（计算机应用技术专业论文）一种网络多媒体播放器的设计与实现.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 一种网络多媒体播放器的设计与实现 摘要 信息技术与户外媒体的结合将引来户外媒体领域的深刻变革。在国外发达的国 家，数字告示系统正在各个行业中进行着广泛的应用。 使用多媒体技术将视频、音频、图片、动画等素材生动地展现出来是吸引观众的 一种方法。本文作者设计并且实现了多区域媒体播放器，将视频、声音、动画，滚动 的文字在同一个显示屏幕中同时在多个区域中播放出来，丰富了播放的画面。 针对国内复杂的网络环境，如何使播放器支持各种网络环境，就具有比较现实的 意义。本文结合实际的应用需求，设计了一种通讯模型，使对处于各种网络环境内的 播放器进行实时的控制成为可能。 对于播放器的大量部署，如何解决播放器的大量的并发连接，成为系统对播放器 进行播放控制的瓶颈，本文采用异步通讯的方式，采用完成端口的模型，实现了大量 播放器并发连接，并且能够对播放器进行实时控制。 为了使播放器能够适应不同的部署环境，本文依据i n t e lp x a 2 7 x 和 n t e l2 7 0 0 g 硬 件平台及其对于视频播放的硬件加速功能，实现了嵌入式系统中的多区域媒体播放 器。 关键词：网络多媒体播放器；数字窄播系统；数字告示系统；i o 完成端口模型；嵌入 式系统；i n t e l2 7 0 0 g 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t t h e d e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o no fan e t w o r k m u l t i m e d i a p l a y e r a b s t r a c t t h ew i d e l yu s a g eo fi tw i l lp u tf o r w a r dd e e p l yi n n o v a t i o ni no u t d o o ra d v e r t i s e m e n t f i e l d i nt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s ，d i g i t a ls i g n a g eh a sb e e ni nw i d e l yu s en o w i ti sp o s s i b l ef o rm a r k e t e r st oc o m m u n i c a t ei ne v e rm o r ea t t r a c t i v ew a y sw i t ht h e i r c u s t o m e r sb yt h el a t e s tm u l t i m e d i at e c h n o l o g y t h e s i sp r e s e n t sam u l t i - z o n em u l t i m e d i a p l a y e rw h i c hc a np l a yk i n d so fv i d e o s ，a u d i o s ，p i c t u r e sa n da n i m a t i o n so nt h es a l l es c r e e na t t l l es a n l et i m e f a c i n gt h ec o m p l e xn e t w o r ke n v i r o n m e n t s ，w es h o u l dd e s i g nas y s t e mt h a tc a l ls u p p o r t m o s tk i n d so f n e t w o r ke n v i r o n m e n t t h e s i sd e s i g n san e t w o r kp r o x ys e r v e rf o rd i g i t a ls i g n a g e a n do p t i m i z e st h es y s t e mt os u p p o r tr e a l t i m ec o n t r o lo f p l a y e ra n dp a r a l l e lc o m m u n i c a t i o n w h e nd e p l o y i n gl a r g en u m b e ro fp l a y e r s ，p a r a l l e lc o n n e c t i o no fp l a y e rb e c o m e st h e b o t t l e n e c ko fs y s t e m t h e s i sl l s e st h ea s y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o nm e t h o da n di m p l e m e n t s t h es y s t e mw i t ho v e r l a p p e di oc o m p l e t i o np o r t sm o d e la n