一種數(shù)字電視EPG的高效實(shí)現(xiàn)方法*

解玉芳，郭里婷，蘇凱雄

（福州大學(xué) 物理與信息工程學(xué)院；福建省數(shù)字電視工程研究中心，福建 福州 350002）

1 引言

EPG（Electronic Program Guide）是采用電子化手段進(jìn)行數(shù)字電視節(jié)目預(yù)告信息傳送的一種常用方法。在符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的TS流中插入按照DVB標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)信息，在終端通過機(jī)頂盒的相關(guān)軟件對(duì)信息進(jìn)行解析，并以直觀字符或圖表顯示在電視屏幕上，方便用戶迅速地搜索節(jié)目和了解節(jié)目信息[1]。因此，EPG是數(shù)字電視的基本業(yè)務(wù)之一，EPG信息的完整性、顯示速度以及占用的存儲(chǔ)空間一直是數(shù)字電視終端設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。筆者針對(duì)這些問題，提出了一種新的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。

2 EPG的總體結(jié)構(gòu)

事件信息中提供了節(jié)目表的內(nèi)容，根據(jù)EIT及其他表所提供的信息，可以實(shí)現(xiàn)各種EPG功能，如按節(jié)目類型檢索、按時(shí)間檢索及對(duì)某類節(jié)目的鎖定等。

現(xiàn)在市場(chǎng)上的機(jī)頂盒產(chǎn)品通常采用PAT表→PMT表→NIT表→SDT表→EIT表的順序解析構(gòu)造EPG、搜索節(jié)目的方法[2]?；旧喜捎玫氖潜镜貞?yīng)用方案，在技術(shù)上包含兩個(gè)部分，一是播出前端的EPG編輯器，二是用戶端接收機(jī)相應(yīng)的控制軟件，即EPG信息和EPG應(yīng)用。在發(fā)送端，通過EPG編輯系統(tǒng)編輯、動(dòng)態(tài)生成和播放EPG信息；在接收端，通過EPG接收軟件平臺(tái)接收、分析、處理系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息（SI），完成EPG信息接收、顯示與控制，為用戶提供電子節(jié)目指南信息，將相關(guān)的節(jié)目信息顯示到電視屏幕上[3]。EPG的軟件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 節(jié)目指南功能的軟件總體結(jié)構(gòu)

在上述EPG實(shí)現(xiàn)過程中，包括3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即EIT表數(shù)據(jù)的濾取、EIT信息的分析和EPG界面的顯示。其中EIT表數(shù)據(jù)的濾取主要依靠解復(fù)用芯片來實(shí)現(xiàn)，而EIT信息的分析和EPG界面的顯示則是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的[4-5]。這3個(gè)過程的相互關(guān)系如圖2所示。

圖2 EPG系統(tǒng)主要功能模塊的關(guān)系

Usif_Task進(jìn)程為用戶交互模塊，響應(yīng)用戶的操作，如用戶要求換臺(tái)則向EPG_Builder發(fā)送相應(yīng)的消息請(qǐng)求分段數(shù)據(jù)，如果要求顯示則使用EPG_Builder進(jìn)程所建立的EPG數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前節(jié)目事件信息的顯示。

EPG_Builder進(jìn)程等待來自Usif_Task或者Filter-Moniter模塊的消息。若消息來自Usif_Task模塊，則根據(jù)消息內(nèi)容執(zhí)行不同的申請(qǐng)濾表操作；若消息來自Filter-Moniter模塊，則解析FilterMoniter任務(wù)送回的數(shù)據(jù)，并將有效節(jié)目信息存入相應(yīng)的EPG數(shù)據(jù)庫(kù)。

FilterMoniter進(jìn)程等待來自EPG_Builder模塊的消息，根據(jù)消息內(nèi)容控制底層硬件過濾和接收相應(yīng)的PSI/SI信息，將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)中，并向EPG_Builder進(jìn)程發(fā)送消息，通知 EPG_Builder解析數(shù)據(jù)[6]。

3 EPG的實(shí)現(xiàn)方法

3.1 EPG信息的濾取

為了方便用戶的隨機(jī)接入，SI數(shù)據(jù)采用重復(fù)發(fā)送方式。硬件模塊PTI有兩個(gè)對(duì)象，即Slot和Filter。Slot用來過濾PID值，得到相應(yīng)的TS包；Filter用來過濾Table_Id，得到相應(yīng)表信息。通過濾波申請(qǐng)函數(shù)對(duì)濾波器模式、PID、Table_Id等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，再進(jìn)行過濾，從而得到需要的分級(jí)分組[7]。

EPG在濾波方面最常見的問題就是漏包、丟失數(shù)據(jù)，這是濾波速度比分析速度快、數(shù)據(jù)量大時(shí)來不及分析造成的。改進(jìn)做法是開辟一個(gè)較大的緩沖區(qū)，底層由一個(gè)較高級(jí)的進(jìn)程負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)濾波。濾到的數(shù)據(jù)段如果是EIT分段，首先判斷是否為新的分段，若是新的分段，則由暫存區(qū)拷貝到環(huán)形緩沖區(qū)中，相應(yīng)的寫指針往下移，收到分段后再往下移。同時(shí)由分析數(shù)據(jù)進(jìn)程分析數(shù)據(jù)，將讀指針往下移，根據(jù)寫與讀指針來控制分析與濾波兩個(gè)進(jìn)程。如果緩沖區(qū)剩余空間已經(jīng)不夠再寫入一段數(shù)據(jù)，則將寫指針指向緩沖區(qū)首地址，從頭開始往下寫。

