（计算机应用技术专业论文）基于龙芯系统的家庭数字媒体终端开发.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 随着计算机赝络时代的孤来，人们开始通过网络的途径享受各种娱乐服务和 学习各种知识，并对家庭数字媒体服务提出了更高的要求。人们需要一种方便可 靠的途径，能在家庭环境下获得影视娱乐、教育培训等数字媒体服务。目前几种 主流的数字媒体终端方案因为其应用环境的局限，并不能很好地服务于普通的农 村家庭用户。因此，有必要研究一套新的家庭数字媒体终端方案，从而满足广大 农村家庭用户对数字媒体服务的需求，有利于发展中国农村精神文明。 针对上述问题，本文主要傲了以下几个方面的工作： 重在分析了农村网络环境、农村家庭用户对数字媒体服务的需求以及浙江 省农村信息服务平台“农村党员干部现代远程教育平台”特性的基础上，拟定了 新型家庭数字媒体终端的功能规格、技术规格。 2 出于系统设计实现的需要，对开发中涉及的关键技术进行了研究分析， 相关技术包括：流媒体组播技术、可靠多播传输技术、视频点播技术、红终遥控 技术、g u i 设计等。 3 根据新型家庭数字媒体终端的功能规格和技术规格，提出了一套基于龙 芯系统的家庭数字媒体终端实现方案，并完成了各功能模块的开发。重点分析了 如何修改开源播放器m p l a y e r 来支持w i n d o w sm e d i as e r v e r 提供的流媒体组播服 务。 4 实现了功能完整、操作简易、界面友好的数字媒体终端样机。铮对媒体 终端的电视输出方式设计了图形用户界面，利用红外遥控技术使本终端支持遥控 器作为其输入设备。 本文研制的数字媒体终端样机，已经通过了相关专业测试机构的检测，并配 合“农村党员干部现代远程教育平台”进行了示范应用，获得了肯定的评价。 关键词：数字媒体终端，视频直播，龙芯，v o d ，m p l a y e r ，w i n d o w sm e d i as e r v e r 。 灏辽大学硬士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ea d v e n to ft h ei n t e r n e ta g e , p e o p l e 黜e n j o yv a r i o u se n t e r t a i n m e n t p r o g r a m sa n dl e a r n 鑫珏k i n d so fk n o w l e d g e ，t h r o u g hv a r i e so fi n t e m e ts e r v i c e s b u t p e o p l ea l s oh a v eah i g h e rd e m a n dt ot h eh o u s e h o l dd i g i 诫m e d i as e r v i c e s p e o p l en e e d aw a y , i nt h ef a m i l ye n v i r o n m e n t ，t oe a s i l yg e tf i l ma n dt e l e v i s i o ne n t e r t a i n m e n t , e d u c a t i o na n dt r a i n i n g , a n do t h e rd i g i t a lm e d i as e r v i c e s s e v e r a lc u r r e n tm a i n s t r e a m m e d i at e r m i n a l sc a l l ts a t i s f yt h ec o l n n l o nd e m a n do fr u r a lu s e r sb e c a u s eo ft h e r eo w i i r e 盛s o n $ t h e r e f o r e , i ti sn e c e s s a r yt os t u d yan e wp r o g r a mo fh o u s e h o l dd i g i t a lm e d i a t e r m i n a l ，w h i c hc a nm e e tm a n y r u r a lu s e i s tr e q u i r e m e n t st od i g i t a lm e d i as e r v i c e s ，a n d i sc o n d u c i v et ot h ed e v e l o p m e n to fc h i n a sr u r a ls p i r i t u a lc i v i l i z a t i o n t h i sp a p e rh a ss e v e r a lc o n t r i b u t i o n sa c c o r d i n gt ot h i ss p e c i f i cp u r p o s e ： 1 w ea n a l y z e dt h ef e a t u r e so fr u r a ln e t w o r ke n v i r o n m e n t ，a