ds o l v e st h ep r o b l e mo ft h em a s s p a r a l l e lc o n n e c t i o na n dt h er e a l - t i m ec o n t r 0 1 o f t h ep l a y e r s i no r d e rt of i td i f f e r e n te n v i r o n m e n tw h e r e - o r ed e p l o yp l a y e r s ，t h ea u t h o rc h o o s e si n t e l p x a 2 7 xp r o c e s s o ra n di n t e l2 7 0 0 gm u l t i m e d i aa c c e l e r a t o rw h i c hd e l i v e r sh a r d w a r e a c c e l e r a t e dv i d e oa n dg r a p h i c sf o rd e v i c ea n di m p l e m e n t sam u l t i m e d i ap l a y e ro ne m b e d d e d s y s t e m k e yw o r d s ：m u l t i m e d i ap l a y e r ；n a r r o w c a s t i n gs y s t e m ；d i g i t a ls i g n a g en e t w o r k ；f o c o m p l e t i o np o r t sm o d e l ；e m b e d d e ds y s t e m ；i n t e l2 7 0 0 g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的 研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的 研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。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：券圈杉 日期：a 一牟碉叼习 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校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。本人同意东北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、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 研究的背景 第一章绪论 随着社会信息化进程的不断加速、因特网基础设施的逐渐完善和多媒体技术的逐渐 成熟，如果把最新的多媒体技术应用于户外媒体领域，将具有良好的发展前景。越来 越多的商家想通过互联网的方式，对特定的消费群体进行特定产品信息的网络发布， 这便使得互联网的目标群体区分功能变得越来越重要和突出，进而产生了一种新型的 媒体应用数字窄播系统【。 1 1 1 数字窄播系统介绍 数字窄播系统( n a r r o w c a s f i n gs y s t e m ) ，是一种基于互联网的，将特定的多媒体 信息发布到特定地点和特定人群的媒体信息系统1 2 。简言之，它是一个网络控制中心， 将多媒体信息通过互联网传送至特定地点，并对播放终端进行可控、可调整播出的多 媒体系统。由于这个系统针对特定的人群播放多媒体信息，相对于电视、电台这些大 众广播而言，它的突出特点是：影响面比较窄、影响的范围比较集中、针对性比较 强、效果比较突出。因此，人们称之为数字窄播系统，也称之为数字发布系统。 这一系统最早出现在一些商业零售企业的连锁店中，其采用电脑和触摸屏的形式让 消费者直接在系统中查询一些感兴趣的信息，同时也播放一些广告来促进零售店的销 售。其最大的缺点是信息的播出不能通过网络来检测是否正常，信息更新比较繁琐， 有时甚至需要重新开发系统软件。由于信息长时间不作更新，用户使用几次后就不再 感兴趣了，从而达不到较好的宣传和促销效果。 1 1 2 数字窄播与广播的区别 “窄播”也称“小众传媒”或“分众传媒” 3 1 ，是相对于“广播”或“大众传媒” 而言的一种新的传媒形式。“大众传媒”( m a s sm e d i a ) 是面向广大未知的、不确定 的群体进行大量的信息复制性传播的方式，即“广播”。比如我们所熟知的综合类报 刊、电台、电视台的综合频道等都是传统意义上的广播，它的传播对象是所有人；窄 播则是“大众传媒”根据某些特定人群的需求进行的特定内容的传播的方式。它的传 播对象是特定的人群，最典型的例子是在医院里发布有关健康和医疗卫生方面的信 息，它的受众对象是非常明确的。当然，“窄播”的窄幅有其相对性，我们以报纸为 例，一张综合类报纸应该包括政治、时事、经济、文化、体育等方方面面的内容，它 属于“广播”媒体；有人办了一张专门针对体育爱好人群的体育报，相对于前者，体 1 东北欠学硕士学位论文第一章绪论 育报就足“窄播”媒体了；之后，又有人办了一份足球报，相对于体育报，足球报就 更窄了，以此类推我们还可以找到更窄的通道。 “广播”的受众面广、影响力大，它的传播对象是所有人，它具有信息量大、辐射 面广的优点，但它也有不足的地方。广播虽然在传播内容上试图努力适应所有人群， 但又往往无法最大的满足他们的需求，特别是不能做到有选择地满足特定时问和环境 下特定人群的需要。就像中央电视台在每年春节的除夕夜推出的春节联欢晚会节目无 法满足数以亿计的中国观众的喜好一样。当今社会正在向信息化迈进，未来的信息社 会是一个非群体化的社会，非群体化生产替代了传统工业社会的群体化生产，也带来 了消费的非群体化。社会结构的非群体化、价值取向的非群体化等诸多变化，形成了 整个社会非群体化的发展趋势。具有创新能力的个人的作用同显凸出，个人的要求也 越来越多样化。信息的急剧膨胀和迅速传播促使人们必须掌握大量的、多样的信息， 否则就会在社会竞争中处于不利地位。人们对有用信息的占有量决定了人的社会生存 能力。因此，在信息社会汇集大量信息的同时，如何甄别并获取到个人所需要的那一 部分有用信息，就鼹得尤为重要。在这种情况下，专业化和个性化的窄播系统就应运 而生了。与广播相比，它的针对性更强、个性更加突出，从而有力地弥补了广播的不 足。人们可以根据自己的喜好和需要，用最便捷的方法、晟少的时间、最经济的代价 得到尽可能多的有用信息。 1 1 3 数字告示系统d s n d s n 是d i g i t a ls i g n a g en e t w o r k 的简称，中文译名是数字告示系统。数字告示系统 是数字窄播系统的一种应用形式，它的特点是通过一个或者多个巾心进行媒体信息的 发布，并且在公众场合以大屏幕的平板电视如l c d 等，显示丰富的多媒体信息。 数字告示涉及到的技术包括数字多媒体压缩、处理、存储、传输、网络互联、数据 库、嵌入式播放器、平板显示器等很多方面。 在一些电梯口、大堂内、车库里、滔吧里挂上了液晶或者等离子屏幕来填充白领们 每一个宅问的时间。据新生代市场盛测机构的一份调查罹示，人们花在等候电梯和乘 坐电梯的时间每天达3 0 3 秒，即超过5 分钟，而在这些等候的人群中，有6 0 的人表不 每次都会看或经常看，甚至许多人表示这种媒体的存在让你不想看都不行【4 】。在这些场 所出入的人流是高学历、高收入、高享受的“三高入群”，同时这些“三高人群”又 是处于时代前沿，接受时尚消费和高档商品的人群。在这些场合我们可以通过平板媒 体达到锁定这些“三高人群”的目的，使其心甘情愿地看广告，同时又将大量的商业 广告“挤”入到其视线，从而能够起到一定的消费导购作用。 广告“挤”入到其视线，从而能够起到一定的消费导购作用。 东北大学硕士学位论文第一章绪论 表1 1 目标人群对新媒体接受情况的统计 t a b l e1 1s t a t i s t i co f t a r g e t p u b l i c sr e c e i v e dt of l e wm e d i a 目标人群对于新媒体的接受情况( 百分比) 非常喜欢3 9 比较喜欢 5 l 从上面的数据我们可以看出目标人群对于新媒体普遍处于接受的状态。这也显示了 新媒体对于目标人群的吸引力。 从过去到现在，许多广告主的传统做法就是花钱在大众媒介上做广告，可是往往造 成，5 0 的广告是浪费了。这是由于大众媒体的受众群体比较庞大而杂乱，受众群体 也很难划分清晰界定，导致一些指向高端消费者的产品广告浪费了。据调查显示，消 费者一天中停留在户外的时间太约是2 个钟头，然而户外广告投放金额为1 0 0 多亿元， 由此可知户外媒体存在很大的商业空间。如图1 1 所示【5 l 。 所有成年人( 1 5 岁- 6 4 岁) 户外广告：过去一周 电视：昨天 报纸：昨天 杂志：过去一个月 因特网过去一周 广播：昨天 室内液晶广告：过去一周 电影院每月一次以上 图1 1 成年人接收到不同媒体的机率的比较 f i g 1 1 t h ec o m p a r i s o n o f r a t i oa m o n g s o m e k i n d so f m e d i a t oa d u n 媒体在广告中的角色就像一个邮递员，它的功能是将广告的信息通过媒体传递到指 定的受众脑中，因此，媒体对目标受众的到达率直接关系到媒体的投入效率和广告的 东北大学硕士学位论文第一章绪论 浪费程度，其在商业市场中占有着重要的角色。在广告的传播过程中发现广告的目标 群体是首要的和最为关键的问题。 市场分析公司d i s p l a ys e a r c h 预测在全世界为数字告示购买的等离子和l c d 显示器 会有缓慢而稳步的增长，在2 0 0 5 年上升2 4 ，销售额为1 7 亿美元，并在2 0 0 8 年达到 2 2 亿美元。相关的市场评估认为，在全美的主要超级市场中有超过8 5 0 0 0 个销售点， 电子菜单显示屏预计会超过3 0 万个，购物商厦能容纳1 8 0 万个数字告示板。国内专家 也提出：在中国，可以预见，从2 0 0 5 年到2 0 0 8 ，中国的数字告示市场的增量将会是数 倍之多。 数字告示系统的发展很大程度上是由于平板显示器的大幅度成本降低所导致的，从 而使构建一个视频网络的成本大大降低；另一方面，宽带网络使多媒体数据传输成为 可能。利用宽带i p 网络、数字卫星网络、移动电视网络以及有线宽带网络都可以方便 地完成多媒体数据、特别是视频数据的高速传输，同时，由于压缩技术的进步，达到 同等分辨率的图像占有的带宽也大幅度减少，如采用m p e g 4 压缩格式，可以使需要 传输的媒体文件的大小比起使用m p e g - 2 格式至少降低4 5 倍。