（计算机系统结构专业论文）支持多标准的交互式数字电视终端系统.pdf

摘要 摘要 数字电视是电视发展史上的一次重大技术革命，数字电视正以前所未有的速 度在发展。随着数字电视的广泛应用，可以在多硬件平台，多操作系统下收看数 字电视和接收数据广播就成为了非常迫切的需求，本文所设计的支持多标准的交 互式数字电视终端系统，就是为了满足在多平台，多系统下收看数字电视和接收 数据广播的需要。 本文设计的系统为支持多标准的交互式数字电视终端系统，能够用于接收、 处理、显示数字电视信号，并且接受用户操作，完成与用户交互等多项功能。系 统的研究、设计参照了国内外同类项目的研究方法、设计思路和测评标准。系统 的设计采用面向过程的程序设计方法，设计原则为模块分离，各个模块之间通过 简单的接口进行交互，从而保证系统逻辑清晰、维护性及伸缩性高；系统设计本 着占用资源少，整体性能高的原则；考虑到不同平台下编译器的支持，采用标准c 语言进行编码。 本文通过研究和对比主要数字电视标准和数字电视中间件标准，找出了标准 的共同点；设计了系统调用封装的方法来支持多硬件平台、多操作系统；研究并 实现了使用d s m c c 协议接收数字电视的数据流；通过编写l e x & y a c c 文件， 自动产生x m l 和c s s 解析器p a r s e r 代码，并生成d o m 树；调用数字电视浏览器 子系统，对数字电视信号进行显示；可以接受用户操作，并进行相应回应，完成 与用户交互。 在系统的验证方面，通过提交给用户后，用户所进行的商业化应用钡8 试表明： 本系统达到视频音频播放，数据广播，与用户交互等系统设计要求；系统灵活性 好，扩展能力强，性能优异，达到用户需求。 关键词：数字电视终端系统，数字电视标准，d s m c c f 数字存储媒体命令与控 制1 ，l e x & y a c c ，浏览器 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed i 【g i t a lt e l e v i s i o ni st h es i g n i f i c a n tt e c h n o l o g i c a lr e v o l u t i o ni nt h et e l e v i s i o n h i s t o r y i ti sd e v e l o p i n gw i t hv e r yh i g hs p e e d w i t ht h ed i g i t a lt e l e v i s i o n sw i d e s p r e a d a p p l i c a t i o n s ，i tb e c o m e st h eu r g e n tr e q u i r e m e n tt h a tw a t c h i n gd i g i t a lt e l e v i s i o na n d r e c e i v i n gt h ed a t ab r o a d c a s t i n go nt h em u l t i h a r d w a r ep l a t f o r ma n dm u l t i o p e r a t i n g s y s t e m t h es y s t e md e s i g n e di n t h i st h e s i si st h ei n t e r a c t i v ed i g i t a lt e l e v i s i o nt e r m i n a l s y s t e m ，w h i c hc a ns u p p o r tm u l t i s t a n d a r d s i tc a l lb eu s e dt or e c e i v e ，p r o c e s sa n d d i s p l a yt h ed i g i t a lt e l e v i s i o ns i g n a l s i ta l s oc a nf u l f i l lm a n yf u n c t i o n sl i k ea c c e p t i n gt h e s u b s c r i b e r s o p e r a t i o n sa n di n t e r a c t i n gw i t ht h eu s e re t c i nt h er e s e a r c ha n dd e s i g no f t h i ss u b j e c t ，ir e f e r r e dt ot h er e s e a r c h i n gm e t h o d ，d e s i g n i n gl o g i ca n dt h et e s t i n g s t a n d a r d so fr e l a t i v er e s e a r c hi nt h es a m es u b j e c t t h ew h o l es y s t e md e s i g ni sb a s e do n t h ep r o c e s s o r