數字多媒體互動網絡電視技術研究

麻丹丹

（河北省張家口市橋東區行政審批局，河北 張家口 075000）

0 引 言

隨著生活水平的日益提高，人們對家庭娛樂的需求隨之提高。家庭娛樂朝著數字化、智能化等方向發展，原有的較為單一的電視娛樂功能已經與當前社會發展無法匹配。數字多媒體互動網絡電視已經成為當前社會時尚發展主流趨勢，其集合電腦、互聯網、多媒體以及電視功能于一體，是一種跨多項領域的技術革新，便于人們日常通過電視就可以了解到當前以及未來的天氣變化，了解到證券交易內容，以及進行在線購物、游戲娛樂等多元化活動。本文就當前數字多媒體網絡電視的技術發展趨勢以及數字多媒體網絡互動電視的設計與實現進行詳細闡述。

1 數字多媒體

數字多媒體是以信息科學和數字技術為主導，以大眾傳播理論為主要依據，以現代藝術為具體指導，將信息傳播技術有效應用于文化、商業、藝術、教育以及管理領域的科學與藝術充分融合的綜合性學科。數字多媒體不僅包括圖像、文字形式，還包括視頻、音頻等多種形式，主要是將傳播的內容以及傳播的形式以數字化形式進行，也就是說數據信息的采集、整理、加工以及分發都是數字化的過程。數字多媒體在科學技術迅猛發展的時代背景下，已經獲得良好的發展空間，成為繼語言、文字以及電子技術后，最新的、最有發展潛力的信息載體。

根據不同的分類方法，可以將數字多媒體細分為多個種類。比如以時間為屬性進行分類，可以將其細分為靜止媒體和連續媒體。靜止媒體的內容不會隨著時間而發生變化，如圖片、文本[1]。連續媒體的內容會隨著時間的變化而發生變化，如視頻、音頻。若按數字多媒體的來源為屬性進行分類，則可以將其分為自然媒體和合成媒體。自然媒體指的是客觀世界中存在的景物、事物以及聲音等，通過應用專門的設備進行處理后得到的數字多媒體，比如經過數字化和編碼處理后的數碼相機拍攝的照片。合成媒體指的是借助計算機工具，應用特定的符號、語言或者算法進行表示，最終由計算機合成的文本、語音、音樂、動畫或者圖像等，如當前較為流行的3D制作軟件制作出來的動畫角色等。

由上述分析可知，數字多媒體的技術優勢是巨大的。將其應用到電視領域，借助其功能優勢，將會為傳統電視增加新的技術革新機會，為電視發展帶來生機。數字多媒體互動網絡電視技術并不是單一的功能疊加，而是需要在原有電視功能的基礎上，借助數字多媒體的先進技術優勢進行功能的創新，使電視這個家庭娛樂產品可以具備數字化、個性化、智能化以及網絡化等特點，進而滿足人們對電視娛樂功能的需求。

2 數字網絡電視的技術發展趨勢

從技術方面分析，數字網絡電視的技術發展趨勢，可以從以下三個方面分析。

（1）從控制成本的角度分析，基于專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）的單芯片方案。在集成電路領域，ASIC被認為是一種專門設計的集成電路，根據特定用戶的要求與特定的電子系統需求而設計、制造的集成電路。其特點是符合特定用戶的需求，在批量生產時具有體積小、功耗低、可靠性提升、性能提高、保密性更強以及成本降低等優點。但此方案靈活性不高，更適用于電視機頂盒功能已經穩定的情況[2]，比如一些中大型酒店的VOD點播系統。

（2）從業務發展角度分析，基于數字信號處理（Digital Signal Process，DSP）加應用處理器的雙芯片方案。數字信號處理（DSP）是一門涉及多個學科并且廣泛應用于多個領域的新興學科，其是將信號以數字方式表示并處理的理論和技術。數字信號處理的目的是對真實世界的連續模擬信號進行測量或者濾波。因此需要在進行數字信號處理之前將信號從模擬域轉換到數字域，通過模數轉換器實現，而數字信號處理的輸出經常也要變換到模擬域，通過數模轉換器來實現。此方案應用較多，主要優點是靈活，編碼、解碼都可以在線升級，但所需成本較高，更適用于業務發展初期極端，比如當前國內運營商正在大力推廣的數字多媒體互動網絡電視（IPTV）業務。