n dr u r a lc h a r a c t e ro f t h em e d i as e r v i c e sd e m a n d p a r t i c u l a r l yw es h o wt h ea d v a n t a g e so fu s i n gc o m b i n a t i o n o fc a b l en e t w o r ka n di n t e r a c tt od e v e l o pan e wd i g i t a lm e d i ac l i e n tf o rf a m i l yu s e r s w ea l s od e s c r i b eac u r r e n tr e l a t i v e l ym a t u r em e d i ai n f o r m a t i o ns e r v i c eb a s e do nc a b l e n e t w o r ki nz h e j i a n gp r o v i n c e - c o u n t r yo f f i c e r st r a i n i n gs e r v i c e 2 b a s e do nt h er e q u i r e m e n to fs y s t e md e s i g n ，w ec o n c l u d e dt h ek e yt e c h n i c a l i s s u e si n c l u d e ：s t r e a m i n gm e d i am u l t i c a s t ，r e l i a b l em u l t i c a s tt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y , i n f r a r e dr e m o t ec o n t r o lt e c h n o l o g y 3 w ep r o p o s et h ep i p e l i n eo fw h o l ei m p l e m e n t a t i o nb a s e do ng o d s o ns y s t e m p a r t i c u l a r l y , w ea n a l y z e ，i m p r o v ea n dt r a n s p l a n tt h eo p e n - s o u r c em e d i ap l a y e r m p l a y e r , w h i c hm a k e st h em e d i ap l a y e rc o m p a t i b l ef o rt h es e r v i c e so fs t r e a m i n g m e d i am u l t i c a s tf r o mw i n d o w sm e d i as e r v e ro f m e d i as e r v e rs y s t e m 4 f i n a l l y , w ea c h i e v e daf u l l f e a t u r e d ，u s e r - f r i e n d l y , u s e r - f r i e n d l yt e r m i n a l p r o t o t y p e w ed e s i g n e dt h eg r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c ef o rt vo u t p u t ，a n ds u p p o r t e d r e m o t ec o n t r o la si t si n p u tu s i n gi n f r a r e dr e m o t ec o n t r o lt e c h n o l o g y t h ed i g i t a lm e d i at e r m i n a ld e v e l o p e di nt h i sp a p e r , h a sa l r e a d yp a s s e dt h e r e l e v a n tp r o f e s s i o n a ld e t e c t i o nt e s t ，a n dh a sr u ni n ”t h ed i s t a n c ee d u c a t i o np l a t f o r m f o ro f f i c e r si nr u r a la r e a s ”f o rt h ed e m o n s t r a t i o na p p l i c a t i o n s ，w i t h p o s i t i v e 浙泛大学硕士学位论文a b s t r a c t e v a l u a t i o n s k e y w o r d s ：d i g i t a lm e d i ac l i e n t ，v i d e ob r o a d c a s t ，g o d s o n , v o d ，m p l a y e r , w m d o w s m e d i as e r v e r 浙江大学硕士学位论文 图目录 图目录 图3 。