c o u r s e st h ed e t a i l e dd e s i g na n dc o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o no ft h ei n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n s y s t e mo fd i g i t a lt v t h et e s ta n de v a l u a t i o nf o rt h ew h o l es y s t e ma r ea l s og i v e n i nt h ep r o c e s so fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h i ss y s t e m ，m h pg r a p h i c sa p ia n dm e d i a c o n t r o lt e c h n o l o g i e sa r em a k e nb e t t e ru s e ，a n ds o m er e l a t e dt e c h n o l o g i e si nj a v ap e r s o n a lc l a s s l i b r a r i e sa r ea l s ou s e d i th a sb a s i c a l l yr e a l i z e da l lf u n c t i o n st h a tx l e t v i e ws i m u l a t o rc a n s u p p o r t s ，a n dp r o v i d e st e na p p l i c a t i o nm o d u l e sw h i c hi n c l u d e s w e a t h e rf o r e c a s t ，t r a v e l i n f o r m a t i o n ，m t vo r d e rp r o g r a m ，t vp r o g r a mp a r a d ea n ds oo n t h i ss y s t e mh a sg o o du n i v e r s a lc h a r a c t e ra n dc a nb eu s e do nm a n yk i n d so fs e t t o pb o x i th a sp l e n t i f u li n t e r e s t i n gi n f o r m a t i o n s ，v a r i o u sd a t ar e p r e s e n t a t i o nf o r m s ，a n dc a nb eo p e r a t e d e a s i l yw i t hs t r o n gi n t e r a c t i v i t y c o m b i n e dw i t h b o t hj a v aa w t a n dm h ph a v id u r i n gt h e d e s i g no ft h es y s t e m ，i t si n t e r f a c ei sn o to n l yb e a u t i f u lb u ta l s of r i e n d l y a tt h es a l t l et i m e ， j d b ca n dx m l t e c h n o l o g ya r eb e t t e ru s e dt oi m p r o v et h es y s t e m sp e r f o r m a n c e t h e r e f o r e ， h 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t r a c t t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h es y s t e mh a si m p o r t a n ta n df a r - r e a c h i n gs i g n i f i c a n c et ot h e d e v e l o p m e n to fi n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n sa n de v e nt h ew h o l ed i g i t a lt vi n d u s t r y k e yw o r d s ：i n t e r a c t i v ed i g i t a lt v , s e t - t o pb o x ，m i d d l e w a r e ，m h p , x l e t v i e ws i m u l a t o r i i i 南京邮电人学硕士研究生学位论文图表清单 图表清单 图3 1m h p 的基本架构15 图3 2d v b j 平台。