i e n t e dp r o g r a m m i n gm e t h o d t h ep r i n c i p l eo fd e s i g ni st h em o d u l e s e p a r a t i o n t h ei n t e r a c t i v i t yb e t w e e nm o d u l e si sp e r f o r m e dt h r o u g hs i m p l ei n t e r f a c e i n o r d e rt og u a r a n t e et h ec l e a rl o g i c , g o o dm a i n t e n a n c ea n ds c a l a b i l i t y t h es y s t e md e s i g n t a k e st h ep r i n c i p l ei n t oa c c o u n tt h a ti to c c u p i e sf e wr e s o u r c e sa n di sw i t ho v e r a l lh i 曲 p e r f o r m a n c e s t a n d a r dcl a n g u a g ei su s e dc o n s i d e r i n gt h es u p p o r to fc o m p i l e r so n d i f f e r e n tp l a t f o r m s t h i st h e s i sm a i n l ys t u d i e da n dc o m p a r e dt h em a i nd i g i t a lt e l e v i s i o ns t a n d a r d sa n d t h ed i g i t a lt e l e v i s i o nm i d d l e w a r es t a n d a r d st of i n dt h es a m e n e s so ft h e m ，d e s i g n e dt h e m e t h o dt h a ts y s t e mc a l l st h ee n c a p s u l a t i o nt os u p p o r tt h em u l t i - h a r d w a r ep l a t f o r ma n d m u l t i - o p e r a t i n gs y s t e m ，s t u d i e da n dr e a l i z e dr e c e i v i n gt h ed i g i t a lt e l e v i s i o nd a t as t r e a m u s i n gd s m - c c ( d i g i t a ls t o r a g em e d i a - c o m m a n da n dc o n t r 0 1 ) p r o t o c o l ，g e n e r a t e dt h e x m la n dc s sp a r s e rc o d e sa u t o m a t i c a l l yt h r o u g hw r i t i n gt h el e x y a c cf i l e sa n d f o r m e dt h ed o m ( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) t r e e s t h e ni tc a nd i s p l a yt h ed i g i t a l t e l e v i s i o ns i g n a lb yc a l l i n gt h ed i g i t a lt e l e v i s i o nb r o w s e rs u b s y s t e ma n di n t e r a c tw i t h s u b s c r i b e r s i nt h ea s p e c to fs y s t e mt e s t i n g , t h ew h o l es y s t e ma l r e a d yp a s s e dt h ec u s t o m e r s c o m m e r c i a la p p l i c a t i o nt e s t i n g i tc a nf u l f i l lt h es y s t e mr e q u i r e m e n t so fp l a y i n gv i d e o a b s t r a c t a n da u d i o ，d a t ab r o a d c a s t i n ga n di n t e r a c t i v i t yw i t hs u b s c r i b e r s ，e t c i th a sg o o d p e r f o r m a n c e ，f l e x i