（计算机软件与理论专业论文）网络电视播出和“马塞克”节目导航技术研究.pdf

摘要 在数字电视即将来临之际，由于国内数字电视的中间件标准仍没有出台， 这影响了国内对于数字电视交互性等高级性能的探索。本文在基于辽宁电视台 的网上播出系统的实施过程中，针对未来数字电视的特点，提出了一种网络电 视播出的概念，将数字电视通过个人计算机和互联网展示出来，并将电视描绘 成多区域多信息同时播出。通过互联网传送的x m l 的描述文档，在用户端使 用特殊浏览器进行收看。文中描述了如何通过d i r e c t x 实现对于多区域多信息 同屏播出。在实现过程中，使用d i r e c t 3 d 实现对于个各不同区域的单i 帧描画， 利用d i r e c t d r a w 对于显示不同页面( s u r f a c e ) 的控制来实现多信息多区域合成。 同时，根据网上播出的特点，通过提高压缩比率和去除输出无用内容的方法， 实现了一种新型e p e 一“马赛克”e p g 。最后，还对网上播出系统的发展提 出了电视回放和电视商务两个未来的数字电视新的功能。 关键词：网上播出网络电视马赛克数字电视数字电视中间件 流媒体处理技术 t h e s t u d y a n dr e a l i z a t i o no f i n f o r m a t i o n n e t t va n dv i d e om o s a i c a b s t r a c t w i t ht h ec o m i n go ft h e d i g i t a l t v ( d t v ) ，y e t t h e r ei sn os t a n d a r do ft h e m i d d l e w a r eo fd t v1 1 1 i sh a sp r e v e n t e dt h er e s e a r c hw o r ko ft h ei n t e r a c t i o no fd t v b a s e do n w e b c a s t i n go fl i a o n i n gt v s t a t i o n t h ep a p e rc o m e s u p at h e o r yo fw e b c a s t w i t ht h ec h a r a c t e ro fd t v b yt h ew e ba n dt h ec o m p u t e r , w eg i v ead t v o nt h e p e r s o n c o m p u t e r s t h es y s t e ms e t so f f t h et vd i s p l a yt om u l t i p l ep a r t sw i t hd i f f e r e n t c o n t e n t s b yt h e t r a n s m i s s i o no fw e b ，w eg e tt h ex m ld o c u m e n ta n dl e tt h e d o c u m e n te x c h a n g et ot h e d i s p l a yo ft v = t h eu s e rc a ns e et h ep r o g r a mb yt h e 3 i b r o w s e r t h ed o c u m e n tt a l k st h a th o wt h ei n f o r m a f i o ni sc o m p o s e db yd i r e c t x i nt h ep r o c e s s ，w em a k e e v e r yf r a m eo fd i f i e r e n ti n f o r m a t i o nt r u eb yt h ed i r e c t 3 d a n dw e c o m p o s e a l lf l a m e s b yd i r e e t d r a w w h a t s m o r e t h ed o c u m e n tr e a l i z et h e m o s a i cb yr a i s i n gt h er a t eo ft h ec o m p r e s s i o no ft h ev i d e os i g n a la n dd e l e t et h e u s e l e s s i r i f e r m a t i o n f i n a l l y , t h ed o c u m e n tg i v e s a p r o s p e c t t ot h ed t v ：t h e r e p l a y i n go ft v a n dt h et vb u s i n e s s k e y w o r d s ：w e b c a s t ，w e b t v , m o s a i c , d t v , t h e m i d d l e w a r eo f d t v , m e d i as t r e a m t e c h n o l o g y 1 1 1 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，不包含其他人已经发 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了谢意。 