雙模智能機頂盒的關鍵技術研究

高志寅，高志平

（浙江創(chuàng)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(qū)別于傳統(tǒng)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(tǒng)；第二，海量的智能應用，除傳統(tǒng)的直播、點播、時移回看的視頻業(yè)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(tǒng)的紅外遙控，發(fā)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(shù)字電視業(yè)務的推廣和智能終端技術向電視領域的延伸，國內(nèi)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(tǒng)。和已大量使用的高清機頂盒所采用的Linux系統(tǒng)相比，Android在Linux之上創(chuàng)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(fā)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(xiàn)DVB功能的具體實現(xiàn)方式，作為業(yè)界產(chǎn)品開發(fā)參考。

2 雙模智能機頂盒的關鍵技術

2.1 Android DVB技術實現(xiàn)

Android是Google開發(fā)的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)的名稱，該平臺由操作系統(tǒng)、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(nèi)已經(jīng)成為第一大智能手機操作系統(tǒng)。與此同時，很多數(shù)字電視及機頂盒廠商對Android趨之若鶩，紛紛把Android系統(tǒng)移植到數(shù)字電視及機頂盒上。

但是，Android是專為手機開發(fā)的系統(tǒng)，它的framework并不支持數(shù)字電視播放。而國內(nèi)的數(shù)字電視及機頂盒主要符合DVB標準，如何在Android系統(tǒng)上，增加對符合DVB標準的數(shù)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(xiàn)智能機頂盒、智能手機、平板電腦、PC等多屏設備關聯(lián)、內(nèi)容共享和用戶信息的交互技術。

設備的互聯(lián)控制提供類似機頂盒遙控器、智能家居控制、家庭設備互聯(lián)等功能；內(nèi)容的共享實現(xiàn)本地和云端的音視頻資源互動，實現(xiàn)視頻直播、時移、點播業(yè)務的多屏同看、續(xù)看等功能；用戶信息的交互實現(xiàn)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(wǎng)、WiFi或藍牙的物理連接方式，協(xié)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(shù)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(shù)字電視信號，另一個來源是播放以太網(wǎng)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(xiàn)流媒體播控協(xié)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(wǎng)絡流媒體播放協(xié)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(xiàn)可配置的穩(wěn)定可靠的軟硬件解碼架構，開發(fā)的工作量是巨大的。

3 雙模智能機頂盒的Android DVB實現(xiàn)方法

要在Android系統(tǒng)上實現(xiàn)數(shù)字電視功能，首先需要了解Android系統(tǒng)的框架。如圖2所示，Android系統(tǒng)分為4層：第1層是Linux操作系統(tǒng)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(tǒng)的框架

從Linux操作系統(tǒng)來看，第1層從屬于內(nèi)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(tǒng)API的接口。對于Android應用程序的開發(fā)，第3層及以下的內(nèi)容是不可見的，僅考慮系統(tǒng)API即可。

在Android系統(tǒng)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(shù)字電視。

數(shù)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(diào)制，而Demux部分則是把復用在TS流中的某個節(jié)目解復用出來，Decoder負責把解復用后視頻數(shù)據(jù)解碼成圖像幀數(shù)據(jù)，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(tǒng)需要去控制這5部分協(xié)調(diào)工作，然后把節(jié)目內(nèi)容呈現(xiàn)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(diào)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(xiàn)媒體播放。為保持架構的一致性，將DVB節(jié)目流播放融入如圖4的Android媒體播放架構中是較好的實現(xiàn)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(xiàn)數(shù)字電視功能，而在Java框架層把C框架層實現(xiàn)的數(shù)字電視功能通過Java API提供給Java應用層的應用程序調(diào)用，這樣大量的數(shù)字電視相關應用就可以直接調(diào)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(xiàn)的數(shù)字電視軟件模塊功能的問題，極大提高了Java應用開發(fā)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)開發(fā)更多的衍生產(chǎn)品和建立對應的盈利模式。

[1]薛楠，喬維.典型智能電視產(chǎn)業(yè)發(fā)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.