1 6 图3 3 应用管理器功能图。1 7 图3 4j v m 体系结构1 8 图3 5 不同档次的关系2 0 图4 1x i e t v i e w 模拟器初始界面2 7 图4 2x l e t 的生命周期3l 图4 3 基于m h p 的数字电视交互界面的层次结构。3 3 图4 4h s c e n e 与h c o n t a i n e r 和h c o m p o n e n t 示意图3 6 图4 5h a v i 用户界面类中的坐标空间4 0 图4 6j m fa p i 的主要部件4 5 图4 7j m f 播放器的状态转换图4 6 图4 8 交互应用系统主界面图4 9 节目预告分界面5 6 图4 1 0 淘汰赛对阵形式分界面图4 1 1 决赛首发阵容分界面图5 6 图4 1 2 拼图游戏分界面图4 1 3 拼图游戏排行榜5 6 图4 1 4 天气预报分界面图4 1 5m t v 音乐播放分界面5 7 图4 1 6 饮食文化分界面图4 1 7 星座物语分界面5 7 图4 1 8 汽车资讯分界面图4 1 9 汽车资讯详细信息5 7 表4 1x l e t 应用状态3 l 表4 2 屏幕设备类和与其关联的配置类以及配置模板类3 4 6 7 8 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 1j 构 结理 境件原 环软作 件的工 硬盒盒 软顶顶盒机机 项视视机电电字字字数数数 1 2 3 - 一 - 2 2 2 图图图 南京邮电大学硕士研究生学位论文 图表清单 表4 3 三种设备可用的配置参数3 5 表4 4 设备配置参数的优先权3 5 表4 5m h p 支持的j a v aa w t 类3 7 表4 6m h p 中的h a v i 用户界面类3 8 表4 7h a v i 用户界面类以及与其相关的h l o o k 类3 9 表4 8 用于图像合成与混和的p o r t e r - d u f f 规则描述和示例4 l 表4 9m h p 接收机中的标准按键及其常量名4 4 6 3 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特j j i l j t l 以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：毯耄当日期：塑2 ：! ：呈 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：主篮蓥兰鱼 导师签 南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论 商务表示通过电视机能够购买广泛的产品和服务； 信息功能：新闻点播、天气预报、体育、教育、电影预告； 令通讯功能：电子邮件、分类广告、商品零售、聊天； 令客户服务：帐单、电视银行以及其它各种帮助； 游戏功能：互动游戏、电视猜谜； 令用户控制功能：电子节目指南、视频点播； 令直接的营销、广告信息； 夺个人录像机。 目前，数字电视在国内得到大力发展，某些城市已通过免费为用户配置数字电视机顶 盒的方式开播数字电视。不过，由于数字电视在国内处于起步阶段，功能还不尽完善，概 括的说，国内已有的交互数字电视主要存在以下问题： ( 1 ) 由于国内还没有制定出统一的中间件标准，市面上存在的交互数字电视大多基于 专有中间件，这样的交互电视系统比较封闭。例如使用o p e n t v 中间件开发的交互应用不 能在基于m e d i a h i g h w a y 中间件的机顶盒上运行；对于同一节目( 交互应用) ，数字节目 提供商必须针对不同品牌的中间件开发不同的交互应用；即使在同一城市，如果不同的电 视运营商采用不同的中间件，为了收看全部的节目( 交互应用) ，消费者就不得不购买多 台机顶盒。 ( 2 ) 交互数字电视提供的交互应用不具有通用性，针对特定中间件开发的交互应用只 能运行在特定的平台上，不能互通。并且交互应用的种类不多，内容不丰富，有待进一步 的发展和扩充。 ( 3 ) 有些交互界面比较复杂，不太友好，操作起来比较繁琐，观众使用起来极其不便。 鉴于上述问题，本文提出并实现了一种新的交互应用系统，该系统基于m h p ( m u l t i m e d i ah o m ep l a t f o r m ，多媒体家庭平台) 标准，具有比较好的通用性( 目前大多数中 间件标准都向m h p 标准靠拢，支持m h p 标准) ，可以应用在多种型号的机项盒上；内容 比较丰富，娱乐性强，界面美观且易于操作；同时，本系统基于开源的x l e t v i e w 模拟器 设计实现，研究成本比较低，具有较好的应用价值。 