本人签名： 丁旦喙 日期： 卅中- 2 一 东北大学硕士学位论文 第一章引言弟一早i 甬 随着信息技术的飞速发展，广电与电信市场的开放以及用户对多种q p 务需 求的与日俱增，两际一 ：出现了“三网融合”的潮流，即原先独立改计上耋营的传 统l 1 信蠲、计算机网( 主要指因特网) 和有线电视嘲正通过各种方式趋l 曲y - 相 互渗透和融台。相应地，三类不同的业务、市场和i “业也正在相互渗透和融合， 电信与信息业萨在进行结构重组，电信与信息管理体制和政策法规也i f _ _ ：在发生 与之相适应的重要变革。以三大业务来划分市场和行业的时代已告结束，三二网 融合已成为未来信息业发展的重要趋势。 n7 、 技术的发展是三网融合的基本推动力一，数字技术的迅速z 乏展和全面采 用，使话音、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换。所柯、i k 务在数字网中都将成为统一的0 1 比特流，而无任何区别。在信息的f 冬输、交 换、选路和处理过程中已经实现了融合。通信技术的发展，为综合传送再种业 务信息提供了必要的带宽和传输质量。软件技术的发展，使得三大网络及其终 端f f | j 能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。现代通信设 备已成为商度智能化和软件化的产品，今天的软件技术已经具备三网、务和应 用融合的实现手段。 数字电视正悄悄给我们的社会带来一场革命性的巨变。在国家d t v 中间件 标准没有正式公布之前，绝大多关心中间件的数字电视厂商和运营商都很彷徨。 在现有的技术基础上，对于广大电视运营商来说，只能将播出系统改为数字化 系统，而在发射端由于仍使用的是模拟信号，所以数字电视仍只是一个概念， r q 三网融合促进各种运营商在交叉的网络上运营业务，电视运营的内容在互联 网网络上运营是一种重要尝试，即网络电视，电视在计算机网络上的运营_ i ：f 是 未来数字电视业务的一个有力尝试。 1 1 问题的提出 随着互联网络迅速发展，互联网带宽技术的发展与多媒体压缩技术以及流 媒体处理技术的发展，为大数据量的多媒体信息文件在网上的传送成为可能。 东北大学硕士学位论文 同时网民数量的急剧增加，人们热切地盼望从互联网中得到更好的娱乐享受。 辽宁电视台为了顺应网上播出的潮流，占领网上宣传的阵地，拓展节目收视范 围，增加新的经济增长点，提出了网络电视项目方案，同时为了体现自身的优 势，与东软合作开发基于网上播出的信息电视系统。同时根据客户的需求，本 文重点讨论了网络电视播出的综合信息合成和基于网上播出系统“马塞克”节 目导航技术。 网络信息电视的提出是基于信息电视提出的，信息电视是指在有限的电视 显示终端上实现多区域多信息同时播出将信息电视通过互联网的传输和个人 计算机的终端描画，将信息电视展示在用户面前。网络信息电视软件的实现及 在基于网上播出系统生成“马赛克”电子节目单( e p g ) 是本文所要解决的主 要问题。并通过互联网的交互性对未来的数字电视进行一定的探索。 本文是以目前在实施的网络信息电视的软件实现及其特性作为研究对象 的，所以对于网络信息电视的产生、发展器要有一个了解，信息电视的特点在 于，电视画面具有多区域、多媒体的表现形式。在前端，可以接收实时更新的 动态数据，及时插播各种信息，因此对于通过其他方式交互的反馈数据可以 及时的播放出去，从而实现形式多样的电视节日。指定区域之间联动的多媒体 表现形式，为广告运营带来新的效果 1 - 2 问题的分析 网络电视播出的综合信息合成是指在计算机网络的用户端如何将接收到的 数据进行有效组合，并最终将所制作的电视节目能很好的展示在用户面前。本 文在电视节目的制作端也是继承了我们前期开发的信息电视制作工具，由制作 工具将播出的电视节目终端分为多个不同的信息播出区域，通过不同的对象处 理方式，使用户在显示终端显示的是比传统电视更为丰富的电视节目。下图是 由我们的信息电视生成多区域多信息同时播出的信息电视终端( 图1 1 ) ： 东北大学硕士学位论文 图l 1 多区域信息电视显示效果图 n 9 1 1i n f o r m a t i o n _ t v 图中实现了视频播出、竖滚文字、横滚文字以及时钟等。在广电行业内通 常这一合成是由一个价格昂贵的非线性编辑卡完成，再通过编码器编码打包播 出。而对于我们普通用户来说，这样实现根本是不可能的。因此在系统实施过 程中，通过技术调研，利用微软公司提供的一套图形应用程序接口d i r e c t x 。利 用d i r e c t x 提供的函数及接口来实现软件的合成。 而对于“马赛克”电子节目指南主要解决的是两个方面的问题，即实现在 同屏中多路流媒体播出，这一技术在对于应用程序和w e b 模式都有相应的技术 支持即a c t i v e 技术和m e d i a p l a y e rs d k 为这一需求提供了解决方法。