雙模智能機頂盒的關鍵技術研究

高志寅，高志平

（浙江創億科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 智能電視/機頂盒簡介

智能電視服務[1-2]通過3個方面區別于傳統的電視服務（如圖1所示）：第一，智能平臺，包括服務器云端的視頻云和應用云，以及終端的跨平臺智能操作系統；第二，海量的智能應用，除傳統的直播、點播、時移回看的視頻業務外，覆蓋資訊、游戲、社交、工具等各類應用需求；第三是智能操控，從傳統的紅外遙控，發展到2.4 GHz遙控、體感遙控、手機遙控、語音遙控、手勢識別、人臉識別等，不斷提高用戶使用的便捷性。

隨著有線高清雙向數字電視業務的推廣和智能終端技術向電視領域的延伸，國內多家廠商推出了支持DVB和IP兩種接入方式的雙模機頂盒，基本上都采用Android操作系統。和已大量使用的高清機頂盒所采用的Linux系統相比，Android在Linux之上創建了單一框架，其作為類似標準中間件，使得大量面向電視屏幕的應用開發變得更方便和具有更好的平臺移植性。本文旨在對雙模智能機頂盒的關鍵技術進行分析探討，并描述對Android下實現DVB功能的具體實現方式，作為業界產品開發參考。

2 雙模智能機頂盒的關鍵技術

2.1 Android DVB技術實現

Android是Google開發的基于Linux平臺的開源手機操作系統的名稱，該平臺由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成，是首個為移動終端打造的真正開放的移動軟件。由于其免費、開源、開放的特性，使得它在短短幾年內已經成為第一大智能手機操作系統。與此同時，很多數字電視及機頂盒廠商對Android趨之若鶩，紛紛把Android系統移植到數字電視及機頂盒上。

但是，Android是專為手機開發的系統，它的framework并不支持數字電視播放。而國內的數字電視及機頂盒主要符合DVB標準，如何在Android系統上，增加對符合DVB標準的數字電視的支持，是雙模智能機頂盒必須首先解決的問題。

2.2 多屏互動的操控技術

針對智能機頂盒的多屏互動技術是指實現智能機頂盒、智能手機、平板電腦、PC等多屏設備關聯、內容共享和用戶信息的交互技術。

設備的互聯控制提供類似機頂盒遙控器、智能家居控制、家庭設備互聯等功能；內容的共享實現本地和云端的音視頻資源互動，實現視頻直播、時移、點播業務的多屏同看、續看等功能；用戶信息的交互實現本地和云端信息的共享和同步功能。

目前，主流的智能機頂盒多屏互動技術是基于以太網、WiFi或藍牙的物理連接方式，協議上主要采用市場上大家已比較熟悉的DLNA和蘋果Airplay。

2.3 流媒體播放技術

雙模數字電視機頂盒在解碼播放音視頻資源上，一個來源是同軸電纜引入的DVB數字電視信號，另一個來源是播放以太網口或者WiFi接入的流媒體資源。

通常的機頂盒主芯片提供了各類視頻壓縮算法的硬解碼功能，由軟件實現流媒體播控協議的交互和不同格式的解封裝。需要支持類似主流的http，RTSP，RTP，Apple http Live Streaming（m3u8）的網絡流媒體播放協議，以及支持如mp4，flv，avi，ts，mkv等多格式。同時，要做好芯片平臺硬件解碼接口和Android框架的兼容。

基于Android平臺，針對具體芯片實現可配置的穩定可靠的軟硬件解碼架構，開發的工作量是巨大的。

3 雙模智能機頂盒的Android DVB實現方法

要在Android系統上實現數字電視功能，首先需要了解Android系統的框架。如圖2所示，Android系統分為4層：第1層是Linux操作系統及驅動；第2層是本地框架（也稱為C框架）；第3層是Java框架；第4層是Java應用程序。

圖2 Android系統的框架

從Linux操作系統來看，第1層從屬于內核空間，第2～4層從屬于用戶空間。第2層和第3層是本地代碼層（C/C++）和Java代碼層的接口。第3層和第4層之間，是Android的系統API的接口。對于Android應用程序的開發，第3層及以下的內容是不可見的，僅考慮系統API即可。

在Android系統的第2層中，有一個Media Framework，這個Media Framework就是用來支持多媒體的。但這個Media Framework并不支持DVB標準的數字電視。

數字電視的一般組成見圖3，它包括Tuner，Demodulator，Demux，Decoder，Video Presentation 這 5 個 部 分 。Tuner部分負責把高頻信號變成中頻信號，Demodulator負責把中頻信號解調制，而Demux部分則是把復用在TS流中的某個節目解復用出來，Decoder負責把解復用后視頻數據解碼成圖像幀數據，最后通過Video Presentation和OSD層混合后輸出到各輸出端子，如YPbPr等。在用戶按下遙控器準備看電視時，系統需要去控制這5部分協調工作，然后把節目內容呈現在電視屏幕上。

針對具體的解碼部分，首先參考如圖4已有的Android多媒體播放的功能[3]，最上面的Java應用層的播放器應用調用Java Framework層的android.media.Media-Player類。Native層的多媒體框架media player對上層的提供的接口主要是MediaPlayer類。多媒體服務Media Player Service用于啟動一個多媒體的守護進程。Android中使用OpenCore和StageFright兩個庫實現媒體播放。為保持架構的一致性，將DVB節目流播放融入如圖4的Android媒體播放架構中是較好的實現思路。

具體的方法從圖5可以看出，通過采用Java框架和C框架的通信機制，設計一個既能滿足需求又高效的通信方法，采用了套接字Socket方式C框架層實現數字電視功能，而在Java框架層把C框架層實現的數字電視功能通過Java API提供給Java應用層的應用程序調用，這樣大量的數字電視相關應用就可以直接調用這個Java API接口，解決了Java應用如何通過Java API使用底層C語言實現的數字電視軟件模塊功能的問題，極大提高了Java應用開發的效率和可移植性。

4 小結

智能電視關鍵技術的核心還是更好、更便捷地服務于用戶。豐富用戶基于電視大屏幕的視頻娛樂消費，通過應用商店整合海量的內容和應用，形成滿足用戶個性化需求的細分模式，延長用戶在電視屏幕的消費時間和提高娛樂效率。智能終端產品的大量普及和對用戶眼球消費時間的吸引，更加有利于產業開發更多的衍生產品和建立對應的盈利模式。

[1]薛楠，喬維.典型智能電視產業發展模式的啟示——以谷歌、蘋果和三星為例[J].電視技術，2012，36（14）：1-3.

[2]吳偉.智能電視技術分析[J].電視技術，2011，35（24）：7.

[3]MediaPlayer[EB/OL].[2012-08-04].http://developer.android.com/reference/android/media/MediaPlayer.html.