1 2 本文所做工作 随着具有中间件功能的机顶盒的发展，对数字电视交互应用的需求越来越多，迫切需 要开发出高质量的丰富多彩的交互应用来满足观众的需求。本课题开发的交互应用系统主 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 设计实现时用到的关键技术和系统的具体实现方法，并给出了系统的测试结果： 第五章总结本文所做工作，并对该课题进一步研究的重点方向进行展望。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章数字电视机顶盒 第二章数字电视机顶盒 数字电视机顶盒【2 4 2 5 1 是接收数字电视广播节目，使用户能够在现有模拟电视机上观看 数字电视节目，进行数字化交互式的娱乐、教育和商业化活动的消费类电子产品。数字电 视不同于传统的模拟电视，机顶盒中的软件技术占有非常重要的作用。机项盒的软件结构 是其工作的关键部分，通过它可以向用户提供各种业务。机项盒的硬件部分实现数字电视 信号的音视频解码，软件部分才提供在数字电视上运行交互应用的环境，使得电视不再只 是人们被动收看节目的渠道，而成为主动方便地获取信息、相互沟通和休闲娱乐的载体。 电子节目指南的节目信息及操作界面等都依赖软件技术来实现，没有软件系统就无法在数 字电视平台上开展交互式电视业务。 2 1 机顶盒的分类 机顶盒没有标准的定义，传统说法是“置于电视机顶上的盒子”。它把有线电视网络作 为传输平台，电视机作为用户终端，以提高现有电视机的性能或增加其功能。目前市面上 的机顶盒主要有以下几类： ( 1 ) 数字电视机顶盒。它的主要功能是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信 号，使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目。根据传输媒体不同，它又分为数字卫 星机顶盒、地面数字电视机顶盒和有线数字电视机顶盒。三种机顶盒的硬件结构主要区别 于解调部分。由于有线电视传输较好的质量以及电缆调制技术的成熟，有线电视机顶盒可 以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，被业界广泛看好。 ( 2 ) 网络电视机顶盒。它的主要功能是使模拟电视机用户通过公众电话交换网和双向 有线电视网实现上因特网，收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等。 ( 3 ) 多媒体机顶盒，又称为综合业务机顶盒或全功能数字机顶盒。它可以支持所有的 广播和交互式多媒体应用，包括收看普通电视节目，数字加密电视节目、点播多媒体节目 和信息、电子节目指南、收发电子邮件等，需要的条件是双向有线电视网。 ( 4 ) i p t v 机顶盒。i p t v 即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、 多媒体、通讯等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的 崭新技术。用户可以通过个人电脑或i p t v 机顶盒结合普通电视机这两种方式享受i p t v 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章数字电视机顶盒 提供的服务。 本章介绍的数字电视机顶盒是目前应用最广泛的有线数字电视机顶盒。 2 2 数字电视机顶盒 一个完整的数字电视机顶盒由硬件平台和软件系统组成，可以将其分为四层，从底向 上分别为硬件、底层软件、中间件、应用软件，如图2 1 所示。硬件提供机顶盒的硬件平 台；底层软件提供操作系统内核以及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和 可下载的应用；中间件将应用软件与依赖于硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具 体的硬件平台。 王亟 至堕 a p i 隆 。，中徊陋，| 习 亟困 夏至ij i一 2 2 1 软件结构 图2 1 数字机顶盒软硬件环境 应用软件层 中间件层 底层软件层 硬件层 数字电视机顶盒是由软件控制的嵌入式数字接收系统，所以机顶盒软件系统是机顶盒 的核心。嵌入式系统和硬件设备密切相关，特别与硬件中的c p u 密切相关。通常情况下， 嵌入式系统的软件通过层次模型来描述，下一层向上一层提供服务和接口，对上一层隐藏 本层及本层以下各层的具体情况；而上一层向下一层提供用户命令，实施对下一层的管理 和控制。这样，用户在开发顶层的应用软件时，可以不必考虑底层驱动的具体情况。