基于DVB的數字媒體的交互性設計

章妙月

摘要：隨著數字媒體技術迅速發展，該技術交互性成為近幾年的研究重點，中間件（Middleware） 更是數字媒體交互性研究的關鍵。為解決數字視頻廣播業務終端獨立交互困難的問題，該文從數字媒體的中間件技術及應用開發展開研究，對多媒體家庭平臺（Multimedia Home Platform，MHP）和中間件技術的發展進行闡述，探討基于數字視頻廣播的交互模型架構設計方案，然后提出一種交互應用的解決方法。通過實踐證明，該方法的應用在數字視頻廣播以及三網在家庭終端整合方面具有重要參考價值。

關鍵詞：數字視頻廣播；DVB；數字媒體；交互性設計；電視技術

中圖分類號：TP37? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）31-0135-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 前言

隨著近年廣電領域改革發展，數字視頻廣播（Digital Video Broadcasting，DVB）作為一種被國家所承認的數字電視公開標準，業內逐漸認識到數字電視這一新型數字媒體的重要性。同時，由通信技術、計算機技術以及電視技術等融合而成的數字電視，其本身和傳統電視之間存在的最大區別就是能夠實現交互。不同媒介的DVB系統規范均可以沿用DVB標準，如被選定的ISO/IEC MPEC.2標準，能夠用于音頻或者視頻的編碼壓縮方法進行使用，并且在統一信源編碼之后，又對MPEG-2碼流實施打包處理，以此形成了傳輸流（ts） ，滿足多個傳輸流復用需求，借助有線電視、衛星電視以及開路電視等媒介傳輸模式實現傳輸[1]。該技術在單向分配業務的基礎上，通過增添交互功能，實現了雙向信道，使傳統電視轉變成能夠雙向交互的媒體，讓媒體用戶在觀看電視廣播節目的同時，還可以享受電視購物、投票等個性化的服務，實現業務交互。

1 DVB技術概述

DVB技術[2]是數字電視的一種簡稱，應用過程中，必須借助衛星信號和相關設備的支持，須保障衛星信號傳播流暢，地球設備與衛星兩者之間設備傳輸通路穩定、正常。數字電視交互、基帶信息等都會對數字信息最終傳播效果造成影響。從功能方面看，數字電視技術既能夠實現對信息的傳輸與接收，還可以實現對圖像、音視頻等資源的傳播。

隨著5G移動通信技術的發展，受多種因素干擾，暴露出DVB技術的局限性和成本支出大等問題，也促進了新型DVB技術的研究，其目的是根據家用平臺實現標準的交互多媒體應用程序建設，從而實現純數字電視廣播到交互式電視應用的過渡升級，由模擬電視廣播電視過渡到數字電視，具體MHP交互電視如圖1所示。

2 實例概述

2.1 實例分析

為了進一步驗證基于DVB的數字媒體的交互性設計的可行性，本文選擇利用股票接收機Xlet為實例，進行雙向交互回傳信道檢索驗證。首先，利用應用管理器實現對Xlet代碼進行檢索，然后利用管理器創造出一個能夠XletContext的對象，通過initXlertO方法，實現對Xlet的初始化操作。這時，Xlet程序就會進入暫停狀態。當用戶想要啟動該程序時，可以利用數字電視遙控器來實現。其次，應用管理器也是Xlet實現對StartXlet（）調用的有效方法，假設Xlet在執行服務時，管理器在收到該信號之后，Xlet應用程序就會創建一個開啟回傳信道且能夠適用于對股票行情檢索的線程，這時Xlet處于激活狀態，就能夠實現對股票的行情進行檢索顯示。當程序在應用過程或者其他設備發生異常行為時，就無法實現對最新的股票行情進行檢索，但Xlet程序依然處于激活狀態。等待一段時間之后，若Xlet程序依然無法開啟回傳信道，說明該程序發生問題，需停止程序激活狀態，對程序進行改變，重新執行Xlet程序。