1c a t v 与i n t e m e t 融合媒体服务网络1 3 图3 2 终端所在的网络环境1 5 图3 3 终端软件框架1 7 图4 1 a s f 文件格式的三大组成块2 5 图4 2m m s 协议发送a s f 文件块时的数据包结构2 8 图4 3m p l a y e r 播放器工作流程3 2 图4 4m p l a y e r 播放过程中的函数调用关系3 5 图4 5 点播类型节屠状态处理流程3 9 图4 6m c l 包裹层的位置4 4 图5 1 主界面4 7 图5 2 浙江栏目选择界面4 8 图5 3 遥控器支持实现过程5 l 图5 4 l i r c 包的驱动模型5 2 i l l 浙江大学硕士学位论文 表蟊录 表目录 4 1a s f 文件h e a d e ro b j e c t 的主要域2 6 4 。2a s f 文件格式的d a t ao b j e c t 主要域2 7 4 3 状态转换表4 0 4 4 状态描述表4 0 5 1 字符编码格式4 9 i v 表表表表表 浙江大学研究生学位论文独创性声明 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。除了文中特另| j 加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机构的学位或 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己在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：茅爷爻才签字圈期：2 多年乡月舌曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 堂鎏盘鲎 有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝鎏盘鲎 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和传播，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适用本授权书) 学位论文作者签名：象p 专乙才 签字日期：2 抛8 年多月多日 导师签名：多鬟硼。 签字日期：j o 请年：月6 目 浙江犬学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景 计算机技术发展至今，人类的世界已经发生了翻天覆地的变化。随着网络时 代的到来，越来越多的人融入到信息社会中来，人们通过多种宽带阐络服务，享 受各种娱乐节目和学习各种知识，极大的丰富了公众精神生活的内容，提高了精 神生活品质。社会经济发展与生活水平的不断提高，使得人们对家庭数字媒体服 务提出了更高的要求。家庭是人们日常生活、歇息、学习、休闲的一个十分重要 的场所，人们需要一种新型的途径，能在家庭环境下方便地获得影视娱乐、教育 培训、旅游休闲、卫生咨询等数字媒体服务。 西前，进入家庭的媒体内容服务的种类、途径与数量剧增，从传统的报刊杂 志、书籍、广播电视、音响视频，到现代的数字电视、互联网络、电脑以及p d a 等等。面对形式多样、内容繁杂的服务，如何订阅个性化的媒体节目、随时获得 需要的媒体服务内容是普通民众的迫切需要；同时，由于教育和文化背景的差异， 普通民众尤其是广大农民朋友，对简单易用、经济实用的数字媒体家庭终端的应 用需求也越来越迫切。因此，有必要研究一套新的数字媒体服务平台和对应的数 字媒体家庭终端，从而满足广大农村用户对数字媒体服务的要求，有利用发展当 前中豳农村精神文明。 本文研发的家庭数字媒体终端，是基于目前已经较为成熟的媒体服务平台。 农村党员干部现代远程教育平台来实现的，与“浙江省信息化科技村镇的建设与 示范”、“浙江省农村党员干部现代远程教育工程与关键设备研制 等项目研究有 一定的联系。 “浙江省信息化科技村镇建设与示范应用辟项目研究解决了有线电视网络与 互联阏络集成等关键技术，构建了以有线电视网络( c a t v ) 为基础，融合电话 拨号、a d s l 或以太网宽带等接入的公共i n t e m e t 网络的一个高效廉价、符合璎 标准并具备延伸到浙江省村镇、家庭条件的多媒体数据网络通信平台，研制开发 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 了一个多媒体服务软件系统。 “浙江省农村党员干部现代远程工程关键技术与设备研究及其应用项目， 研究解决网络融合、媒体资源编码转码、多模式终端接入等关键技术；构建一个 能上联中央，通过省中心贯穿地市分中心，并能覆盖全省市县乡镇村远程教育服 务平台；研制开发了前端系统与接入端的实时视频编码器、媒体流发送器、媒体 数据发送器、边缘媒体接入路由等核心设备；提供了局域网、个人p c 与电视桃 等多种接入终端方式。 1 2 研究目的与意义 本文研究的目的是，通过对几种关键技术的研究，开发一种新的具有流媒体 直播、流媒体点播、课件下载和回放等功能的家庭数字媒体终端。