數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)研究

麻丹丹

（河北省張家口市橋東區(qū)行政審批局，河北 張家口 075000）

0 引 言

隨著生活水平的日益提高，人們對家庭娛樂的需求隨之提高。家庭娛樂朝著數(shù)字化、智能化等方向發(fā)展，原有的較為單一的電視娛樂功能已經(jīng)與當前社會發(fā)展無法匹配。數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視已經(jīng)成為當前社會時尚發(fā)展主流趨勢，其集合電腦、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體以及電視功能于一體，是一種跨多項領(lǐng)域的技術(shù)革新，便于人們?nèi)粘Ｍㄟ^電視就可以了解到當前以及未來的天氣變化，了解到證券交易內(nèi)容，以及進行在線購物、游戲娛樂等多元化活動。本文就當前數(shù)字多媒體網(wǎng)絡(luò)電視的技術(shù)發(fā)展趨勢以及數(shù)字多媒體網(wǎng)絡(luò)互動電視的設(shè)計與實現(xiàn)進行詳細闡述。

1 數(shù)字多媒體

數(shù)字多媒體是以信息科學和數(shù)字技術(shù)為主導，以大眾傳播理論為主要依據(jù)，以現(xiàn)代藝術(shù)為具體指導，將信息傳播技術(shù)有效應用于文化、商業(yè)、藝術(shù)、教育以及管理領(lǐng)域的科學與藝術(shù)充分融合的綜合性學科。數(shù)字多媒體不僅包括圖像、文字形式，還包括視頻、音頻等多種形式，主要是將傳播的內(nèi)容以及傳播的形式以數(shù)字化形式進行，也就是說數(shù)據(jù)信息的采集、整理、加工以及分發(fā)都是數(shù)字化的過程。數(shù)字多媒體在科學技術(shù)迅猛發(fā)展的時代背景下，已經(jīng)獲得良好的發(fā)展空間，成為繼語言、文字以及電子技術(shù)后，最新的、最有發(fā)展?jié)摿Φ男畔⑤d體。

根據(jù)不同的分類方法，可以將數(shù)字多媒體細分為多個種類。比如以時間為屬性進行分類，可以將其細分為靜止媒體和連續(xù)媒體。靜止媒體的內(nèi)容不會隨著時間而發(fā)生變化，如圖片、文本[1]。連續(xù)媒體的內(nèi)容會隨著時間的變化而發(fā)生變化，如視頻、音頻。若按數(shù)字多媒體的來源為屬性進行分類，則可以將其分為自然媒體和合成媒體。自然媒體指的是客觀世界中存在的景物、事物以及聲音等，通過應用專門的設(shè)備進行處理后得到的數(shù)字多媒體，比如經(jīng)過數(shù)字化和編碼處理后的數(shù)碼相機拍攝的照片。合成媒體指的是借助計算機工具，應用特定的符號、語言或者算法進行表示，最終由計算機合成的文本、語音、音樂、動畫或者圖像等，如當前較為流行的3D制作軟件制作出來的動畫角色等。

由上述分析可知，數(shù)字多媒體的技術(shù)優(yōu)勢是巨大的。將其應用到電視領(lǐng)域，借助其功能優(yōu)勢，將會為傳統(tǒng)電視增加新的技術(shù)革新機會，為電視發(fā)展帶來生機。數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)并不是單一的功能疊加，而是需要在原有電視功能的基礎(chǔ)上，借助數(shù)字多媒體的先進技術(shù)優(yōu)勢進行功能的創(chuàng)新，使電視這個家庭娛樂產(chǎn)品可以具備數(shù)字化、個性化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化等特點，進而滿足人們對電視娛樂功能的需求。

2 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電視的技術(shù)發(fā)展趨勢

從技術(shù)方面分析，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電視的技術(shù)發(fā)展趨勢，可以從以下三個方面分析。

（1）從控制成本的角度分析，基于專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）的單芯片方案。在集成電路領(lǐng)域，ASIC被認為是一種專門設(shè)計的集成電路，根據(jù)特定用戶的要求與特定的電子系統(tǒng)需求而設(shè)計、制造的集成電路。其特點是符合特定用戶的需求，在批量生產(chǎn)時具有體積小、功耗低、可靠性提升、性能提高、保密性更強以及成本降低等優(yōu)點。但此方案靈活性不高，更適用于電視機頂盒功能已經(jīng)穩(wěn)定的情況[2]，比如一些中大型酒店的VOD點播系統(tǒng)。

（2）從業(yè)務發(fā)展角度分析，基于數(shù)字信號處理（Digital Signal Process，DSP）加應用處理器的雙芯片方案。數(shù)字信號處理（DSP）是一門涉及多個學科并且廣泛應用于多個領(lǐng)域的新興學科，其是將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號處理的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或者濾波。因此需要在進行數(shù)字信號處理之前將信號從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，而數(shù)字信號處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。此方案應用較多，主要優(yōu)點是靈活，編碼、解碼都可以在線升級，但所需成本較高，更適用于業(yè)務發(fā)展初期極端，比如當前國內(nèi)運營商正在大力推廣的數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）業(yè)務。