同時(shí)，將濾波進(jìn)程優(yōu)先級(jí)設(shè)為高，可以將分析進(jìn)程打斷。只有當(dāng)緩沖區(qū)存滿，才會(huì)暫時(shí)將濾波通道關(guān)閉，這樣做不易漏包與丟失數(shù)據(jù)。并且，由于只有新的分段才能存入緩沖區(qū)，就不需要對(duì)重復(fù)的事件進(jìn)行分析以及遍歷，從而可以在EPG信息的存儲(chǔ)模塊中將遍歷去除，提高效率。其結(jié)果是，無論在EPG信息的完整性上還是在效率上都得到很大提升，給用戶的交互使用帶來方便。

3.2 EPG信息的存儲(chǔ)

由于接收端的EPG系統(tǒng)運(yùn)行于操作系統(tǒng)中，用戶對(duì)其速度有一定的要求，如果接收端的SI數(shù)據(jù)組織不夠合理，則將對(duì)EPG系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生較大影響。為了方便快捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索，前端系統(tǒng)是按照“網(wǎng)絡(luò)-傳輸流-業(yè)務(wù)-事件”的分層順序來組織SI數(shù)據(jù)的。因此，在接收端也采用這樣的分層結(jié)構(gòu)，來構(gòu)成從傳輸流標(biāo)識(shí)符到業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)符、事件標(biāo)識(shí)符的樹狀結(jié)構(gòu)，每級(jí)都采用ID進(jìn)行存儲(chǔ)，從而便于查找，提高檢索效率。

在機(jī)頂盒中，EPG信息置于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，為了使用戶在瀏覽EPG信息時(shí)快捷方便，通常采用固定數(shù)組形式存儲(chǔ)事件信息，并給每個(gè)事件開辟了固定的空間。但由于每個(gè)事件的長(zhǎng)度不一樣，每個(gè)事件的空間又是按照事件的最大長(zhǎng)度來開辟的，這樣則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存空間的浪費(fèi)。

本文的改進(jìn)算法中，內(nèi)存采用鏈表形式管理，并根據(jù)其實(shí)際長(zhǎng)度分配空間存儲(chǔ)，釋放后進(jìn)行碎片整理收回空間，每個(gè)事件根據(jù)其實(shí)際長(zhǎng)度存儲(chǔ)，則同樣的內(nèi)存條件下可存的事件更多。這種方式有效地利用了嵌入式系統(tǒng)有限的內(nèi)存空間，管理更靈活。

3.3 EPG信息的顯示

用戶所看到的畫面是電視節(jié)目圖像和EPG界面的疊加，畫面從前到后分為3層，依次為OSD層、視頻層和靜幀層。OSD層是在圖像上疊加文字顯示，EPG畫面在OSD層上構(gòu)建，由許多EPG圖形元素（如文本框、選擇按鈕等）疊加而成[8]。視頻層為當(dāng)前正在收看的電視節(jié)目圖像，靜幀層為EPG應(yīng)用程序菜單的背景圖像。用戶依據(jù)EPG界面顯示，通過遙控器或機(jī)頂盒的前面板按鍵來進(jìn)行各項(xiàng)功能操作，Usif_Task響應(yīng)這些操作，同時(shí)向EPG_Builder發(fā)送消息，觸發(fā)其相應(yīng)的處理。

通常做法是通過檢索EPG數(shù)據(jù)庫(kù)得到所需的事件進(jìn)行顯示。為提高顯示速度，所做的改進(jìn)是在分析完數(shù)據(jù)后馬上核對(duì)該節(jié)目是否為當(dāng)前要顯示的，若是，則直接調(diào)用一個(gè)回調(diào)函數(shù)發(fā)送消息至上層，要求立即顯示，這樣就節(jié)省了將該節(jié)目存至EPG數(shù)據(jù)庫(kù)，再?gòu)氖录?kù)中查找該節(jié)目的時(shí)間，從而使顯示速度變得更快。

4 小結(jié)

筆者從EPG信息的完整性、顯示速度和存儲(chǔ)空間的角度出發(fā)，提出了一種基本的EPG實(shí)現(xiàn)方案，更高效地實(shí)現(xiàn)了PSI/SI信息接收、分析、處理和顯示的整個(gè)過程。實(shí)踐表明，采用以上方案，該EPG系統(tǒng)能夠有效地節(jié)省空間，并能更完整地顯示出EPG信息，為進(jìn)一步開發(fā)交互式多媒體、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視機(jī)頂盒奠定了基礎(chǔ)。

[1]蘇凱雄，郭里婷.數(shù)字衛(wèi)星電視接收技術(shù)[M].北京∶人民郵電出版社，2002.

[2]JY/Z 174-2001，數(shù)字視頻廣播中文業(yè)務(wù)信息規(guī)范[S].2001.

[3]WHITAKER J.數(shù)字技術(shù)：數(shù)字電視原理與應(yīng)用[M].邱緒環(huán)，樂匋，徐孟俠，等，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2000.

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[5]周曉，于鴻洋.高清/標(biāo)清兼容的數(shù)字電視接收軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都∶電子科技大學(xué)，2007.

[6]劉雪，王保保.數(shù)字電視機(jī)頂盒EPG系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29（19）：5129-5130.

[7]劉浩，王保保.DVB-C機(jī)頂盒軟件接收系統(tǒng)的研究[D].西安∶西安電子科技大學(xué)，2006.

[8]李穎，甘育裕.新型數(shù)字機(jī)頂盒的GUI系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2007，31（5）：40-42.