數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)淺析

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摘要：在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)研究有了新的發(fā)展與突破，與通信、消費(fèi)電子等技術(shù)融合，從技術(shù)范疇看屬于跨領(lǐng)域技術(shù)，同時(shí)也是未來(lái)數(shù)字家庭的發(fā)展方向。不斷優(yōu)化創(chuàng)新傳統(tǒng)電視功能，做出符合社會(huì)大眾需求的娛樂(lè)產(chǎn)品，數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)被提出更高的要求，通過(guò)將數(shù)字媒體技術(shù)優(yōu)勢(shì)資源轉(zhuǎn)移到電視上，利用電視的大屏幕為社會(huì)大眾帶來(lái)更真實(shí)、更具美感的內(nèi)容。本文詳細(xì)闡述數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字多媒體；互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)；專用集成電路

0引言

隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)家庭娛樂(lè)的需求隨之提高。家庭娛樂(lè)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(lè)功能已經(jīng)與當(dāng)前社會(huì)發(fā)展無(wú)法匹配。數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)時(shí)尚發(fā)展主流趨勢(shì)，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(xiàng)領(lǐng)域的技術(shù)革新，便于人們?nèi)粘Ｍㄟ^(guò)電視就可以了解到當(dāng)前以及未來(lái)的天氣變化，了解到證券交易內(nèi)容，以及進(jìn)行在線購(gòu)物、游戲娛樂(lè)等多元化活動(dòng)。本文就當(dāng)前數(shù)字多媒體網(wǎng)絡(luò)電視的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及數(shù)字多媒體網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)電視的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1數(shù)字多媒體

數(shù)字多媒體是以信息科學(xué)和數(shù)字技術(shù)為主導(dǎo)，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(dǎo)，將信息傳播技術(shù)有效應(yīng)用于文化、商業(yè)、藝術(shù)、教育以及管理領(lǐng)域的科學(xué)與藝術(shù)充分融合的綜合性學(xué)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(jìn)行，也就是說(shuō)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(guò)程。數(shù)字多媒體在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，已經(jīng)獲得良好的發(fā)展空間，成為繼語(yǔ)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(xì)分為多個(gè)種類。比如以時(shí)間為屬性進(jìn)行分類，可以將其細(xì)分為靜止媒體和連續(xù)媒體。靜止媒體的內(nèi)容不會(huì)隨著時(shí)間而發(fā)生變化，如圖片、文本[1]。連續(xù)媒體的內(nèi)容會(huì)隨著時(shí)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(lái)源為屬性進(jìn)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(guò)應(yīng)用專門(mén)的設(shè)備進(jìn)行處理后得到的數(shù)字多媒體，比如經(jīng)過(guò)數(shù)字化和編碼處理后的數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片。合成媒體指的是借助計(jì)算機(jī)工具，應(yīng)用特定的符號(hào)、語(yǔ)言或者算法進(jìn)行表示，最終由計(jì)算機(jī)合成的文本、語(yǔ)音、音樂(lè)、動(dòng)畫(huà)或者圖像等，如當(dāng)前較為流行的3D制作軟件制作出來(lái)的動(dòng)畫(huà)角色等。由上述分析可知，數(shù)字多媒體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是巨大的。將其應(yīng)用到電視領(lǐng)域，借助其功能優(yōu)勢(shì)，將會(huì)為傳統(tǒng)電視增加新的技術(shù)革新機(jī)會(huì)，為電視發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。數(shù)字多媒體互動(dòng)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(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行功能的創(chuàng)新，使電視這個(gè)家庭娛樂(lè)產(chǎn)品可以具備數(shù)字化、個(gè)性化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)，進(jìn)而滿足人們對(duì)電視娛樂(lè)功能的需求。