本终端要符合 当前浙江省农村社会经济、文化发展的实际水平，满足浙江省农村党员干部现代 远程教育工程推广普及需要的新型终端形式；功能上不亚于电脑、操作方便性上 类似电视机、价格低廉，适合每个普通农村家庭使用。 本文的研究工作将为浙江省农村党员干部现代远程教育工程的实施普及提 供有力的技术支撑，推动浙江省文化大省建设工程，并为产业化打下一定的基础。 本文的研究工作，基于广电有线电视网络、公共互联网络等多种现成通信网络构 成的数字媒体网络，满足各种数字媒体服务传播形式与内容进入家庭的需要，扩 大文化传播覆盖面与时效性。 本文研制的终端，可以广泛应用于影视娱乐、薪闻传媒、图书杂志、影像制 品、教育培训、医疗卫生、农村信息服务、全国农村党员干部现代远程教育工程 等。终端产品化应用后，可以扩大数字媒体传播服务的范围与覆盖人群，增强思 想文化宣传的渗透力，并满足目益增长的多层次的人民群众文化需求，促进精神 文明的发展。同时，以数字化与网络技术为基础的面向数字媒体服务工程，将形 成具有自主知识产权的软硬件终端系统产品，推动数字媒体产业的发展，所以也 具有潜在的经济价值。 2 浙江大学硕士学位论文第l 肇绪论 1 3 论文组织结构 第一章是绪论，主要介绍研究背景与意义。 第二章主要概述数字媒体终端的研究现状。_ 介绍了当前数字媒体服务的主要 形式和依赖的网络类型，并对几种数字媒体终端方案进行了分析比较，然后对本 文研发的数字媒体终端作了概述，包括功能特点、网络支持及终端优势等。 第三章主要从一个系统设计的角度来分析家庭数字媒体终端的功能特性和 相关技术。该部分先是对研究工作的需求进行了分析，然后是系统架构与功能分 析，并简单地阐述了设计思想。然后是对本文研究工作中涉及的主要技术作了综 述。 第四章描述智能终端主要功能模块的技术实现。本终端支持的主要功能有在 线视频直播、视频点播、视频下载回放。本章分别对这几个功能的特点、工作流 程、设计思想、主要技术等进行了分析。 第五章主要描述数字媒体终端其他重要功能与技术的实现。包括图形用户界 面设计、红外遥控技术等。本章分别对这几个模块的实现进行了相关描述分析。 第六章对本论文的研究工作进行了总结与展望，包括创薪性与不足性。 3 浙江大学硕士学位论文第2 章数字媒体终端的研究开发现状 第2 章数字媒体终端的研究开发现状 2 1 数字媒体服务形式 数字媒体是过去几年来发展起来的。借助予数字媒体，数字改变了信息通信 技术及媒体和娱乐部门。它使这些部门尽趋融合，从蔼产生了通过新通道( 如在线 和无线) 传播的新的产品和服务( 如移动音乐和互动电视) 。数字媒体服务的形式也 呈多样化，如数字音乐、数字电视、数字电影、电子杂志、远程学习等。 1 数字音乐 数字音乐使音乐的载体从传统的唱片形式转到了数字电子存储的形式，不但 节约了成本，也方便了音乐的传播。网络音乐的出现在很大程度上使消费者更容 易享受到音乐，而且增加了人们的选择，人们聆听和购买音乐的方式也会发生变 化。 2 。数字电视 数字电视并不是指我们一般人家中的电视机，而是指电视信号的处理、传输、 发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程是：由 电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号， 经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字 解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。因为全过程均采用数字技 术处理，因此，信号损失小，接收效果好。 3 数字电影 数字电影即是脱离了胶片，以数字文件的方式来存储和放映电影。数字电影 正逐渐发展成为数字媒体业的重要组成部分，并且数字加工已经对传统的电影制 作过程产生了重大影响。全球电影娱乐部门越来越依赖于数字技术。电影的后期 制作现在几乎已完全数字化。电影的概念化和前期制作过程由于数字手段的利用 露褥刘改进，蔼且数字摄像技术在电影拍摄中的应用也不断增加。 4 电子杂志 4 浙江大学硕士学位论文第2 章数字媒体终端的研究开发现状 电子杂志中运用了多种多媒体表现技术，包括动态图片文字交互展示、 f l a s h 动画、三维虚拟展示、无缝嵌入视频等技术，使电子杂志的视觉冲击力有 了足够的震撼。文字、图片、声音、音乐、视频、3 d 虚拟形象等各种元素的结合， 让人们在一个感官高度享受的环境里接收信息、消费信息，这样使得信息传播的 核心价值大大增强，同时也提高了传播的有效性和命中率。 5 远程学习 远程学习是指学习者利用各类学习资源，在没有教师连续面授指导情境下的 学习行为活动。任何人都可以通过阅读文字材料、收听收看各类带有教育性质的 广播电视节目、网络视频等进行学习。现代远程教育则是指通过音频、视频( 直 播或录像) 以及包括实时和非实时在内的计算机技术把课程传送到校园外的教 育。现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式。计算 机技术、多媒体技术、通信技术的发展，特别是因特网( i n t e r n e t ) 的迅猛发展，使 远程教育的手段有了质的飞跃，成为高新技术条件下的远程教育。 形式多样的数字媒体服务可以在一定的终端上，通过特定的网络途径，从媒 体服务端获得。