（模式识别与智能系统专业论文）播存式数字电视智能终端设计.pdf

西南科技大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 传统的广播电视通常是非互动的，用户只在遵守节目时间表的情况下， 才能得到服务，这种“按时服务 ，缺乏“按需服务”的理念。为了解决上述 问题，李幼平院士提出了共享信息的播存结构，即源端的并播结合终端的并 存结构。本论文围绕播存结构原理，利用统一内容定位( u c l ) 技术，从信 息内容理解与主动服务的角度开展了具体的理论和实验研究工作。 论文首先从播存结构原理展开论述，对数字电视的传输标准进行了研究， 阐述了基于播存结构的数字电视系统的平台构架和功能构成，分析了源端的 u c l 标引和映射机制。 其次，设计了基于u c l 的智能终端应用模型。构建了u c l 在终端的解析 和过滤策略，提出了基于栏目的用户兴趣建模方法，依据建模结果，为用户 提供个性化的磁盘文件整理和智能下载服务。 最后，进行了基于有线电视广播网的实验研究，完成了对实验结构的验 证与分析。实验结果表明，本论文提出的基于u c l 的数据解析接收与应用模 型的设计机制是切实可行的。 关键词：播存结构u c l数字电视用户兴趣建模 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h et r a d i t i o n a lb r o a d c a s tt vi su s u a l l yn o n i n t e r a c t i 咖，u s e rc a no b t a i nt h e s e r v i c ew h e nl l n d e rm ep r o g r a mt i m e t a b l e t h i ss e r v i c eo nt i m el a c k st h ei d e ao f s e r v i c eo nd e m a n d i no r d e rt or e s 0 1 v et h ea b o v ep r o b l e m ，t h et h o u g h to f b r o a d c a s t s t o r a g e s t m c t u r et os h a r ei n f 0 衄a t i o ni s b r o u g h t f o r w a r db y a c a d e m i c i 粕l i y 0 u p i n g t h eb r o a d c a s t - s t o r a g es t m c t u r em e a n sp a r a l l e l b f o a d c a s t i n gi nt h es o u r c ea n dp a r a l i e ls t o r a g ei n 也et e n n i n a l t h et h e s i su t i l i z e s t 1 1 eb r o a d c a s t s t o r a g es t m c t u r ea n du n i f o mc o n t e n tl o c a t o r ( u c l ) ，c a 打y so u t c o r r e s p o n d i n gt h e o r e t i c a l 柚de x p e r i m e n t a lr e s e a r c h 疔o mt h ep e r s p e c t i v eo f i n f o r m a t i o nc o n t e n tc o m p r e h e n s i o na n da c t i v es e r v i c e f i r s t l y ；t h et h e s i sd i s c u s s e st h ep r i n c i p l eo fb r o a d c a s t s t o r a g es t l m c t u r e ， s t u d y st h e t r a n s m i s s i o ns t a n d a r d so fd i g i t a lt v e x p a t i a t e st h ep l a t f o 锄 a r c l l i t e c t u r ea n df h n c t i o n a ls t 九l c t u r eo fd i g i t a lt vs y s t e mb a s e do nb r o a d c a s t 一 s t o r a g es t t l l c t u r e ，a n da n a l y z e su c li n d e x i n ga n dm 印p i n gm e c h a n i s mi nt h e s o u r c e s e c o n d l y ，印p l i c a t i o nm o d e lo fi n t e l l i g e n t t e 衄i n a lb a s e d o nu c li s d e s i g l l e