（3）從傳統(tǒng)的PC技術(shù)角度分析，基于通用處理器的X86方案，其主要的業(yè)務功能需要借助軟件來實現(xiàn)，主要的技術(shù)優(yōu)點在于業(yè)務的可擴展性較好，主要缺點是其需要投入的成本比其他兩種方案更高，并且穩(wěn)定性也不如基于ASIC的單芯片方案和基于DSP加應用處理器的雙芯片方案?；赬86架構(gòu)的CPU嵌入式系統(tǒng)有以下幾點優(yōu)勢：第一，其可以輕松地對不同格式的文件進行編碼和解碼，以此可以處理各種各樣的片源，與其他嵌入式CPU相比，可以有效提升工作質(zhì)量和效率，同時節(jié)省不必要的投入成本；第二，其應用軟件較為齊全，由此所產(chǎn)生的維護成本自然下降；第三，其可以與PC資源有效共享，提高功能、性能。

在整個產(chǎn)品中，操作系統(tǒng)是核心軟件，其將決定產(chǎn)品的兼容性是否優(yōu)質(zhì)，開發(fā)難度與周期是否合適，升級維護是否方便，支持的應用軟件是否廣泛，以及后期產(chǎn)品升級是否便利等多方面。因此，選擇操作系統(tǒng)時，需要考慮到系統(tǒng)的成熟度是否較高，開發(fā)周期是否符合產(chǎn)品升級需求，在此基礎(chǔ)上增加其他應用軟件是否便利、兼容性好，以此適合多業(yè)務模式發(fā)展。

3 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)多媒體互動電視的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 選定適合的技術(shù)方案

選定適合的技術(shù)方案，將直接影響數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展。技術(shù)方案一般包括硬件和軟件兩個方面。其中，硬件方面包括數(shù)字電視的前端、中心處理單元、網(wǎng)絡(luò)接入單元以及控制和顯示單元等。軟件方面包括操作系統(tǒng)軟件以及擴展業(yè)務的應用軟件等。設(shè)計數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)方案時，需要圍繞設(shè)計目標進行技術(shù)研究，需要注意以下幾點。

第一，研究數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)時，需要明確數(shù)字家庭產(chǎn)品在市場上的需求以及此類產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢，以此確定產(chǎn)品適用于業(yè)務需要。

第二，研發(fā)的軟件，如操作系統(tǒng)軟件，必須具有良好的兼容性能，可以確保在后續(xù)的產(chǎn)品升級中一直正常兼容，發(fā)揮作用[3]。

第三，產(chǎn)品設(shè)計時，需要考慮到終端客戶需求，考慮到各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)運營商的實際情況，以符合各項要求，達到實用性目的。

第四，研究開發(fā)的系統(tǒng)需要重視將多個技術(shù)融為一體，如通信、消費電子以及IT等，從而使家庭娛樂實現(xiàn)智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與個性化等目標，為終端用戶提供良好的應用體驗，確保數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視成為一個具有開放性特點的，可以實現(xiàn)多任務共融的時尚娛樂服務端。

第五，數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視的應用群體是社會上的所有消費者，因此在設(shè)計時需要考慮到操作簡單、便捷實用，體現(xiàn)家電化特點，使消費者在應用體驗時感受到輕松愉悅的人機溝通。此外，開關(guān)機設(shè)計要更人性化，體現(xiàn)噪聲低、功耗低，在各種環(huán)境下都能正常地使用。

第六，共享，是當前消費者的理想追求，通過數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視可以將MP3、VOD、數(shù)碼相冊、音頻以及視頻播放融為一體，實現(xiàn)功能共享、互為聯(lián)系，以節(jié)約空間、優(yōu)化使用。

第七，便利、即時是消費者追求的另一目標，研究時需要考慮到消費者的不同設(shè)備接口需求，以此為消費者帶來更好的使用體驗，因此需要重視增加多個外接端口，比如連接手機的USB端口，唱歌應用的卡拉OK端口，以及讀卡器、智能卡等。這些端口需要即插即用，不需要安裝驅(qū)動即可直接使用。

3.2 硬件產(chǎn)品化方案

當前市場需求中，數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視已經(jīng)成為大勢所趨，因此，確定硬件產(chǎn)品化方案，具有積極的現(xiàn)實意義。下面對兩個硬件方案進行比對分析。

第一個硬件方案是基于X86架構(gòu)CPU的嵌入式系統(tǒng)。此方案應用AMD低功耗GeodeLX800芯片，內(nèi)部集成了MPEG2解碼器，其是具有高性能的，可以實時處理數(shù)字動態(tài)圖像的電路。其還可以處理數(shù)字電視信號等，并通過設(shè)置的多個外接端口，可以快捷地完成數(shù)字信息的傳輸與存儲，體現(xiàn)數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視的多功能性。因此，此硬件方案可以滿足消費者的多項需求，并且因選用的硬件特點，可以實現(xiàn)開發(fā)速度快、升級周期短、需求滿足度高等目的[4]。