数字媒体网络模型并不单一，随着网络技术的发展而变化；而数 字媒体终端更是有多种选择，普通p c 机、p d a 、各种机顶盒。 2 2 数字媒体网络模型 目前的网络模型大致有两类。 一类属于网状结构，如i n t e r n e t 网、电话网等。在这类网络模型中，主机 结点一般都处于平等的地位，彼此间可以方便地实现各种点到点交互，而且这类 网络目前也己经具有广泛的覆盖面，然而随着更多新形式的服务的产生，这类网 络模型的局限性也逐渐暴露出来，比如传输的带宽难以得到充分的保障，数据流 的稳定性难以得到控制，同时又受到网络规模的限制等等，这些弱点决定了这种 网状网络模型不能很好的满足大量的大容量的多媒体服务的需求，也不能保证多 媒体服务发布的及时性，因此该类网络不适应于新形势下的多媒体服务网络。 另一类属于树形结构，如有线电视广播网等。在这类网络模型中信息发布端 5 浙江大学硕士学位论文第2 章数字媒体终端的研究开发现状 和接收端的地位是不等的，信息发布的形式单一，可以实现高带宽和稳定的传输 速率，因此可以实现对大容量及类型丰富的多媒体服务的需求，而且也具有广阔 的网络覆盖面【1 3 】。但是由于其纯粹的单向性，无法满足多媒体服务的互动性；并 且该类网络目前没有真正在数字多媒体服务方面大力推广，因此也需要进行大量 扩充，才能有效地支持各种多媒体服务的开展，才能更好地支持多业务的有效接 入等需求。 因此，在分析目前各类网络优缺点的基础上，为真正有效地支持上述服务的 需求，我们的研究提出了一种新的数字媒体服务网络模型，该网络模型基本上综 合了上述两类网络的优点，同时也在很大程度上弥补了各自的缺点，从而能够充 分满足新形势下人们对多媒体服务的需求。 2 3 数字媒体服务接收方案 电信网络、广播电视网络和计算机通信网络的相互渗透、互相兼容并逐步整 合成为统一的信息通信网络。随着三网融合的步伐不断加快和计算机网络的普 及，一方面，传统被动接受电视广播节目的用户不断的提出带有交互式功能的信 息接收服务的需求，另一方面计算机用户希望能够在计算机上点播接收广电网络 上的服务内容，这就导致多种数字媒体接收方案的产生【8 】。例如利用i p 网络和计 算机屏幕实现广播电视节目接收的网络电视、利用口机顶盒和电视机屏幕实现交 互式接收的口t v 等等各式各样的媒体服务终端应运而生。 2 3 1 网络电视 网络电视( p t v ) 也叫交互式网络电视，是利用宽带网的基础设施，以家用 电视机( 或计算机) 作为主要终端设备，集互联网、多媒体、通信等多种技术于 一体，通过互联网络协议( i p ) 向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式 数字媒体服务的崭新技术【9 1 。 i p t v 正在发展成为一个巨大的依赖于网络化数字家庭设备的电子社区应用 业务。该业务大致可以分为视频服务、互动娱乐、信息服务、社区、电子竞技、 休闲。口t v 的出现在宽带视频应用方面填补了空白，支起了宽带市场的另一片 6 浙江大学硕士学位论文第2 章数字媒体终端的研究开发现状 蓝天。它将电视、通信和计算机3 个领域结合在一起，被业界喻为拓展宽带市场 的新支点。如何在现有网络传输条件下应用i p t 、厂为广大电视用户提供高增值服 务，已成为研究热点之一。 网络电视具有如下特征： 网络电视继承了互联网的交互性特征。 这种交互性既包括观众与网络电视台之间的请求与响应，也包括观众之间的 互动。传统电视的观众没有选择节目的权利，也不可能跳过插播广告。在网络电 视中，观众可以根据节目单选择节目和播放顺序，节目单上没有的还可以预约。 网络电视能够提供更优质的视昕效果。 网络电视继承了传统模拟电视形象直观和生动灵活的特点，并能输出比传统 模拟电视更优质的图像和声音效果。 网络电视可以搭载很多服务的平台。 网络电视的服务平台是传统电视所无法承载的服务内容。这些运营在网络电 视上的增值服务，是互联网与网络电视结合而成的，或者是网络电视从互联网服 务中直接借鉴过来的。增值服务可以是远程教育、视频会议、远程医疗、网络游 戏、网上购物等，这些都可以搭载在网络电视平台上，而传统电视则无法提供这 样的服务。 2 3 2 数字有线电视 所谓的数字电视就是在电视信号的发射、传输和接收过程中全部实现数字化 的电视系统，一般来说它要求节目从拍摄、编辑、制作、播出，到传输、接收等 全过程都使用数字技术。运用了数字技术，电视的清晰度和抗噪能力大大加强， 而且更少的带宽就可以传输更多的节目。用户通过高清晰度电视机，看到的画面 质量可以轻松达到演播室的水平。数字电视分为：数字有线电视d v b c 、数字卫 星电视d v b s ，数字地面广播电视d v b t 。 数字有线电视( d v b c ) 机顶盒是将数字电视信号转换成模拟电视信号的调 制解调器【l o 】。它的两端分别与有线电视网的同轴电缆和用户家中的电视机相接。 7 浙滋大学硕士学位论文第2 颦数字媒体终端的研究开发现状 实现讯号接收、解调、解压缩、解密、视频转换、用户遥控等功能。用户无需更 换现有的电视机。有线电视用户只需购买一台数字电视机项盒和妃智麓卡，与家 中现有的电视机相接，就可以收看数字电视节目。 