b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y ，a n dc a na c h i e v et h ec u s t o m e r sr e q u i r e m e n t s k e y w o r d s ：d i g i t a lt e l e v i s i o nt e r m i n a ls y s t e m ，d i g i t a lt e l e v i s i o ns t a n d a r d s ， d s m c c ( d i g i t a ls t o r a g em e d i a - c o m m a n da n dc o n t r 0 1 ) ，l e x & y a c c ，b r o w s e r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，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 为获得电子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 确的说明并表示谢意。 签名： 銮 垒日期：跏p 厂年煳占日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 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 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 躲吐 、 铜 邢扣 年i 月上日 第一章绪论 1 1 数字电视基本概况 第一章绪论 数字电视【1 】是用数字信号表示图像信息。从广义上讲，就是电视信号制作，播 放和接收的全过程都使用数字技术的电视系统，相当于把计算机的数字技术运用 到电视中来，其实就是传统模拟电视系统的数字化。狭义上讲，一般把现有的模 拟电视信号数字化以后，进行的数字信号处理、传输、存储、接收的电视系统称 为数字电视系统。日常生活中经常谈到的数字电视，通常就是指人们日常生活紧 密相关的数字电视广播。 自从数字电视问世以来，得到了迅速的发展。数字电视的最大特点是电视信 号是以数字形式进行广播的，其真正含义的：数字电视系统成为一个数字信号传 输平台，在这个平台除可以提供传统电视和声音广播业务外，还可以提供其它业 务。如电视购物、电子商务、软件下载、v o d 等多种业务。数字电视技术产品以 电视与互联网相结合，硬盘的使用，视频点播的发展为其主要特征。交互式应用 越来越广泛，电子商务，即时节目点播等也成为发展的趋势。因此也叫做交互式 数字电视。 广义的数字电视概念突出了两个信息：其一数字电视强调全数字过程，涵盖 电视节目制作、播出、传输、存储、接收等各个环节；其二数字电视由于技术先 进性的差别有不同的发展层次。 数字电视和传统模拟电视相比，有许多新的特点和优点，如表1 - 1 所示。 表1 1数字电视和模拟电视比较 视频格式音质数据服务交互业务 模拟电视 3 5 2 * 2 8 8 一般没有或很少没有或很少 标清电视 7 2 0 * 5 7 6 杜比解码a c - 3 方式，能提供多种形式的业务 s d t v 可支持5 声道加超重低包括数字服务和交互业 音道的5 1 环绕家庭影务，让受众可以接收多样 高清电视 1 9 2 0 + 1 0 8 0 院服务，具备c d 级音的信息服务并且有一定 h d 质效果选择性和能动性 具体表现在如下几个方面： 第一，图像和伴音质量高。影响电视图像和伴音质量的因素主要有两个：一 电子科技大学硕士学位论文 是失真，二是信噪比降低。模拟信号经过各种有源和无源电路不可避免地会产生 非线性失真和相位失真，不可避免地会引入噪声。这种失真和噪声逐步积累的， 传输的环节越多，失真与噪声就越严重。但数字信号来说，由于只有0 0 和0 1 两 个状态，可以在取样对接收到的信号进行判断，只在判断不出错，再生的信号与 始发端是完全一样的，去除了噪声和非线性失真、相位失真的影响，从而提高了 电视图像和声音的传输和接收质量。美国f c c ( f e d e r a lc o m m i s s i o no f c o m m u n i c a t i o n s ) 机构将数字电视清晰度划分为两个等级：s d t v ( s t a n d a r d d e f i n i t i o nt e l e v i s i o n ) 标准清晰度电视和h d t v ( h i g hd e f i n i t i o nt e l e v i s i o n ) 高清晰度 电视，并在国际电工委员会( m c ) 标准中得以确认。 第二，提高资源的利用率。利用数字音视频压缩技术，提高频率资源的利用 率，可在现有的一个模拟电视频道中传送4 1 0 路标准清晰度电视节目或一路高清 晰度电视节目。 第三，数字电视广播变了观众收看电视节目的形式，从被动地收看到主动地， 交互地收看等。 第四，为计算机与电视的融合提供了契机。数字视频与数据并没有本质的区 别，它本身就是一种特殊的数据，计算机网络可以用来传送数字视音频数据，同 样传送数字电视的信道也可以用来传送其它数据。