交互数字电视标准DVB MHP(上)

2006-10-09 18:32:07
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DVB

 

        数字电视取代模拟电视之所以成为不可逆转的趋势,不仅是其画面品质的提升,增加节目频道,减少传输成本,最关键还是能给电视产业提供更多的增值服务。数据能够与音视频流一起混合传播,增强了电视的互动性,使得在数字电视接收设备上运行很多交互式应用程序,如EPG(电子节目指南)、游戏、股票信息、和VOD等。作为交互式应用程序核心的中间件起到关键作用。DVB-MHP是DVB组织针对多媒体家庭应用而制定的中间件标准,它也是目前国际上影响力最大,采用最广的中间件标准。它基于Java环境、定义了交互应用与终端设备之间的接口标准。

全球交互数字电视标准

         全球交互数字电视标准,主要分为私有的标准和开放的标准这两类。例如,欧洲DVB(Digital Video Broadcasting project)组织所制定的MHP(Multimedia Home Platform)标准,美国ATSC组织所制定的DASE(DTV Architecture for Software Environment)标准、 ACAP(Advanced Common Application Platform)标准,北美的有线电视业者的规格制定组织CableLabs所制定的OCAP(OpenCable Application Platform)标准,日本ARIB(Association of Radio Industries and Businesses) 组织所制定的STD-B23(application execution engine platform for digital broadcasting)标准,英国MHEG(Multimedia and Hypermedia information coding Expert Group)组织所制定的MHEG-5标准等,都是属于公开的交互数字电视标准。另外,OpenTV公司的中间件解决方案,还有NDS公司的MediaHighway core中间件解决方案等,则是属于私有的交互数字电视标准。 

                        

                                                          图1 MHP系统架构图

DVB MHP标准制定与全球使用状况

        欧洲数字电视广播技术发展组织(Digital Video Broadcasting Project)致力于制定数字电视与信息服务的相关标准。MHP目的是允许多个不同厂家能够使用同一平台,同时使系统不同层次的运营商能单独操纵整个运作。2000年2月DVB组织发布了MHP 1.0版,现已发展到1.1版本。另外,为了解决知识产权的问题,DVB项目以MHP标准为基础,制定了一个可供其它组织在制定交互数字电视标准时的参考规范--GEM(Globally Executable MHP)。GEM并不是一个完整的、可供直接操作的交互数字电视标准,定义了一些强制性的核心特性,要求所有基于“GEM终端规范”之上的所有规范都必须支持。 

        MHP适用于所有DVB定义的传输媒体和卫星,例如网络、有线、地面、微波。MHP现在已经在一些国家得到应用,并且已被很多国家直接定为国家标准。其它国际流行的数字电视标准,都是以MHP为基础。如日本的ARIB组织所制定的ARIB STD-B23标准,美国CableLabs组织所制定的OCAP标准、以及ATSC组织所制定的ACAP标准,都是使用GEM作为基础,形成符合本国市场需求的标准。

         MHP标准现今已被许多国家所采用,例如,德国、瑞典、挪威、芬兰、意大利、西班牙、新加坡、以及韩国的卫星广播部份等,都采用了MHP作为交互数字电视标准;奥地利、澳大利亚、比利时、捷克、丹麦、匈牙利、马耳他、中国台湾等正在进行或已经计划采用MHP标准。另外,日本、北美、韩国以及地面无线部份,则采用了以MHP为基础的标准,日本采用了ARIB,北美和韩国采用OCAP。

DVB MHP标准技术规范

        MHP主要定义了机顶盒中间件的整体结构、传送协议、内容格式、Java虚拟机和DVB-J APIs、安全性、各层的细节、应用状态和表现、应用的自动启动等,还定义了专用的应用信令。MHP标准将其终端接收设备的系统架构分为三层--资源层,系统软件层和应用层,并规范各个层次的功能,以及定义提供交互应用程序可使用的应用程序接口(Application Program Interface, API),使得MHP标准具有最大的跨平台能力:

资源层(Resources)