（3）從傳統的PC技術角度分析，基于通用處理器的X86方案，其主要的業務功能需要借助軟件來實現，主要的技術優點在于業務的可擴展性較好，主要缺點是其需要投入的成本比其他兩種方案更高，并且穩定性也不如基于ASIC的單芯片方案和基于DSP加應用處理器的雙芯片方案。基于X86架構的CPU嵌入式系統有以下幾點優勢：第一，其可以輕松地對不同格式的文件進行編碼和解碼，以此可以處理各種各樣的片源，與其他嵌入式CPU相比，可以有效提升工作質量和效率，同時節省不必要的投入成本；第二，其應用軟件較為齊全，由此所產生的維護成本自然下降；第三，其可以與PC資源有效共享，提高功能、性能。

在整個產品中，操作系統是核心軟件，其將決定產品的兼容性是否優質，開發難度與周期是否合適，升級維護是否方便，支持的應用軟件是否廣泛，以及后期產品升級是否便利等多方面。因此，選擇操作系統時，需要考慮到系統的成熟度是否較高，開發周期是否符合產品升級需求，在此基礎上增加其他應用軟件是否便利、兼容性好，以此適合多業務模式發展。

3 數字網絡多媒體互動電視的設計與實現

3.1 選定適合的技術方案

選定適合的技術方案，將直接影響數字多媒體互動網絡電視的發展。技術方案一般包括硬件和軟件兩個方面。其中，硬件方面包括數字電視的前端、中心處理單元、網絡接入單元以及控制和顯示單元等。軟件方面包括操作系統軟件以及擴展業務的應用軟件等。設計數字多媒體互動網絡電視技術方案時，需要圍繞設計目標進行技術研究，需要注意以下幾點。

第一，研究數字多媒體互動網絡電視技術時，需要明確數字家庭產品在市場上的需求以及此類產品的未來發展趨勢，以此確定產品適用于業務需要。

第二，研發的軟件，如操作系統軟件，必須具有良好的兼容性能，可以確保在后續的產品升級中一直正常兼容，發揮作用[3]。

第三，產品設計時，需要考慮到終端客戶需求，考慮到各區域網絡運營商的實際情況，以符合各項要求，達到實用性目的。

第四，研究開發的系統需要重視將多個技術融為一體，如通信、消費電子以及IT等，從而使家庭娛樂實現智能化、數字化、網絡化與個性化等目標，為終端用戶提供良好的應用體驗，確保數字多媒體互動網絡電視成為一個具有開放性特點的，可以實現多任務共融的時尚娛樂服務端。

第五，數字多媒體互動網絡電視的應用群體是社會上的所有消費者，因此在設計時需要考慮到操作簡單、便捷實用，體現家電化特點，使消費者在應用體驗時感受到輕松愉悅的人機溝通。此外，開關機設計要更人性化，體現噪聲低、功耗低，在各種環境下都能正常地使用。

第六，共享，是當前消費者的理想追求，通過數字多媒體互動網絡電視可以將MP3、VOD、數碼相冊、音頻以及視頻播放融為一體，實現功能共享、互為聯系，以節約空間、優化使用。

第七，便利、即時是消費者追求的另一目標，研究時需要考慮到消費者的不同設備接口需求，以此為消費者帶來更好的使用體驗，因此需要重視增加多個外接端口，比如連接手機的USB端口，唱歌應用的卡拉OK端口，以及讀卡器、智能卡等。這些端口需要即插即用，不需要安裝驅動即可直接使用。

3.2 硬件產品化方案

當前市場需求中，數字多媒體互動網絡電視已經成為大勢所趨，因此，確定硬件產品化方案，具有積極的現實意義。下面對兩個硬件方案進行比對分析。

第一個硬件方案是基于X86架構CPU的嵌入式系統。此方案應用AMD低功耗GeodeLX800芯片，內部集成了MPEG2解碼器，其是具有高性能的，可以實時處理數字動態圖像的電路。其還可以處理數字電視信號等，并通過設置的多個外接端口，可以快捷地完成數字信息的傳輸與存儲，體現數字多媒體互動網絡電視的多功能性。因此，此硬件方案可以滿足消費者的多項需求，并且因選用的硬件特點，可以實現開發速度快、升級周期短、需求滿足度高等目的[4]。