d u c lp a r s i n ga n dm t e rs t r a t e g yi sc o n s t 九l c t e di nt h et e 啪i n a l ，u s e f i n t e r e s tm o d e l i n gm e t h o db a s e do nc o l u m ni sb r o u g h tf o r w a r d a c c o r d i n gt o m o d e l i n gr e s u l t s ，t h ed i s kf i l er e o r g a n i z a t i o na n di n t e l l i g e n td o w n l o a d i n ga f e p r o v i d e da sp e r s o n a l i z e di n f o n n a t i o ns e r v i c et ou s e f f i n a l l y t h ee x p e r i m e n tr e s e a r c ho ft h es y s t e mi sc a r r i e do u to nt h ep l a t f o m o ft h ec a t vn e t w o r k ，t h ev e r i f i c a t i o na n da r l a l y s i so ft h ee x p e r i m e n t a ls 咖c t u r e i sa c c o m p l i s h e d t h er e s u l t so ft h ee x p e “m e n ti n d i c a t e st h a tt h ep r o p o s e dd e s i g n m e c h a n i s mf o fd a t af e c e i v i n ga n dt h e 印p l i c a t i o nm o d e lb a s e do nu c li sf e a s i b l e a n de 仟e c t i v e k e yw o r d s ：b r o a d c a s t - s t o r a g es t r 旺c t u f e ；u n i f 0 mc o i l t e n tl o c a t o r ( u c l ) ； d i g i t a lt v ；u s e ri n t e r e s tm o d e l 独创性声明 本人声明所呈交的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，除了文中特别加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，也不包含为获得西南科技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。 关于论文使用和授权的说明 本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名：孪馥转 导师签名：灭白蜀日期：3 啤6 目。1 臼 西南科技大学硕士研究生学位论文第l 页 1 绪论 1 1课题研究背景与意义 1 1 1 课题研究背景 传统的广播电视通常是非互动“按时服务 的，用户只在遵守节目时间 表的情况下，才能得到服务，没有自主选择时间的自由。这种“按时服务， 没有考虑“随时、随意 的个性需求，缺乏“按需服务 的现代理念。而用 户对节目的“双向互动 ，是改善服务的首要课题，是百姓意向的大势所趋。 随着广播技术与存储技术的进步，已经为解决这个问题创造了全新机会： ( 1 ) 数字广播的进步 一个d v b s 的卫星频道或d v b c 的有线数字频道，净码率按3 2 m b p s 计，每2 4 小时的推送能力约3 5 0 g b 天。如果采用我国自主创新的a v s p 2 ，i e v e 4 数据压缩标准，每g b 容量对应2 小时标清节目，相当于每个数字 频道的极限能力是每天推送7 0 0 小时电视节目。 ( 2 ) 数字存储的进步 海量存储器的性能价格比，逐年明显改善，3 0 年来已改善超过一百万倍。 容量1 6 0 g b 的硬盘市价己降至5 0 0 元，l g b 的闪盘降至l o o 元。性价比继续 以每1 6 个月改善一倍的速率前进，海量存储器进入中国普通家庭，指日可待。 中国工程物理研究院李幼平院士提出了一种全新的信息共享架构一播存 结构，它可以用低成本方式，解决电视“按需服务”的互动化问题，希望通 过一个卫星广播频道，把许多电视节目和w 曲内容整合一体，营造“存文化 于民间 的公益型国家环境，。 1 1 2 课题研究意义 研究此课题有着深远的社会和经济意义，体现以人为本的思想。 ( 1 ) 能够改善广播网非互动“按时服务 的弊端，实现用户对节目的“双 向互动 ，体现了广播网“按需服务的趋势。 ( 2 ) 利用“统一内容定位代码”( u c l ) ，取代“广播节目时间表的功 能：改变了“电台栏目节目黟的电视内容定位顺序，创造一种全新的用户 界面，用户直接圈定栏目。 ( 3 ) 改变了广电行业在数字化进程中，创建的增值服务机制，将公益性 服务与增值服务分开。缩小地区与人群问在文化领域的“数字鸿沟 ，最终实 西南科技大学硕士研究生学位论文第2 页 现“数字文化家家有一，推动全民素质的提高。 1 2 课题来源 为解决电视“按需服务 的互动化问题，由中国工程院信息学部组织相 关小组，开展播存网格工程构思的咨询研究，试图在阐明“播存原理” 的基础上，向广电总局正式提出播存电视( b r o a d s t o r a g et v ，b s t v ) 的主 动咨询建议书。 1 3课题研究现状及存在的问题 1 3 1课题研究现状 中国的数据广播技术正在从模拟到数字、从窄带到宽带、从单向到双向 发生质的变化。国家广电总局总工程师杜百川表示，到2 0 0 5 年底，全国有线 数字电视试点城市的有线模拟电视一律停播；到2 0 0 8 年底，沿海省份及部分 西部城市有线模拟电视停播；到2 0 1 5 年底，全国有线模拟电视全部停播。也 就是说，届时有线电视广播网络仅传输数字电视节目信号，而目前全国数字 电视的总体渗透率仅为1 2 ，与英国7 0 、美国5 5 、日本5 0 的数字电 视渗透率相比，我国电视数字化市场空间亟待开发。以上叙述都说明了数字 电视代表了必然的技术趋势n ，。 近几年来李幼平院士领导的研究小组，于1 9 9 6 年开始共享信息理论研 究，2 0 0 0 年得出“播存结构”概念，2 0 0 1 年提出统一内容定位( u c l ) 和码 分并播并存的理念，2 0 0 2 年到2 0 0 3 年受到国外语义互联网及无尺度网络研 究的影响，2 0 0 4 年融入清华大学张尧学透明计算的概念，于2 0 0 5 年提出双 结构互联网的建议。 在李幼平院士思想的指导下，播存结构网络与u c l 技术已经开始引起人 们的重视。在国内已有中国工程物理研究院电子应用研究所、西南科技大学、 九洲电子集团等科研机构进行了u c l 的理论框架研究，并在局域网和d v b c 网络平台下进行了u c l 标引、映射、传输解析及u c l 代理的实验研究，研 究工作取得了较好的效果，得到了国家图书馆、国家广电总局和教育部的关 注和支持。中国教育电视台在张天林的领导下，开展了u c l 与并播技术在远 程教育中的实验研究，在与清华力合公司的合作下于2 0 0 3 年1 1 月已经通过 了地面实验与卫星传输实验，并与中宣部合作，利用l m 的卫星信道进行一 西南科技大学硕士研究生学位论文第3 页 群( 3 2 路) 的并播技术与u c l 实验。 同时，李院士提出的“播存结构 的思想得到了传媒科技界的广泛关注， 星线空间信息技术有限公司、北京天下互联信息科技有限公司，北京凯诚高 清电子技术有限公司等是播存网实践的先行者，把“播存结构 的思想应用 到相关的技术中，取得了一定的成果。 1 3 2 课题存在和亟待解决的问题 ( 1 ) 丰富多彩的节目内容 只有丰富多彩且对普通用户具有吸引力的内容才有可能真正刺激起数字 电视消费的需求。目前数字电视信息资源种类、数量有限，这阻碍数字电视 的推广使用h ，。 ( 2 ) u c l 和“播存结构 网络的深入研究 虽然国内对u c l 和“播存结构网络的研究已经开展了一段时间，建立 了初步的理论框架体系；但是仍然存在着许多亟待解决的问题，如对信息元 数据的描述规范，流媒体等信息资源的自动标引的研究等等。在对u c l 的研 究上，还没有制定统一的标准，另外由于这项技术的研究还涉及复杂的实验 环境，如海量信息资源、覆盖全国的转发平台、大容量的接收存储终端u c l 管理软件等，因此离实际应用还有一段距离。 1 4 论文的主要研究内容和组织结构 1 4 1 论文的主要研究内容 本文在深入理解有线电视数据广播传输系统原理和u c l 统一内容定位 技术的基础上，针对现有的有线电视广播网平台，从信息的内容理解与主动 服务的角度对播存电视系统开展理论和实验研究，并选择播存式电视智能终 端作为研究方向。论文将讨论本人在课题开发过程中所参与的实际研究工作， 主要包括以下几个方面： ( 1 ) 理解播存网络的构造原理，明确基本概念，搭建实验网络底层硬件 仿真平台； ( 2 ) 建立基于u c l 技术的语义解析和应用机制，验证基于播存电视的语 义信息解析的可行性； ( 3 ) 播存电视终端数据的恢复、识别、下载与存储； ( 4 ) 用户兴趣的挖掘和建立、用户兴趣度的计算方法研究，并依据用户兴 西南科技大学硕士研究生学位论文第4 页 趣开展一系列主动服务，如磁盘文件整理以及智能下载节目； ( 5 ) 编写软件，并通过播存网络实验验证上述理论的正确性； ( 6 ) 实验数据结果分析和应用前景展望。 1 4 2 论文的组织结构 第一章绪论，简要介绍课题研究的背景及意义、课题来源、国内外研究 现状以及论文的主要内容； 第二章详细介绍播存式数字电视系统涉及到的相关理论和技术基础。主 要介绍d v b 、m p e g 标准、u c l 技术以及d i r e c t s h o w 技术。 第三章介绍了播存式数字电视系统构架的总体描述与源端u c l 应用模 型，重点讨论了u c l 在终端的解析与应用模型的设计； 第四章详细介绍系统终端软件各模块的设计和实现方法； 第五章是实验开展与实施情况，并对实验结果进行分析与讨论。 