数字告示系统有如下 的优点： ( 1 ) 具有强大的收视率 在信息爆炸的今天，人们的注意力被许多的信息媒介和工作分散了，广告的有效到 达率正在减弱，这正是广告商头疼之处，消费者的“注意力”受到了前所未有的重视 和研究，在什么时间里广告才是有效的，在哪一个时间里人们的注意力会集中而不分 散呢? 资料显示就是“等待时间上”。“三高人群”的人，一般压力大，工作较忙， 很少有时间接触媒体，但这类人群又是高端消费品的目标人群，对于商家而言是一个 巨大的“富矿”，只有平板媒体能插身于这些人群流动的场所，占有着人们仅有的电 梯时间、坐车时间等，让人们在有意无意地“注意”广告，提高了广告的收视率，使 广告能够较准确地到达这些人群中，这也就是平板媒体的“聚小众为大众”的魅力， 最终达到丰厚的广告效应，成为一个有实力的媒体。 ( 2 ) 具有好的广告环境 平板媒体的广告环境发布纯净，由于平板媒体的灵活，科技性的特点，它能与公交 车，写字楼、电梯、酒吧等公共场所有机融合，相对于其他媒体，大大地减低了广告 带来的干扰，能够令人印象深刻，刺激其购买欲望。这种媒体产生一种封闭空间，突 出展示的场所，与传统媒体的信息环境相比，传统媒体的广告发布环境复杂，例如在 黄金时段的电视节目，电视广告是一次性播放，而人们在这种情况下，对广告的关注 度和记忆率都会下降，甚至为了逃避广告而选择跳台，从而使广告被浪费了。 而在平板媒体中播放的广告一般有一定的数量，一般1 0 条左右，采用定时启动和循 环播放，使目标人群在乘车、等电梯时半强制性的收看。由于运用动感的画面，逼真 东北大学硕士学位论文第一章绪论 的色彩以及其高科技的特征能使人群对其介绍的产品的信赖与关注明显增加，能达到 较好的效果。 ( 3 ) 科技时尚感强 让好的广告效果使受众者喜欢是广告商的目标，平板媒体本身具有一定的优势，第 一，它具有高科技的超薄外形，并且现在有公司正在研究产生更多的外形，让它适合 于不同场所，以产生更好的视觉效果，让受众人群喜欢它，接受它；第二，平板媒体 播放的节目品质、声音、色彩都十分的逼真，能够较好地表现商品的各种特性；为达 到广告的生动性与时效性，使广告不显突兀生硬，在节目制作中，广告与娱乐的配合 紧密性十分强，其间会插播m t v 、时尚秀、足球、体育等前沿资讯，并且每周节目内 容也会不同。通过这样灵活的方式，即能在以周为单位内，使观众强化记忆产品又能 让其不厌恶的接受。 ( 4 ) 不受距离限制 数字告示系统的广告播放不受地域限制，超越空间距离，可以把信息传播到全国各 地的商场。它能够非常灵活地安排节目内容并进行管理，可以做到将所有的播放终端 在同一时间播放同一节目。例如，可以在同一时间将某商品的信息在全国所有装备数 字告示系统的地方播放，它也可以做到让所有的终端在同一时间播放不同的节目内 容。又如，某商场有1 0 台大屏幕等离子电视机，通过数字告示系统的中央控制系统的 调控，可以在同一时间播放1 0 种不同的商品广告，也可以在其中的几台播放同一商品 广告，而在另外的几台播放各不相同的广告。 ( 5 ) 具有较强的反应能力 数字告示系统具有较强的反应和反馈能力，能在较短的时间内方便地更改或调整节 目，能够临时插播节目。比如，商场或广告客户需要临时更改或插播节目，如商品减 价促销信息。我们可以根据节目列表以及当时播放广告的情况，利用中央控制系统轻 易地完成插播工作。数字告示系统采用中央控制管理，具有很好的安全性，在便于管 理的同时，又大大节约了人力和财力资源。 同时，社会也可以通过这种媒体的节目制作，一些为公众发布信息，也可以制作一 些公益广告，进行美德素质宣传。为商业与社会都建立一个好的氛围，促进人们生活 质量的提高。所以这一平板媒体依据庞大的流动人群，产生了具有受众量大，网络服 务性强，覆盖面广，传播速度快的时尚科技性，具有数字时代的特点，这一广告效 应，使广告达到了很高的到达率，对于广告主而言，选用这样的媒体投入广告是一种 较为经济的投入，而对广告媒体界而言，这一媒体是随着数字时代的到来而产生的， 是不是可以说是弥补了四大媒体的空白，丰富了第五大媒体，更充分地体现了哪有消 费者，哪里就有服务和咨询。 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 4 数字窄播系统的应用 数字窄播广告系统作为现代广告业的最新形式，正在不断渗透到我们的生活中，它 作为传统广告的一种补充形式，正在占着广告市场愈来愈大的份额。 由于互联网基础设施的完善和接入速度的较大提高，我们完全可以从控制中心将多 媒体信息先下载到各个播放终端，然后在本地进行高质量、可控制的多媒体内容播 放。另外，通过互联网我们也可以迅速将播放的内容信息进行更新，这样能够持久的 吸引受众的注意力，从而达到良好的促销效果。于是，开始有大量的国外零售企业开 始尝试建设基于专有网络的数字窄播系统，其中比较著名的有w a l m a r t ( 沃尔玛连 锁) 超市的店内网络电视发布系统。通过控制中心网络和卫星通道，沃尔玛将制作好 的视频广告和促销信息实时地发布到每一个连锁店内，通过店内的大屏幕电视终端展 示给消费者。