另外，对 于网络传输要求来说，实现数据压缩技术的更高突破来提升网络带宽的负载， 文中针对目前数据压缩的技术方法提出了两种解决思路，并最终确定使用实时 播出的方法。论文的展开结构是先介绍了网上播出系统，然后根据用户的需求 及实际展开对于综合信息的合成，在介绍合成过程中，先分析如何使用d i r e c t 3 d 实现帧的描画，然后又使用d i r e c t d r a w 实现多帧合成，最后基于流媒体的处理 技术实现了“马赛克”电子节目指南。 - 3 东北大学硕士学位论文 第二章网上播出系统 国内数字电视的中间件标准仍然没有正式公布之前，国内广电系统的厂商 一部分处于观望中以待时机出现后大干一场；还有一部分依靠自身的实力在使 用国外标准来带动市场，以期通过市场来推动国内数字电视中间件标准的建立。 无论哪一方都有自己的道理，辽宁电视台针对国家推广网上媒体播出的大环境， 提出了有自身特点的网上播出系统。 2 1 网上播出系统的系统组成 当前，在国内数字电视机顶盒中间件标准没有正式公布之前，面对用户的 需求，我们在数字交互电视上作了新的探索。众所周知，机顶盒对于用户来说 就是一台“计算机”，但是它是一种嵌入式的“计算机”。 一方面，用户在急切的等待着数字电视交互电视的出现，另一方面，数字 电视的机项盒中间件标准的“悬而未决”。因此，在互联网上建立网上播出系统， 将视音频流播出，传送到用户端收看，视音频数据需要经过播出服务器，电信 干线交换机，宽带接入交换机，最后被传送到收视用户处。互联网作为一个有 效的双向网络，更能够实现数字电视发展的另一面一交互。用户在自己的p c 终端上通过有效渲染，能够将电视有效地展示在计算机的显示终端显示器 上，而且用户通过计算机可以看到由特殊的浏览器渲染的实际电视风格 ( t v l o o k ) 的终端。而这一过程就是我们所提到的网络信息电视。 网络信息电视v 的系统构成由两部分组成，即电视台前端节目制作端与用 户接收端，系统原理图( 见图2 1 ) ： 东北大学硕士学位论文 图2 1 网上播出系统原理图 f i g2 1t h ep r i n c l p l eo f w e b c a s t i n g 下面就这两个方面展开描述。 2 1 1 网上播出系统的前端系统( 电视台端) i m 蕊；匠埋 辽宁电视台需要的网上播出前端系统( 见图2 2 网上播出系统前端系统图) ， 主要由节目整合和节目播控两大部分组成节目播控部分由通常的媒体服务器、 防火墙以及w e b 服务器组成。在节目制作这一部分主要包括三部分内容，即直 播、广播与点播。由于本系统的核心是视音频处理系统，所以在传统网站方面 的部分不作详细描述。 东北大学硕士学位论文 i m a s e e r h 网站1 ff ld r m 。一哪，m 一m ，) 艚随i v o 。l 卫中凸聿争储( 蠡坤年) 星 1 lt 接i 转码鼻瞎l o 白) 收 机 期翻赶接口c i t , i p e g 一2 ) 图2 2 网上播出系统前端系统图 f i 9 2 2t h ef o r w a r ds y s t e mo f w e b c a s t i n g 网上播出系统的系统拓扑构成如下图( 图2 3 ) 。系统从内容分为三个部分 直播系统、广播系统与点播系统。 州术早卿书督*景* 东北大学硕士学位论文 广播系统与点播系统的节目资源都是从电视台台内媒资系统的节目库中提 1 1 i 供。一，直播系统的节目来源是不同的电视直播系统提供。对于上图有如下详细 说明： 直播系统直播系统要求实现将非流媒体数据实时转换成流媒体数据格 式的视音频播出功能。非流媒体数据包括模拟视音频和d v b 流等。通 常直播系统采用通用服务器与编码卡形式。这是大多数视频网站共同的 做法。首先获得直播源，直播源必须是模拟视音频，再将直播源送入编 码卡编码卡对信号a d 转换后，由通用服务器做流媒体格式编码， 最后视频数据被送到流媒体播出服务器播出。 广播系统广播系统要求实现基于流媒体文件视频广播功能，它能够依 据预先定义的节目单进行内容广播。播出文件为m i c r o s o f t 的w m v 格 式。播出服务器应能实现同时播出1 0 0 路的能力。播出服务器应有文件 上传接口和容错机制。支持多播技术。要求播出服务器能够播出从5 0 k 到3 m 码率的视频广播输出流。 点播系统要求能够实现视频点播功能。支持数百、数千个并发用户的 点播请求，每个用户均可点播相同的或不同的节目，每个用户可自由控 制节目的前进、后退等操作。支持多播技术。可支持的并发数量可以依 据应用需求进行平滑扩充。视频点播的媒体格式采用w i n d o w sm e d i a 格式。要求点播服务器能够播出从5 0 k 到3 m 码率的视频点播输出流。 数字签名论证系统数字签名认证计费系统是防止未经授权的用户非法 收看节目，准确记录授权用户的收视费用，保护运营商利益的重要系统。 数字签名认证计费系统就是一套完整的d r m ( 数字版权保护) 系统， 并结合了用户管理系统，计费系统等的大系统。要求d r m 与用户管理 系统和计费系统必须紧密结合，并且，用户管理系统和计费系统必须与 银联的支付平台建立安全可靠的接口，与电信的电话系统、移动的短信 平台建立接口。