因此， 整个软件系统具有良好的可操作性和可移植性。典型的数字电视机顶盒软件结构如图2 2 所示，其中各软件功能模块描述如下： 驱动程序：对串口、解调模块、解复用模块和音视频解码模块等进行驱动的程序； o s 核：实时操作系统，如s t 2 0 、p s o s 、l i n u x 等： a p ha p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ，应用程序接口) 为提高软件产品的可跨平 台移植性，提高工作效率，而专门在驱动程序的基础上封装的通用接口函数； 移植层：为集成其它厂家的应用程序模块，而利用a p i 封装的适配层软件； 6 南京邮电大学硕上研究生学位论文第二章数字电视机顶盒 时钟：完成系统时钟控制功能，负责实时监测网络中的时间及日期表t d t ，并依 据它来校正系统的时钟： 时钟管理：定时器应用，负责接收和处理所有的定时器事件，在预定的时刻触发 相应的动作； 今内存管理：主要完成系统对内存、闪存、e e p r o m 等的分配和管理； 段引擎：对解复用资源的操作进行管理，避免各个不同任务或应用对解复用及过 滤器操作的冲突： 令n v o d ：n v o d ( n e a r v i d e oo nd e m a n d ，近视频点播) 应用所需数据的收集、组织 和管理： 令e p g ：e p g 应用所需数据的收集、组织和管理，主要指节目段信息表e i t 的数据； 数字电视：节目管理应用所需数据的收集、组织、管理，主要指网络信息表n i t 、 节目关联表p a t 、节目映射表p m t 、节目业务描述表s d t 、节目业务群关联表 b a t 等表的数据： 令马赛克电视：马赛克电视应用所需数据的收集、组织和管理； c a s ：有条件接收系统内核，如i r d e t o 、n d s 、中视联、永新同方等产品； 令数据管理：对各种数据重新组织以便于显示： 系统控制：整个系统的控制模块，负责完成系统的各个模块之间的调度： s u r f e r ：整个系统的界面显示，负责机顶盒的人机界面接口； 夺集成服务：集成第三方的应用模块，如嵌入式浏览器、证券等： g u i - g u i ( g r a p h i c su s e ri n t e r f a c e ，图形用户接口) 用户界面设计技术生成的各种 应用。 厂 i 时钟l pj i - j 图圜圜 降巧习 l ：6 u i 翻 匕幽 二玉亟口圈 固 二二二j 垂互二二二 图2 2 数字电视机顶盒的软件结构 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章数字电视机项盒 2 2 2 工作原理 数字电视机顶盒对数字化的图像信息和数据的接收及处理是通过其内部的中央处理 器c p u 及与其相连接的外围器件进行的。接收系统就是在相应的硬件及操作系统的基础 上开发出机顶盒适用的应用程序。同样，一些专业的数字广播内容服务商也需要根据不同 的机顶盒、硬件性能和功能开发出相应的服务软件。 在电视台或电视运营商的广播设备中，音视频信号与数据内容经过前端的复用器混 合，形成传输流。传输流经过调制形成电磁信号传送到机顶盒中。数字电视机顶盒的工作 原理如图2 3 所示。 l 数字电视信号 调谐选择i 叫解调器 串行口 并行口 调制 解调器 中 央 处 理 器 c p u m p e g 流 解复用器 解扰器 h d ( 硬盘) m p e g 视频解码 m p e g 2 解码器 i v p e g 音频解码 等l堕i 翮l = 二 磊豢il 嚣 智能卡接口ii 辂制桶 图像处理器 p a l ，n t s c 编码器 视频输出 电视屏幕显示 图2 3 数字电视机顶盒工作原理 数字电视机顶盒的工作流程如下： ( 1 ) 调谐选择模块接收到电磁信号并选择一定范围的带宽； ( 2 ) 调谐模块把信号转换为数据流； ( 3 ) 解复用模块从数据流中抽出期望信息并将其以合适的方式提供给不同的解码器， 它包括与条件接收模块合作的解扰器： ( 4 ) 视频解码模块转换显示的图像序列中的视频位流： 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章数字电视机顶盒 ( 5 ) 音频解码模块转换模拟音频信号中的音频位流； ( 6 ) 图形引擎建立图形层，在发送之前将其和对p a l n t s c 的模拟信号请求中的视频 相混合； ( 7 ) 前面控制部分负责解释通过接收遥控器、无线键盘或前面控制板等发出的用户命 令。 视频位流与音频位流经过图像处理器与图像相混合，变成模拟的音视频信号，输出 到显示屏( 电视机) 上，数据流则通过解复用器流入到中央处理器c p u 中，由在c p u 上 运行的系统程序进行处理，处理的结果与音视频流一起进行混合，输出到显示器件上。 