（计算机软件与理论专业论文）数字家庭中智能交互媒体制作系统的研究与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 数字家庭是近年兴起并迅速发展的一个概念，伴随着它逐渐贴近人们的生 活，这个概念越来越多的受到人们的关注，与之相应的数字家庭协议应运而生。 目前数字家庭已经在各个方面取得许多成果，其中音视频娱乐方面，是与人们 生活最为密切，受到最多关注的一个方面。 多媒体的制作是当前多媒体领域研究的一个重要问题，家庭环境下多媒体 制作过程普遍存在易用性和功能性之间的矛盾，功能强大的媒体制作软件往往 上手困难、操作复杂，相反，操作简便的媒体制作软件往往不能满足用户功能 方面的需求。 数字家庭和多媒体制作是近年两个热门研究领域，基于两者的研究发展迅 速。在众多数字家庭协议中，i g r s 是当前国内兴起较早且应用较广的一个数字 家庭通信协议，经过多年的发展，该协议已日趋成熟。 本文研究的背景正是基于以上两方面内容，研究在数字家庭环境下，利用 数字家庭中媒体资源，便捷的实现多媒体制作。主要研究工作包含： ( 1 ) 多媒体制作利用p e t r i 模型的派生i - h t s p n 模型，通过对模型中库所和 变迁赋以属性并组织，利用构建的p e t r i 流生成多媒体文件。 ( 2 ) 对i g r s 协议的研究，通过对i g r s 协议框架的封装与集成，以d l l 的 j n i 调用方式，在i - h t s p n 多媒体制作系统中进行调用，实现在数字家庭环境 下的应用。 ( 3 ) 加入生成多媒体的交互功能，允许用户通过对p e t r i 流程的控制，实现 与生成的多媒体的交互，更好的对用户进行信息的展示。 ( 4 ) 在交互性的基础上对多媒体智能自适应性做出了一定的研究和尝试，提 出了自适应性播放的模型。就关于在数字家庭中应用i - h t s p n 模型进行的多媒 体制作存在的优缺点，本文在结尾进行了总结，并对相关发展方向做出了展望。 本文提出的基于i - h t s p n 模型的多媒体制作方法，允许用户简单方便的进 行多媒体的制作、编辑和播放。通过对i g r s 协议的封装与集成，该系统可以 发现并利用数字家庭网络中的媒体资源进行多媒体制作，达到在数字家庭环境 中的使用的目的。同时本文在p e t r i 流多媒体文件的交互性和智能自适应性方面 山东大学硕士学位论文 进行了积极的探索和尝试，创新性的提出了相关理论模型，具有较高的理论研 究意义。 相信随着数字家庭概念的进一步推广和多媒体制作技术的发展，该研究方 向和研究成果也必将会越来越多的受到科研以及商业领域的关注与重视。 关键词：数字家庭：p e t r in e ti - h t s p n ；着色p e t r i 模型；i g r s 协议； 交互多媒体制作：自适应播放。 i l 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t ”d i g i t a lh o m e ”i sar a p i dd e v e l o p e dc o n c e p tw h i c hp r o p o s e di n r e c e n ty e a r s a l o n gw i t hag r a d u a l l yc l o s e rt op e o p l e sl i v e s ，m o r ea n dm o r ea t t e n t i o na n ds t u d i e s a r ec o n c e m e d ，a n dm a n yc o r r e s p o n d i n gp r o t o c o l sc a m ei n t ob e i n g a tp r e s e n ti nt h e d i g i t a lh o m eh a sm a d em a n ya c h i e v e m e n t si nv a r i o u sa s p e c t s ，a m o n gw h i c h ，a u d i o a n dv i d e oe n t e r t a i n m e n ti st h ec l o s e s tp a r tw i t ho u rl i v e sa n da l s oa t t r a c t e dm a n y t h ep r o d u c t i o no fm u l t i m e d i ar e s e a r c hi sa l li m p o r t a n ti s s u ei nc u r r e n t l y m u l t i m e d i af i e l d f a m i l ye n v i r o n m e n tm u l t i m e d i ap r o d u c t i o np r o c e s sw i d e s p r e a da c o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h ee