可與數(shù)字電視進(jìn)行信息交互的Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

陳彩蓮，褚晶輝，呂 衛(wèi)，楊博菲

（天津大學(xué) 電視與圖像信息研究所，天津 300072）

0 引言

三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)分別在向下一代電信網(wǎng)、下一代廣播電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和演進(jìn)過程中，網(wǎng)絡(luò)的功能趨于一致，業(yè)務(wù)范圍趨于相同，皆可為用戶提供打電話、看電視和上網(wǎng)等多種服務(wù)[1-3]。

數(shù)字電視（或機(jī)頂盒）與手機(jī)交互，即數(shù)字電視和無線通信技術(shù)的融合，將改變傳統(tǒng)的電視使用模式，擴(kuò)展電視功能的想象空間，給用戶帶來全新的體驗(yàn)。本文介紹的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電視通過網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)互動，使電視觀眾視線不必離開電視屏幕便可與他人進(jìn)行信息交互，拓寬了電視的傳統(tǒng)功能，同時(shí)也詮釋了智能手機(jī)功能上的可擴(kuò)展性。

1 平臺介紹

本系統(tǒng)選用的是Android智能手機(jī)操作系統(tǒng)和IPTV機(jī)頂盒。

1）Android智能手機(jī)操作系統(tǒng)

Google公司于2007年11月15日推出了基于Linux2.6的開源智能手機(jī)操作系統(tǒng)——Android。Android源碼完全開放，系統(tǒng)包括了移動電話工作所需的全部軟件：底層操作系統(tǒng)、上層用戶界面以及應(yīng)用程序，是一個開放性移動開發(fā)平臺。Android系統(tǒng)可移植性好，網(wǎng)絡(luò)支持完善，并可自由裁剪和定制，靈活度高。Android平臺市場潛力大，應(yīng)用開發(fā)前景廣闊。Android智能手機(jī)操作系統(tǒng)的平臺特征主要表現(xiàn)在[4-5]：

（1）開放的體系架構(gòu)。應(yīng)用程序框架具有可重用性和可替代性的特點(diǎn)。在遵循程序框架安全性限制的前提下，Android中的任何一個應(yīng)用程序都可以發(fā)布其特有的功能模塊，為其他的Android應(yīng)用程序所調(diào)用。

（2）支持可擴(kuò)展的用戶體驗(yàn)。具有豐富的圖形系統(tǒng)和對多媒體的支持，以及完善的網(wǎng)絡(luò)支持功能和硬件支持功能，如觸摸屏、WiFi、導(dǎo)航以及感應(yīng)加速器等。

（3）具有強(qiáng)大的瀏覽器。集成了基于Webkit引擎的網(wǎng)頁瀏覽器，Webkit的代碼簡潔，結(jié)構(gòu)合理，有利于開發(fā)。另外，Webkit瀏覽器引擎優(yōu)點(diǎn)明顯，消耗很少的內(nèi)存資源，運(yùn)行效率高。Webkit已經(jīng)普遍應(yīng)用在手機(jī)的瀏覽器中。Android的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

Android的架構(gòu)分為 4層：（1）Linux內(nèi)核層。An?droid的核心系統(tǒng)服務(wù)基于Linux2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動模型等都依賴于該內(nèi)核。（2）系統(tǒng)運(yùn)行庫層（C/C++庫以及Android運(yùn)行庫）。當(dāng)使用Android應(yīng)用框架時(shí)，Android系統(tǒng)會通過一些C/C++庫來支持使用的各個組件，使其更好地為用戶服務(wù)。另外，所有的Android程序都運(yùn)行在Dalvik虛擬機(jī)上。（3）應(yīng)用程序框架層。這是編寫Google發(fā)布的核心應(yīng)用時(shí)所使用的API框架，開發(fā)人員同樣可以使用這些框架來開發(fā)自己的應(yīng)用。（4）應(yīng)用層。應(yīng)用是用Java語言編寫運(yùn)行在Dalvik虛擬機(jī)上的程序[6]。本應(yīng)用只需在應(yīng)用層上進(jìn)行開發(fā)。

2）IPTV

IPTV，即交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是一種利用寬帶有線電視網(wǎng)，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體，向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)[7]。

IP機(jī)頂盒是視頻解碼終端，相當(dāng)于一臺自帶嵌入式操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，它可以充當(dāng)電視機(jī)和寬帶網(wǎng)絡(luò)之間的接口。IP機(jī)頂盒作為一種家用平臺，用于交互式數(shù)字內(nèi)容服務(wù)領(lǐng)域。