一个网络对应着多个传输流，一个传输流又对应着多个业务，每个网络、每个传输 流和每个业务都分别对应着一个标识符。在网络中传输时，这些信息被切分成不同格式的 表并封装在传输流包中，其中每一个表都具有完整的结构。在接收设备收到传输流包后， 由解复用器( d e m u x ) 分解出原始的片段，组成表格数据。这些信息表在网络中以一定的时 间间隔循环广播，广播的内容可能随时间发生改变，这由数据播发系统决定。这些网络信 息的数据一般由机顶盒装载、解析并存储在机顶盒的闪存中，以便机顶盒启动时，用户选 择电视频道信息和节目内容。 2 3 机顶盒中间件系统 中间件是一个很抽象的概念，通常指介于两个软件层之间的一层软件系统或模块。它 通常由各种虚拟机构成，如h t m l 虚拟机、j a v a s c r i p t 虚拟机、j a v a 虚拟机、m h e g 5 虚 拟机。一般的讲，它是建立在数字电视接收设备驱动层之上，为交互应用提供一个完整的 应用编程接口的软件系统，包含一系列的功能，如内存管理、图形系统管理、系统资源管 理等。它是在软件系统日益复杂和被广泛应用的情况下，为了使软件能够移植简单、容易 升级而提出的。 机顶盒中间件系统是数字电视机顶盒的关键技术，是各种交互式应用得以运行所不可 缺少的【2 6 1 。由于机顶盒的硬件厂商、嵌入式操作系统的厂商众多，在某个特定的机顶盒 和操作系统之上丌发的应用程序往往在其它的机顶盒和操作系统上并不能够运行。有线电 视的网络运营商往往希望自己的应用程序能够在不同的机顶盒上都能够运行，能够自由的 选择机顶盒，所以中间件就有了存在的必要。另外，通常的嵌入式操作系统的功能并不完 全适合丌发互动节目，尤其是在图形功能方面。因此直接在操作系统上开发应用程序并不 容易，而机顶盒中间件专门针对数字电视的特点提供了良好的应用程序接口，使得应用程 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章数字电视机顶盒 序的开发进程能够加快。 数字电视( d i g i t a lt v , d t v ) 问件特别是指嵌入在电视接收端，基于接收设备驱动层 软件之上，隔绝交互应用和系统资源的一层软件系统。它以应用程序接口a p i 的形式存 在，整个a p i 集合被存储在机顶盒的闪存中。各种应用程序都可以通过中间件来开发制 作。 机顶盒中间件的目的是让机顶盒把基本的和通用的功能以应用程序接口a p i 的形式 提供给机顶盒生产厂家，实现数字电视交互式功能的标准化，同时使服务项目( 以应用程 序的形式通过传输信道) 下载到用户终端( 机顶盒) 的数据量减小到最低限度。中间件产 品一般由非节目提供商和机顶盒厂家的第三方提供，这对于节目提供商制作节目和厂家生 产机顶盒的进一步简化和标准化都是非常有利的，这是知识经济时代市场更加细分的具体 表现。 机顶盒中间件的标准主要分为两类：私有标准和开放标准。开放的标准主要包括欧洲 d v b m h p 标准，美国a t s c 组织所制定的d a s e 标准、a c a p 标准，北美的o c a p 标准， 日本a r i b 组织所制定的s t d b 2 3 标准，英国m h e g 组织所制定的m h e g 5 标准。私有 的标准有o p e n t v 公司的中间件解决方案、n d s 公司的m e d i a h i g h w a yc o r e 中间件解决 方案等。本文实现的交互应用系统基于d v b m h p 标准，在第三章中将详细阐述该标准 中与系统开发相关的内容。 下面简要介绍一下目前国内外主要的机顶盒中间件生产厂商及它们的产品，了解一下 机顶盒中间件的发展现状。 机顶盒中间件的生产厂商主要有：美国的o p e n t v 、m i c r o s o f t t v ，英国的n d s ，台 湾的p h i l i p s ，韩国的a l t i c a s t ，中国的上海天柏、上海高清、北京中视联等。这些厂家的 产品都有各自不同的特点，下面简要介绍一下它们的主要产品及其技术特点。 o p e n t v 早在1 9 9 5 年就开始从事d t v 中间件技术的研究，o p e n t v 中间件是最先进 的中间件之一，它采用c 语言编程，同时提供了基于x m l v b s c r i p t 和h t m l j a v a s c r i p t 等丌发方式的支持【2 7 】。主要的产品有e n 2 ，o p e n t vc o r e ，o p e n t vs p o t o n 和o p e n t v m e a s u r e ，能够实现视频缩放、h t m l 、j a v a 、j a v as c r i p t ，i p t v 和个人录像机p v r 等功 能。