数字签名系统原理图如下( 见图2 4 ) ： 东北大学硕士学位论文 围2 4 教宇笙名论证系统( d r m ) 原理田 喇t h ep r i n c i p l eo f d r m 转码调度系统转码调度系统是使传统的无法在网上播出的媒体文件转成 能够在网上搔出的流媒体格式的文件精码系统图如下( 见图2 5 ) 圈2 s 转码系统 f i 9 2 5 t h e 蔓斑d _ 卅p 删e s y s t e m 转码系统实现数字电视节目格式转换成网上播出格式的功能。通过建立 一个计算机集群，发挥服务器强大的计算能力，应用多进程后台运行软件， 自动地做转码处理，完成格式转换由于采用软件转码，转码的效率完全 取决于硬件的性能，因而，必须建立一个高效、稳定、持续的服务器集群。 为了避免人工干预，减少人力消耗，需要建立一个分布式的后台程序。主 控服务器负责分配转码任务，转码服务器负责转码。待转码工作完毕，转 码服务器向主控服务器发出转码结束指令，主控服务器再给转码服务器重 新分配任务。在某一个文件转码结束后，主控服务器向调度服务器发出调 东北大学硕士学位论文 度指令，此文件就可以根据预定方案被传送到点播系统或广播系统。 以上是电视台端节目制作部分，在网站上通过流媒体形式提供节目服 务。网上播出如果简单的按照传统的播出系统建立，则按照所述就已经建 立了一套完整的网上“三播( 直播、广播与点播) ”系统，但是如果简单的 将信号接到互联网的用户端，那只是一个简单的网上播出系统，与数字电 视毫无干系，更不会对未来的数字电视的产生任何影响。 在网络信息电视里，将数字电视的高级功能在基于互联网和个人计算机 的物理基础上实现。通过制作服务器建立包括摸板以及数据的电视节目， 以x m l 为载体，将其打包发送。这里需要具体说明的是，以东软的信息电 视的制作工具产生的节目以通用的标准x m l 为描述语言，不管未来的交互 式数字电视的中间件的标准是什么样的，但是x m l 作为其描述语言之一已 经得到所有认可，从这一意义上说，作为为交互式电视的新的探索，在未 来交互式电视的发展中更将得到证实，更是对交互式电视的一个有力的推 进。用户端对于已传送到的节目作出自己的选择，更可以通过互联网这一 双向网络将自己的需求通过网络发送到台里的服务器上，真正达到与电视 台的“交互”，同时在用户端提供已有电视节目的搜索，用户可以根据需要 搜索节目，再点播节目。同时用户可以根据自己的喜好选择不同的节目模 板，以及节目中其他信息的点播 2 1 2 网上播出系统的后端系统( 用户端) 由于在电视台制作端为了适应数字电视的信源传输标准，在网络上传输的 都是x m l 描述的数字题材，要想在用户端得到电视的具体效果，接收端需要 将数据渲染成电视风格( t v l o o k ) 的显示。因此在用户端需要作一定的处理。 网络信息电视在此过程中提出了特殊浏览器3 i b r o w s e r 工具的思想，它与 信息电视中的制作工具3 i - - a u t h o r i n g 相对应。由3 j - - a u t h o r i n g 生成的电视节 目，再由这个特殊的浏览器将其展现出来 网络信息电视继承了信息电视的风格将电视平面划分成若干区域在主要区 域用于实现音视频输出即视频部分。其他区域按输出内容可以在制作端进行制 柚- 东北大学硕士攀位论文 作生成相应的x m l 数据，可输出运动文字、图片、时钟以及动画等等。 用户接收到相应的x m l 数据后，如何在自己的p c 上得到t vl o o k , 用户 端的渲染也是技术的关键之一。大家都知道，数字交互电视把渲染描画的任务 和逻辑运行的任务交给了机顶盒或者它的高级形式数字电视( 内嵌机顶 盒) 。电视上的画面将随着手中遥控器的操纵变换内容，多种互动节目都有了用 武之地。而现在这一任务由p c 机完成。然而，在广电行业内大家都知道，实 现实际的渲染需要广播级的非编卡，而卡的价格一般都在几万甚至几十万元人 民币。这个价格对于普通用户来说是不太可能的。这里我们使用了m i c r o s o f t 的d i r e c t x 来实现实时的“软”渲染。使我们实现在p c 机上模拟实现交互电视 成为可能。d i r e c t x 不仅实现了简单的媒体流的播放的实现，而且可以将图文、 动画、时钟以及视频等直接渲染描画到显示卡里，在用户端通过实时的渲染， 根据用户的命令实时渲染( r e n d e r ) ，将一个活生生的交互式数字电视窗口展现 在用户的面前。 东北大学硕士学位论文 2 3 网络信息电视的模板制作系统 3 i t v 提供了能够创建具有复杂界面和内容的信息频道的工具模板制 作系统。使用模板制作系统，可以非常容易地创建、管理多个独立显示区域， 最大化地制造图形、文本、音频、视频的融合效果。可以建立诸如独立的新闻 区域，显示天气信息、本地广告、以及本地社区信息等等。 通过模板制作系统信息电视( 3 i - a u t h o r i n g ) n - - j 轻松创建风格独特，又兼具 艺术水准的高质量节目模板，配合节日表编排系统，可以管理任意频道的任意 时间节目播出安排。 2 3 。