传统的模拟电视机不能壶接接收数字电视信号，只有通过数字电视机顶盒， 将数字电视信号接收并解码还原成模拟电视信号送给模拟电褫机，才能正常收数 字电视节目f 1 2 。因此数字电视机顶盒是接收数字电视必备的设备。桃顶盒和电视 机是数字电视产业链最重要的终端设备，只是分工不同，机顶盒用于接收、解密、 解码，提供增值服务，电视机用于显示。 2 3 3 接收方案比较分析 l p w 技术与d v b c 技术是数字电视两种不圊的实现形式，都属于数字电视的 范畴，都可以实现标清和高清数字电视。西者有各自的不足和优势，一定程序度 上说两者是互补的： 王) 传输与数据安全性 d v b - c 是单向广播式的，前端视频数据经c a 系统加扰及加密后荐播送出去， 终端用户机顶盒与前端之间没有其他的播送设备，基本上不存在数据层面的破坏 和攻击( 如修改传输的视频流数据) 。 i p t v 的支撑网使用的是i p 技术，攻击者只要拥有一台能够连接入互联网的计 算机即可对i p t g 系统进行攻击。 因此，d v b c 的数据传输安全性更高。 2 ) 用户交互性 i p t v 最大的特点是其用户交互性，用户可以遵照个人的意愿来获取宽带口网 提供的节匿内容，实现实质性的互动。受制于数字电视技术标准等各种因素，目 前d v b c 以单向广播为主，互动电视还难以普及。 交互性方面，口w 具有优势。 3 ) 收视质量 由于有线电视的传输安全性高，传输带宽高，因此用户可以收番到流畅的高 鬈 浙江大学硕士学位论文第2 章数字媒体终端的研究开发现状 质量的流节目；组播方式的i p t v 中，数据包以u d p 的方式播送，由于丢包或数据 包顺序不一致等原因，用户收看到的流节圜可能有失真、停顿等现象。所以d v b - c 方案更有优势。 4 ) 业务形式 i p t v 酶交嚣性优势有利予利用它开展v o d 点播业务，特别是针对智能化小区 的内容点播服务。i p t v 还可以为用户提供数字电视节目以及i n t e r n e t 、网络游戏、 信息咨询、远程教育、可视电话以及网上购物等在内的多种交互式多媒体信息服 务。d v b - c 侧重子承载广播形式的业务，如数据广播、音频广播等。对h f c 网络进 行双向改造，并给用户配备双向机顶盒后，d v b - c 也可以开展实质性的视频点播 等交互式业务。 通过上述比较可见，在目前的技术体系以及各自的现实状况下，i p t v 与d v b - c 之间存在着很大的互补性。两种方案由予其自身的局限，并不能很好地满足广大 农村用户的需求，因此有必要研究一套新的数字媒体终端方案，服务于农村家庭 用户。 2 4 本章小结 本章主要对数字媒体服务的研究开发现状进行了描述和分析。在该部分，本 文介绍了当前数字媒体服务的几种形式和数字媒体服务依赖的网络模型。然后对 目前主流的数字媒体服务方案进行了分析，主要分析了目前主流的i p t v 方案和 数字有线电视方案，并对比了这两种方案的优缺点，指出了开发一种新型家庭数 字媒体终端的必要性。 9 浙江大学硕士学位论文第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 3 1 需求分析 目前，进入家庭的媒体内容服务的种类、途径与数量剧增，从传统的报刊杂 志、书籍、广播电视、音响视频，到现代的数字电视、互联网络、电脑以及p d a 等等。面对形式多样、内容繁杂的服务，如何订阅个性化的媒体节豳、随时获得 需要的媒体服务内容是普通民众的迫切需要；同时，由于教育和文化背景的差异， 普通民众尤其是广大农村用户，对简单易用、经济实用的家庭数字媒体终端的需 求也越来越迫切。因此，有必要研究一套新的数字媒体服务平台和对应的数字媒 体家庭终端，从而满足广大农村用户对数字媒体服务的要求，有利用发展当前中 国农村精神文明。 3 1 1 数字媒体服务内容需求 随着计算机技术和社会经济的发展，人们的精神文化要求也不断提高，人们 对家庭数字媒体服务提出了更高的要求。家庭是人们圜常生活、歇息、学习、体 闲的一个十分重要的场所，人们需要一种新型的途径，能在家庭环境下方便地获 得影视娱乐、教育培训、旅游休闲、卫生咨询等数字媒体服务。从服务接收的方 式上看，围绕数字视频、数字信怠与交互式应用等核心功能，用户希望通过家庭 终端系统获得如下一些服务； a 在线节目直播 普通用户的娱乐生活，往往离不开电视机，入们已经习惯于享受直播节目的 方式。这种方式简单直接，用户可以直接选择喜欢的节目进行收看，服务端实时 地向客户端推送节目，用户无需等待。 b 。节匿下载 在线直播的一个不足之处就是节虽只能实时收看，无法通过快进、暂停等方 式进行收看。因此用户希望能将喜欢的节目保存下来，以便在任何时间里收看， 同时能通过操作选择性地收看节日的不同部分，这与收看d v d 、v c d 的方式类 i o 浙江大学硕士学位论文 第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 似。 c 互动节目点播 视频直播的另一个不足之处就是缺乏互动性，用户对播出何种节目没有选择 权，用户只能被动地接收服务端的节目。而节目点播功能允许用户对流媒体节目 进行选择收看，具有互动性，能更好的满足用户的需要。 d 远程学习 用户除了享受各种娱乐外，也希望通过终端进行自身的学习进修，获得教育。 