在数字电视广播信道中传送数 据徵据广播，d a t ab r o a d c a s t i n g ) 将是未来数字电视系统的重要组成部分和基础。在 广播信道中传输数据在模拟电视系统中就已经存在了，如字幕( c a p t i o n i n gd a t a ) 和 图文电视( t e l e t e x t ) 。在模拟信号中传播数据信息主要是利用场消隐期间n 僵i ) 来加 载数据信息。但数字电视所能提供的数据广播，无论是在数量上还是质量上，都 远远超过了模拟电视，可以带给用户全新的业务模式和业务数据。未来数字电视 系统许多应用( 包括交互式应用) 都将建立在数据广播标准的基础上，如远程购物， 远程教学，交互电视，软件下载等。 目前开展的数字电视业务对用户端而言，从严格意义讲还不是彻底的数字电 视，这是因为广大用户所使用的仍是传统的模拟电视接收机，数字电视机由于受 到标准未完全统一、产量较少、价格昂贵等因素制约，还没有完全进入广大百姓 家庭，因此在今后一段时间内，数字电视的发展在一定程度上，将会受到接收设 备未能广泛使用的制约。但是，这种状况的存在，也为此类设备的发展提供了良 好的机遇。本文的目的设计这样的交互式数字电视终端系统。 2 第一章绪论 1 2 本文主要研究内容和贡献 本文所设计的交互式数字电视终端系统是数字电视终端的整体解决方案，正 是为了解决用户用不同方式收看数字电视和接收数据广播的而设计的。 本文主要研究和对比了主要数字电视标准和数字电视中间件标准；设计了系 统调用封装的方法来支持多硬件平台、多操作系统；研究并实现了使用d s m c c 协议接收数字电视的数据流；通过编写l e x & y a c c 文件，自动产生x m l 和c s s 解析器p a r s e r 代码，并生成d o m 树；调用数字电视浏览器子系统，对数字电视信 号进行显示；可以接受用户操作，并进行相应回应，完成与用户交互。通过p c 机 和嵌入式设备两个环境的基本测试，本系统达到视频音频播放，数据广播，与用 户交互等系统设计要求。 在终端系统的商业化版本提交给用户后，通过用户所进行的商业化应用测试 表明，系统灵活性好，扩展能力强，性能优异，已经达到用户需求。 本文工作的主要贡献是： 设计了高性能的系统。为了提高整体性能，本文系统从以下几个方面对系 统进行了优化。在程序设计过程中，以效率为首先考虑的要求，充分提高 系统速度；考虑到不同平台下系统硬件的差异，尽量优化对内存的使用。 设计了裁减性和移植性强的系统。可以根据嵌入式设备和系统的不同条件 和用户需求，对支持的协议和解析模块进行动态裁减；设计的显示模块相 对独立，解析模块生成的中间结果与图形用户界面无关。采用这种相对独 立的结构使显示功能独立于其他模块，视图可以针对不同的显示设备做出 调整，而不会影响到其他模块。 设计了有较强显示能力和可伸缩性的系统。本系统字体的识别和显示能力 很强，图片的显示和定位准确，页面的显示结构合理优越，不会出现无法 显示和显示结构混乱等问题；整个设计有比较完整的功能，考虑到数字电 视应用的多样性，设计为既能工作于高端环境，也能适应低端应用。可以 显示图形对象，也可只显示文本对象；既可使用文件系统，也可不使用文 件系统。 1 3 论文组织结构 第一章简单介绍了数字电视基本概况以及本系统的主要贡献。 3 电子科技大学硕士学位论文 第二章主要介绍了数字电视标准以及中间件标准。数字电视标准包括美国 a t s c 标准制式，欧洲数字视频广播d v b ，日本i s d b 地面广播和中国数字电视标 准；中间件标准包括d v b m h p ，a r i b 。b m l ，a t s c d a s e ，c a b l e l a b s 0 c a p ， 授d 殴。 第三章主要介绍了系统总体设计，系统架构，对多平台的支持，整体系统的 软件结构等。 第四章主要介绍了d s m c c 协议和实现，包括d s m c cd c 协议和d s m c c o c 协议。 第五章主要介绍了p a r s e r 解析器设计，包括x m l 解析器，c s s 解析器和d o m 模块的遍历和修改。 第六章主要介绍了浏览器子模块，包括消息机制，c s s 样式表，l a y o u t 模块， j a v a s c r i p t 模块，g d i 模块和其他模块。 第七章是系统测试，包括系统基本测试和商业化测试。 第八章是论文总结和未来展望。简单阐述了主要研究内容和取得的成果，并 展望了本文所述系统的前景与未来。 4 第二章数字电视标准研究 第二章数字电视标准研究 数字电视有三种传输网络。数字电视传输网络主要指地面、有线和卫星三大 数字电视广播传输网络。地面数字电视广播网络通过电视台制高点天线发射无线 电波，覆盖电视用户，用户通过接收天线和电视机收看电视节目。这是数字电视 广播最基本的传输网络形式，除了娱乐、学习等公益功能之外，其普遍性、可控 性和抗毁性还被视为国家安全设施，使之成为紧急情况下动员国民最直接最可靠 的工具。 由于模拟电视传输网络无力处置噪声积累和多径干扰，迫使人们把天线架出 室外，导致公用天线系统在楼群中发展。