结论部分是对整个论文工作的总结与进一步研究工作的探讨。 其中，第三、四章、五章是本论文论述的重点。 西南科技大学硕士研究生学位论文第5 页 2 播存式数字电视系统理论 2 1 播存原理 播存结构，即源端的并播结合用户端的并存结构。如下图2 1 所示。在 数字广播和用户之间，增添存储环节，形成基于播存原理的互动电视 ( b s t v ) 。各电视台通过数字广播，事先把内容存入用户身边的存储环节， 存储环节可以积累不同时刻播出的内容，把瞬态存在的广播数据流，变成为 时间上长期存在的内容库。用户通过对存储内容的读出操作，近距离实现对 电视内容的双向互动。电视内容定位有电台、栏目、节目三个层次( 如央视 一台、实话实说栏目、第1 0 1 期讨论高考的节目) 。过去定位顺序是：时间一 电台一栏目一节目，现在的定位顺序是栏目分类一栏目一各期节目，可以直 接圈定栏目。根据u c l 标引信息，只要感兴趣的栏目出现新鲜内容，存储器 都将自动下戴，做到“凡曾广播，我都拥有 。 图2 1播存式互动电视 fig 2 1t h eb r o a d c a s t s t o r a g et v 由于存储环节的介入，电视变成一种“无连接的服务。“无连接指电 台与用户之间，没有必要保持一条“连续接通的通信线路。当前的所有电 视，不管是否己数字化，都是“有连接的，从服务开始到看完节目，需要 同远方电台保持无中断的物理“连接。 用“无连接取代“连接，是广播有史以来的一次重大变革，意义深远。 首先是时间上解放了用户。他们可以随时、随意从存储环节中取出内容，而 西南科技大学硕士研究生学位论文第6 页 不受何时、何台播出的牵制。也解放了电台，他们不必顾虑此时此刻有多少 用户收看，只管将内容尽早投入存储环节就是了。电台、用户双方在时间获 得了自然匹配。不仅仅将“按时服务 改造成“按需服务一，而且2 4 小时1 4 4 0 分钟充分利用传输能力，可将大量的信息推入用户终端，广播带宽的成本大 为下降，效率大为提高阳”。 i p t v 把存储环节放在互联网的前端，通过i p 协议对远距离的存储环节 实现双向互动；b s t v 则把存储环节放在广播网的后端，只需对身边存储环 节双向互动。可以说，两者的第一原理没有两样，只是途径不同，成本瓶颈 不同，i p t v 需要更低的带宽成本，b s t v 则需要更低的存储成本，目前存储 成本的下降和下降趋势的增加为播存电视提供了现实的物质基础n 。 2 2 数字电视系统 2 2 1数字电视基本概念 数字电视是指从电视节目采集、制作、编辑、播出、传输、接收、显示 等全过程的数字化系统，也就是系统所有过程信号全是由o 、1 组成的数字流。 数字电视具有以下优势： ( 1 ) 更多的电视频道( 节目) 模拟电视带宽为8 m h z ，只能传送l 套节目。采用数字电视后，1 个频 道内就可以传送l 8 套数字节目甚至更多。频道利用率大大提高，频道数量 增加，可达数百套电视节目。 ( 2 ) 更好的图像质量 由于采用数据编码技术，信号不易在传输中失真，抗干扰能力强，因此 图像清晰度高。 ( 3 ) 更多的扩展业务和增值业务 电视节目数字化后，由于将音视频信号分别打包后复合成单路串行的比 特流，使数字电视具备了可扩展性、分级性、交互性与网络的互通性，因此， 可实现许多扩展业务和增值业务。如图文电视、交互电视、加密付费电视、 视频点播等服务，大大提高了数字电视的经济效益和社会效益悖，。 2 2 2 数字电视主要传输方式 根据不同的传输信道，数字电视可分为三种不同的信号传输方式他1 。 ( 1 ) 卫星数字电视 西南科技大学硕士研究生学位论文第7 页 卫星数字电视通常采用键控移向调制q p s k ，其调制效率高，要求传送 途径的信噪比低，适合卫星广播。卫星数字电视是数字电视得到最早应用的 技术，卫星传播方式覆盖面广，接收设备成本也不高，卫星数字电视广播和 卫星直接到户的接收方式已经相当普遍。 ( 2 ) 有线数字电视 有线数字电视通常采用正交振幅调制q a m ，其调制效率高，要求传送 途径的信噪比高，适合在传输环境最好的光纤和同轴电缆中传输。利用有线 网相对较好的传输环境，数字电视在有线网中传输可以得到更高的效率，在 具有双向传输的有线电视网里，可开展多种数字电视交互业务。 ( 3 ) 地面数字电视 由于地面传输环境复杂，信号在传输路径上有建筑等遮挡造成信号回波 反射，技术实现难度相对大。同时这也是国际上数字电视传输标准最不统一 的领域，目前在北美、欧洲和日本三种不同的地面传输体制，相互不兼容， 并均提交成为i e c 标准。 数字电视广播系统的原理如图2 2 所示： 视频信号 广一毒曼k r 4 视频编码嚣卜 i 崧嚣& l 。 1 视频编码器r 厂 解 复 地面 l 叫解调器卜呻 复 叫音频编码墨卜_ + 电视接收机 1 一 音频信号 用 _ 一调制嚣卜一 1 8 v s b 卜 用 f 。i 音频编码嚣 - l 音频编码嚣卜_ 嚣 i o f d m 罂 卜 数据i 篡咒l l i u a mh 一 1 6 v s b 图2 2数字电视广播系统的原理框图 f i g 2 2 t h ep ri n c i p l eo fd i g i tt vb r o a d c a s t i n gs y s t e m 图中，在音频和视频信号从模拟转换成数字后，它们被压缩。