a s e - o f - u s ea n df u n c t i o n a l i t y , p o w e r f u lm e d i ap r o d u c t i o n s o f t w a r ei so f t e nd i f f i c u l tt og e ts t a r t e da n dc o m p l i c a t e dt oo p e r a t e ，t h eo p p o s i t e ， e a s yt ou s em e d i ap r o d u c t i o ns o f t w a r ea r eo f t e nu n a b l et om e e tt h en e e d so f u s e r s h o wt od e v e l o pac o n v e n i e n ta n dp r a c t i c a lm u l t i m e d i ap r o d u c t i o ns y s t e mi si nm a n y r e s e a r c h e se f f o r t sn o w d i g i t a lh o m ea n dm u l t i m e d i ap r o d u c t i o n sw h i c hd e v d o pr a p i d l ya r et w op o p u l a r f i e l do fs t u d yi nt h e s ey e a r s a m o n gv a r i o u sd i g i t a lh o m ep r o t o c o l s ，i g r s ，w h i c h h a st h ew i d e s td o m e s t i ca p p l i c a t i o n ，h a sm a n ym a t u r em a r k e t sa sw e l la st h e d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fp r o d u c t sa f t e ry e a r so fd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r , t h eb a c k g r o u n dt ot h es t u d yi sb a s e do nt h ea b o v et w oa s p e c t s ，o u r g o a l i st o f a c i l i t a t et h ec o m p l e t i o no fas i m p l ea n dc o n v e n i e n tm u l t i - m e d i a p r o d u c t i o ni nt h ed i g i t a lh o m ee n v i r o n m e n t m a i nr e s e a r c hw o r ki n c l u d e s ： ( 1 ) f a c i l i t a t et h em u l t i m e d i ap r o d u c t i o nb yu s i n gt h ei - h t s p nm o d e lw h i c h e v o l v e df r o mt h ep e t r in e tm o d e l w ec o u l dg e tt h em u l t i m e d i af i l e sb yt h e p r o p e r t y - v e s t e da n do r g a n i z a t i o no f p l a c e s ”a n d ”t r a n s i t i o n s ” ( 2 ) r e s e a r c ht h ei g r sp r o t o c o l ，b yt h ep a c k a g i n ga n di n t e g r a t i o no ft h ei g r s p r o t o c o l ，w ec o u l df a c i l i t a t e t h er e a l i z a t i o nm u l t i m e d i ap r o d u c t i o ni nd i g i t 蜀a e n v i r o n m e n tb yj n id l lc a l l ( 3 ) a d d i n gg e n e r a t i o nm u l t i m e d i ai n t e r a c t i v ef u n c t i o n ，w h i c ha l l o w su s e r si n t e r a c t f r e e l yw i t ht h em u l t i m e d i ab yp e t r ip r o c e s sc o n t r o l ，b e t t e ri n f o r