数字窄播系统在促销方面起到了巨大作用，根据尼尔森媒体研究中心的 研究结果显示，2 0 0 5 年，由于店内网络电视发布系统的应用，w a l - m a r t ( 沃尔玛) 在 每个店的用户比2 0 0 4 年提高了9 。其它的公司如麦当劳等也采用类似的系统进行店 内的信息发布【6 】。 作为一种针对专门目标群体播放特定信息的媒体，及其在商业领域的不断成功应 用，越来越多的政府机构、社区服务中心、教育机构以及金融机构也都逐渐认识到这 一系统的价值，开始在政府紧急情况控制中心、机场、社区服务中心、股票证券交易 大厅、学校教室和走廊以及高级商厦等等许多地点部署数字窄播系统，用于信息的及 时公布甚至互动交流。这种网络多媒体及时信息发布系统在欧美等一些发达国家逐渐 普及的同时，我国国内的一些大型连锁超市和商厦、机场等地方也逐渐出现了这样的 系统。例如，在机场的航班到达通知系统中，在候机大厅和登机口处，我们可以看到 4 2 英寸的等离子彩色电视机在不停的播放各个航班的具体到达和起飞时间，是否有延 误等旅客非常关心的重要信息，伴随着机场广播系统的语音提示，旅客可以迅速地了 解当前航班的到达、起飞状况，而不用不停地去问机场服务人员。另外，由于有了数 字窄播技术的支持，机场和航空公司也可以在不同的航线的数字窄播系统上插播不同 的广告信息。 另外，窄播系统还可以在社区服务中心内播放防疫信息、安全警示等等为民服务的 内容，不仅可以节省社区服务所耗费的人力物力，而且提高了信息发布的速度和准确 性，假如有类似“非典”的紧急情况发生，政府可以在第一时间内将信息准确的告示 给城市内各个小区的物业公司和居民，大大方便了政府与社区居民之问的密切联系。 而在银行和证券交易所内，也能看见数字窄播系统的应用，如悬挂于挪威奥斯陆证 券交易所大厅顶部的6 2 英寸大型等离子屏幕和放置于交易代理人柜台外侧的1 8 英寸液 晶显示屏替代了原来的l e d 电子公告牌，滚动播出的彩色实时图像文字信息替代了原 来简单枯燥的文字条，通过数字窄播系统这些信息可以将远在千里之外的交易所连在 6 东北大学硕士学位论文第一章绪论 一起，在证券公司的培训室里，券商代理和客户一起通过电视研究交易情况，并可以 看到一些特殊的信息，所有这些都源自于数字窄播系统具有针对特定终端播放不同信 息内容的功能。券商还是依照以前的方式发布信息，客户还是依照以前的方式进行交 易，所不同的是信息发布的效率增加了，客户看到的信息更加容易引起其兴趣，图像 和文字的接合使信息更加容易被客户理解，而最重要的是交易量因此而在不断增加。 互联网正在不断地发展，其发展的热点已经逐渐趋于成为一种媒体，而作为基于其 上的一种细分媒体系统，数字窄播系统有很大的发展前景。根据美国专业的商业调查 咨询公司c a pv e n t u r ec o l 的一份市场调查报告的数据显示，到2 0 0 6 年，美国国内的 窄播市场份额将达到2 0 亿美元，相当于中国无线局域网接入设备市场容量的4 到5 倍，因此中国的数字窄播市场如果加以正确引导和积极的开拓的话，将会有很大的市 场价值。 1 2 国内外研究现状 数字告示系统正在蓬勃的发展，呈现出巨大的商机，目前国内外的不少公司均提 供相关的产品。 1 2 1 国内的发展现状 国内提供相关的产品的公司比较少，目前北京九华互联科技有限公司和上海靖轩 科技有限公司提供相关的产品。 1 2 1 1 北京九华互联科技有限公司广角广告媒体播放系统 广角广告多媒体播放系统是基于企业网和互联网的视频多媒体播放系统，它可以让 企业、广告运营商和政府机构轻松在网络上构建多媒体信息和播放系统，为用户提供 高质量的视频多媒体服务。视音频质量可达到高清电视品质。广角网络播放器g j n p 一 2 0 0 是广角网络视频多媒体播放系统的专用终端设备，采用单芯片嵌入式系统设计，完 全基于t c p i p 架构，支持“推”和“拉”两种方式接收播放内容。广角网络播放器将 视频信号、音频信号、图片信息和滚动字幕合成一个可视画面进行播放。 1 2 1 2 上海靖轩科技有限公司e b o x 网络播放器 e b o x 1 0 是基于s i g m ad e s i g n 公司芯片、采用嵌入式l i n u x 技术的多媒体信 息发布系统，可定时通过以太网络或a d s l 网络连接到服务器，实现完全自动下载素 材，自动读取配置文件和p l a y l i s t 播出单，按照p l a y l i s t 的内容自动更新播放时 段及下载播放素材，就绪后自动播出更新后的p l a y l i s t 播放节目，e b o x 采用视频 叠加h t m l 网页的方式显示，h t m l 可以使播放界面更加丰富，比如支持f l a s h 、天 - 7 一 东北大学硕士学位论文第一章绪论 气预报、股票信息、日期、时钟等众多信息。节目下载采用多服务器数据分发模式， 所有的网络播放器( 编组或单一) 均可以指定到不同的节目服务器上下载节目。系统 提供紧急发布视频、字幕等功能。 1 2 2 国外的发展现状 国外的相关公司比较多，下面主要介绍s c a l a 的i n f o c h a r m e l ，i n s c r i b e r 的 i n f o c a s t e r 。 1 2 2 1s c a l a 公司i n f o c h a n n e l 成立于1 9 8 7 年的s c a l a 7 】公司，起步于为其公司所在地方的有线电视运营商提供软 件和服务，目前i n f o c h a n n e l 软件系列已是其第三代产品，s c a l a 公司已经发展成为企 业、政府、零售广告、医院、娱乐、教育行业的领先的提供端到端的数字告示系统的 软件解决方案的公司。