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

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(shì)，可以從以下三個(gè)方面分析。（1）從控制成本的角度分析，基于專用集成電路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC）的單芯片方案。在集成電路領(lǐng)域，ASIC被認(rèn)為是一種專門(mén)設(shè)計(jì)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(jì)、制造的集成電路。其特點(diǎn)是符合特定用戶的需求，在批量生產(chǎn)時(shí)具有體積小、功耗低、可靠性提升、性能提高、保密性更強(qiáng)以及成本降低等優(yōu)點(diǎn)。但此方案靈活性不高，更適用于電視機(jī)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(diǎn)播系統(tǒng)。（2）從業(yè)務(wù)發(fā)展角度分析，基于數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcess，DSP）加應(yīng)用處理器的雙芯片方案。數(shù)字信號(hào)處理（DSP）是一門(mén)涉及多個(gè)學(xué)科并且廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的新興學(xué)科，其是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理的目的是對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或者濾波。因此需要在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，而數(shù)字信號(hào)處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方案應(yīng)用較多，主要優(yōu)點(diǎn)是靈活，編碼、解碼都可以在線升級(jí)，但所需成本較高，更適用于業(yè)務(wù)發(fā)展初期極端，比如當(dāng)前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商正在大力推廣的數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）業(yè)務(wù)。（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(wù)功能需要借助軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展性較好，主要缺點(diǎn)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(yīng)用處理器的雙芯片方案。基于X86架構(gòu)的CPU嵌入式系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，其可以輕松地對(duì)不同格式的文件進(jìn)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(shí)節(jié)省不必要的投入成本；第二，其應(yīng)用軟件較為齊全，由此所產(chǎn)生的維護(hù)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(gè)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(kāi)發(fā)難度與周期是否合適，升級(jí)維護(hù)是否方便，支持的應(yīng)用軟件是否廣泛，以及后期產(chǎn)品升級(jí)是否便利等多方面。因此，選擇操作系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到系統(tǒng)的成熟度是否較高，開(kāi)發(fā)周期是否符合產(chǎn)品升級(jí)需求，在此基礎(chǔ)上增加其他應(yīng)用軟件是否便利、兼容性好，以此適合多業(yè)務(wù)模式發(fā)展。

3數(shù)字網(wǎng)絡(luò)多媒體互動(dòng)電視的設(shè)計(jì)與實(shí)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(dòng)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(gè)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(kuò)展業(yè)務(wù)的應(yīng)用軟件等。設(shè)計(jì)數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)方案時(shí)，需要圍繞設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行技術(shù)研究，需要注意以下幾點(diǎn)。第一，研究數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)時(shí)，需要明確數(shù)字家庭產(chǎn)品在市場(chǎng)上的需求以及此類產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以此確定產(chǎn)品適用于業(yè)務(wù)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(jí)中一直正常兼容，發(fā)揮作用[3]。第三，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到終端客戶需求，考慮到各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的實(shí)際情況，以符合各項(xiàng)要求，達(dá)到實(shí)用性目的。第四，研究開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)需要重視將多個(gè)技術(shù)融為一體，如通信、消費(fèi)電子以及IT等，從而使家庭娛樂(lè)實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與個(gè)性化等目標(biāo)，為終端用戶提供良好的應(yīng)用體驗(yàn)，確保數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視成為一個(gè)具有開(kāi)放性特點(diǎn)的，可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)共融的時(shí)尚娛樂(lè)服務(wù)端。第五，數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視的應(yīng)用群體是社會(huì)上的所有消費(fèi)者，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到操作簡(jiǎn)單、便捷實(shí)用，體現(xiàn)家電化特點(diǎn)，使消費(fèi)者在應(yīng)用體驗(yàn)時(shí)感受到輕松愉悅的人機(jī)溝通。此外，開(kāi)關(guān)機(jī)設(shè)計(jì)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(dāng)前消費(fèi)者的理想追求，通過(guò)數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視可以將MP3、VOD、數(shù)碼相冊(cè)、音頻以及視頻播放融為一體，實(shí)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(shí)是消費(fèi)者追求的另一目標(biāo)，研究時(shí)需要考慮到消費(fèi)者的不同設(shè)備接口需求，以此為消費(fèi)者帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)，因此需要重視增加多個(gè)外接端口，比如連接手機(jī)的USB端口，唱歌應(yīng)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(dòng)即可直接使用。