1 创建多区域模板 内置模板建立向导，使任何人都可以创建具有专业外观的频道模板。由广 播艺术家设计的大量模板库，令你即刻获得高级的播出外观。简单的鼠标拖拽， 所见即所得的设计模式，通过创建区域、删除区域、移动区域、改变区域大小 等工具，使模板外观的调整变得非常容易。 开放的模板向导，可以利用任何图像制作工具制作的模板。复杂如 p h o t o s h o p ，c o r e l d r a w ，简单如w i n d o wp a i n t 都可以被系统使用。使用用户熟 悉的工具，可以最大化地发挥用户的创造力和想象力，制作出风格独特的节目 模板。 东北大学硕士学位论文 2 3 2 创建区域内容 圈2 6 模板制作界面 h 9 2 6t h es u r f a c eo f t e m p l a t ep r o d u c t i o n 利用系统提供的工具，可以创建不同应用目的的区域，如台标、新闻、通 告、视频、广告、天气预报等等。如背景工具可导入外部系统制作的图形作为 模板向导，动画工具常用来制作台标，静态工具常用来制作静态广告、图表说 明等。 系统提供的工具如下：背景、静止图象( 文字) 、图表、横滚字幕、竖滚字 幕、时钟、动画、视频。 1 背景：新建模板时，自动建立。可以设定背景图片，用来作为模板设计的 向导。在背景区域中，可以显示全屏幕的视频，作为节目播放时的背景视 频。 2 登止图傻：用来显示图像信息，常用来做为图片广告。支持的图像格式 有：b m p ，。t i f ，t g a ，j p g ，j p c g ，t o g ，g i f 。可以设定静止图像显示的过 渡模式：快照，擦去，瓷砖，百叶窗，溶解，推入，淡入等。 东北大学硕士学位论文 3 整止塞主：用来显示文字信息。可以设定静止文字显示的过渡模式：快照， 擦去，瓷砖，百叶窗，溶解，推入，淡入等。可以设置区域的背景色，透 明度，以及文字的字体属性。区域的文字内容可以设置l o g o 图像。可以定 义l o g o 图像显示的条件同文字内容的逻辑关系。l o g o 图像支持的图像格 式为：b m p ，t i f ，t g a ，j p g ，i p e g ，1 0 9 ，g i f 。文字区域常常同图像区域 关联，用来作为图像的文字说明 4 盥盘：用来显示图表。支持下列类型的图形显示：条形( 包括2 d ，3 d ) ， 线形( 2 d ) ，饼形( 2 d ) 等类型，如下图。可以设置区域的背景色，透明 度，以及文字的字体属性。图表区域常用来显示实时的统计信息，例如投 票选举数目等。 圈2 7 图表定义界面 h 9 2 7t h em r h c eo f t a b l e 3 搓蓬主蔓：由横滚工具建立。可以设置横滚的速度和方向( 向左，向右) ： 可以设置区域的背景色，透明度以及文字的字体属性。区域的文字内容 东北大学硕士学位论文 可以设置l o g o 图像。可以定义l o g o 图像显示的条件同文字内容的逻辑关 系。l o g o 图像支持的图像格式为：b m p ，t i f ，t g a ，j p g ，j p e g ，1 0 9 ，g i f 。 横滚区域可以用来显示股票行情，通告等信息。 6 竖蘧主薹：由竖滚工具建立。可以设置竖滚的速度和方向( 向上，向下) 。 可以设置区域的背景色，透明度，以及文字的字体属性。区域的文字内容 可以设置l 0 9 0 图像。可以定义l o g o 图像显示的条件同文字内容的逻辑关 系。l o g o 图像支持的图像格式为：b m p ，t i f ，t g a ，j p g ，j p e g ，1 0 9 ，g i f 。 竖滚区域可以用来显示股票行情，通告等信息。 7 盟垃：由时钟工具建立，用来显示数字时钟。可以设置时钟的显示模式包 括：1 2 2 4 显示模式；显示p m a m ( 上午下午) 标记：显示星期，日期； 显示毫秒。可以设置区域的背景色，透明度，以及数字时钟的字体属性。 时钟的时间可以设定为同c c t v 时间同步。 8 麴亟：由动画工具建立，动画格式文件为v i a ，支持透明通道显示。可以用 来显示动态台标，动态广告等信息。 9 扭题：由视频工具建立。分为两种类型：视频文件和外部视频源。如果选 择了视频文件，则可以播放本地视频文件( m a t r o xa v i 格式) 。配合3 i t v 系统的视频服务器，可以播放由视频服务器传送过来的视频源信号，也可 以播放由别的系统播放的视频源信号。可以设置视频播放的d v e 转换效果。 2 3 3 模板预览和播放 内置的模板预览功能，可以在p c 上让制作人员提前查看创作的成果，并且 可以作为草稿提交他人进行审查和修改。在没有硬件支持的情况下，可以提供 除视频外的所有区域的动态效果预览。如果有硬件支持，提供所有区域的动态 效果预览，也可以单独作为播控服务器使用。 2 3 4 同步播放控制 通过同步机制，可以设定不同区域之间的连接关系，使它们之间可以同时 显示，同时对内容进行切换。系统提供了通过区域名称来设置区域同步的模式， 东北大学硕士学位论文 可以设置多个区域之间的同步，并在同步区域之间设置主区域，其它与之同步 的区域按照主区域的时间来进行同步播放。 