其软件系统，支持基于d 的网络架构，如支持拨号、l a n 、 w i f i 到因特网或者基于卫星的多播网络。目前其软件产品包括，制作系统 ( i n f o c h a n n e ld e s i g n e r ) 、网络管理系统( 1 n f o c h a n n e ln e t w o r km a n a g e r ) 、广播服务 器( i n f o c h a n n e lb r o a d c a s ts e r v e r ) 、播放器( i n f o c h a n n e lp l a y e r ) 和监控系统 ( i n f o c h a n n e lr e p o r t e r ) 。提供了从制作、分发、播放、管理到监控的完整的方案。 1 2 2 2i n s c r i b e r 公司i n f o c a s t e r i n s c r i b e r 公司是h a r r i s 公司下属的公司，其i n f o c a s t e r l 8 是针对于数字告示的产品， 主要包括如下几部分：工作站( w o r k s t a t i o n ) 、网络管理中心( n e t w o r km a n a g e r ) 、 播放器( p l a y e r ) 三部分。工作站主要完成素材的编辑，播放节目表的编排；网络管理 中心负责将文件发送到文件服务器中，并且通知播放器去相应的文件服务器中去取最 新的文件；播放器是一个相对独立的系统，它将播放的内容显示到背投电视或者其它 显示设备上。 1 3 本文研究的意义 数字告示作为特定场所的公共显示系统在广告、预警、救灾、公共信息发布、企业 信息发布等中有着重要的使用价值。 播放器作为数字告示系统的核心，其稳定、安全、可靠的播出是其最主要的性能指 标。丰富的播出画面和实时、动态、灵活的外部数据接入在系统信息的发布和显示中 有着重要的作用。 目前国内存在的数字告示系统基本上是以国外的产品为主，相关产品的价格比较昂 贵，并且对于播放器所处的环境要求比较高，如必须有固定的i p ，或者绑定一个具有 r 东北大学硕士学位论文第一章绪论 固定的域名，这样才能进行播放器的远程播放控制。 因此设计一套具有以上各种功能，并且满足国内需求的系统就十分的必要。 1 4 本文研究的内容 本文通过广泛查阅资料和研究国外的相关公司的产品，在比较和借鉴中，依据国内 的基础设施和用户的使用习惯，进行了3 i d s n 系统的设计，并且主要实现了基于网络 的多媒体播放器。所做的工作如下： 针对用户提出的播放屏幕能够分割成多个区域，并且每个区域能够播放不同的内 容，本文设计并且实现了多区域播放功能，并且播放元素支持视频元素( 各种视频格 式m p e g - 1 、m p e g 2 、m p e g - 4 等) 、静态图片元素( b m p 、j p e g 、t g a 、p n g 、 t i f f 、p c x 等) 、横滚字幕元素、竖滚字幕元素、时钟元素、动画元素； 针对用户提出的根据不同的播放计划，播放不同的内容，本文设计并且实现了播放 器按照时、天、周表三种策略进行播放； 针对用户提出的在指定的位置能够实时的滚动新闻和其他信息，本文设计并且实现 了播放器的外部数据接入功能，使播放器能够实时的接入和播放新闻、天气、股票等 信息： 针对用户提出的播放器能够接受来自中心服务器的命令，对播放器的播放计划进行 调整和对播放器进行实时控制和监控，本文设计并且实现了播放器的通讯系统，并且 使播放器系统能够适应动态的或者私网i p 等各种网络环境： 为了使播放器系统能够适应各种播放环境，本文进行了嵌入式平台w i n d o w sc e 系 统下的播放器的设计与实现。 1 5 本文的结构 本文分为五章，其主要内容如下： 第一章介绍了课题的背景和研究的意义，阐述了当前数字窄播系统的发展现状，提 出了本文的主要工作； 第二章对网络播放器的播放系统进行了设计和实现； 第三章对网络播放器的通讯系统进行了设计，并且采用完成端口进行了服务器端进 行了实现； 第四章介绍了基于嵌入式操作系统的网络播放器的设计，主要介绍了基于i n t e l p x a 2 7 x 处理器和i n t e l2 7 0 0 g 多媒体加速芯片的嵌入式播放器的设计与实现； 第五章总结全文工作，并且对下一步工作进行展望。 东北大学硕士学位论文第二章网络多媒体播放器播放系统的设计与实现 第二章网络多媒体播放器播放系统的设计与 实现 3 i d s n 系统由媒体素材制作中心、数据管理中心、媒体网络、网络多媒体播放 器、显示器等组成 9 1 。 系统的组成，如图2 1 所示。 图2 13 i - d s n 的组成部分 f i g 2 1t h ec o m p o n e n t so f 3 i - d s n 媒体素材制作中心主要完成播放界面的制作，它能够将整个播放屏幕分割成多个 播放的区域，每个播放区域能够独立的播放相应的素材，如视频、动画、图片、横 滚、竖滚、时钟等。 数据管理中心管理整个网络，包括播放器的管理、素材的管理、广告商的管理、 节目表的制作，播放器的控制、同志、报表、权限的设置等；它能够分组地管理网络 中的播放器，对播放器的运行进行监管、控制。