基于DVB的数字媒体的交互性设计

章妙月

摘要：随着数字媒体技术迅速发展，该技术交互性成为近几年的研究重点，中间件（Middleware） 更是数字媒体交互性研究的关键。为解决数字视频广播业务终端独立交互困难的问题，该文从数字媒体的中间件技术及应用开发展开研究，对多媒体家庭平台（Multimedia Home Platform，MHP）和中间件技术的发展进行阐述，探讨基于数字视频广播的交互模型架构设计方案，然后提出一种交互应用的解决方法。通过实践证明，该方法的应用在数字视频广播以及三网在家庭终端整合方面具有重要参考价值。

关键词：数字视频广播；DVB；数字媒体；交互性设计；电视技术

中图分类号：TP37        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）31-0135-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 前言

随着近年广电领域改革发展，数字视频广播（Digital Video Broadcasting，DVB）作为一种被国家所承认的数字电视公开标准，业内逐渐认识到数字电视这一新型数字媒体的重要性。同时，由通信技术、计算机技术以及电视技术等融合而成的数字电视，其本身和传统电视之间存在的最大区别就是能够实现交互。不同媒介的DVB系统规范均可以沿用DVB标准，如被选定的ISO/IEC MPEC.2标准，能够用于音频或者视频的编码压缩方法进行使用，并且在统一信源编码之后，又对MPEG-2码流实施打包处理，以此形成了传输流（ts） ，满足多个传输流复用需求，借助有线电视、卫星电视以及开路电视等媒介传输模式实现传输[1]。该技术在单向分配业务的基础上，通过增添交互功能，实现了双向信道，使传统电视转变成能够双向交互的媒体，让媒体用户在观看电视广播节目的同时，还可以享受电视购物、投票等个性化的服务，实现业务交互。

1 DVB技术概述

DVB技术[2]是数字电视的一种简称，应用过程中，必须借助卫星信号和相关设备的支持，须保障卫星信号传播流畅，地球设备与卫星两者之间设备传输通路稳定、正常。数字电视交互、基带信息等都会对数字信息最终传播效果造成影响。从功能方面看，数字电视技术既能够实现对信息的传输与接收，还可以实现对图像、音视频等资源的传播。

随着5G移动通信技术的发展，受多种因素干扰，暴露出DVB技术的局限性和成本支出大等问题，也促进了新型DVB技术的研究，其目的是根据家用平台实现标准的交互多媒体应用程序建设，从而实现纯数字电视广播到交互式电视应用的过渡升级，由模拟电视广播电视过渡到数字电视，具体MHP交互电视如图1所示。

2 实例概述

2.1 实例分析

为了进一步验证基于DVB的数字媒体的交互性设计的可行性，本文选择利用股票接收机Xlet为实例，进行双向交互回传信道检索验证。首先，利用应用管理器实现对Xlet代码进行检索，然后利用管理器创造出一个能够XletContext的对象，通过initXlertO方法，实现对Xlet的初始化操作。这时，Xlet程序就会进入暂停状态。当用户想要启动该程序时，可以利用数字电视遥控器来实现。其次，应用管理器也是Xlet实现对StartXlet（）调用的有效方法，假设Xlet在执行服务时，管理器在收到该信号之后，Xlet应用程序就会创建一个开启回传信道且能够适用于对股票行情检索的线程，这时Xlet处于激活状态，就能够实现对股票的行情进行检索显示。当程序在应用过程或者其他设备发生异常行为时，就无法实现对最新的股票行情进行检索，但Xlet程序依然处于激活状态。等待一段时间之后，若Xlet程序依然无法开启回传信道，说明该程序发生问题，需停止程序激活状态，对程序进行改变，重新执行Xlet程序。

2.2 中间件技术

隨着DVB市场的快速发展，运营商需要多种功能经济可靠的平台，为新型增强型、交互性电视服务奠定基础。中间件作为一个独立的软件层，可以在数字电视系统的机顶盒（接收终端）设备上接收终端操作系统，业务之间进行信息传递的软件让开发者通过脚本语言就可以与已有的服务进行连接，生成简单的程序开发工具，为DVB业务的应用提供环境支撑。与计算机软件开发的中间件相比，DVB中间件通过对DVB的传输协议、内容格式以及系统应用框架进行定义、规范，实现了数字电视广播系统的交互性。因此，中间件的应用进一步使数字电视交互式功能更加标准化。借助应用程序方式和传输信道下载方式，机顶盒当中的服务项目数据量降低到最低限度。而DVB中间件主要由HTML虚拟机、MHEG-5虚拟机以及JAVA虚拟机等各种虚拟机构成，包含内存管理、通信管理以及系统资源管理、前端系统通信控制等功能[3]。

2.3 MHP系统结构设计

1） 多媒体家庭平台的系统结构设计

从技术角度看，多媒体家庭平台（MHP） 模型的层次（Pro-files） 结构分为3层：应用层、系统软件层以及资源层，具体如图2所示。

首先，从资源层方面看，数字电视机顶盒由图形显示、CUP处理器、内存和输入输出设备以及MPEG解码器等硬件设备、操作系统、驱动程序构成，通过对此类资源的调用，达到交互应用的目的。与多媒体家庭平台的标准对比，没有明确硬件资源或软件资源的时间。其次，从系统软件层方面看，主要包括应用程序编程接口（MHP API） 、Java虚拟机以及应用导航等，对上层应用以及MHP的控制管理都支持基础的传输协议与虚拟机功能。在MHP的标准中进一步明确提出中间系统必须存在一个Java虚拟机，有对Java程序的解释与程序执行操作。该虚拟机为数字电视交互应用在不同类型操作系统与硬件上运行提供了标准通用接口，也区别了标准化API与特定制造商的软硬件平台。从应用层方面看，包含同一运行环境下的Java类应用程序集合，而且此类型应用只能利用MHP的API接口实现资源层的访问。