IP機(jī)頂盒使用的操作系統(tǒng)主要有VxWorks、Win?dows CE、嵌入式Linux等3類。現(xiàn)在的IP機(jī)頂盒產(chǎn)品多數(shù)運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)。Linux平臺的優(yōu)點(diǎn)較多，首先是其源代碼公開，有大量免費(fèi)優(yōu)秀開發(fā)工具和應(yīng)用軟件可用。其次是平臺開放，廠家易于定制。有龐大的開發(fā)群體，技術(shù)交流方便，軟件開發(fā)和維護(hù)成本低。最后，Linux本身穩(wěn)定，內(nèi)核精悍，運(yùn)行所需資源少，有優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，具有完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。這些都為開發(fā)者和廠家提供了擴(kuò)展IP機(jī)頂盒的可能，易于開發(fā)和生產(chǎn)出新的應(yīng)用程序，比如開發(fā)一個網(wǎng)絡(luò)聊天的程序。另一方面，在硬件配置上，IP機(jī)頂盒的核心處理器的主頻大多在400 MHz以上，內(nèi)存和Flash的容量也比較大，可以運(yùn)行一些功能較為復(fù)雜的程序。

IP機(jī)頂盒平臺具有完善的網(wǎng)絡(luò)支持功能，所以易于在其平臺上開發(fā)一個網(wǎng)絡(luò)聊天的程序。若同時(shí)在智能手機(jī)上開發(fā)出與IPTV終端進(jìn)行交互的網(wǎng)絡(luò)聊天程序，即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)用戶和電視用戶的信息交互。

2 程序設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文設(shè)計(jì)了Android手機(jī)上的通信程序，同時(shí)在PC機(jī)上開發(fā)了Linux下的網(wǎng)絡(luò)通信程序，以驗(yàn)證本應(yīng)用的有效性。功能實(shí)現(xiàn)中，Android手機(jī)上的程序作為客戶端，PC機(jī)上的程序作為服務(wù)端。Android手機(jī)通過WiFi連接網(wǎng)絡(luò)，與機(jī)頂盒上的服務(wù)端連通，互相發(fā)送和接收信息。由于IP機(jī)頂盒完善的網(wǎng)絡(luò)功能，與PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能相當(dāng)，所以可以用PC機(jī)模擬IP機(jī)頂盒的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)。另外，PC機(jī)上的程序是在Linux環(huán)境中運(yùn)行的，可以很容易地移植到機(jī)頂盒上。

下面對手機(jī)客戶端和服務(wù)端的程序流程進(jìn)行具體介紹。客戶端的程序流程如圖2所示。

手機(jī)客戶端運(yùn)行后，通過WiFi與服務(wù)器接通，從而進(jìn)行信息交互。圖3a為Android手機(jī)上的客戶端主界面，窗口中幾個按鈕的功能分別為：“WiFi”操作 WiFi，包括開啟和關(guān)閉。“登入”創(chuàng)建基于TCP/IP協(xié)議的套接字，并連接到服務(wù)端。“發(fā)送”表示發(fā)送信息。“退出”表示退出程序，回到手機(jī)主界面。圖3b演示了手機(jī)客戶端的信息輸入。

圖2 客戶端程序流程圖

圖3 客戶端界面（截圖）

服務(wù)器端程序的流程是：創(chuàng)建ServerSocket，監(jiān)聽客戶端。當(dāng)客戶端連接上，兩者即可互相發(fā)送和接收信息。

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4和圖5所示。圖4為手機(jī)客戶端和服務(wù)端的交互過程中客戶端的信息記錄，圖5為服務(wù)端的信息記錄。

圖4和圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了程序功能的正確。

圖4 客戶端信息記錄

圖5 服務(wù)端信息記錄

3 小結(jié)

目前電視用戶和手機(jī)用戶是相互獨(dú)立的，彼此之間沒有溝通的方式，而本文提出的應(yīng)用將建立起兩者溝通的橋梁，給用戶帶來全新的用戶體驗(yàn)。在應(yīng)用中，電視觀眾具備與外界溝通消息的渠道，如同在PC機(jī)上可以同時(shí)進(jìn)行功能操作，娛樂和聊天一樣，這將打破用戶只能用電視機(jī)收看電視節(jié)目的傳統(tǒng)模式，同時(shí)也是三網(wǎng)融合的一個具體的體現(xiàn)。另外，從市場價(jià)值的角度看，該應(yīng)用不僅是智能手機(jī)的新應(yīng)用，同時(shí)也可以開發(fā)為電視的一項(xiàng)增值功能。

[1]“下一代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對廣播電視發(fā)展的影響”項(xiàng)目組，戴瓊海.下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與業(yè)務(wù)融合[J].電視技術(shù)，2007，31（7）：5-7.

[2]鄧永紅.三網(wǎng)融合是有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢[J].電視技術(shù)，2004，28（2）：43-45.

[3]三網(wǎng)融合的產(chǎn)業(yè)分析和前景預(yù)測[EB/OL].[2010-09-10].http：//b2b.toocle.com/detail--5390125.html.

[4]邸爍.Android手機(jī)平臺揭秘和未來發(fā)展趨勢[EB/OL].[2010-09-10].http：//tech.it168.com/o/2008-02-20/200802201409176.shtml.

[5]黃星文.基于Android的手機(jī)通訊協(xié)議應(yīng)用研究與實(shí)現(xiàn)[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2010.

[6]楊豐盛.Android應(yīng)用開發(fā)揭秘[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[7]IPTV終端與機(jī)頂盒技術(shù)[EB/OL].[2008-08-04].http：//www.mcuol.com/News/212/28257.htm.