o p e n t v 和松下公司共同开发研制了支持d v b m h p 的机顶盒，可以同时支持o p e n t v 应用和d v b m h p 应用，交互节目精彩独到，但是价格比较高，目前有6 2 0 0 多万台数字 机顶盒部署了o p e n t v 中间件。国内的中央电视台、上海文广互动等数字电视平台采用了 o p e n t v 的中间件产品。 n d s 是最著名的中间件厂家之一，它合并了美国的l i b e r a t e 和法国的c a n a l + 1 0 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章数字电视机顶盒 t e c h n o l o g i e s 。c a n a l + t e c h n o l o g i e s 的中间件产品是m e d i a h i g h w a y ，m e d i a h i g h w a y 和n d s c o r e 合并形成新的产品n d sm e d i a h i g h w a yc o r e 系统【2 8 】。n d s 现有的产品主要包括n d s m e d i a h i g h w a yc o r e 、n d sm e d i a h i g h w a ya d v a n c e d 和n d sc o r e 。它的中间件解决方案 融合了电视和网络的主要开发标准，包括d v b m h p 、h t m l 4 0 、j a v a s c i p t 、o c a p a c a p 。 n d s 局端( 网络运营商) 的应用发送系统可以不加改动地完全兼容m h p ，使得运营商只 需要关注新应用和m h p 机顶盒的研发，减少了m h p 的难度和复杂度。其中间件解决方 案被法国的c a n a ls a t e l l i t e 、意大利的s k y 、美国的s k yl a t i n 等2 5 家世界知名公司采用。 m i c r o s o f t 的v e n u s 和u l t i m a t e t v 只是一个h t m l 浏览器，提供上网功能。m i c r o s o t t t v 是基于w i n d o w s 9 5 、c e 以及m i c r o s o f t m e d i a p l a y e r 技术，将p c 机变成机顶盒的一种技术 解决方案，对于电视这种大众媒体和家用电器来说，将p c 机用作机顶盒的代价比较大。 a l t i c a s t 是一家专门从事数字电视软件开发的韩国公司，号称其产品是第一家进入商 业运营的基于m h p 的中间件系统，主要从事基于d v b m h p 和o c a p 标准的整套系统方 案的研究与开发，它的主要设计方案是在美国制定、韩国开发的【2 9 】。由于涵盖内容丰富， 对机顶盒硬件配置要求较高，运营成本比较高。深圳数字电视和韩国最大的卫星运营商 s k y l i f e 都采用此方案。 p h i l i p s 以前没有中间件产品，它的m h p 解决方案是一个全新的方案。e u p h o r i a 软件 平台包括最新版本的p h i l i p sm h p 中间件堆栈，确保在内容安全要求和其它- w 应用的互 操作中全面兼容m h p1 0 2 规格【3 0 1 。其电子服务指南是一套用于安全、配置和管理的家庭 应用软件，和遥控操作相结合，为兼容m h p 的d v b 消费电子产品提供了重要功能、独 特性能和用户定制特性。 天柏的j e t w a r e 中间件是以h t m l 浏览器为主的中间件系统，是中国率先遵循 d v b m h p 规范的中间件之一【3 1 1 。它基于开放的操作系统和j a v a 技术，能够很好地嵌入 多个d v b 或i p 系统。利用j e t w a r e ，可以很容易地开发各种交互功能。 上海高清和英凯软件合作开发了中间件产品媒体烽火台系统，媒体烽火台接收端中间 件系统采用模块化结构，包括一个j a v a 虚拟机和一个网络浏览器，在未来交互应用中能 够支持j a v a 编程和上网【3 2 1 。该系统符合d v b m h p 标准，支持d s m c c ( d i g i t a ls t o r a g e m e d i a c o m m a n da n dc o n t r o l ，数据存储媒体一命令和控制) 数据下载协议，使得标准数字 电视平台能够执行不同节目供应商提供的应用程序，也使得同一个节目供应商能够在不同 硬件平台上使用相同的应用程序。 北京中视联是国内中间件的龙头老大，其典型产品由e t v 2 0 0 0 3 0 0 0 ，e t v 2 0 0 0 中间 件可实现的功能有：完善的音视频功能、c a ( 条件接收) 接口、数据广播、e p g 功能接 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章数字电视机顶盒 口、外部接口、丰富的o s d 功能，以灵活通用的控件接口方式设计使应用开发更加简单 快捷【3 3 1 。