2） DVB-J平台设计

MHP的核心标准主要有通用的体系结构、广播与交互的传输协议、内容格式、JAVA虚拟机、DVB-J平台、安全加密技术、应用生命周期等。其中，适用于广播与交互的传输协议主要包含这几种类型：DVB对象轮播、TCP/IP协议、DSM-CC数据轮播、MPEG-2传送流DSM-SS对象轮播。内容格式主要有字体、JPEG和MPEG-2音视频3部分。但不是每一种MHP的中间件都可以支持所有的领域应用，随着时间推移，MHP标准会有新的要求与功能[4]。因此，多媒体家庭平台的层次结构结合不同功能支持应用类型的需求，可以划分为互联网访问、交互广播和增强广播3个层次，具体如图3所示。

从增强型广播层方面看，该层比较适合应用在数字电视接收机（机顶盒）没有回传信道的情况。用户只能利用遥控设备等类型的人机接口，实现和数字电视接收机上的MHP系统应用程序进行交互。由于MHP程序无法实现数据回传到运营商，需要利用广播网络实现对MHP应用程序推送，避免了数字电视机顶盒无法进行数据回传的问题，同时满足运营商原本的非交互节目传播模式。从交互型的广播上看，此类型广播在数字电视机顶盒在回传信道的情况下应用更广，该类型广播还能支持上层交互应用业务开发实现。所以，该层是上一层广播的增强，实现了真正的交互。回传信道中MHP提供了TCP/IP协议，运营商可利用这档规范实现在线投票、电视购物等更加复杂的多媒体家庭平台应用程序开发设计。考虑到观看同一节目的用户较多，运营商必须加大对回传信道中的海量数据流的处理力度。从互联网层看，其为数字电视广播提供了互联网业务交互服务，如利用邮箱或者MHP的Xlet程序借助浏览器开启某个网页。

由于DVB的MHP平台设计结合了Java规范，此平台命名为DVB-J。该系统软件设计主要由3个部分组成：固化软件、实时操作系统和驱动程序。平台的核心应用为应用管理器（应用导航），可以实现对前端交互应用的播发情况进行监控，也可以对应用程序是否及时装载进行监控。在数字电视机顶盒中，对正在运行的应用进行启动、删除以及协调等操作处理。所以，应用管理器充分保障了对MHP操作的控制和配置。同时，为了进一步确保每个系统的可移植性，平台还为用户提供了Plug-in A和Plug-in B等两种即插接口（Plug-in） 。利用一個特定平台接口[5]，A接口可以在所有DVB平台上应用，B接口实现在系统软件上应用。

3 具体Xlet交互应用的开发与实现

根据上述机顶盒中间件系统，就能够进行交互应用设计与开发。Xlet应用作为一种能够在中间件系统中应用和实现不同类型交互功能的Java应用程序，在设计时必须保证该应用能够在中间件应用管理器当中运行。由于该应用程序本身并不包括MAINO方法，因此无法实现独立的程序运行。但是，该应用程序能够为一组被应用管理器控制状态的接口提供运行帮助。所以，应用程序开发人员只需对此功能软件应用管理器接口进行调用，就能够对Xlet的状态进行改变，并达到交互的目的。同时，该应用程序在应用过程中会受到环境资源、其他应用以及AIT信令、用户等多种因素的影响。此外，每个Xlet必须能够实现对接口规范定义的4个生命周期的方法，针对自身不能够直接参与对生命周期方法调用中，可以利用Xlet Context请求，来改变自身状态。在交互式的开发环境中进行环境调试，如ALtiCaptor机顶盒中间件系统，自带交互式开发环境以及ALticomposer可视化开发工具。其中，交互式开发环境主要由仿真运行环境、Java编程环境和图像浏览器等3部分组成。其运行原理是首先通过将开发完成的应用上传到应用管理器当中，接着由应用管理器将对应的文件结合规定的传输协议以及时间段发送到数据播发服务器上，同时也将对应的信息上传到服务信息解析器上，数据播发服务器则会将接收到的应用程序文件根据DSM-CC的协议方式打包发送到复用器，通过复用后进行传输。

4 结束语

综上所述，音视频流和数据两者进行混合传播为数字电视的交互应用提供了技术方面的基础支持，同时提高了数字电视的互动性。虽然国内的DVB发展起步较晚，处在普及阶段，国内数字电视中间件标准还未公布，但多媒体家庭平台作为全球通用的中间件的标准，使数字电视的接收设备运行交互应用时变得更加灵活、更加容易进行扩展，实现了不同类型增值业务的交互。随着移动通信技术的快速发展，也为运营商的运营模式以及经济发展带来了改变。

参考文献：

[1] 陈延火，叶建军.基于DVB+OTT架构的广电智慧云媒体平台[J].电视技术，2022，46（12）：188-191.

[2] 蒋进.电视节目文件化安全送播系统的设计与实现[J].广播与电视技术，2022，49（3）：110-114.

[3] 宋欣欣.广播制播网数据交互平台的设计与实现[J].电视技术，2022，46（9）：34-36，41.

[4] 崔云波.5G时代广播电视数字信号覆盖技术的创新发展[J].电声技术，2022，46（7）：77-79.

[5] 李宇，赵景川.广电IP直播信号分发平台建设整体方案[J].广播电视信息，2022，29（6）：104-106.

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