2.2 中間件技術

隨著DVB市場的快速發展，運營商需要多種功能經濟可靠的平臺，為新型增強型、交互性電視服務奠定基礎。中間件作為一個獨立的軟件層，可以在數字電視系統的機頂盒（接收終端）設備上接收終端操作系統，業務之間進行信息傳遞的軟件讓開發者通過腳本語言就可以與已有的服務進行連接，生成簡單的程序開發工具，為DVB業務的應用提供環境支撐。與計算機軟件開發的中間件相比，DVB中間件通過對DVB的傳輸協議、內容格式以及系統應用框架進行定義、規范，實現了數字電視廣播系統的交互性。因此，中間件的應用進一步使數字電視交互式功能更加標準化。借助應用程序方式和傳輸信道下載方式，機頂盒當中的服務項目數據量降低到最低限度。而DVB中間件主要由HTML虛擬機、MHEG-5虛擬機以及JAVA虛擬機等各種虛擬機構成，包含內存管理、通信管理以及系統資源管理、前端系統通信控制等功能[3]。

2.3 MHP系統結構設計

1） 多媒體家庭平臺的系統結構設計

從技術角度看，多媒體家庭平臺（MHP） 模型的層次（Pro-files） 結構分為3層：應用層、系統軟件層以及資源層，具體如圖2所示。

首先，從資源層方面看，數字電視機頂盒由圖形顯示、CUP處理器、內存和輸入輸出設備以及MPEG解碼器等硬件設備、操作系統、驅動程序構成，通過對此類資源的調用，達到交互應用的目的。與多媒體家庭平臺的標準對比，沒有明確硬件資源或軟件資源的時間。其次，從系統軟件層方面看，主要包括應用程序編程接口（MHP API） 、Java虛擬機以及應用導航等，對上層應用以及MHP的控制管理都支持基礎的傳輸協議與虛擬機功能。在MHP的標準中進一步明確提出中間系統必須存在一個Java虛擬機，有對Java程序的解釋與程序執行操作。該虛擬機為數字電視交互應用在不同類型操作系統與硬件上運行提供了標準通用接口，也區別了標準化API與特定制造商的軟硬件平臺。從應用層方面看，包含同一運行環境下的Java類應用程序集合，而且此類型應用只能利用MHP的API接口實現資源層的訪問。

2） DVB-J平臺設計

MHP的核心標準主要有通用的體系結構、廣播與交互的傳輸協議、內容格式、JAVA虛擬機、DVB-J平臺、安全加密技術、應用生命周期等。其中，適用于廣播與交互的傳輸協議主要包含這幾種類型：DVB對象輪播、TCP/IP協議、DSM-CC數據輪播、MPEG-2傳送流DSM-SS對象輪播。內容格式主要有字體、JPEG和MPEG-2音視頻3部分。但不是每一種MHP的中間件都可以支持所有的領域應用，隨著時間推移，MHP標準會有新的要求與功能[4]。因此，多媒體家庭平臺的層次結構結合不同功能支持應用類型的需求，可以劃分為互聯網訪問、交互廣播和增強廣播3個層次，具體如圖3所示。

從增強型廣播層方面看，該層比較適合應用在數字電視接收機（機頂盒）沒有回傳信道的情況。用戶只能利用遙控設備等類型的人機接口，實現和數字電視接收機上的MHP系統應用程序進行交互。由于MHP程序無法實現數據回傳到運營商，需要利用廣播網絡實現對MHP應用程序推送，避免了數字電視機頂盒無法進行數據回傳的問題，同時滿足運營商原本的非交互節目傳播模式。從交互型的廣播上看，此類型廣播在數字電視機頂盒在回傳信道的情況下應用更廣，該類型廣播還能支持上層交互應用業務開發實現。所以，該層是上一層廣播的增強，實現了真正的交互。回傳信道中MHP提供了TCP/IP協議，運營商可利用這檔規范實現在線投票、電視購物等更加復雜的多媒體家庭平臺應用程序開發設計。考慮到觀看同一節目的用戶較多，運營商必須加大對回傳信道中的海量數據流的處理力度。從互聯網層看，其為數字電視廣播提供了互聯網業務交互服務，如利用郵箱或者MHP的Xlet程序借助瀏覽器開啟某個網頁。