第二個硬件方案是基于RISC架構CPU的嵌入式系統硬件方案，主要采用成本低、兼容性高的C2方案。C2方案主要具有以下功能特點。

（1）可以播放音頻、視頻以及圖片，無論是局域網上的各種音頻、視頻或者圖片文件，還是外接端口連接的各種音頻、視頻或者圖片文件。同時可以將這些視頻、音頻進行快播、快進、快退、隨機播放等，還可以對圖片進行各種形式變換，如旋轉、放大、縮小以及幻燈片自動播放等。

（2）對各種多媒體視頻格式、音頻格式、圖片格式都能輕松支持。

（3）可以對音頻、視頻輸入端的來源信號進行即時錄像，錄制清晰度較高，錄制后文件存儲格式多樣，可以滿足多種設備的播放要求。

（4）可以支持USB端口直接進行系統升級。

（5）C2方案還可以支持其他如SD/MMC卡接入，進行復制、粘貼等操作。此外，音頻畫面同展示或者播放列表重新設置等都可以按照自己的喜好操作。

數字多媒體互動網絡電視技術方案的研究與開發，主要通過機頂盒或者內置于高清晰度電視機中，最終成為可推廣應用的市場化產品[5-6]。無論是采用哪一種方案，都需要考慮到產品的功能性與實用性，使數字多媒體互動網絡電視成為可能、成為現實。同時，一體機、系統散熱也是需要重點考慮的內容之一，可以考慮在CPU上加裝散熱片的方法來實現散熱目的。

3.3 軟件方案

3.3.1 軟件結構

軟件方案中軟件結構的設計，必須遵循模塊化分層原則，以此在最大程度上確保軟件系統的整體兼容性、穩定性以及繼續可擴展性，保障后期軟件升級開發的效率。軟件平臺確定為嵌入式操作系統，則需要考慮內核大小，必須在Linux 2.6.x以上，操作系統需要使用Windows CE5.0或者更高的CE6.0版本。這樣可以達到安全性要求，杜絕病毒或者黑客的干擾與破壞。軟件結構應用分層結構，需要確保每一層都有獨立的程序和編程接口。

3.3.2 確定軟件平臺的技術指標以及技術特點

數字多媒體互動網絡電視采用的是嵌入式操作系統，因此系統在啟用時所需要的時間非常短。但由于想要實現的是多任務目標，因此兼顧靈活性以及穩定性是目前需要考慮的首要任務，而此任務同樣也是軟件平臺是否可以成功開發并應用的關鍵。為此，需要重視從系統架構的角度進行問題思考，以此進行科學規劃，考慮應用層與操作系統相對獨立，應用模塊化思想進行設計，主要思考以下內容。

（1）體系結構必須重視滿足開放性特點，并將不同硬件、操作系統、遙控器以及文件管理系統的差異性進行忽略、屏蔽，重視支持不同的接入網絡、交付服務以及流媒體分發。

（2）需要支持數字版權的管理協議以及終端身份認證機制。

（3）采用以太網接口為100 Base-T。

（4）支持碼率為 1.2 ～ 8 Mb·s-1。

（5）要支持音視頻的播放與下載、家庭娛樂中心內容以及PVR等功能的實現。

（6）用戶在進行人機互動時，需要確保需求的響應時間和緩沖時間要不超過4 s。

（7）數字多媒體互動電視連續開機超過2 000 h，電視還處于正常工作狀態，不能出現如死機、黑屏等現象。

（8）菜單具有動態效果。

（9）軟件的體系結構具有開放性特點，既可以與其他設備互通有無，實現網絡共享、數據傳輸與交換，還可以滿足模塊化要求，體現工作的獨立性和完整性，互不干擾、互不影響。

4 結 語

在數字多媒體互動電視技術研究不斷獲得突破性進展的時代背景下，人們生活質量與生活水平將會上升到新的高度。在未來一段時間中，數字網絡多媒體互動電視技術將以成熟的技術優勢成為數字市場上的焦點，會有更廣闊的發展空間。