数据信号 可能包括电子节目指南e p g 、业务信息s i 等的数据信号，与压缩后的音频 和视频信号一起进行数据拼接。在信道编码之后，数据流被调制，然后经过 卫星、地面和电缆进行传输，数字用户利用用户终端系统收看数字电视节目。 西南科技大学硕士研究生学位论文第8 页 2 3d v b 标准体系 目前世界上主要有3 个数字电视标准体系：美国的a t s c 标准，欧洲的 d v b 标准j 日本的i s d b 标准n o ，。这些数字电视广播标准，都是基于m p e g 2 的传输流( t r a n s p o r ts t r e a m s ，t s ) 机制，而标准只是定义了如何在各种不同 的传输媒质上进行t s ( t r a n s p o r ts t r e 锄) 包传送。根据i s o i e c l 3 8 1 8 1 协议，所有数据被分割成1 8 8 字节大小的定长分组数据包，这些包在数字电 视广播中用来传送数字音视频以及相关的信息。 d v b 是数字电视系统中最完整，内容最为丰富的标准体系。它提供了一 套完整的、适用于不同媒介的数字电视广播系统规范。d v b 选定i s o i e c m p e g 2 标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，随 后对m p e g 2 码流进行打包形成传输流( t s ) ，进行多个传输流复用，最后通 过卫星、有线电视等不同媒介传输方式进行传输。d v b 传输系统对应的标准 为：d v b s 数字卫星广播系统标准、d v b c 数字有线电视广播系统标准、 d v b t 数字地面电视广播系统标准。 d v b 数据广播中的数据传输明确制定了五种不同的典型应用途径，以支 持多种数据传输方式幻m ，图2 3 给出了在e n3 0 11 9 2 中规定的各种数据广播 应用类型。 ( 1 ) 数据管道( d a t ap i p i n g ) 数据管道描述了支持数据广播服务的一种简单、异步、点到点的d v b 广播网络数据分发方式。该业务方式规定将需要广播的数据直接插入到 m p e g 2t s 分组的净荷中，但它没有规定数据报分割和重组的方式。在d v b 的具体应用中，数据管道机制用来传输任意用户自定义的数据类型。 ( 2 ) 数据流( d a t as t r e a m i n g ) 数据流描述了支持数据广播服务的一种面向流式业务的、点到点的数据 分发方式，其中，既可以是异步的、也可以是同步的或同步化的派发方式。 遵循数据流标准的数据广播由m p e g 2 系统定义的p e s 包封装。 ( 3 ) 多协议封装( m u l t i p r o t o c o le n c a p s u l a t i o n ) m 1 多协议封装描述了通过d v b 广播网络支持数据广播服务的通信数据报 文的传送派发方式。遵循多协议封装标准的数据报文由m p e g 2 系统定义的 d s m c c 段封装。 ( 4 ) 数据轮( d a t ac a r o u s e l s ) f 1 7 1 数据轮方式描述了支持数据广播服务的一种面向周期性数据单元传送的 西南科技大学硕士研究生学位论文第9 页 业务应用。在数据轮的应用模式中，这些数据单元能够被动态、及时地更新、 增加和删除。 ( 5 ) 对象轮( 0 b l e c tc a r o u s e l s ) 对象轮方式支持需要周期性广播d s m c cu u ( u s e r _ t o u s e r ) 数据对象 的数据广播业务。d s m c c 对象轮代表一种由d s m c cu u 对象集台而成的 特殊服务，使得通过路径对象、文件对象和流对象从服务器端向客户端传输 组结构化的数据对象变得十分方便。 蛳“。”“勰；慧。 、= 1 、：i ；、- f ：c 二) j3 、；、 l l l i i j j 一+ “【l n 【：二t i i 、 m 、! - ( 、l = h 1 “l 图23数据广播应用类型关联示意图 f 帽2 3b r a p h ic a r e la tjo no fd a t ab r o a d c a s t l n g p p | ic a t l o n s 24m p e g 标准 m p e g 是活动图像专家组( m o v i “gp l c t u r ee 。p o n sg r o ”p ) 的缩写，于 9 8 8 年成立。m p e g 标准是由国际标准化组织i s o 和国际电工委员会i e c 茈 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 0 页 同制定的音视频编解码标准。目前m p e g 已颁布的音视频标准有m p e g 。1 、 m p e g 2 、m p e g 4 和m p e g 7 。m p e g 2 是专为数字电视传输和分配高质量 音视频制定的。 