专家咨询属于远程学习的范畴，能为广大用户提供现场教育或实时会议的服务， 用户可以通过文字或语音视频的方式与专家进行远程交互。 e 其他服务 除了以上的需要外，用户还可能希望通过家庭数字媒体终端建立网络社区、 开展网上购物、管理家电设备等。 3 1 2 硬件需求 用户在享受媒体服务的时候，除了关注服务的内容与形式外，对媒体终端的 购买费用及使用方式上也极为重视。从投入成本考虑，应该最大限度的利用现有 设备来实现终端的一些重要功能。从使用性上考虑，不但要管理维护方便，更要 日常操作简易可行。用户对终端的硬件层面的需求可以从以下几个方面来分析： a 显示设备 现在，普通家庭中最常见的显示设备莫过于电视机了，我们研发的终端没有 必要采用多余的显示设备，完全可以利用电视机作为显示设备。不同于计算机显 示设备，电视机屏幕所能够支持的分辨率比较低，因此我们在研发终端软件时， 应对应用界面做出适当的设计以适应在普通电视里观看的特点。 b 输入设备 目前大多数的普通民众尤其是农村用户，由于自身文化教育的不足，对计算 机常用的键盘输入和鼠标输入方式不能很好的掌握，而对遥控器式的操作却相当 熟悉。因此，在我们的终端中，有必要改变传统的输入方式，而利用与普通电视 浙江大学硕士学位论文第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 机一样的输入方式一一遥控器。用户可以通过操控遥控器按键来操作终端系统的 各种功能。相对于要求传统电视机用户学习操作鼠标和键盘，采用遥控器操作的 方式显然更加易于被用户所接受。 c 接入网络 终端系统面对节目多播接收与用户交互两大基本功能要求，需要建立广播接 收网络与交互信息上行网络。相对于大规模投入建设h f c 双向传输网络，我国现 有已铺设的c a t v 网络覆盖相当全面，不需要大规模投入的铺设线路；而现行的 多种i n t e r n e t 接入方式，包括电话线拨号、a d s l 等，保证了用户能够比较顺利 的接入i n t e m e t 网络。因此，有必要采用c a t v 与i n t e m e t 融合网络的方式来实现 终端系统的双向传输。 家庭数字媒体终端如果想要更好地为普通家庭用户服务，除了以上的考虑 外，还应该在终端外观，软件操作简易性、开关方便，稳定性方面多加考虑，这 里不详加分析。 3 1 3 应用平台需求 本文研发的新型家庭数字媒体终端是以目前已经较为成熟的媒体服务平 台一一农村党员干部现代远程教育平台作为应用平台的，因此有必要对该平台的 相关特性作适当分析。目前该平台在浙江省内已经示范应用，已经进入成熟发展 阶段。 3 1 3 1 平台运行网络 该平台所依赖的数字媒体融合网络，采用有线电视网络和i n t e r n e t 相结合， 以信息推送为主，能支持灵活的互动通信。 有线电视网络是一个树形网络，并且相关的成熟技术也已保证其上的数据传 输可以实现高带宽、高稳定性的能力，非常适合大容量多媒体教育资源数据的发 布，同时该网络的覆盖面已经非常广泛，并且深入农村家庭用户，具有服务面广 的优点；而i n t e m e t 网络在信息交互方面已经做得非常成熟，并且覆盖面也相当 广剐18 1 。 1 2 浙江大学硕士学位论文第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 该数字媒体整合网络的结构可参见图2 1 ： 图3 1c a t v 与i n t e m e t 融合媒体服务网络 前端信息服务平台是媒体信息服务发送中心，包括各类相关服务的内容组 织、信息的发布、用户反馈接收等，是媒体服务开展的核心。 发布交互网在整个系统实施系统中处于信息传输桥梁的地位，是头端网络与 接入网络之间的信息载体，也是媒体服务网络体系的数据传输主干网。该网络在 现有的有线电视网络基础上，通过其中各设备的相互作用，形成媒体信息广泛而 有效地发布；同时连入i n t e r n e t 网络来提供互动信息反馈。该网络主要由各级信 息发布节点组成，其源端输入为头端网络所输出的d v b 格式的多媒体服务信息， 末端输出为所有用户的接入。 接入端网络是媒体服务信息的末端接收部分，该网络部分接收来自发布交互 网的有线广播r f 信号，从中解析并获取相应的服务信息内容，供最终用户接收。 3 1 3 2 平台提供的服务 平台提供的服务主要有【1 8 】： 视频直播：是指在播控服务器的控制下，将实时视频流通过相应的设备进行 编码和发送，用户通过客户端软件进行实时在线播放的过程。在播放的过程中， 用户可以进行开始播放和停止播放操作，但不能进行拖放、暂停操作。 浙江大学硕士学位论文第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 视频下载回放：是指在服务器的控制下，将保存在存储设备中的视音频文件 以某种分块发送的方式进行发送，用户通过客户端软 牛的特定功能模块进行接收 保存。服务器利用视频下载回放功能尽可能多的将相关的媒体文件分发到客户端 手里，让客户端保存回放。 视频点播：是一种根据用户的需要来播放节目的一种服务。该服务首先将所 有可供用户点播的节目向用户公布，然后用户根据自己的需要，选择自己喜欢的 节目，并将请求提交到服务端系统，然后服务端系统根据当前的网络资源状况， 为该节露制定一个尽早的播出时闻，并相应分配必要的资源，接着在这个指定的 时间到来时就开始该节目服务；最后，客户端用户就可以在特定的时间内对该节 日进行播放了。 