m a t i o no nt h eu s e r i i i 山东大学硕士学位论文 d i s p l a y ( 4 ) i na d d i t i o n ，b a s e do nt h er e a l i z a t i o no fi n t e r a c t i o n ，w em a d es o m er e s e a r c ho n i n t e l l i g e n ta d a p t i v ed i s p l a y i n g ，a n da t t e m p tt oa c h i e v eas e l f - a d a p t i v em o d e l ( 5 ) f i n a l l y , i n d i c a t ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h ei - h t s p nm o d e l a p p l i c a t i o ni nd i g i t a lh o m e s u m m e du pt h ew h o l es t u d i e sa n dr e s e a r c h e si nt h i s p a p e r , a n ds u p p o s e st h er e l a t e dd e v e l o p m e n td i r e c t i o nt ot h ef u t u r e b a s e do nt h et w oc u r r e n tm o s t p o p u l a rc o m p u t e rs c i e n c ef i e l d - t h ed i g i t a lh o m e a n dm u l t i m e d i ap r o d u c t i o n ，t h i sp a p e rp r o p o s eam u l t i m e d i ap r o d u c t i o ni n d i g i t a l h o m em e t h o d ，w h i c hb a s e do nt h ei - h t s p nm o d e l u s e r sp r o c e s so fm u l t i m e d i a p r o d u c t i o na n de d i ti ss i m p l ea n dc o n v e n i e n t a tt h es a m et i m e ，t h i sp a p e ri n a k e sl o t s o fe x p l o r a t i o n sa n da t t e m p t si ni n t e r a c t i v ea n di n t e l l i g e n ta d a p t i v ep o s i t i v ea s p e c t s ， w h i c hh a sg r e a tt h e o m t i c a lv a l u ea n dc o m m e r c i a la p p l i c a t i o n s w eb e l i e v et h a tw i t h t h ep r o m o t i o no fd i g i t a lh o m ea n dm u l t i m e d i ap r o d u c t i o n s ，t h i ss u b je c tw i l lb e c o m e m o r ea n dm o r ei m p o r t a n ta n dv a l u a b l e s ot h a tt h eg e n e r a lu s e r sc o u l de n j o yt h e c o m f o r t a b l e1 i r e k e y w o r d s ：d i g i t a lh o m e ；i 。h t s p n ；p e t r in e t ；i g r sp r o t o c o l ； i n t e r a c t i o n - m u l t i m e d i a ；s e l f - a d a p ta u t h o d n g 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：蒿圭垄日期：三翌嘞胡 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 喈寸 论文作者签名：塑丝堑导师签名：日期：垄鲍婴 山东大学硕士学位论文 11 研究背景 111 数字家庭 第一章引言 “数字家庭“h 是近年兴起并迅速发展的一个概念，其核心的设计思想就 是以高性能的电脑或多功能的平板电视为中心，连接如数码相机、手机、m p 3 播放器、家庭影院、数字家电甚至安防系统等，使得消费者可以用鼠标、键盘 或遥控器来控制家中所有的相连电器，实现家电的组网和资源的共享。与之相 应的智能组网、即插即用式的网络协议也相继被提出。