可與數字電視進行信息交互的Android應用程序設計

陳彩蓮，褚晶輝，呂 衛(wèi)，楊博菲

（天津大學 電視與圖像信息研究所，天津 300072）

0 引言

三網融合是指電信網、廣播電視網、互聯(lián)網分別在向下一代電信網、下一代廣播電視網、下一代互聯(lián)網的發(fā)展和演進過程中，網絡的功能趨于一致，業(yè)務范圍趨于相同，皆可為用戶提供打電話、看電視和上網等多種服務[1-3]。

數字電視（或機頂盒）與手機交互，即數字電視和無線通信技術的融合，將改變傳統(tǒng)的電視使用模式，擴展電視功能的想象空間，給用戶帶來全新的體驗。本文介紹的應用實現了電視通過網絡與手機互動，使電視觀眾視線不必離開電視屏幕便可與他人進行信息交互，拓寬了電視的傳統(tǒng)功能，同時也詮釋了智能手機功能上的可擴展性。

1 平臺介紹

本系統(tǒng)選用的是Android智能手機操作系統(tǒng)和IPTV機頂盒。

1）Android智能手機操作系統(tǒng)

Google公司于2007年11月15日推出了基于Linux2.6的開源智能手機操作系統(tǒng)——Android。Android源碼完全開放，系統(tǒng)包括了移動電話工作所需的全部軟件：底層操作系統(tǒng)、上層用戶界面以及應用程序，是一個開放性移動開發(fā)平臺。Android系統(tǒng)可移植性好，網絡支持完善，并可自由裁剪和定制，靈活度高。Android平臺市場潛力大，應用開發(fā)前景廣闊。Android智能手機操作系統(tǒng)的平臺特征主要表現在[4-5]：

（1）開放的體系架構。應用程序框架具有可重用性和可替代性的特點。在遵循程序框架安全性限制的前提下，Android中的任何一個應用程序都可以發(fā)布其特有的功能模塊，為其他的Android應用程序所調用。

（2）支持可擴展的用戶體驗。具有豐富的圖形系統(tǒng)和對多媒體的支持，以及完善的網絡支持功能和硬件支持功能，如觸摸屏、WiFi、導航以及感應加速器等。

（3）具有強大的瀏覽器。集成了基于Webkit引擎的網頁瀏覽器，Webkit的代碼簡潔，結構合理，有利于開發(fā)。另外，Webkit瀏覽器引擎優(yōu)點明顯，消耗很少的內存資源，運行效率高。Webkit已經普遍應用在手機的瀏覽器中。Android的系統(tǒng)架構如圖1所示。

Android的架構分為 4層：（1）Linux內核層。An?droid的核心系統(tǒng)服務基于Linux2.6內核，如安全性、內存管理、進程管理、網絡協(xié)議棧和驅動模型等都依賴于該內核。（2）系統(tǒng)運行庫層（C/C++庫以及Android運行庫）。當使用Android應用框架時，Android系統(tǒng)會通過一些C/C++庫來支持使用的各個組件，使其更好地為用戶服務。另外，所有的Android程序都運行在Dalvik虛擬機上。（3）應用程序框架層。這是編寫Google發(fā)布的核心應用時所使用的API框架，開發(fā)人員同樣可以使用這些框架來開發(fā)自己的應用。（4）應用層。應用是用Java語言編寫運行在Dalvik虛擬機上的程序[6]。本應用只需在應用層上進行開發(fā)。

2）IPTV

IPTV，即交互式網絡電視，是一種利用寬帶有線電視網，集互聯(lián)網、多媒體、通信等多種技術于一體，向家庭用戶提供包括數字電視在內的多種交互式服務的嶄新技術[7]。

IP機頂盒是視頻解碼終端，相當于一臺自帶嵌入式操作系統(tǒng)的計算機，它可以充當電視機和寬帶網絡之間的接口。IP機頂盒作為一種家用平臺，用于交互式數字內容服務領域。