由于DVB的MHP平臺設計結合了Java規范，此平臺命名為DVB-J。該系統軟件設計主要由3個部分組成：固化軟件、實時操作系統和驅動程序。平臺的核心應用為應用管理器（應用導航），可以實現對前端交互應用的播發情況進行監控，也可以對應用程序是否及時裝載進行監控。在數字電視機頂盒中，對正在運行的應用進行啟動、刪除以及協調等操作處理。所以，應用管理器充分保障了對MHP操作的控制和配置。同時，為了進一步確保每個系統的可移植性，平臺還為用戶提供了Plug-in A和Plug-in B等兩種即插接口（Plug-in） 。利用一個特定平臺接口[5]，A接口可以在所有DVB平臺上應用，B接口實現在系統軟件上應用。

3 具體Xlet交互應用的開發與實現

根據上述機頂盒中間件系統，就能夠進行交互應用設計與開發。Xlet應用作為一種能夠在中間件系統中應用和實現不同類型交互功能的Java應用程序，在設計時必須保證該應用能夠在中間件應用管理器當中運行。由于該應用程序本身并不包括MAINO方法，因此無法實現獨立的程序運行。但是，該應用程序能夠為一組被應用管理器控制狀態的接口提供運行幫助。所以，應用程序開發人員只需對此功能軟件應用管理器接口進行調用，就能夠對Xlet的狀態進行改變，并達到交互的目的。同時，該應用程序在應用過程中會受到環境資源、其他應用以及AIT信令、用戶等多種因素的影響。此外，每個Xlet必須能夠實現對接口規范定義的4個生命周期的方法，針對自身不能夠直接參與對生命周期方法調用中，可以利用Xlet Context請求，來改變自身狀態。在交互式的開發環境中進行環境調試，如ALtiCaptor機頂盒中間件系統，自帶交互式開發環境以及ALticomposer可視化開發工具。其中，交互式開發環境主要由仿真運行環境、Java編程環境和圖像瀏覽器等3部分組成。其運行原理是首先通過將開發完成的應用上傳到應用管理器當中，接著由應用管理器將對應的文件結合規定的傳輸協議以及時間段發送到數據播發服務器上，同時也將對應的信息上傳到服務信息解析器上，數據播發服務器則會將接收到的應用程序文件根據DSM-CC的協議方式打包發送到復用器，通過復用后進行傳輸。

4 結束語

綜上所述，音視頻流和數據兩者進行混合傳播為數字電視的交互應用提供了技術方面的基礎支持，同時提高了數字電視的互動性。雖然國內的DVB發展起步較晚，處在普及階段，國內數字電視中間件標準還未公布，但多媒體家庭平臺作為全球通用的中間件的標準，使數字電視的接收設備運行交互應用時變得更加靈活、更加容易進行擴展，實現了不同類型增值業務的交互。隨著移動通信技術的快速發展，也為運營商的運營模式以及經濟發展帶來了改變。

參考文獻：

[1] 陳延火，葉建軍.基于DVB+OTT架構的廣電智慧云媒體平臺[J].電視技術，2022，46（12）：188-191.

[2] 蔣進.電視節目文件化安全送播系統的設計與實現[J].廣播與電視技術，2022，49（3）：110-114.

[3] 宋欣欣.廣播制播網數據交互平臺的設計與實現[J].電視技術，2022，46（9）：34-36，41.

[4] 崔云波.5G時代廣播電視數字信號覆蓋技術的創新發展[J].電聲技術，2022，46（7）：77-79.

[5] 李宇，趙景川.廣電IP直播信號分發平臺建設整體方案[J].廣播電視信息，2022，29（6）：104-106.

【通聯編輯：代影】