如i g r s 、e 家佳“、 咖“1 等已经形成规范标准并趋于完善。数字家庭网络协议的发展，使得家电 智能组网和资源共享成为现实。 数字家庭的 早期使用者们搭 建家庭网络的主 要目的，曾经只是 为了实现互联网 接入的共享，而现 在，随着数字化多 媒体内容越来越 囤1 - 1 数字家庭概念图 丰富，制作、获取越来越方便，包括家庭娱乐，家居控制，网上银行，学习、 教育、医疗等都已成为数字家庭的一部分。我们可以粗略的说，数字家庭是指 将各种数字化产品，按照现代家庭生活需求，通过一个相应的网络将视听娱乐、 信息服务和家居控制等功能有效地组合在一起，实现互相识别，资源共享的目 的，并能够进一步与外界进行信息交互和社会化家庭服务的综合系统。具体到 多媒体娱乐方面，数字家庭的拥有者们希望通过便携终端，在家庭网络中为存 储在传统的p c 上的大量内容与娱乐设备之间架起一座桥，将锁在书房里p c 上 的娱乐内容释放到客厅中，卧室中，甚至是移动设备上。 山东大学硕士学位论文 虽然“数字家庭”的概念堪称深入人心，但是实际上我们距离上述真正的 数字家庭还有较长一段路要走。目前我们还不会期待只要发个短信，浴盆就会 自动放水并加温；或者在公司用电脑遥控电饭煲自动煮饭，这种听起来有点不 太靠谱的美好前景也仅仅在实验室的构思和尝试阶段。不过至少我们已经可以 通过只遥控器操纵电脑、电视等多种家电，将媒体娱乐领域的数字家庭愿景 初步在客厅的十尺空间中慢慢展开。 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 可视电话，视频会议i f 机顶盒8 、无线 p 路由器 无线网络相机9 、无线v o l p 机盒 无线视频工p 电话 1 0 、 网络附加存储 通用远程控制器1 1 、p c 存储 痹体网关1 2 、针对m o d 的w e b 流媒体中心 图l - 2 数字家庭示意图 山东大学硕士学位论文 1 1 2 多媒体制作 所谓多媒体刚，是指能够同时采集、处理、编辑、存储和展示两个或以上 不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画 和活动影像等。多媒体制作一直是计算机领域一个热门的研究领域，近些年得 到迅速的发展。但目前在多媒体制作领域普遍存在的一个问题就是，专业的媒 体制作过程的成本无论从时间上还是从人力、物力的消耗上来说都是非常昂贵 的，而面向家庭用户，特别是电脑知识缺乏用户的多媒体制作软件缺乏。多媒 体的制作过程普遍存在易用性和功能性之间的矛盾，即功能强大的媒体制作软 件往往上手困难、操作复杂，相反，操作简便的媒体制作软件往往不能满足用 户功能方面的需求。 美国加州大学柏克莱分校的l a w r e n c ea r o w e 与佐治亚理工学院的 r a m e s hj a i n 在其联名发表的“f u t u r ed i r e c t i o n si nm u l t i m e d i ar e s e a r c h 嘲中指 出，当前多媒体研究领域中最大的挑战之一就是“使得制作复杂的多媒体作品 就像我们使用字处理软件或绘图软件一样简单方便。 1 2 数字家庭环境下的多媒体制作 数字家庭中的一个重要方面是家庭媒体娱乐，用户可以通过便携控制终端 自由发现家庭网络中在线媒体服务器上的共享媒体资源，通过对这些资源的选 取，完成指定操作。如传输到指定在线媒体播放器进行播放或传输到另一台在 线媒体服务器等等。此外，用户还存有对数字家庭中的媒体资源编辑和处理的 需求，如对音、视频的剪辑，对照片、文字的合成等，这就引申出多媒体制作 的概念。 如何满足用户在数字家庭网络中多媒体制作的需要，实现一个便捷实用的 图1 名系统制作媒体源图示 多媒体制作系统，就成了我们需要 研究和实现的内容。 我们的目标是基于特定模型， 通过对媒体资源的组织和合成，完 成多媒体文件的制作功能，在多媒 体制作的媒体资源方面，允许用户 山东大学硕士学位论文 使用本地、万维网的媒体资源，此外，可以允许用户自由发现数字家庭网络中 的共享媒体文件，进而对数字家庭中的媒体文件进行编辑和处理，实现数字家 庭环境中多媒体方便快捷的制作。 1 3 本文的工作和章节安排 数字家庭环境中交互媒体制作的研究涉及计算机网络、人机交互n 1 、自动 机嘲、人体工程力学曲3 等研究领域。目前基于p e t r i 网的多媒体制作国外已经做 了一定的研究，国内尚处于起步阶段。而数字家庭的概念也是于2 0 0 6 年进入我 国发展，正处于一个尝试和探索的时期。基于两者结合方面的研究目前国内还 存在许多空白。针对以上情况，我们在结合国外一些相对成熟的研究和我国数 字家庭通讯协议，结合自己的一些新的想法和创意，对数字家庭环境下交互媒 体的制作进行了一定的研究，并进行了系统的实现和进一步的展望和探索。 本文主要分为以下几个基本部分： 本章为引言部分，主要介绍研究的背景。 第二章中介绍基于p e t r i 网的多媒体制作思想，i - h t s p n 模型、以及基于此 模型的多媒体制作。 第三章中，主要介绍数字家庭的通信模式，研究一种数字家庭的通讯协议， 对协议栈的封装和在p e t f i 流多媒体制作系统中的调用。 