        资源层,MPEG Processing、I/O Devices、Memory、CPU、绘图器(Graphics)等资源。资源层通过广播通道(Broadcast Channel),使得MHP终端接收设备可以通过MPEG-2 TS流和DSM-CC OC等通信协议接收广播讯号。并且,资源层也可以通过回传通道,使得MHP终端接收设备通过TCP/IP与UDP/IP等通信协议回传信息给头端设备,或是与其它终端设备进行信息交换。另外,资源层也输出信号到显示设备,并接收遥控器的输入信号。

系统软件层(System Software)

        系统软件层包含交互应用程序管理器(Applications Manager, AM),负责管理所有在MHP终端接收设备上的交互应用程序。例如,交互应用程序的生命周期的控制、交互应用程序使用资源的分配、以及交互应用程序之间的沟通,都是由应用程序管理器来管理。此外,应用程序管理器也提供观众切换频道与选择节目等功能。系统软件层也包含了操作系统、Java 虚拟机(Java Virtual Machine, JVM)、以及Sun Java、HAVI、DAVIC、DVB所制定的应用程序接口,以提供交互应用程序去使用资源层的资源。

应用层(Applications)

        交互应用程序位于应用层。交互应用程序可利用软件层提供的应用程序接口,来使用资源层的资源,以执行各种各样的交互功能。采用Java技术的交互应用程序,在生命周期机制下,将可以确保交互应用程序的行为与观众的期待是一致的。也就是说,交互应用程序的启动时间很短,交互应用程序可以进入没有提供服务的状态、以及随时都可以终止交互应用程序。另外,MHP交互应用程序可以经由使用者来启动,或是由MHP交互应用程序自行启动。并且,MHP标准也支持多个交互应用程序同时执行。

        MHP标准支持的内容格式有JPEG、PNG、GIF、MPEG-2 I-Frame等图形格式,以及MPEG-1/2 Audio、MPEG-2 Video、DVB subtitles、Teletext、驻留字符、下载字符、HTML和XML等码流格式,具有广泛的互操作性,使得MHP交互应用程序可以提供给观众各种各样的多媒体交互服务。另外,也可以采用外挂功能模块的方式,使得MHP交互应用程序可以支持更多的内容格式。

        随着各国相继采用MHP作为交互数字电视的标准,交互数字电视标准DVB-MHP成为主流之一。2005年,MHP 1.1.2发布,支持高清 (High Definition),改善了信息、投票等相关应用问题,加强了智能卡在解密与使用认证方面的功能。2005年4月,DVB组织发表了两份文件Document A087(PVR/PDR Extension tothe Multimedia Home Platform)与DVB Document A088(Digital Recording Extension to GloballyExecutable MHP),使得MHP标准与GEM参考构架,在PVR/PDR方面的功能更加完善功能。

DVB-MHP的技术核心和应用层次 

        Java是MHP的核心技术。作为一种程序设计语言,Java提供简化的优点和面向对象而又不依赖于机器的开放结构,具有卓越的可移植性、安全性特点,并且可通过并发机制带来强大的性能。Java技术的软件能够运行在从小型设备到超级计算机的任何机器上,其兼容性几乎无所不在。借助Java技术,无论用户使用的是PC、Macintosh计算机、网络计算机,还是机顶盒、数字电视、Internet可视电话、各种掌上设备,可以在不同的设备上运行同样的应用,这就给交互式数字平台提供了一个非常好的兼容环境,可以让数字电视平台上的所有硬件和软件,不论是前端的还是终端的,不论是各种服务提供设备,还是机顶盒和数字电视,都可以不加修改地相互移植,相互衔接,具有极高的兼容性。利用Java技术的特性,Java语言使广播节目开发商能更得心应手地、灵活地开发应用界面,以提供给观众更加引人入胜的交互电视节目;此外,Java语言编写的数字电视内容具有安全、可扩展和可移植的特点,可用于各种不同的电视接收机,还可大大节省开发商把交互应用投放市场的时间和成本。




 
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