第二個硬件方案是基于RISC架構(gòu)CPU的嵌入式系統(tǒng)硬件方案，主要采用成本低、兼容性高的C2方案。C2方案主要具有以下功能特點。

（1）可以播放音頻、視頻以及圖片，無論是局域網(wǎng)上的各種音頻、視頻或者圖片文件，還是外接端口連接的各種音頻、視頻或者圖片文件。同時可以將這些視頻、音頻進行快播、快進、快退、隨機播放等，還可以對圖片進行各種形式變換，如旋轉(zhuǎn)、放大、縮小以及幻燈片自動播放等。

（2）對各種多媒體視頻格式、音頻格式、圖片格式都能輕松支持。

（3）可以對音頻、視頻輸入端的來源信號進行即時錄像，錄制清晰度較高，錄制后文件存儲格式多樣，可以滿足多種設(shè)備的播放要求。

（4）可以支持USB端口直接進行系統(tǒng)升級。

（5）C2方案還可以支持其他如SD/MMC卡接入，進行復制、粘貼等操作。此外，音頻畫面同展示或者播放列表重新設(shè)置等都可以按照自己的喜好操作。

數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)方案的研究與開發(fā)，主要通過機頂盒或者內(nèi)置于高清晰度電視機中，最終成為可推廣應用的市場化產(chǎn)品[5-6]。無論是采用哪一種方案，都需要考慮到產(chǎn)品的功能性與實用性，使數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視成為可能、成為現(xiàn)實。同時，一體機、系統(tǒng)散熱也是需要重點考慮的內(nèi)容之一，可以考慮在CPU上加裝散熱片的方法來實現(xiàn)散熱目的。

3.3 軟件方案

3.3.1 軟件結(jié)構(gòu)

軟件方案中軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，必須遵循模塊化分層原則，以此在最大程度上確保軟件系統(tǒng)的整體兼容性、穩(wěn)定性以及繼續(xù)可擴展性，保障后期軟件升級開發(fā)的效率。軟件平臺確定為嵌入式操作系統(tǒng)，則需要考慮內(nèi)核大小，必須在Linux 2.6.x以上，操作系統(tǒng)需要使用Windows CE5.0或者更高的CE6.0版本。這樣可以達到安全性要求，杜絕病毒或者黑客的干擾與破壞。軟件結(jié)構(gòu)應用分層結(jié)構(gòu)，需要確保每一層都有獨立的程序和編程接口。

3.3.2 確定軟件平臺的技術(shù)指標以及技術(shù)特點

數(shù)字多媒體互動網(wǎng)絡(luò)電視采用的是嵌入式操作系統(tǒng)，因此系統(tǒng)在啟用時所需要的時間非常短。但由于想要實現(xiàn)的是多任務目標，因此兼顧靈活性以及穩(wěn)定性是目前需要考慮的首要任務，而此任務同樣也是軟件平臺是否可以成功開發(fā)并應用的關(guān)鍵。為此，需要重視從系統(tǒng)架構(gòu)的角度進行問題思考，以此進行科學規(guī)劃，考慮應用層與操作系統(tǒng)相對獨立，應用模塊化思想進行設(shè)計，主要思考以下內(nèi)容。

（1）體系結(jié)構(gòu)必須重視滿足開放性特點，并將不同硬件、操作系統(tǒng)、遙控器以及文件管理系統(tǒng)的差異性進行忽略、屏蔽，重視支持不同的接入網(wǎng)絡(luò)、交付服務以及流媒體分發(fā)。

（2）需要支持數(shù)字版權(quán)的管理協(xié)議以及終端身份認證機制。

（3）采用以太網(wǎng)接口為100 Base-T。

（4）支持碼率為 1.2 ～ 8 Mb·s-1。

（5）要支持音視頻的播放與下載、家庭娛樂中心內(nèi)容以及PVR等功能的實現(xiàn)。

（6）用戶在進行人機互動時，需要確保需求的響應時間和緩沖時間要不超過4 s。

（7）數(shù)字多媒體互動電視連續(xù)開機超過2 000 h，電視還處于正常工作狀態(tài)，不能出現(xiàn)如死機、黑屏等現(xiàn)象。

（8）菜單具有動態(tài)效果。

（9）軟件的體系結(jié)構(gòu)具有開放性特點，既可以與其他設(shè)備互通有無，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享、數(shù)據(jù)傳輸與交換，還可以滿足模塊化要求，體現(xiàn)工作的獨立性和完整性，互不干擾、互不影響。

4 結(jié) 語

在數(shù)字多媒體互動電視技術(shù)研究不斷獲得突破性進展的時代背景下，人們生活質(zhì)量與生活水平將會上升到新的高度。在未來一段時間中，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)多媒體互動電視技術(shù)將以成熟的技術(shù)優(yōu)勢成為數(shù)字市場上的焦點，會有更廣闊的發(fā)展空間。