总之由网络信息电视制作生成的节目以x m l 为描述语言。在下面的实现中 将详细解释x m l 如何描述节目，并讨论如何通d i r e c t x 实现用户端的“渲染”。 东北大学硕士学位论文 第三章网络信息电视的软件实现原理 在网络信息电视中，将电视进行了多区域划分，多信息同时播出，并可以 实现用户与电视台之间的交互。而对与广大运营商来说，更强调市场和营销， 这与模拟电视时代的频道和广告运营十分不同。运营商从多频道电视服务，如： e p g ，游戏，s m s ，聊天。电子邮件等项目中看到了新的利润增长点。在投资 系统设备时，必须要抓住相关的问题，如：数字必须与其他平台共同发展，机 顶盒的规格，高清晰度电视和为增值服务而获取更多的带宽。背后的关键课题 是：选择的系统是否能为新的运营格局“增值”? 随着数字电视广播的发展，通过数字电视节目实现一些用户的交互式应用 已成为可能。电视台本身的收视调查，节目订阅，节日点播和其他企业如银行 出纳，航空订票，在线购物等等增值服务等在数字广播媒体上的推出已成为巨 大的商业需求。如何使商业用户能够在数字放送平台上迅速，方便地实现其应 用已成为当前需要解决的一个重要问题。而实现一个交互式节目的制作运行的 中问件平台是我们针对这个问题的一个有效的解决方案。 网络信息电视制作平台以数字播出为基础，设计一个面向提供服务的节目 运营商的节目的制作系统，提供一种制作工具。平台提供的业务接口和业务组 件可以使用户非常容易的创建商业应用，并能容易的扩展新的业务。制作平台 能对交互式数字电视的运行提供全面的支持，并能扩展到个人电脑，手机等其 他用户，它提供双向的个性化服务，并能把用户的请求结果直接反馈给服务提 供商，实现商务过程。 在网络信息电视系统中，我们以x m l 为载体将所要播出的内容打包传输， 在用户端在利用渲染( r e n d e r ) 将其恢复为所要播出的内容。网络信息电视是在 信息电视基础上发展起来的，其节目制作与信息电视基本一致，但是网络信息 电视提供了对于用户基于互联网的交互接口，因此在实现交互上可以说网络信 息电视更是向前走了坚实的一步。 在网络信息电视软件实现部分我们将用到两个关键的技术即x m l 与 d i r e c t x 。x m l 是描述节目的语言格式，d i r e c t x 是实现在用户端的最终渲染。 电视台方根据节目的特点，使用信息电视制作工具( 也叫3 i a y t h o r i n g ) ，制作 东北大学硕士学位论文 的由x m l 描述的节目和相应的素材通过i p 网络传输到用户端，由我们制作的 3 i b r o w s e r 在用户端最终渲染为t v l o o k 的网络电视。下图为从制作端到用户 端的实现原理图( 图4 3 ) ： 3 1x m l 语言 图3 1 网络信息电视实现原理图 f i 9 3 1t h ep r i n c i p l eo f i n f o r m a t i o n - n e t t v 实现网络信息电视的终端描画，需要对x m l 有一定的了解，因为在节目的 制作端生成的节目是用x m l 来描述的，x m l 相当于在节目制作与播出之间产 生沟通的桥梁，而且x m l 也是未来交互式数字电视的描述载体。 3 1 1x m l 与数字电视 无论欧美还是日本，在数字电视广播节目制作和节目接收技术中，可以清 晰地看到扩展标记语言x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 在制作及接收过程 中的重要性。无论是在节目的制作端还是在节目的接受端，x m l 都可以对文档 和数据进行结构化的处理，从而使它们能在部门、客户和供应商之间进行交换。 同时x m l 还可以允许共享和使用分布在不同平台上的信息，大大的增强了数 字电视广播平台的可操作性及灵活性 在欧洲，交互式数字电视的发展领先于世界上其他国家。在这样一个有多 元化国家存在，各个国家既要求相互的独立性，又强调联盟的欧洲大陆，各工 业、商业及科研集团之间形成了一种友好的交流协作关系。这就为各种d v b 数字电视标准，特别是m h p ( 媒体家庭平台) 的产生，创造了一种有利的氛围， 同时欧洲对交互式应用的重视远胜于北美地区。在这样的环境下，m h p 在欧洲 有了滋生的土壤，终于出土。 数字电视技术的研发已被国家列入十五计划中的十大优先发展的信息技 东北大学硕士学位论文 术产业。在数字电视技术方面，中国不可能没有具有自主知识产权的产品和系 统，同时，中国的电视市场又有别于世界其他地方( 如欧洲、美国和日本) 。因 此，中国在其标准制定中不可能完全照搬国外的系统和技术，但我们应该借鉴 目前世界上己存在的数字电视标准，规划中国的数字电视，尤其是中间件平台 的标准，使得数字电视运营商能够利用这个标准，推广更多的增值性应用，不 但为其本身带来更高的经济效益，同时也为广大的电视用户带来更多的娱乐和 服务。 d v b m h p 走在我们前头，在我们自己的有关规范制定过程中就有了一个参 考模式。我们可以抛弃m h p 中不合理的部分，加入符合中国文字和文化特征 的东西，我们便能制定自己的开放性平台标准。