随着全频道模拟电视广播信号的光纤宽 带传输技术的突破，一个以光纤为干、同轴电缆为支的树形光纤同轴电缆混合网 ( a f c ! ) 在城市得到普遍利用，逐渐演进成为脱离地面广播系统而独立存在的有线电 视广播网络，拥有绝大多数的城市电视用户。与地面广播网必须全国统一频率规 划不同，有线广播网可以一城一网或一地一网，具有企业运营特征，在电视用户 端它们通过有线制式的机顶盒与电视机连接。 和地面、有线数字电视广播传输网络不同，卫星数字电视广播网络( 简称卫星 直播系统) 是把数字电视节目信息集中经卫星地面发射站用微波发送到离地面3 5 8 万公里高度的地球同步卫星上，地球同步卫星用微波转发回地面，用户电视机通 过对卫星无遮挡的小型卫星接收天线和卫星制式的机顶盒收看卫星数字电视节 目。根据电波传播原理，卫星数字电视广播信道是微波直线传播的恒参信道，传 输功率效率是其主要矛盾。 2 1 数字电视传送系统标准 目前从国际范围来看，美国、欧洲以及日本分别与1 9 9 5 年、1 9 9 7 年、1 9 9 9 年研制开发了三种不同的数字电视传送系统标准。中国也刚刚完成制定自己的数 字电视传送系统标准。 2 1 1 美国 t s c 标准制式 美国在数字电视系统研究方面起步最早，1 9 8 2 年就成立了先进电视制式委员 5 电子科技大学硕士学位论文 会a t s c ( a d v a n c e d t e l e v i s i o n s y s t e m s c o m m i t t e e ) 。它由美国e i a 、i e e e 、n a b 、 n c t a 及s m p t e5 个工业学术社团组织共同建立。1 9 9 3 年由m i t 等7 家公司组 成数字h d t v 大联盟。1 9 9 6 年底，美国联邦通信委员会批准由大联盟开发，a t s c 委员会制定的主要用于地面广播数字电视系统的标准( 称为a t s c 8 v s b ) 2 1 。 a t s c 标准包括视频编码输入，扫描格式和预处理，视频编码压缩参数，音频 编码器输入格式和预处理，编码和压缩参数，业务复用，传输层特性及规范。同 时，a t s c 标准允许使用1 8 种图像格式，包含现有的标准清晰度电视( s d t v l ，高 清晰度电视( h d a w ) 和电脑画面格式。视频压缩编码采用m p e g 2 标准，音频压缩 编码采用a c 3 标准，如表2 1 所示。 在北美a t s c 和s c t e 侣o c i e t yo fc a b l et e l e c o m m u n i c a t i o n se n g i n e e r s ) 合作进 行地面广播，有线电视和卫星电视的数字电视标准工作，s c t e 建立美国有线电视 技术标准，建立了o p e n c a b l e ( 机顶盒) 和d o c s i s m c n s ( c a u em o d e m ) 。s c t e 的技术评估和测试由c a b l e l a b s 进行，如c a b l em o d e m 是否符合m c n s 标准是由 c a b l e l a b s 负责测试认证的。 表2 1a t s c 标准格式 显示标准显示格式屏幕比例图像速率 h d t v1 9 2 0 8 1 0 8 0 1 6 ：96 0 1 ，3 0 p ，2 4 p h d t v 1 2 8 0 8 7 2 01 6 ：96 0 p ，3 0 p ，2 4 p s d t v7 0 4 * 4 8 0 1 6 ：9 ，4 ：36 0 p ，6 0 1 ，3 0 p ，2 4 p s d t v7 0 4 + 4 8 04 ：3 6 0 p ，6 0 1 ，3 0 p ，2 4 p 2 1 2 欧洲数字视频广播 欧洲数字视频广播d v b ( d i g i t mv i d e ob r o a d c a s t i n g ) 计划开始于1 9 9 3 年9 月， 它由当时的“欧洲数字视频广播启动小组”发起，有来自全球2 5 个国家的超过2 0 0 多个组织参加，目的是要制定欧洲的基于m p e g 一2 的数字电视业务的框架，找到 一种对所有传输媒体包括卫星、电缆电视和地面广播的普通电视和高清晰度电视 的广播与传输都适用的数字电视技术和系统。 系统能灵活传送m p e g 2 视频，音频和其他数据信号。 系统使用统一的m p e g 2 传送比特流。 系统使用统一的服务信息系统提供广播节目的细节等信息。 系统使用统一的一级里德索罗门前向纠错系统。 使用统一的加扰系统，但可有不同的加密。 6 第二章数字电视标准研究 选择适于不同传输媒体的调制方法和通道编码方法以及任何必须的加纠 错方法。 鼓励欧洲以外地区使用d v b 标准，推动建立世界范围的数字视频广播标 准。这一目标得到了i t u 卫星广播的支持。 支持数字系统中的图文电视系统。 经过多年的努力，d v b 制定了包括基带数据格式，传输系统，条件接收和交 互式业务在内的众多标准，这些标准统称d v b 标准。