第四章中，我们将前面两部分的内容结合起来，实现在数字家庭环境下的 制作，并对通过对p e t r i 流的控制，在生成的多媒体文件中，实现与用户之间的 交互，更好的进行信息展示，以及用户相关信息的采取，便于下一步功能的探 索和实现。 第五章是系统进行多媒体制作过程的展示，以及在数字家庭环境下应用的 功能展示。 第六章中本文基于p e t r i 流多媒体文件交互性实现的基础上，对多媒体的智 能自适应播放做出了相关的思考和研究，并进行了一定的尝试，初步提出实现 的概念模型。 第七章中我们对本文的工作做出总结，指出本文不足，并对下一步的研究 工作进行展望。 4 山东大学硕士学位论文 第二章基于p e t r i 网的多媒体制作 p e t r i 网具有严密完整的数学模型支撑和形象直观的图形描述的特点，自七 十年代末传入我国后，在计算机与自动化等领域逐渐引起关注，目前已被应用 到软件设计、工作流管理、工作流模式、数据分析、并行程序设计、协议验证 等多个领域，在多媒体制作方面，同样可以引入p e 仃i 网建模的方法，通过构建 p e t r i 流来对多媒体进行表示。 2 1p e t rj 网概述 p e t r i 们最早由c 矾a p e t r i 博士于1 9 6 2 年在他的博士论文中提出，论文中 采用网络描述计算机系统事件之间的因果关系。p e t f i 网是一种适用于多种系统 的图形化、数学化建模工具，为描述和研究具有并行、异步、分布式和随机性 等特征的系统提供了强有力的手段。与传统的系统建模、分析和控制方法相比， p e 仃i 网具有独特的优越性，它既可以用来建立系统的业务流程模型，又可以对 模型进行分析。正因为如此，p e t r i 网在计算机、自动化、通信、交通、电子与 电力、服务以及制造等领域都有着广泛的应用。 p e t r i 网是完全从过程的角度出发，为复杂系统的描述与分析而设计的一种 有效模型工具。它在描述并发、冲突、同步等重要行为现象上所表现的优势， 以及具有形式化步骤与数学图论相支持的理论严密性，特别是其图形表达的直 观性和便于编程实现的技术特点，非常适合工作流领域的建模需要。 使用p e t r i 网描述的好处：图形化的规范语义，基于状态而不是基于事件， 成熟的分析工具等，但表达业务流程较为复杂，如存在并发、冲突等情形时， 要用高层次的形式描述。p e t f i 网不仅具有充分的模拟能力，而且具有丰富的分 析方法。正因为如此，如今p e t f i 网应用己经涉及计算机科学的各个领域，如软 件工程m 1 、人工智能n 扣、并行编译、网络协议、操作系统射等等。但是在实际 应用中，p e t r i 网具有两个严重不足：一是无数据概念；二是无层次概念。这些 限制使之只能进行小系统的建模。7 0 年代后期高级网和8 0 年代后期高级网的 开发解决了这两个致命的不足，即对经典网进行颜色、时间和层次扩展。这种 高级网有机的结合了数据结构和层次分解，是能同时用于验证系统功能、逻辑 的正确性和评估系统性能的建模语言。此外，它还能自动或交互地进行仿真。 山东大学硕士学位论文 2 2p e t ri 网的定义 p e t r i 网是对离散并行系统的数学表示，是一种系统的、数学的和图形的描 述和分析工具，具有描述并发、异步、分布、并行、不确定的信息系统的能力。 p e t r i 网以其严格的数学表述方式、直观的图形表达方式、丰富的系统描述手段 和系统行为分析技术诸多优点，得到广泛的认可和应用研究，为计算机科学提 供坚实的概念基础，被广泛的认为是所有流程定义语言之母n 副。其基本定义如 下： 一个基本的p e t r i 网是一个四元组，p n s = p , t , c ，t ，其中： p = p l ，p 2 ，p n 是一个库所( p l a c e ) 集( p g ) ； t = t l ，t 2 , - t m 是一个变迁事件( t r a n s i t i o n ) 集合( t a ) ： c = ( p x t ) u ( t x p ) 是一个有向弧集( c o n n e c t i o n ) ； ( p , t , c ) 构成一个有向图： t ( t o k e n ) 令牌，是库所中的动态对象，可以从一个库所移动到另一个库所。 p e t r i 网具有以下三个规则： 1 ) 有向弧是有方向的； 2 ) 两个库所或变迁之间不允许有弧： 3 ) 库所可以拥有任意数量的令牌。 我们来看一个p e t r i 网实例： o 一库所； _ 一变迁； 一令牌； 图2 - 1p e t r i 网二元结构图 4 6 山东大学硕士学位论文 其行为可以描述为： 1 、对于一个给定的p e i r t 网，有限库所集p 中的所有元素为图的库所节点， 用符号“o ”表示；有限变迁集t 中的所有元素为图的变迁节点，采用符号“l 表示。 2 、由有向弧集c 可以决定图中各个库所节点和各个变迁节点之间所存在 的有向弧。从库所节点p 指向变迁节点t 的有向弧可以将变迁t 视为库所p 的 输出，而从变迁节点指向库所节点p 的有向弧则可以将库所p 视为变迁t 的输 出。 