在数字电视节目制作平台上， 节目的描述是通过x m l 来完成的，因此我们在探讨数字电祝交互性时需要了 解x m 乙 3 1 2x m l 的简单介绍 1 9 9 8 年2 月，w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ) 正式批准了x m l 的标准 定义，它是一种元标记语言。x m l 允许创建自己的标记，并可以用它们来描述 用户想要知道的东西，x m l 里面的标记可以在文档定义类型( d o c u m e n tr y p e d e f i n i t i o n ) 中加以描述。x m l 支持在文本文档中标记结构，可以对文档和数据 进行结构化的处理，从而使它们能在部门、客户和供应商之间进行交换。同时 x m l 还可以允许共享和使用分布在不同平台上的信息。x m l 可以用来设计与特 定专业领域有关的标记语言，每种x m l 应用程序有它自己的句法和词汇表。 x m l 的最大优点在于它的数据存储格式不受显示格式的制约。一般来说， 一篇文档包括三个要素：数据、结构以及显示方式。对于h t m l 来说，显示方式 内嵌在数据中，这样在创建文本时，要时时考虑输出格式，如果因为需求不同而 需要对同样的内容进行不同风格的显示时，要从头创建一个全新的文档，重复工 作量很大。x m l 把文档的三要素独立开来，分别处理。首先把显示格式从数据 内容中独立出来，保存在样式单文件( s t y l es h e e t ) 中，这样如果需要改变文档 的显示方式，只要修改样式单文件就行了。x m l 的自我描述性质能够很好地表 现许多复杂的数据关系，使得基于x m l 的应用程序可以在x m l 文件中准确高 东北大学硕士学位论文 效地搜索相关的数据内容，忽略其他不相关部分。x m l 还有其他许多优点，比 如它有利于不同系统之间的信息交流，完全可以充当网际语言，并有希望成为数 据和文档交换的标准机制。 3 1 3x m l 的文档格式 元素首先介绍x m l 文档内容的基本单元元素，它的语法格式立下： ( 标签) 文本内容( ，标签) 元素是由起始标签、元素内容和结束标签组成。用 户把要描述的数据对象放在起始标签和结束标签之间。除了元素，x m l 文档中 能出现的有效对象是：处理指令、注释、根元素、子元素和属性。 处理指令处理指令给x m l 解析器提供信息，使其能够正确解释文档内 容，它的起始标识是“ ? ”，结束标识是“恰”。常见的x m l 声明就是一个处理指 令： 处理指令还可以有其他的用途，比如定义文档的编 码方式是g b 码还是u n i c o d e 编码方式，或是把一个样式单文件应用到x m l 文 档上用以显示。 注释注释是x m l 文件中用作解释的字符数据，x m l 处理器不对它们进 行任何处理。注释是用“ ”引起来的，可以出现在x m l 元素间的任 何地方，但是不可以嵌套： 根元素和子元素如果一个元素从文件头的序言部分之后开始一直到文件 尾，包含了文件中所有的数据信息，我们称之为根元素。x m l 元素是可以嵌套 的，那么被嵌套在内的元素称为子元素 属性属性给元素提供进一步的说明信息，它必须出现在起始标签中。属 性以名称取值对出现，属性名不能重复，名称与取值之间用等号“= ”分隔，并用 引号把取值引起来。x m l 的语法x m l 文档的基本结构由序言部分和一个根元 素组成。序言包括了x m l 声明和d 1 田( 或者是x m l s c h e m a ) 。d r d ( d o c u m e n t t y p c d e f i n e ，文档定义类型) 和x m l s c l m n a 都是用来描述x m l 文档结构的， 也就是描述元素和属性是如何联系在一起的 x m l 文档除了要满足根元素唯一的特性之外，还包括： 东北大学硕士学位论文 起始标签和结束标签应当匹配：结束标签是必不可少的 大小写应一致：x m l 对字母的大小写是敏感的， 和 是完全不同的两个标签，所以结束标签在匹配时一定要注意大小写一致； 元素应当正确嵌套：子元素应当完全包括在父辈元素中，下面的例子就是 嵌套错误： 正确的嵌套方式如下： 属性必须包括在引号中； 元素中的属性是不允许重复的。 3 1 4x m l 格式的网络信息电视文档 介绍了x m l 的基本使用方法，下面讨论一下x m l 在我们网络信息电视的 中是如何得到使用的。前文已经讨论过关于i n f o r m a t i o n - t v ( 3 i a u t h o r i n g ) 可 以生成不同的处理对象，都是通过d o m 生成的x m l 文档，下面就是有 i n l b r m a t i o n t v 系统生成的x m l 简单文档，在这里作一个解释。 r e g i o n x m l 1 2 b a 5 4 b a 3 6 2 4 1 5 c l e - 7 c 6 6 - 4 a 8 e - a 7 4 0 - 5 1 5 f 9 8 9 3 5 0 9 c 1 2 9 6 8 4 r i g h 协 4 4 9 6 6 3 4 9 1 d 6 8 有了上面的关于x m l 的介绍，了解上一段代码的含义就很容易了。