制作节目播放单是系统的另一个主要 工作，系统会按照预先的节目编排调度各种多媒体素材，使播放器按照计划播出指定 的内容。系统被设置成多种权限，操作人员将扮演不同的角色，如：播放器管理员、 广告管理员、内容审计员、系统监查员等等，可以是工作人员，也可以是领导。每个 角色的权限不同，便于管理控制和形成确定的工作流程。 媒体网络既可以是广域的宽带网络，也可以是一个无形的人工网络，目的是传递 播放素材，并为系统控制提供通讯信道。对于宽带网络，国内现在就有a d s l 、 c d m a 、g p r s 、c a b l em o d e m 等，根据播放器的部署特点，需要选择不同的网络，具 体的是有线还是无线。与现有网络结合是一个摆在面前的现实问题，所以播放器在支 持网络方面要求很高。播放器可能被放在一个内网中，需要经过代理服务器进行联 网，也可能是通过a d s l 或者拨号动态获取i p 地址进行联网，所以国外很多固定i p 东北大学硕士学位论文第二章网络多媒体播放器播放系统的设计与实现 的系统在国内并不适用。 媒体播放器承担的主要任务是遵循数据中心的管理，按照制定的节目列表进行播 放，而对于多区域多媒体的播放要求，播放器还必须是一个媒体的合成器，这就要求 播放器能够高效高质量的将视频与其他多媒体内容实现完美的融合和配合。除此之 外，播放器要能够接收动态更新的数据源，从而获得新闻、股票、天气等实时信息， 进行实时信息的播放。 2 1 播放系统模型的设计 2 1 1 几种播放模式介绍 对于多区域播放目前有两种比较常用的方式，一种是采用单个区域独立播放的方 式；一种是整个区域合成播放的方式。 2 1 1 1 单个区域独立播放 单个区域独立播放是指将整个播放的画面划分成多个区域，每个区域分别设置不 同的显示元素，可以是滚动的字幕，也可以是视频元素，也可以是图片元素、动画元 素等。各个区域由相应的播放工具，如m e d i ap l a y e r 、f l a s hp l a y e r 等独立播放，最常 见的如将h t m l 页面划分成不同的区域，每个区域设置不同的播放元素进行播放，如 上海靖轩科技有限公司的e b o x 播放器系统。 2 1 1 2 整个区域合成播放 整个区域合成播放是指将播放的内容作为一个整体合成输出。我们可以设置相应 的帧率，然后按照固定的频率输出一帧一帧的数据以供显示。在合成输出的过程中， 各个区域显示元素的数据都是实时提取并且实时合成一帧的数据。 2 1 2 各种播放模式的优缺点 采用单个区域独立播放的方式，由于是采用h t m l 网页的方式，我们可以比较简 单将播放的屏幕划分成多个区域，也能够很容易的将多种播放元素添加到各个区域 中，并且播放的元素可以是支持在h t t p 协议上支持的各种格式。但是它的缺点是各 个区域播放时是相对独立的，即每个区域的播放基本不受控制，系统输出的效果不 好，并且只能支持v g a 输出。 采用整个区域合成播放的方式，实现起来比较困难，由于播放输出是可以控制 的，播放显示的效果很好，系统播放起来比较稳定，并且能够支持多种输出显示方 式，如t v 、v g a 等。 东北大学硕士学位论文第二章网络多媒体播放器播放系统的设计与实现 本文采用整个区域合成播放的方式进行播放处理。 2 2 几种显示设备描述 由于不同的显示设备的显示原理不相同，所以系统底层的实现也要相应的进行不 同的处理。下面对几种常见的显示设备分别进行描述。 2 2 1t v 输出描述 作为公共场合使用的显示的电视设备有传统的c r t 电视、液晶电视、等离子电 视、背投电视1 1 0 】几种。 2 2 1 1 传统显像管电视原理 传统的显像管电视采用c r t ( c a t h o d er a yt u b e ) g j j 极射线管技术，这是目前应用最 广泛的一种显示技术。阴极射线管是一个漏斗形的电真空器件，主要有五部分组成： 电子枪( e l e c t r o ng u n ) 、偏转线圈( d e f e c t i 0 1 1c o i l s ) 、荫罩( s h a d o wm a s k ) 、荧光 粉层( p h o s p h o r ) 及玻璃外壳，电子枪是c r t 的主要组成部分，包括灯丝、阴极、栅 极、加速阳极和聚焦极。c r t 在加电以后，灯丝会发热，热量辐射到阴极，阴极受热 便发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电 子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形 成明暗不同的光点形成各种图案和文字。 彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成，由三束电 子柬分别激活这三种颜色的磷光涂料，以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度 就可得到所需的颜色，非常类似于绘画时的调色过程。如果电子束瞄准得不够精确， 就可能会打到邻近的磷光涂层，这样就会产生不正确的颜色或轻微的重像，因此必须 对电子束进行更加精确的控制。通过在显像管内侧的荧光层前面加装荫罩( s h a d o w m a s k ) 可以拦下散乱的电子束以避免其打到错误的磷光涂层，从而保证颜色正确和图 像清晰。 