3 、有向弧的权是p e t r i 网中简化多重输入或多重输出的种表示，即一条 有向弧并加上旁边标注的权值就可以表示输入或输出的重数。权为l 时通常省 略。 4 、库所中的黑点通常都表示相应库所节点包含的t o k e n 数，状态标识m 就是对某个库所中t o k e n 数的表示，例如m ( p i ) 就是对应库所p i 中的t o k e n 数。 m ( p o ) 就是库所中p o 的初始t o k e n 数。 如果一个变迁的每个输入库所( i n p u t p l a c e ) 都拥有令牌，该变迁即为被允 许( e n a b l e ) 。一个变迁被允许时，变迁将发生( f i r e ) ，输入库所( i n p u tp l a c e ) 的令牌 被消耗，同时为输出库所( o u t p u t p l a c e ) 产生令牌。 2 3h t s p n 模型 2 3 1p e t r i 模型的扩展 近几年，国内外对基于p e t r i 网模型多媒体同步的研究非常活跃，而且已经 取得了一定的进展，目前基于多媒体同步问题的研究不外乎两类：多媒体同步 规范以及多媒体同步控制。前者用来规范多媒体对象之间的时间关系，从而准 确描述多媒体剧情，后者是为了克服延迟抖动和扭曲而采取的处理措施，本文 主要针对前者进行研究。 对于p e t r i 模型存在的限于多媒体同步序列展播的不足，人们又在p e t r i 网的 基础之上，进行了一系列的拓展。l i t t l e 和g h a f o o r 首先将p e t r i 网用于多媒体 同步的研究，并提出了o c p n n 6 1 模型。在o c p n 模型基础上，又相继提出 7 山东大学硕士学位论文 x o c p n n 7 1 、d t p n n 8 1 、m d s p n 1 9 3 ，m s p n 2 。3 模型，这些模型从各自的角度定 程度上分析解决了多媒体同步展示的问题，直到发展到后来的h t s p n 模型， p e t r i 模型多媒体同步控制相对成熟。 h t s p n 。：h i e r a r c h i c a lt i m e ds t r e a mp e t r in e t s ( 分级时间流p e t r i 网) ，其 最重要的思想是在模型中引入了时间链接，使人可以参与多媒体的展播，实现 对多媒体文件播放流程的控制。 2 3 2i - h t s p n 定义规则 i - h t s p n ：i n t e r p r e t e dh i e r a r c h i c a lt i m es t r e a mp e t r in e t ( 带解释信息的分级 时间流p e t r i 网) 。 对应于基本p e t r i 网的概念，h t s p nm o d e l 是一个六元组h t s p n = f t ，p ， c ，t ，r ，m l ，其中： p = p 1 ，p 2 ，p n 是一个库所( p l a c e ) 集( p d ) ； t = t 1 ，t 2 ，t m 是一个变迁事件( t r a n s i t i o n ) 集合( t a ) ； c = ( p t ) t 3 ( t p ) 是一个有向弧集( c o n n e c t i o n ) ； ( b t , c ) 构成一个有向图： t ( t o k e n ) 令牌，是库所中的动态对象，可以从一个库所移动到另一个库所。 r ：p r 1 ，r 2 ，风) 定义了由位置集向资源集 r l ，r 2 ，“) 的映射； m ：p m l ，m 2 ，m k 定义了由位置集向资源集时间关系 m l ，m 2 ，r n k ) 的 映射。 同时，h t s p n 还引入了t 的概念，t ：t e m p o r a lv a l i d i t yi n t e r v a l 。用 kn ，y 】来表示。其中，x ，y 分别代表最早和最晚点燃变迁时间：n 代表多媒体 数据的处理时间。 在基本p e t r i 网原有概念基础上，人们又在h t s p n s 中引入了下面3 个基本 概念： 原子组件( a t o m i cc o m p o n e n t s ) ：基本资源库所； 复合组件( c o m p o s i t ec o m p o n e n t s ) ：对原子组件，复合组件，链接组件的 一个复合表示，类似递归的思想； 链接组件( l i n kc o m p o n e n t s ) ：说明多媒体文档的逻辑结构及组件间的逻辑 山东大学硕士学位论文 关系，定义了浏览文档的语义，使用户控制多媒体文件播放成为可能。 一个包含各个组建且具有t 的具体例子如下所示： 2 ，木， 图2 2t 的具体例子 为了使p e t r i 流更好的表示多媒体信息，可以基于h t s p n 模型，对其进行 进一步扩展，即在原模型的基础上对模型中的库所及变迁做了专门的语义描述， 定义了库所描述的多媒体数据来源，以及显示特征等属性的抽象数据说明信息。 从而得到i - h t s p n 模型。 