显然， 第一行文档是处理指令，给x m l 解析器提供信息，使其能够正确解释文档内 东北大学硕士学位论文 容。第二行 至文档结束 是在描述一个叫“r e g i o n ”的对象的 各种属性，包括v e r s i o n 、i d 、t y p e 、r e c t 、s e q u e n c e 等，其中r e c t 和s e q u e n c e 又是一个含有不同属性对象，可以用一棵树来描述他们之间的关系； 圈3 2r e g i o n 属性关系树 f i 9 3 2t h et r e eo f t h er e g i o np r o p e r t y 本节基本介绍了x m l 在网络信息电视中如何描述由制作系统生成的各种 图形处理对象，只有了解到描述的语法在用户终端才能有效解析出制作端制 作的节目，并中最终能够向用户渲染最终的效果。 东北大学硕士学位论文 3 2d i r e c t x 实现3 i b r o w s e r 软件 这样在节目制作平台已经完全建立，但是在用户端要实现终端“渲染”实 现节目的完整播出。用户终端利用计算机的独立处理事件的能力，将x m l 直 接渲染成电视形式，使面对计算机也可享受实时的t v 效果时，在p c 机上通过 渲染实现交互电视就成为了可能。倘若进一步开发成为不仅实现简单的媒体流 播放新功能，以图文、动画、时钟、视频重组等形式直接描画到显示卡里，而 且通过用户端实时合成，或根据用户指令实时随机组合并进一步合成新图像， 即：恪活生生的交互式d t v 展现在用户面前。 在网络信息电视中，根据视频输出的不同特点，将需要处理的数据处理对 象共有：视频对象、文字对象、动画对象、时钟对象和图片对象，要在用户的 计算机终端将播出的各种对象最终实现出来。在网络信息电视中，我们使用微 软公司推出的d i r e c t x 技术最终将其渲染出来。 3 2 13 i b r o w s e r 合成网络信息电视 用户端接收的是由i n f o r m a t i o n - t v 铝作工具生成的x m l 文档及文档中所需 的各种素材，用户端需要将这些素材有效的组织起来，正如h t m l 之于i n t e r n e t e x p l o r e r ，x m l 在网络信息电视中实现浏览的是3 i b r o w s e r , ，在实现3 i - b r o w s e r 上实现各种不同的素材的合成，这需要图形处理技术的支持，我们选择了 d i r e c t x 。 3 2 2d i r e c t x 初步 d i r c c t x 是一种图形应用程序接口( a p i ) ，简单的说它是一个辅助软件，一 个提高系统性能的加速软件，微软定义它为“硬件设备无关性”。目前的d i r e c t x ，9 个组件，它提供了一整套多媒体接口方案。微软开发d i r e c t x ，其最主要的目 的之一是促进在w i n d o w s 操作系统上的游戏和多媒体应用程序的发展。在 d i r e c t x 出现以前，主要的游戏开发平台是m s d o s ，游戏开发者们为了使他们 的程序能够适应各种各样的硬件设备丽绞尽脑汁。自从有了d i r e c t x ，游戏开发 者们便可以获益于w i n d o w s 平台的设备无关性，而又不失去直接访问硬件的特 东北大学硕士学位论文 性。d i r e c t x 主要的目的就是提供象m s d o s 一样简洁的访问硬件的能力，来 实现并且提高基于m s d o s 平台应用软件的运行效果，并且为个人电脑硬件的 革新扫除障碍。 另一方面，微软公司开发d i r e c t x 是为了在当前或今后的计算机操作系统上 提供给基于w i n d o w s 平台的应用程序以高表现力、实时的访问硬件的能力。 d i r e c t x 在硬件设备和应用程序之间提供了一套完整一致的接口，以减小在安装 和配置时的复杂程度，并且可以最大限度的利用硬件的优秀特性。通过使用 d i r e c t x 所提供的接口，软件开发者可以尽情的利用硬件所可能带来的高性能， 而不用烦恼于那些复杂而又多变的硬件执行细节。 3 2 3d i r e c t x 的处理技术 m i c r o s o f td i r e c t xs d k 是开发基于w i n d o w s 平台的一个媒体软件开发工具， d i r e c t x 产生之初是为了实现基于w i n d o w s 平台的游戏但是随着其不断发展， 其应用也在不断扩张，在所有基于图形开发的开发工具中独领风骚，其他诸如 o p e n g l 、w i n d o w sg u i 等都已经逐渐被d i e r e e t x 所取代。 m i c r o s o f td i r e c t xs d k 现在发展到9 0 版本，d i r e c t x 9 0 按功能主要包括以 下几个个组件，每个组件都具不同的功能： d i r e c t g r a p h i c s 包括以前版本的d i r e c t d r a w 和d k e c t 3 d ，完成图形处理功能； d i r e c t s o u n d 控制声音的合成和播放； d i r e c