普通c r t 电视扫描只有6 2 5 行5 0 h z 和5 2 5 行6 0 h z 两种行场频方式，而且全部为 隔行扫描方式。 2 2 1 2 等离子电视显示原理 p d p ( p l a s m ad i s p l a yp a n e l ) ，即等离子显示屏，是一种利用气体放电的显示技 术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等 离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封装 形成一个个放电空间，放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块 东北大学硕士学位论文第二章网络多媒体播放器播放系统的设计与实现 玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极，当向电极加入电压，放电 空间内的混合气体便发生等离子体放电现象，也称电浆效应。气体等离子体放电产生 紫外线，紫外线激发涂有红绿蓝荧光粉的荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图 像。当每一颜色单元实现2 5 6 级灰度后再进行混色，便实现彩色显示。 2 _ 2 1 3 液晶电视显示原理 液晶显示l c d ( l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y ) 是一种利用液晶特性的显示技术。液晶是 一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。这种分子晶体，在不 同电流电场作用下，其分子排列方向会发生改变，从而使射入的光线发生扭转，产生 透光度的差别，所以接通关闭电源两种状态会导致显著的明暗区别。 l c d 电视最主要的物质就是液晶，当通电时，分子排列变得有秩序，使光线容易 通过；不通电时，分子排列混乱，阻止光线通过。其工作原理是它的发光器发出高亮 度的白色光线，它由屏幕表面之后的一系列冷阴极灯管或发光二极体光源产生的，光 线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶像素的液晶层，每个像素由三 个子像素( 液晶单元) 构成，每个单元前面分别有红、绿、蓝滤光片。当对液晶充电 时，它们的分子结构发生变化，相应调节通过它到达屏幕的光线的亮度，透过彩色滤 光片后形成各种明暗和色彩的变化。 液晶电视采用逐行扫描与点阵成像的方法。 2 2 1 4 背投电视显示原理 投影设备按其投影方式分为正投影( f r o n tp r o j e c t i o n ) 和背投影( b a c k p r o j e c t i o n ) 两种方式。正投影最直接的应用就是投影机，是指光线投射到屏幕正面显 示；而背投影的原理简单的来说就是将投影机安装在机身内的底部，信号经过反射， 投射到半透明的屏幕背面显像。背投电视由于投影机和屏幕合为一体，用户无须对系 统进行光学调整，使得其使用方便性大大超过了正面投影机。 背投彩电是在普通彩电的基础上结合了投影技术，研制开发而成的，从其工作原 理上看，接收部分的原理与普通彩电基本相同，而最大的区别在于接收电视信号后的 处理上。普通彩电收到视频信号后通过显像管直接显示到屏幕上，而背投影彩电接收 到信号后，通过电路处理，再经会聚电路和数字滤波电路优化处理，将其传输给并排 放置的三个独立的阴极射线管，分别用于显示图像的红色、绿色和蓝色元素。三个显 像管发出的光束经过混合、透镜放大和反射镜反射到投影屏上合成为一幅完整的大屏 幕彩色图像。背投影技术从以往c r t 三枪背投影，演进到目前l c d ，l c o s ，d l p 三 种数字投影方式。d l p ( d i g i t a ll i g h tp r o c e s s i n g ) 为数字光源处理器，采用曲光滤镜 系统投影原理；l c o s ( l i q u i dc r y s t a lo l ls i l i c o n ) 则为硅液晶显示面板，采用半导体 东北大学硕士学位论文第二章网络多媒体播放器播放系统的设计与实现 制程，在硅芯片上直接加上液晶的技术；l c d 则为高温多晶硅的制程技术。 2 2 1 5 各种显示原理电视的比较 c r t 技术显示的黑色比其他显示技术产生的更深更暗，这使得影像的对比度和真 实感无可挑剔。c r t 电视亮度够高，能够在照明充足的房间观看，并且其完美的色彩 特征不受视角影响。由于c r t 电视显像原理借助于电磁场，所以来自外界的电磁干扰 都会对图像造成干扰；并且相对其他电视c r t 电视体积大，分量重。受技术及成本的 限制3 8 英寸基本已是屏幕对角线尺寸的极限，所以不适合作为大屏幕的显示设备。 l c d 电视纤巧美观，分量很轻，功耗很低，只有c r t 、等离子的三分之二。而且 屏幕不会反光，不存在闪烁现象，因此眼睛不易疲劳。由于l c d 通过子像素控制光线 的强度来调节灰阶，经过滤光片后才形成各种彩色。大多数l c d 采用数字信号控制技 术，采用8 位控制器，可以产生2 5 6 级灰阶，每个子像素能够表现2 5 6 级，那么每个 像素能够得到2 5 6 *