主要的标准有三个：d v b s 、 d v b c 和d v b 一1 3 】，分别用于卫星、电缆电视和地面广播，已得到e t s i ( e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r di n s t i t u t e ) 的批准。d v b s 已被i t u 推荐，d v b s 的标 准是e t s3 0 04 2 1 ；d v b c 的标准是e t s3 0 04 2 9 ：d v b - t 的标准是e t s3 0 07 4 4 。 d v b 的标准反映了制造商，广播商，节目供应商以及网络运行者等多方面的要求 【4 1 。 2 1 3 日本i s d b 数字电视系统 在日本，自1 9 9 3 年起即开始研究i s d b 0 n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t m b r o a d c a s t i n g ) 。1 9 9 9 年春季制定了i s d b 系统的标准，用于数字视频，数字音频与 数据广播。i s d b 在调制方面与d v b 一样选择了多载波调制，但具体的技术与d v b 不一样，它采用的是b s t - o f d m ( b a n ds e g m e n t e dt r a n s m i s s i o n - o f d m ) 。 i s d b 系统地综合了多种数字化的内容，其中每种成分都可以包括h d t v 、 s d t v 、声音、图像、文字等。 i s d b t 的主要特点有： 采用m p e g 2 传输流的标准接口。 能在m p e g 2 传输流的基础上直接进行信号综合。 对数据流内的不同内容可以灵活地使用适宜地调试方式及码率。 利用控制信号通知接收机关于复用和调试的配置信息。 可以采用部分接收的方法用简单接收机接收部分业务。 2 1 4 中国数字电视标准 2 0 0 6 年8 月3 0 日，中国国家标准化管理委员会正式公布于2 0 0 6 年8 月1 8 日 批准的，具有自主知识产权的中国数字电视地面广播标准3 8 2 0 6 0 0 2 0 0 6 数 字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制，成为强制性的国家标准。 7 电子科技大学硕士学位论文 至此，中国多年的标准之争终于告一段落，地面数字电视打上了真正的中国 烙印。同时，国标的公布也标志着中国的广播电视数字化进入了一个崭新的时代。 中国数字电视传输标准一共包括三个标准：地面传输标准、有线电视标准和 卫星电视标准，有线数字电视标准和卫星电视标准此前已确定采用欧洲标准 d v b c 和d v b s ，而地面传输标准则融合了清华大学d m b 。t 标准【”、上海交大 的a d t b 可6 j 和广播科学研究院t i m i 三种标准。 2 2 数字电视中间件 在交互式数字电视的发展过程中，中间件系统的出现数字电视发展的重要里 程碑。中间件是使得应用软件不再依赖于各个硬件平台，系统集成的时间因而也 大大缩短。 中间件系统是一个为交互应用提供完整应用编程接口的软件系统，是交互式 数字电视的核心技术及其应用开发的工具，它处于数字电视的技术平台和互动应 用之间，建立在数字电视接收设备驱动层之上。中间件系统包含一系列的功能， 如内存管理、通信管理、图形系统管理、s i 数据装载、系统资源管理以及与前端 系统间的通信及控制等。中间件系统采用虚拟机概念，具有可扩充性、可移植性、 可靠性、跨平台等特点，它提供一整套端到端的解决方案，包括节目制作、播出、 管理等，可以使得业务功能更强大，内容更丰富多彩。中间件的优点是：本身独 立于操作系统和硬件平台，具备内容丰富的应用程序接口；开发应用程序简单， 具备功能强大的实用工具库，应用程序可“一次开发、多次使用”。 中间件技术是交互式数字电视业务全面开展的重要技术手段，目前国际上中 间件的标准有五种：包括欧洲的d v b m h p ( m u l t i m e d i ah o m ep l a t f o r m ) 用，日本的 a r i b - b m l ( b r o a d c a s tm a r k u pl a n g u a g e ) ，美国的a t s c - d a s e ( d t va p p l i c a t i o n s o f t w a r ee n v k o n m e n t ) ，c a b l e l a b s o c a p ( o p e n c a b l ea p p l i c a t i o n p l a t f o r m ) ， a t v e f ( a d v a n c e dt e l e v i s i o ne n h a n c e m e n tf o r u m ) 。中国也正在制订自己的中间件标 准。 下面对这几种标准做简单的论述。 d v b m h p 欧洲业者所组成的欧洲广播联盟( e u r o p e a nb r o a d c a s tu n i o n ，e b u ) $ 1 j 定了一系 列的标准，包括卫星、有线、地面广播等一系列数字视频广播，它把多媒体家庭 平台m h p ( m u l t i m e d i a h o m e p l a t f o r m ) 作为交互数字电视应用的规范，为交互电视 8 第二章数字电视标准研究 提供了一个通用的软件平台框架。 