m p e g 2 标准目前分为九个部分，前六部分是：系统( i s o i e c1 3 8 1 8 1 ) ， 视频( i s o i e c1 3 8 1 8 2 ) ，音频( i s o i e c1 3 8 1 8 3 ) ，符合测试( i s o i e c 1 3 8 1 8 4 ) ，软件( i s o i e c1 3 8 1 8 5 ) ，数字存储媒体的命令和控制( i s o i e c 1 3 8 1 8 6 ，d s m c c ) ，第七部分规定不与m p e g 1 音频反向兼容的多通道音 频编码，第八部分现已停止，第九部分规定了传送流的实时接口。 m p e g 2 标准在数字电视中应用最广泛。根据传输媒体质量的不同， m p e g 一2 系统层定义了两种复合信息流：传送流和节目流，传送流即t r a n s p o r t s t r e a m ，简称t s 流；节目流即p r o g r a ms t r e 锄，简称p s 流。两种流定义都 是面向分组的多路复用流，都是由p e s 分组和一些包含其它必须信息的分组 构成的，都支持一路节目的视频、音频压缩流在共同时间基准点上的多路复 用。单个音频和视频原始数据流的多路复用方法如图2 4 所示。系统标准包 括虚线右侧的处理n ”。 卜系统规范范围_ - 卜 图2 4 i s 0 i e c1 3 8 1 8 1 简化的总体框图 f i g 2 4s i m p ii f ；e df r a m eo fi s 0 l e c1 3 8 1 8 一l 传送流由一道或多道程序组成，每道程序由一个或多个原始流和其它的 流多路复用在一起。原始流数据加载在p e s 分组中。p e s 分组由p e s 分组首 部以及其后的分组数据组成。p e s 分组是插在传送流分组中的，每个p e s 分 组首部的第一个字节就是传送流分组有效负载的第一个字节。 传送流分组由分组首部及有效负载两部分组成。分组首部占4 字节，有 西南科技大学硕士研究生学位论文第l l 页 效负载占1 8 4 字节，t s 分组结构如表2 1 所示。 分组首部各字段语义具体说明如下； ( 1 ) 同步字节 固定为o l o 0 0 1 l l ( 0 x 4 7 ) ，用于分组同步，它表示一个t s 包的开始。 ( 2 ) 传送错误指示符 当置为1 时表明在相关的传送分组中至少有一个不可纠正的错误位。 此标志应由传送层之外的实体置1 。当被置l 后，在错误被纠正之前不 能重置为o 。 表2 1t s 分组的结构 t a b 2 1 s t r u c t u r eo f t sp a c k e t ( 3 ) 有效负载单元开始指示符 用来指示传送流分组带有p e s 分组或p s i 数据时的情况。当传送流分组 的有效负载带有p e s 分组数据时，该指示器具有以下特性：1 表明传送流 分组的有效负载将以p e s 分组的第一个字节开始，0 表明在传送流的开始 不是p e s 分组。当该指示器置为l 时，在所有传送流分组中有且仅有一 个p e s 分组开始。 当传送流分组的有效负载带有p s i 数据时，该指示器具有以下性质：如 果传送流分组带有一个p s i 部分的第一个字节，它的值被置1 ，表明传送 流分组的第一个字节带有指针字段( p o i n t 曲f i e l d ) ；如果传送流分组不带有 个p s i 部分的第一个字节，它的值被置o ，表明在有效负载中没有指针 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 2 页 字段。 本论文研究的系统中，当t s 有效负载中含有数据包分段时，该位置 为l ，否则置为o 。 ( 4 ) 传输优先级 当被置为1 时，表明相关的分组比其它具有相同p i d ，但此位没有被 置1 的分组有更高优先级。传送机制可根据此位确定在一个原始流中数据 的优先级。根据不同的应用，此优先级字段的编码可以不考虑p i d ，或者仅 在一个p i d 内编码。此字段可能被通道特殊编码器或解码器修改。 ( 5 ) 分组识别 指示存储于分组有效负载中数据的类型。p i d 值o x 0 0 0 0 为程序关联表保 留，而o x o 0 0 1 为条件访问表保留。p i d 值o x o o o o o x o o o f 保留，o x l f f f f 为空分组保留。 ( 6 ) 传送扰频控制 用来指示传送流分组有效负载是否被扰频。注意t s 包头和适配域不能 加扰。扰频控制值如表2 2 所示。 表2 2扰频控制值 t a b 2 2s c r a m b i ec o n t r o iv a f u e 取值 描述 o o 0 1 1 0 ll 无 未定义 偶数键 奇数键 ( 7 ) 适配字段控制 用于指示本传送流分组首部是否跟随有调整字段和或有效负载。适配字 段控制值如表2 3 所示。 ( 8 ) 连续计数器 随着每一个具有相同p i d 的传送流分组而增加，当它达到最大值后又回 复到0 。如果适应字段控制值为0 0 或1 0 ，则不应增加。在传送流中， 复制的分组可能被做为两个连续的具有相同p i d 的传送分组送出。复制的分 组和原分组有着相同的连续计数器值，而适应字段控制值应为o l 或1 1 。 