2 4 基于i - h t s p n 模型的多媒体制作 2 4 1 多媒体制作应用背景 多媒体，顾名思义，就是将视频、声音、图形、图象、文本、动画等多种 媒体结合在一起，形成一个有机的整体，能实现一定的功能，就称之为多媒体。 而p e t r i 网定义中的并发、异步、分布、并行特点，能够很好的满足多媒体由简 单媒体文件集成多媒体文件的需求。 9 山东大学硕士学位论文 一个实例如下： 媒体类型 语音 音乐 视频 图片 文本 图2 - 3 一个应用实例 2 4 2 多媒体文件与p e t r i 流之间的映射关系 时间 一个多媒体可以分成许多简单媒体资源在不同的时间段同步的一个整合。 上面这个多媒体示例可以用p e t r i 网模型进行描述，如下图所示： 图2 - 4 应用实例的p c t r i 表示 1 0 山东大学硕士学位论文 2 4 3 卜h t s p n 模型多媒体制作 i - h t s p n 模型是对h t s p n 模型的新的解释( i n t e r p r e t a t i o n ) ，专门强调了与 生成j a v a 多媒体应用程序有关的内容、显示结构啪1 。 传统的h t s p n 模型描述了多媒体文件的时序关系和逻辑关系，在此基础 上对库所和变迁进行语义的扩展，可以描述多媒体文件的内容和显示信息，本 文基于c + + 语言，每一个h t s p n 模型组件对应一个c + + 类，其属性描述了相 关媒体文件的内容和显示信息，具体可以在以下三个方面为多媒体文件建模： 1 ) 内容结构建模：描述多媒体文件各组成部分的内容属性，i m a g e l 的 名称，大小，数据来源等。 下面是一个i m a g e 数据类例子： c l a s si m a g e u r l h t t p ：w w w e x a m p l e o r g i m a g e s i m a g e l j p g ； o r i g i n a l s i z e 【35 2 ，2 4 0 ： o r i g i n a l d u r a t i o n6 0 0 0 ： 2 ) 显示结构建模：描述多媒体文件各组成部分的显示属性，h n a g e l 显示的 具体位置及时间等。 下面是一个i m a g e 显示类例子： c l a s sp s l m a g e d a t ai m a g e p t r ； p r e s e t a t i o n - p o s i t i o n 【10 0 ，4 2 0 ： p r e s e t a t i o n d u r a t i o n6 0 0 0 ； 3 ) 概念结构建模：对多媒体文件各组成部分之间的逻辑关系及多媒体文件 本身的相关信息进行描述，如播放窗口的大小、背景、作者等。 山东大学硕士学位论文 一= 芝羔墨：麓：兰翟z 盘。苎：i ! ：= = ! ? | ：2 翟苎= 曼羔o = 2 。o 。一泌 图2 - 5 系统属性面板 i - h t s p n 模型提供了4 步多媒体制作方法阻4 j ： 1 ) i - h t s p n 模型中多媒体文档的说明：包括对概念、内容、显示结构的完 整的、精确的说明； 2 ) i - h t s p n 说明的分析：目的是控制多媒体的时间不同步、资源分配冲突、 以及其他形式的错误； 3 ) 多媒体文档的最后测试：通过对上面分析好的i - h t s p n 说明的解释( 显 示) ，看多媒体文档的显示过程和布局相对预期有什么差别： 4 ) 实现在i - h t s p n 模型中说明的多媒体文档的的j a v a 多媒体应用程序的 自动生成： 利用标准的j a v a 代码和j m fa p i 来实现从i - h t s p n 模型到j a v a 应用程序 的生成。首先来看一下整个体系结构的u m l 图，来说明每个活动对象的合作 关系以及多媒体文档的显示过程。 图2 - 6 解释结构模型 1 2 山东大学硕士学位论文 图2 - 7 一个具体的i - h t s p n 模型的u m l 图表示 在一个i - h t s p n 模型中包含以下两个子模型： 1 ) 时序模型( s c h e d u l e rm o d u l e ) 控制s 的各组成部分的显示的时序。 2 ) 显示模型( p r e s e n t a t i o nm o d u l e s ) 包括：t e x t - p r e s e n t a t i o n ，i m a g e - p r e s e n t a t i o n ，a u d i o p r e s e n t a t i o n ，v i d e o - p r e s e n t a f i o n 和a n i m a t i o n - p r e s e n t a t i o n 分别实现由有原子库所所表示的t e x t , i m a g e ，a u d i o ，v i d e o 和a n i m a t i o n 的显示。 