d v b m h p 规范采用j a v av n - t u a lm a c h i n e 为基础平台，所有符合j a v a 语言规 范开发的应用程序，都可以在基于d v b m h p 规范的中间件系统上运行。 d v b m h p 规范1 0 版己经公布并且己经获得欧洲通讯标准组织的认可。d v b m h p 规范1 1 版也已经发布，这两个标准t 8 3 t 9 1 啾布在m h p 的官方网站( w w w m h p o r g ) 上以提供用户下载。由于该标准发布较早并且完整，为交互电视发展较好的欧洲 业者所接受，因此取得了很大的市场优势，已经有很多厂家宣布支持该标准，并 根据该标准开发相关数字电视应用产品。 a r i b b m l 日本的a r i b b m l ( s t d b 2 4 ) 标准主要是基于b m l 和d s m c cd c ，并增加 扩展了j a v a s c r i p t 以便更好地编写交互式应用。b m l 是一种规范的语言，符合未 来电子商务的要求；而d s m - c cd c 是一种数据传输国际标准，因此该标准有一 定的适用性。 a r s c d a s e a t s c - d a s e 是北美地区数字地面广播电视标准下设的1 3 s 1 7 1 小组所提出的 数字电视应用软件环境d a s e ( r r r va p p l i c a t i o ns o f t w a r ee n v i r o m e n 0 建议书，与 d v b m h p 类似，也选择j a v av m u a lm a c h i n e 作为系统构建的基础平台。 a t v e f 这是一个由i n t e l ，m i c r o s o f t 和c n n ，d i r e c t t v ，d i s c o v e r y ，s o n y ，t i m ew a r n e r ， n b c ，p b c 等电视广播商与节目提供商所支持的高级电视论坛a t v e f ( a d v a n c e d t e l e v i s i o ne n h a n c e m e n tf o r u m ) ，主要是从内容制作角度出发，定义一个以h t m l 语言为基础的通用平台，希望能实现网络信息互动，以降低节目制作成本，提高 节目内容的丰富性和互动性。整个标准是一种将h t m l 作为数字电视主要格式的 数字电视标准。其重点目标在于由现有i n t e m e t 标准进一步整合发展e n h a n c e dt v 服务构架，因此它与目前的互联网在较大程度上兼容。 c a b l e l a b s o c a p 由北美地区有线电视业者组成的c a b l e l a b s 虽然早在2 0 0 0 年6 月就先行完成 了数字电视接收机硬件规格的制定，为设备供应商提供可移动式安全机制( 或称之 为p o d 模组1 的设计参考，但在软件标准方面，则推迟到2 0 0 0 年底才参考 d v b m h p 标准，制定互动应用平台o c a p ( o p e nc a b l ea p p l i c a t i o n sp l a t f o r m ) ，经 过一年多的努力，c a b l e l a b 于2 0 0 2 年2 月正式对外宣布第一版的o c a p1 0 标准， c a b l e l a b s 在第二个版本o c a p 2 0 标准中，增加了展示引擎p e ( p r e s e n t a t i o n 9 电子科技大学硕士学位论文 e n g i n e ) 。不过由于o c a p 发展较晚，且与d v b m h p 规格大致相仿，因此目前在 市场上处于弱势。 2 3 数字电视标准比较 在对凡大数字电视标准分析后，本文对数字电视标准做了较全面的比较。视 频音频编码均采用m p e g - 2 ( g 使用a c - 3 1 ，如表2 - 2 所示。 表2 - 2三种数字电视标准比较 欧洲传播数字电视( d v b ) 美国数字电 欧洲地面广欧洲电缆广欧洲卫星传 日本数字电 视( a t s o播数字电视 播数字电视播数字电视 视( i s d b ) ( d v b - t 、( d v b c 、( d v b s 1 视频编码 m p e g 2m p e g 一2m p e g 一2m p e g 一2m p e g 。2 音频编码 a c 一3m p e g 2m p e g 一2m p e g 一2m p e g 2 复用方式 m p e g 2m p e g 2m p e g 2m p e g 一2m p e g 2 通过分析可知，数字电视标准均支持以下内容： 数据接收部分均采用d s m c c ，包括d s m c cd c 和d s m c co c ( 参见第 四章1 数据广播部分均支持x m l 标准，均支持c s s 样式表 数据交互部分均采用j a v a s c r i p t 标准 它们之间还存在以下的区别： 美国，日本数字电视标准的d s m c c 采用d c 标准，欧洲数字电视标准采 用o c 和d c 标准，本系统采用配置文件进行匹配。 