一 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 3 页 除去程序参考时钟字段有效值( 如果有的话) 将被重新编码外，在复制的分 组中，原分组中每一个字节都被拷贝。 表2 3适应字段控制值 t a b 2 3 d a p t i o nf i e i dc o n t r o lv a i u e 取值描述 0 0 未定义 。 o l无适应字段，仅含有效负载 1 0 仅含适应字段，无有效负载 1 l 适应字段+ 有效负载 在一个特定的传送流中那些具有相同p i d 的分组的连续计数器值是连续 的，或者与前一个相同p i d 的分组差l 时，或者在遇到“不增加 条件( 适 应控制字段值为0 0 或l o ，或上面所描述的复制分组) 时，及在非连 续指示器为l 时，连续计数器将不连续。空分组的此字段无定义。 ( 9 ) 有效负载 来自p e s 分组、p s i 部分，以及不在这些结构中的私有数据的连续字节， 空分组的p i d 为o x l f f f 。该负载可以赋任何值。本论文研究的系统中，有 效负载的数据是私有数据，数据类型由p i d 标识。 2 5 统一内容定位( u c l ) 技术 2 5 1u c l 定义 目前普遍采用的是将信息空间视为“按地址定位的空间，确切地说， 是按信息“存储源地址 定位的空间。如在i n t e r n e t 上广泛应用u r l ( u n i f 0 恤 r e s o u r c el o c a t o r ：统一资源定位器) 就是如此，而并不是真正的“资源定位。 定义3 1 ：统一内容定位u c l ( u n i f o r i nc o n t e n tl o c a t o r ) 是网络信息资 源的一种属性与内容描述结构b ，。 u c l 是由中国工程院李幼平院士提出的，是在数据广播网络平台( 如有 线电视h f c 网) 及i p 交互网络平台( 如互联网) 上实现信息资源组织管理 的创新技术理念，其目的是解决网络信息资源的发现、查找、识别、传输、 控制和主动服务等问题，目标是实现网络信息资源的“个性化按内容主动服 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 4 页 务一。 在信息空间( c y b e r s p a c e ) 里，每份多媒体文件都是一个多维矢量。矢量 的模量( 长度) 是文件字段数，矢量的方向取决于对文件内容进行精细定位 的一组代码，即u c l 代码。u c l 代码对文件内容的类别、主题、出处、时 段、作者、关键词、分类代码等做出多维度的标引。读者的需求和文件的内 容都用u c l 矢量来表达，通过对u c l 矢量的关联计算，在浩瀚的信息空间 中按内容准确定位文件。 设u c l 的向量表示为： u = ( 甜l ，材2 ，甜f ) ( 2 1 ) 式中甜；，f ；n 是u c l 的分量数，一般与被描述对象、应用领域、传 输方式、用户终端形式有关。 在播存式互动电视系统中，u c l 代码嵌套在广播流数据包的包头之中。 取代“广播节目时间表的功能。u c l 是一组最短1 6 字节的元数据，嵌套 在t s i p 数据包的包头之中，具体标明t s 流中的该i p 包，属于何栏目、何 主题、原创于何台、是否鲜活内容、免费或收费、在节目流中序号等。 2 5 2u c l 关键技术 u c l 研究的关键技术主要有：u c l 技术规范、u c l 的标引与传输、u c l 的应用与主动服务问题。 建立u c l 的初衷就是实现信息资源的统一标引，便于信息的理解和信息 的主动服务。如果没有行业的统一规范，研究者各自为阵的话，信息标引含 义互相不统一，难以实现信息的相互理解与主动服务。u c l 技术规范的研究 需要了解传输信息的内容，需要针对不同的传输网络来做出相应的技术规范。 不同的应用领域对于u c l 的要求有明显的区别，应该根据本行业的特点建立 符合与传输内容和传输性质相一致的u c l 规范。如远程教育u c l 技术规范 u c l e ，基于w e b 的u c l 技术规范u c l w 等口儿们1 。 如何将源端的信息贴上代表信息内容的u c l 标签，如何将u c l 信息镶 嵌在各层数据的结构中，如何在终端对各层数据帧结构中的u c l 信息解析是 u c l 在传输过程中要解决的问题。 利用u c l 技术实现信息理解和主动服务是研究u c l 的最终目的。开展 终端的u c l 研究工作尤其重要和有价值。终端的u c l 研究包括u c l 的解析， 基于u c l 的数据流控制，用户兴趣图谱研究，基于u c l 的智能代理等等。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 5 页 2 5 3u c l 与e p g e p g 是( e l e c t f o n i cp r o g r 锄g u i d e ) 电子节目指南的英文缩写，也称为 电视节目指南，是一种互动应用。它的主要功能是将所有数字电视节目按不 同的分类规则组合在一起，用户通过遥控器就可以进行查看，也可以从e p g 中直接切换到正在播放的节目中去。