其产品被北京歌华、上海古北等多家公司采用。 2 4 机顶盒的发展趋势 数字电视机顶盒是“三网融合得以实现的终端和体现者，未来的机项盒将提供人们 对信息要求的众多功能，如上网、通信等，当然还有看电视、即时新闻、信息点播等。谁 掌握了数字电视机项盒技术谁就会在未来的信息社会中掌握主导权，而作为机顶盒操作系 统的中间件技术已经成为抢占的技术最高峰。下面简单讲述机顶盒的发展趋势。 首先，在机顶盒的硬件平台方面，c p u 越来越强大，存储器容量越来越大，m p e g 解码器将支持同时解码多个高清晰度电视的节目；图形功能越来越强大，将从简单的 o s d ，发展到强大的2 d 、3 d 图形引擎：另外电缆调制解调器的功能更加完善，可以支持 高速i n t e m e t 接入和电子邮件，并将w e b 页面与视频有机地融合在一起。 在机顶盒的软件方面，标准化的中间件产品将进一步发展，具有的功能也越来越强大， 用户可以共享丰富的应用软件。 在应用方面，机顶盒将支持越来越多的应用，并且可下载的应用也将越来越多。这些 应用包括：电子节目指南、按次付费观看、立即按次付费观看、准视频点播、数据广播、 互联网接入、电子邮件、视频点播以及i p 电话和可视电话等。 外部接口将更加丰富，可以利用数字电视机顶盒建立家庭网络，将机顶盒与p c 机、 打印机、d v d 等数字设备连接起来，并通过内置的电缆调制解调器与互联网相连，真正 地成为信息家电。 另外，机顶盒将给用户提供更具个性化、更加方便的导航系统，它将可以跟踪用户的 观看习惯，扫描宽带网络中的各种数字服务，给用户提供节目和服务的建议时间表等。 2 5 本章小结 数字电视机顶盒是家庭的宽带网关，能够传送现有的模拟有线电视信道、m p e g 一2 压 缩的音频和视频信道。它的硬件部分实现数字电视信号的音视频解码，软件部分提供在数 字电视上运行交互应用的环境。机项盒中间件系统是数字电视机顶盒的关键技术，是各种 交互式应用得以运行所不可缺少的。交互应用的开发依赖于机顶盒，没有具有中间件功能 的机项盒的支持，将无法开展交互电视业务。 本章介绍了机顶盒的分类、数字电视机顶盒的软件结构及其工作原理，并详细讲述了 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章数字电视机项盒 软件结构中各个功能模块的作用和功能、机顶盒中间件系统的相关知识和机顶盒未来的发 展趋势。通过这些知识可以进一步到认识数字电视机顶盒的功能及其作用，从而充分理解 交互应用的开发环境，为数字电视交互应用系统的设计与实现打下良好的基础。 南京邮电人学硕上研究生学位论文第三章数字电视中间件标准 第三章数字电视中间件标准 m h p 以d v b 规范为基础，在j a v a 虚拟机应用程序和符合d v b 标准的机顶盒软硬件 资源之间定义了一组j a v a a p i 3 4 。6 1 。同时也提供了许多协议栈，如传输协议，包括d v bs i 和d s m c c ，还定义了信息的表示方式，使其适用于一切d v b 规范所定义的传输媒体和 网络。可见，m h p 标准在数字视频广播、交互式应用以及网络传输方面都有相当广阔的 应用前景。 3 1m h p 标准简介 m h p 是d v b 组织针对多媒体家庭应用而制定的中间件标准，目的是允许多个不同 的厂家能够使用同一平台，同时使系统不同层次的运营商能够单独操纵整个运作3 7 4 0 1 。 2 0 0 0 年2 月d v b 组织发布了m h pl 。0 0 版本，现已发展到m h p1 1 2 版本。 m h p 在最初研制时只适用于欧洲的标准，如d v b t 、d v b c 与d v b s 。随着d v b t 、 d v b c 及d v b s 系统在全球的应用越来越广泛，为了将m h p 标准推广到非基于d v b 标准的数字电视系统上使用，d v b 组织以m h p 标准为基础，制定了g e m ( g l o b a l l y e x e c u t a b l em h p , 全球可执行的m h p ) ，作为其它组织在制定交互数字电视中间件标准时 的参考规划4 1 4 2 1 。此标准已于2 0 0 3 4 月被i t u t 接受，成为i t u tj 2 0 2 标准。 早在m h p1 0 。0 版本制定完成前，市场上已经存在一些其它的交互电视中间件产品， 例如m h e g 一5 及a t v e f ，或者像o p e n t v 、m e d i a h i g h w a y 等交互电视平台厂商推出的专 有解决方案。不过基于专有中间件的交互电