l o 第三章系统总体设计 第三章系统总体设计 本文所设计的交互式数字电视终端系统是数字电视终端的整体解决方案，目 前这种终端系统已经成为应用的热点【埘。通过对d s m c c 网络传输协议以及 x m l 、j a v a s c r i p t 等语言的支持，完成收看数字电视和接收数据广播的功能；同时， 数字电视终端系统可以在嵌入式设备上正常使用，满足在嵌入式环境下，收看收 听相应文字、图像、声音、视频等信息。 3 1 系统整体架构 t e r m i n a ls y s t e m 十 謦j ：二。 。一s y s t e mc a l l j ? 、j j 。 鬣，= i j 。? 纛蠹毫：。o p e r a t i n gs y s t e m ：。：j ：。j ，j 3 t 隧瑟：薹：蠢纛誊：”：嚣h a r d w a r e 。“5 攀鬈二? 篡，三，麓 图3 1 系统平台和操作系统 本文所设计的交互式数字电视终端系统可以支持不同的硬件平台和操作系统 ( 如图3 1 所示) ，如常见的x 8 6 - w i n d o w s ，x 8 6 一l i n u x ，s h l i n u x 以及其他的嵌入 式系统等。 3 1 1 多平台的支持 本系统对多个硬件平台和操作系统的支持，实现上采用了相应增加一个中间 层的做法( 图3 4 ) 。支持本系统通过对系统调用的封装来调用不同操作系统的a p i 函数。增加的系统调用的封装( e n c a p s u l a t i o no fs y s t e mc a l l ) ，即对操作系统所提供 的系统调用( s y s t e mc a l l ) 进行封装，在不同平台上使用时，浏览器和操作系统无关 的部分无须修改，达到对多个平台的良好支持的目的。 在系统的设计中，每个需要调用s y s t e mc a l l 的模块，都在本模块内部建立不 同的目录来存放不同操作系统调用的封装。 以s o c k e t 部分为例，s o c k e t 属于h t t p 模块( 如图3 2 所示) ，目前支持w i n 3 2 、 1 1 电子科技大学硕士学位论文 l i n u x 和t - e n g i n e 系统f 1 1 l ( 参见7 2 系统实际测试) 。 醪h t t p 誊b r s e r h “e r 5 霜露b r o w s e r j f t t p 田| 醢b r o w s r s 。e k e t 3 - 2 h t t p 模块结构 具体实现函数为： s o c k e tc l o s e 0 s o e k e t _ c o r m e c t o ( s o c k e t _ c r e a t e 0 s o c k e t _ d e l e t e 0 3 1 2 系统整体架构 落b r o w s * x - s o e k a t 豳1 i 隧t - e n g i n e 陵w i t d 2 s o c k e t 系统调用封装 本文所设计的交互式数字电视终端系统的整体架构建立在操作系统层之上， 分为四个组成部分： 系统调用的封装( 3 1 1 已做介绍) d s m c c p a r s e r 解析器 b r o w s e r 浏览器子模块 3 1 2 1 基本处理流程 本系统的d s m ，c c 接收模块接收从服务端传送出的s o u r c e 流，包括视频音频 流，数据广播，文字图像等。数据交由p a r s e r 解析器泡括x m l p a r s e r 和c s sp a r s e r ， 详见第五章) ，进行解析，解析后的数据由b r o w s e r 浏览器子模块进行分析，处理 和显示。在完成显示处理后，与用户交互g e tc o n t r o l 记录下操作内容，将数据传 往b r o w s e r 和服务端，等待处理，完成交互处理部分( 如图3 3 所示) 。 第三章系统总体设计 t e r m i n a ls y s t e m 图3 3 基本处理沉程 3 1 2 2b r o w s e r 处理流程 经过p a r s e r 处理后的数据，将分成几个部分。视频音频数据由软件解码模块 或硬件电路来完成解码。文字，图像和其他数据则放入d o m 树，由各个模块进行 处理。然后l a y o u t 模块进行布局，通过把所有数据放入v i e wt r e e 中，最后调用 g d i 模块显示到屏幕上。j a v a s c r i p t 模块则用于接收用户发出的操作指令，经过处 理后的数据同时也会放入v i e w t r e e ，输出到屏幕上( 如图3 4 所示) 。 图3 4b r o w s e r 处理流程 电子科技大学硕士学位论文 3 2 其他平台支持 在其他的平台下，需要手动将各个模块连接在一起来生成可执行文件。以 l i n u x 为例，通过编写和调用m a k