文件推送：是指将一个或多个文件( 或目录) 通过树状媒体服务网络以可靠 传输的方式发送至接收终端，接收终端通过接收软件进行下载。该服务应用建立 在“可靠一发布传输服务的基础之上，利用可靠多播传输服务机制将文件可靠 地发送下去。 交互咨询：是系统开设的其有势广大用户提供知识咨诲的服务。它其有双向 文字交互和实时发布流视频相结合的特点，可以为广大用户提供现场教育或实时 会议等。 3 2 终端系统架构设计 3 2 1 终端系统软硬件基础 经过调研和分析，本文研制的家庭数字媒体终端决定采用龙芯电脑作为硬件 平台，龙芯d e b i a n 作为操作系统的，所以本文的冒标就是实现基于龙芯系统的家 庭数字媒体终端。本数字媒体终端采用自主创新并拥有国有知识产权的龙芯电脑 作为硬件平台，能促进国家科技的发展与进步；采用开源的l i n u x 系统作为操作 系统，不但避免了额外的软件费用，也使终端软件的开发具有更高的透明度和安 全性。 本终端没有采用多余的显示设备，而楚利用电视机作为显示设备。不同于计 1 4 浙江大学硕士学位论文第3 章基于龙芯系统的数字媒体终端设计分析 算机显示设备，电视机屏幕所能够支持的分辨率比较低，因此我们在研发终端软 件时，应对应用界面做出适当的设计以适应在普通电视里观看的特点。 在本终端中，改变了传统的键盘、鼠标输入方式，而利用遥控器作为本终端 的输入。用户可以通过操控遥控器按键来操作终端系统的各种功能。相对于要求 传统电视机用户学习操作鼠标和键盘，采用遥控器操作的方式显然更加易于被用 户所接受。 3 2 2 应用框架设计 家庭数字媒体终端所在的基本网络条件以及自己所处的位置如下图所示。终 端机顶盒使用遥控器操作，极大地降低了操作的复杂性；同时加电视机音箱设备 作为终端输出方式，丰富了针对传统电视机用户开展的业务。 图3 2 终端所在的网络环境 终端能直接利用已有的c a t v 接口、e t h o r n c t 接口入网，无须重新布线，居 民家庭中网络建设的投入成本低；终端能直接利用已有的电视机、音响等常用家 电作为输出，不需要额外购置显示器、音箱等设备，减低消费者的投入；同时， 1 5 浙江大学硕士学位论文第3 章基予龙芯系统的数字媒体终端设计分析 具备和计算机的连接能力，最大限度地发挥已有投入的作用。 在此前的浙江省农村党员干部远程教育顼目中，已经研制开发了多套基于p c 架构w i n d o w s 操作系统的用户接收终端，包括基本型终端和拓展型终端。两者的 区别在于前者接入的网络为c a t v 与i n t e m e t 融合网络，而后者是基于通过边缘 路由转发设备实现局域网广播【1 8 】。 通过类比，发现我们所研究和开发的基于龙芯系统的家庭数字媒体终端机顶 盒与基本型终端在网络架构、服务内容、服务方式等多方面具有非常相似之处。 不同之处在于，硬件上家庭数字媒体终端采用的是龙芯电脑，燮加注重成本与性 能的统一，而且用户猫对的终端设备是电视枫屏幕与遥控器；软件上，终端是基 于开源的l i n u x 操作系统开发的，并由此产生的一系列的软件重新设计与实现。 3 2 3 终端软件框架设计 该终端软件是基于龙芯电脑及龙芯d e b i a n 操作系统开发的，在终端开机后随 能操作系统自动启动，并提供友好的用户操作界面。用户可以根据需要用遥控器 进行适当的操作，用户界面会做出相应的变化并提供相应的功能。 系统框架如下图所示； 主程序界面 ul 一、 ， 播放器引擎) 叫主应用程序核心 l r 底层数据多播接收库 v j 龙芯d e b i a n 操作系统 i 龙芯2 e 处理器系列电脑 1 6 浙江大学硕士学位论文第3 章基予龙芯系统的数字媒体终端设计分析 图3 3 终鞴软件挺架 本终端提供的功能有在线视频直接、节目点播、节譬下载回放。对予在线视 频直播，服务端有固定的几个频道向外推送节圜，用户可以根据需要选择相应的 节目进行收看，这与通过传统电视收看节日类似；而点播的节网需要用户手动点 播，服务端才会做出安排，让节目在适当的时候向外直播，也就是说，节目并不 事先下载，而是通过流媒体的方式在线观看；节目下载回放无需用户干预，会在 终端运行期闻自行从服务平台终端下载并保存在本地磁盘，同时在节目栏的相应 位置显示节基信息。 3 2 4 基于龙芯系统的数字媒体终端优势 本文研制的终端，是与农村党员干部现代远程教育平台相结合的，是面向农 村用产的，能适应农村的网络状况。网络通信平台采用d v b 有线电视霹络作为 数字媒体服务发布网络的主体，采用i n t e r n e t 嬲络作为互动网络的支撑，两者结 合来构成网络通信的基础，既能够保证通信的需要，也能节省成本。 本型家庭数字媒体终端的优势有： 功能完备：支持流媒体的在线视频直播、视频点播、视频下载回放。 支持多种网络接入方式：i n t e m e t 网、有线电视网、无线网；无需重新布线， 网络线路建设的投入成本低。 面向家庭普通用户：使用遥控器、操作简易、用户界面直观、管理维护方 便。 经济实惠：能直接利用已有的电视机等常用家电作为输出，不需要额外购 置显示器、音箱等设备，减低用户的额外投入。 终端采用拥有国有知识产权的