IP機頂盒使用的操作系統(tǒng)主要有VxWorks、Win?dows CE、嵌入式Linux等3類?，F在的IP機頂盒產品多數運行Linux操作系統(tǒng)。Linux平臺的優(yōu)點較多，首先是其源代碼公開，有大量免費優(yōu)秀開發(fā)工具和應用軟件可用。其次是平臺開放，廠家易于定制。有龐大的開發(fā)群體，技術交流方便，軟件開發(fā)和維護成本低。最后，Linux本身穩(wěn)定，內核精悍，運行所需資源少，有優(yōu)秀的網絡功能，具有完整的網絡協(xié)議棧。這些都為開發(fā)者和廠家提供了擴展IP機頂盒的可能，易于開發(fā)和生產出新的應用程序，比如開發(fā)一個網絡聊天的程序。另一方面，在硬件配置上，IP機頂盒的核心處理器的主頻大多在400 MHz以上，內存和Flash的容量也比較大，可以運行一些功能較為復雜的程序。

IP機頂盒平臺具有完善的網絡支持功能，所以易于在其平臺上開發(fā)一個網絡聊天的程序。若同時在智能手機上開發(fā)出與IPTV終端進行交互的網絡聊天程序，即可實現手機用戶和電視用戶的信息交互。

2 程序設計及實驗結果

本文設計了Android手機上的通信程序，同時在PC機上開發(fā)了Linux下的網絡通信程序，以驗證本應用的有效性。功能實現中，Android手機上的程序作為客戶端，PC機上的程序作為服務端。Android手機通過WiFi連接網絡，與機頂盒上的服務端連通，互相發(fā)送和接收信息。由于IP機頂盒完善的網絡功能，與PC機網絡功能相當，所以可以用PC機模擬IP機頂盒的網絡程序開發(fā)。另外，PC機上的程序是在Linux環(huán)境中運行的，可以很容易地移植到機頂盒上。

下面對手機客戶端和服務端的程序流程進行具體介紹。客戶端的程序流程如圖2所示。

手機客戶端運行后，通過WiFi與服務器接通，從而進行信息交互。圖3a為Android手機上的客戶端主界面，窗口中幾個按鈕的功能分別為：“WiFi”操作 WiFi，包括開啟和關閉?！暗侨搿眲?chuàng)建基于TCP/IP協(xié)議的套接字，并連接到服務端?！鞍l(fā)送”表示發(fā)送信息。“退出”表示退出程序，回到手機主界面。圖3b演示了手機客戶端的信息輸入。

圖2 客戶端程序流程圖

圖3 客戶端界面（截圖）

服務器端程序的流程是：創(chuàng)建ServerSocket，監(jiān)聽客戶端。當客戶端連接上，兩者即可互相發(fā)送和接收信息。

本次實驗結果如圖4和圖5所示。圖4為手機客戶端和服務端的交互過程中客戶端的信息記錄，圖5為服務端的信息記錄。

圖4和圖5的實驗結果驗證了程序功能的正確。

圖4 客戶端信息記錄

圖5 服務端信息記錄

3 小結

目前電視用戶和手機用戶是相互獨立的，彼此之間沒有溝通的方式，而本文提出的應用將建立起兩者溝通的橋梁，給用戶帶來全新的用戶體驗。在應用中，電視觀眾具備與外界溝通消息的渠道，如同在PC機上可以同時進行功能操作，娛樂和聊天一樣，這將打破用戶只能用電視機收看電視節(jié)目的傳統(tǒng)模式，同時也是三網融合的一個具體的體現。另外，從市場價值的角度看，該應用不僅是智能手機的新應用，同時也可以開發(fā)為電視的一項增值功能。

[1]“下一代通信技術和計算機技術對廣播電視發(fā)展的影響”項目組，戴瓊海.下一代網絡的發(fā)展趨勢與業(yè)務融合[J].電視技術，2007，31（7）：5-7.

[2]鄧永紅.三網融合是有線電視網絡發(fā)展的必然趨勢[J].電視技術，2004，28（2）：43-45.

[3]三網融合的產業(yè)分析和前景預測[EB/OL].[2010-09-10].http：//b2b.toocle.com/detail--5390125.html.

[4]邸爍.Android手機平臺揭秘和未來發(fā)展趨勢[EB/OL].[2010-09-10].http：//tech.it168.com/o/2008-02-20/200802201409176.shtml.

[5]黃星文.基于Android的手機通訊協(xié)議應用研究與實現[D].蘭州：蘭州大學，2010.

[6]楊豐盛.Android應用開發(fā)揭秘[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[7]IPTV終端與機頂盒技術[EB/OL].[2008-08-04].http：//www.mcuol.com/News/212/28257.htm.