u c l 与e p g 在终端都可以向用户展示 正在播放的节目内容，起到一个标识的作用，但是它们也不完全相同，u c l 与e p g 的区别在于： ( 1 ) 内容 u c l 与e p g 在内容上有所不同。e p g 是u c l 在电视中的一种实现方法， 即u c l 信息以e p g 的方式来提供给用户，u c l 是对任何一种数据内容的 标引方法。 ( 2 ) 功能 u c l 与e p g 在功能上有所不同。u c l 可以为用户提供主动服务、内容 定位等功能，而e p g 只是供用户浏览的节目清单，只起到一个节目导航的作 用。 ( 3 ) 传输方式 u c l 与e p g 在传输方式上不同。u c l 可映射到网络中不同层次上进行 传输和使用( 见3 2 2 节) ，而e p g 通常情况下都是以d v bs i 或m p e g2p s i 的信息方式作为t s 流的负载在数据链路层中进行传输。 2 6dir e c t s h o w 技术 d i r e c t s h o w 是一个开放性的应用框架，具有一套基于c o m 的编程接口， 为w i n d o w s 平台上的多媒体应用需求提供了完整的解决方案。d i r e c t s h o w 的 设计初衷就是尽量要让应用程序开发人员从复杂的数据传输、硬件差异、同 步性等工作中解脱出来，总体应用框架和底层工作由d i r e c t s h o w 来完成，基 于d i r e c t s h o w 框架开发多媒体应用程序就会变得很简单。 d i r e c t s h o w 主要提供播放本地文件或i n t e m e t 服务器上的多媒体数据， 以及从视音频采集卡等硬件设备中捕获多媒体流的功能。它能够播放多种压 缩格式的视音频文件( 或流) ，包括m p e g ，q u i c k t i m e ，a v i ，w a v 以及基 于d e of o rw i n d o w s 和w d m ( w i n d o w sd r i v e rm o d e l ) 的视音频捕获流“。 如图2 5 所示，图中央最大的一块即是d i r e c t s h o w 系统，虚线以下是 r i n go 特权级别的硬件设备，虚线以上是r i n g3 特权级别的应用层。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 6 页 d i r e c t s h o w 系统位于应用层中。它使用一种叫f i l t e rg r a p h 的模型来管理整 个数据流的处理过程；参与数据处理的各个功能模块叫做f i l t e r ；各个f i l t e r 在f i l t e rg r 印h 中按一定的顺序连接成一条“流水线协同工作m ，。 ， f i l t e r 的连接实际上也就是f i l t e r 上p i n 的连接，p i n 是一种c o m 组建， p i n 的连接实际上是连接双方使用的媒体类型的一个“协商 过程，而媒体 类型的“协商 是能够成功构建f i l t e rg r a p h 链路的关键。连接的方向一般总 是由上一级f i l t e f 的输出p i n ( o u t p u t ) 指向下一级f i l t e r 的输入p i n ( i n p u t ) 。 f i l t e r 包含一个输出p i n 和一个输入p i n ，或者包含其中的一个。 图2 5 d ir e c t s h o w 系统 f i g 2 5 t h es y s t e mo fd ir e c t s h o _ 按照功能来分，f i l t e r 大致分为3 类：s o u r c ef i l t e r s 、t r a n s f o r mf i l t e r s 和r e n d e r i n gf i l t e r s 。s o u r c ef i l t e r s 主要负责取得原始媒体数据( 即数据源) ， 数据源可以是文件、因特网计算机里的采集卡( w d m 驱动塞外或v f w 驱动 的) 数字摄像机等，然后数据往下传输；t r a n s f o r mf i l t e r s 主要负责数据的格 式转换，例如数据流分离合成、解码编码等，然后将数据继续往下传输； r e n d e r i n gf i l t e r s 主要负责数据的最终去向一一将数据送给显卡、声卡进行 多媒体演示，或者输出到文件进行存储。 在p i r e c t s h o w 中数据传送主要有两种模式：推模式( p u um o d e l ) 和拉 模式( p u l lm o d e l ) 。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 7 页 推模式最典型的情况发生在l i v es o u r c e ( 实时源，如采集卡的c a p n l r e f i l t e r 等) 中。这种源您能够自己产生数据，并且使用专门的线程将这个数据 “推 下去，推模式也是d i r e c t s h o w 中最常见的一种数据传送方式。如图 2 6 所示的推模式f i l t e rg r a p h 链路