气味媒体电视的设计与实现

2010-03-14施智雄

电视技术 2010年1期

施智雄

（西昌学院信息技术系，四川西昌 615103）

1 引言

在数字电视时代，增值服务受到运营商的高度重视，随着有线数字电视整体平移的推广，EPG、浏览器、双向服务等增值服务并没有给运营商带来预期的红利，许多整体平移的运营商深陷亏损泥潭。其中一个重要原因在于，大部分有线电视用户除月租费外，因没有更新的媒体感受很难推广额外的付费模式。而随着直播星和国标地面数字电视的兴起，大量免费节目投放,增值服务模式也将面临更为严峻的挑战。如果引入气味媒体电视必将掀起一轮新的多媒体感受，运营商可以通过加装附件并进行后期的气味盒经营，可以给运营商带来更多的增值模式。能在欣赏画面听到声音的同时闻到相应的气味，更能够增加临场的氛围，特别是一些非常有现场感的气味，能对用户留下深刻的影像。笔者提出的基于声音识别和图像识别的气味发生方案，设备价格较高，识别装置稳定度和正确率都有待进一步改善，文中尝试利用数字电视信号中的私有数据段，加入由人工识别后与画面场景同步的气味信息，在接收机中进行解调并控制气味发生装置产生与现场相对应的气味信息，实现数字电视技术中的气味媒体。

2 数字气味媒体电视系统的组成

数字气味电视系统与传统数字电视系统[1]不同的是数据编码（含气味数据）部分。在接收端，可以采用数字气味电视接收机，它应具备还原气味信号，从而重现数字演播室传送来的图像、伴音和气味节目；也可利用模拟电视接收机+STB（数字机顶盒）气味发生器的方式实现接收，由模拟电视接收机的显示器部分显示图像与伴音节目，由气味发生器发出相应的气味。气味媒体数字电视系统如图1所示。

图1 改进后的气味媒体数字电视

3 MPEG-2传输流中气味信息的传输

数字视频压缩技术的国际通用标准，MPEG-2[2]标准于1994年由运动图像专家组制定。该标准规定，传输流由一个或多个节目构成，而每个节目由视频流、音频流、私有信息流（在此改为气味媒体流）及其他数据包构成。

如图2所示，PAT[3]表的PID值为0，根据PAT表可以得到各个节目对应的PID值，如节目0，PID=122，对应NIT 网络信息表；节目 1，PID=60；节目 20，PID=200 等。如果希望看节目20并接收气味数据，就根据200这个PID值得到节目20对应的PMT表，再进一步查到节目20的视频、音频及私有信息包对应的PID值，分别为500，510和540。解调这些PID值的传输包就可以解出音频和视频及私有数据中气味的PES包，最终解出音频流和视频流及气味流。在MPEG-2系统层解码时，需要由一个解复用器按照上述原理对PSI表进行处理，同时将各个音视频、私有数据中气味基本流从传输流中分离出来，送入对应的解码器中。

图2 PSI表格解码

4 气味信息编码

由于气味数据将信息放在PES分组里面，数据报格式[4]如图3所示。

图3 气味数据的存放位置

将气味信息数据写在PES扩展域中的私有数据段里面，并附PID值。设置该私有数据加入气味数据：

1）PES扩展域部分（7位字段）的最后一位置1；

2）当可选字段部分的PES_private_data_flag置1时，表示PES分组中有私有数据；为0时表示没有私有数据。

3）在PES私有数据中添加气味数据信息。但是不能为数据包的开始字段 packet_start_code_prefix（0x0000001）相同。

5 气味解调系统的具体实现

笔者采用的是ST公司的STi5197[5]低成本QAM解调器和MPEG-2译码器，ST40 CPU的处理速度可以达到580 DMIPS(Dhrystone兆指令每秒)，能够满足先进的网络处理需求。标准清晰度（SD）STB系统级芯片（SoC）STi5197集成了QAM解调器、音视频译码、视频处理、图像和显示、先进的安全性、STB外设、音视频DAC及数字音视频输出，同时集成USB 2.0主控制器/UPI及以太网MAC MII/RMII，形成完整的STB解决方案，非常适合基于MPEG-2的线缆网络应用。其内部电路如图4所示。

5.1 气味提取系统硬件

STi5197接收传送流数据，STi5197利用内部PID处理单元对输入数据进行分析，用户通过应用软件控制STi5197，以提取相应音频PES数据、视频PES数据、程序特殊信息（PSI）、服务信息（SI）及私有数据（气味数据）。私有数据则被存储到外部DRAM中，通过应用软件的控制，STi5197的内嵌CPU可以对这些数据直接进行存取操作及气味数据提取并经UART向气味发生器控制发送气味数据。气味提取系统如图5所示。

5.2 气味发生器控制接口电路

由于气味数据量较小，每小时传输不同气味为10～20次，由于气味的消失有5～10min的时间。在输出时采用RS-232传送到气味控制盒，需要注意的是一般的数字机也有RS-232接口，它的作用是RS-232接口进行软件升级，或者下载到U盘进行软件升级。为降低成本设计，采用89S52与STi5197的RS-232接口连接，将气味流信息经89S52解码后送控制命令译码后送驱动控制电路执行气味产生，气味发生器控制接口电路如图6所示。

6 小结

利用人工识别后在数字电视信号中加入气味信号，与内容的匹配效果更好，在数字电视中加入新媒体信息，而且在数字电视机顶盒及数字电视信号中也可以中间件形式进行加密和付费接收，并且可以在气味盒的使用中配套销售相应的气味剂，为地方电视台开辟了新的服务领域，也使多媒体电视中加入了新的气味媒体，这一新媒体数字电视将使数字电视领域得到更广泛的应用，会有广阔的市场前景。