3.2硬件產(chǎn)品化方案

當(dāng)前市場(chǎng)需求中，數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，因此，確定硬件產(chǎn)品化方案，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。下面對(duì)兩個(gè)硬件方案進(jìn)行比對(duì)分析。第一個(gè)硬件方案是基于X86架構(gòu)CPU的嵌入式系統(tǒng)。此方案應(yīng)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(shí)時(shí)處理數(shù)字動(dòng)態(tài)圖像的電路。其還可以處理數(shù)字電視信號(hào)等，并通過(guò)設(shè)置的多個(gè)外接端口，可以快捷地完成數(shù)字信息的傳輸與存儲(chǔ)，體現(xiàn)數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視的多功能性。因此，此硬件方案可以滿足消費(fèi)者的多項(xiàng)需求，并且因選用的硬件特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)速度快、升級(jí)周期短、需求滿足度高等目的[4]。第二個(gè)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(diǎn)。（1）可以播放音頻、視頻以及圖片，無(wú)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(shí)可以將這些視頻、音頻進(jìn)行快播、快進(jìn)、快退、隨機(jī)播放等，還可以對(duì)圖片進(jìn)行各種形式變換，如旋轉(zhuǎn)、放大、縮小以及幻燈片自動(dòng)播放等。（2）對(duì)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(duì)音頻、視頻輸入端的來(lái)源信號(hào)進(jìn)行即時(shí)錄像，錄制清晰度較高，錄制后文件存儲(chǔ)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(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。（5）C2方案還可以支持其他如SD/MMC卡接入，進(jìn)行復(fù)制、粘貼等操作。此外，音頻畫(huà)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視技術(shù)方案的研究與開(kāi)發(fā)，主要通過(guò)機(jī)頂盒或者內(nèi)置于高清晰度電視機(jī)中，最終成為可推廣應(yīng)用的市場(chǎng)化產(chǎn)品[5-6]。無(wú)論是采用哪一種方案，都需要考慮到產(chǎn)品的功能性與實(shí)用性，使數(shù)字多媒體互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電視成為可能、成為現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，一體機(jī)、系統(tǒng)散熱也是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容之一，可以考慮在CPU上加裝散熱片的方法來(lái)實(shí)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(jì)，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(kuò)展性，保障后期軟件升級(jí)開(kāi)發(fā)的效率。軟件平臺(tái)確定為嵌入式操作系統(tǒng)，則需要考慮內(nèi)核大小，必須在Linux2.6.x以上，操作系統(tǒng)需要使用WindowsCE5.0或者更高的CE6.0版本。這樣可以達(dá)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(yīng)用分層結(jié)構(gòu)，需要確保每一層都有獨(dú)立的程序和編程接口。3.3.2確定軟件平臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)以及技術(shù)特點(diǎn)。數(shù)字多媒體互動(dòng)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(shí)所需要的時(shí)間非常短。但由于想要實(shí)現(xiàn)的是多任務(wù)目標(biāo)，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(wù)，而此任務(wù)同樣也是軟件平臺(tái)是否可以成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，需要重視從系統(tǒng)架構(gòu)的角度進(jìn)行問(wèn)題思考，以此進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，考慮應(yīng)用層與操作系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，應(yīng)用模塊化思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要思考以下內(nèi)容。（1）體系結(jié)構(gòu)必須重視滿足開(kāi)放性特點(diǎn)，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(jìn)行忽略、屏蔽，重視支持不同的接入網(wǎng)絡(luò)、交付服務(wù)以及流媒體分發(fā)。（2）需要支持?jǐn)?shù)字版權(quán)的管理協(xié)議以及終端身份認(rèn)證機(jī)制。（3）采用以太網(wǎng)接口為100Base-T。（4）支持碼率為1.2～8Mb·s-1。（5）要支持音視頻的播放與下載、家庭娛樂(lè)中心內(nèi)容以及PVR等功能的實(shí)現(xiàn)。（6）用戶在進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)時(shí)，需要確保需求的響應(yīng)時(shí)間和緩沖時(shí)間要不超過(guò)4s。（7）數(shù)字多媒體互動(dòng)電視連續(xù)開(kāi)機(jī)超過(guò)2000h，電視還處于正常工作狀態(tài)，不能出現(xiàn)如死機(jī)、黑屏等現(xiàn)象。（8）菜單具有動(dòng)態(tài)效果。（9）軟件的體系結(jié)構(gòu)具有開(kāi)放性特點(diǎn)，既可以與其他設(shè)備互通有無(wú)，實(shí)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(dú)立性和完整性，互不干擾、互不影響。

4結(jié)語(yǔ)

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

作者:麻丹丹 單位:河北省張家口市橋東區(qū)行政審批局