山东大学硕士学位论文 状态信息 c o m o o s i t em o d u l ec l a s s l r 0 0 0 is c h e d u l e rc l a s s 从 s t a r t l i n k l s | i d e s h o w e n i m a g e l l m a g e 2 2 5 本章小节 调 度 数据信息 状态信息 调 度 数据信息 数据信息 息 2 - 8 具体实例与各模块之间关系 态信息i 状态信息 e n s c h e d u l e rc l a s s e s i m a g ep r e s e n t a t i o nc l a s s ；= ；= ；一i i ；j = = ；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 烹 i m a g ep r e s e n t a t i o nc l a s s ；= = = = = = 鲁i = = ，= = = = = = ；= = = = = = = = = = ：皇 i m a q ep r e s e n t a t i o nc l a s s p e t r i 网是一种常用的数学化建模工具，应用领域十分广泛，其中基于p e t r i 模型的多媒体制作也是其重要应用方向之一。本章主要介绍了多媒体制作基于 的模型p e t r i 网以及由其扩展而来的i - h t s p n 模型，并着重论述了基于此模型 的多媒体制作方法。通过对p e t r i 流程的设计和定义，可以方面快捷的完成多媒 体的设计和制作，是一种较为理想的多媒体制作方法。关于一些效果的展示， 本文在第五章中一并给出。 1 4 山东大学硕士学位论文 第三章i g r s 协议栈的封装与集成 3 1 数字家庭通信协议栈的概念 随着信息社会的发展，无论办公场所还是普通家庭内部的局域网络都变得 十分普遍，而且很多的家电设备也逐步的加入到网络中，“数字家庭网络 的发 展受到越来越多的关注，必将引发一场全球范围的网络通信革命。通信产业发 展的终极目标是不断改善人们的生活方式，家庭正日益成为数字媒体消费的要 地。随着家庭信息化的提升以及家庭网络的构建，数字家庭产业蓬勃发展，具 有巨大的发展潜力和前景。 3 1 1 数字家庭通信协议栈简介 数字家庭通信协议旨在通过家庭网关将公共网络功能和应用延伸到家庭， 以可灵活配置的家庭智能布线系统为基础，将各种信息终端( 如计算机、家电、 移动设备等1 互联互通，提供集成的语音、数据、多媒体、控制和管理等功能， 实现信息在家庭内部终端与外部公网及家庭内部终端之间的充分流通和共享。 数字家庭网络的研究和发展包含三大方向：( 1 ) 家庭影音娱乐：观看影片、欣赏 音乐、家庭共享；( 2 ) 电信及广播业务：视频点播、v o l p ( v o i c eo v e ri p ，简称v o i p ) 、 网络电视、远程办公教育医疗；( 3 ) 控制和监视功能：安防、电器控制、抄 表、电源管理。 1 9 9 9 年1 月7 日，m i c r o s o f t 推出了“通用型即插即用( u n i v e r s a lp l u ga n d p l a y ，简称t a n p ) 模式，初期目标是使家庭中的各种智能化家电都可以和p c 进行对等连接和资源共享，这一“简单家庭网络 方案得到了像i n t e l 和c i s e o 等许多大公司的支持，形成了数字家庭的雏形。 经过近几年的发展，数字家庭领域先后出现许多通信协议和标准，逐渐趋 于完善。国内外各大企业和家电公司纷纷联合，制定数字家庭相关标准，具有 影响力的相关标准有国内的i g r s ，e 家佳和国外的u p n p ，d l n a 嘲，n u t 嘲， e c h o n e t 船铂等，并在此基础之上开发相应的软件系统以及硬件设备，标准之争 已经开始，数字家庭网络相应的技术和标准已经成为国内外关注和研究的热点， 山东大学硕士学位论文 从而基于现有标准，开发使用数字家庭网络产品尤其是媒体展示系统就成为一 个紧迫和重要的问题。 2 0 0 3 年7 月17 日，由信息产业部科技司批准，以联想、t e l 、康佳、海 信、长城5 家企业发起、7 家单位共同参与的“信息设备资源共享协同服务 标准工作组正式成立( 简称i g r s 标准工作组) 。闪联( 即i g r s ) 标准适用的范围 是企业、公共场所、个人以及家庭所涉及的信息设备互联时，遵循共同资源及 功能服务接口标准。便设备能够有效实现资源开放及服务协同，提高设备功能 互操作性，并增强不同设备间组合服务的功能。经过工作组的努力，2 0 0 5 年6 月2 8 日，信息产业部正式批准发布了两项闪联标准：s j t l l 3 1 0 2 0 0 5 信息设 备共享协同服务第1 部分：基础协议、s j t l l 3 1 1 2 0 0 5 信息设备共享协同服 务第4 部分：设备验证，发展成为现在的i g r s 协议。 3 1 2i g r s 通信协议栈概述 i g r s 是i n t e l l i g e n tg r o u p i n ga n dr e s o u r c es h a r i n g 的缩写，是一种架构于 t c p i p 之上的网络应用层协议，目标是在有限