dvb數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)

1、謹以此論文獻給所有關心幫助我的人。- 李曉峰DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)摘要在日常生活中,電視廣播已成為人們認識世界、獲取外界資訊和生活娛樂的重要工具。數(shù)字電視的出現(xiàn)是電視廣播史上最重大的事件之一，它不僅大大提高了電視音頻和視頻的質(zhì)量，還改變了傳統(tǒng)的收視模式，能夠提供電視網(wǎng)站、視頻點播、遠程教育、信息服務等多項增值業(yè)務。隨著信息技術的不斷發(fā)展和人們對電視娛樂的高要求，交互式電視越來越受到重視。為實現(xiàn)交互式電視提供的各項增值業(yè)務，必須采用數(shù)字電視中間件技術。數(shù)字電視中間件是位于應用程序和操作系統(tǒng)之間的一種系統(tǒng)軟件，通過定義一組支持數(shù)字電視應用功能的標準程序接口，使應用程序具有與

2、底層硬件平臺無關的特點。它出現(xiàn)的意義就是不用過多的考慮底層硬件的差異，方便了軟件和代碼的移植，簡化了上層軟件程序的開發(fā)流程，節(jié)省了數(shù)字電視的研發(fā)成本。目前，數(shù)字電視受到越來越多的國內(nèi)外廠家的關注，國外對數(shù)字電視中間件系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了一定的進展，而國內(nèi)的研究起步較晚。因此，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視中間件平臺具有重要的理論意義和廣泛的應用價值。本文的選題背景為基于企業(yè)項目的研發(fā)，主要對數(shù)字電視中間件進行了研究，介紹了數(shù)字電視中間件的概念，對當今的各個中間件標準進行了比較研究，研究了 DVB 組織的多媒體家庭平臺(MHP)。本文依據(jù)已有的中間件標準，進行了中間件模型實現(xiàn)，主要對其中數(shù)據(jù)

3、管理模塊進行了深入研究與設計實現(xiàn)。通過以上設計在相關數(shù)字電視平臺上進行了測試，得到了預期的效果。關鍵詞：數(shù)字電視；中間件；DVB-MHP；數(shù)據(jù)管理IIIResearch and Implementation of the Data Management inDVB Digital Television MiddlewareAbstractTelecast plays an important role for people to understand the world, acquireinformation, live and entertain in our daily lives. It

4、s one of the necessary facilities inour lives and amusements. The emergence of digital television is one of the mostimportant things in history of telecast. It can not only improve the quality of audio andvideo but also change the traditional mode of watching TV. It can provide manyincremental opera

5、tions, such as television website, Video-On-Demand, remoteeducation and information services.With the development of information technology and the higher requirement fortelevision pastime, interactive television attracted more and more attention. Forrealizing interactive television services, we mus

6、t adopt digital television middlewaretechnology.Digital television middleware is a kind of system software that residesbetween the application and the underlying operation system. It can shield softwaredevelopers from low-level platform details by providing a set of standard applicationinterface for

7、 digital television. The significance ofemergence of middleware is thatdevelopersdo not have to consider differences amongdifferent underlying hardwaretoomuch, and can port software and code easily and simplify the development process ofthe top software programs, saving the cost of R & D of digital

8、TV.Now, digitaltelevision gets more and more manufacturers attention. The research on digitaltelevision middleware in the overseas has gained some evolvement. However, it hasbeen done later in our country. So, the research and development of our own digitaltelevision middleware have an important aca

9、demic and applied significance.The research background of this article is based on research and development of acorporate project. In this paper, digital TV middleware of which are realized.Thispaper first introduces the concept of digital TV middleware, and then gives aIIIcomparative study of today

10、s middleware standards. According to the middlewarestandard at home, this article designs a model of the middleware, and gives thein-depthresearch and design of the Data Management mode. The designs above havebeen tested at a digital TV platform, and get the desired results.Keywords: Digital Televis

11、ion；Middleware；DVB-MHP；Data ManagementIV目錄第一章引言. 11.1 研究背景及意義. 11.2 數(shù)字電視中間件技術的作用及其選擇. 21.3 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排. 3第二章數(shù)字電視系統(tǒng)概述. 52.1 數(shù)字電視介紹. 52.2 數(shù)字電視系統(tǒng)構(gòu)架及關鍵技術. 62.3 現(xiàn)有數(shù)字電視標準. 9第三章數(shù)字電視中間件. 123.1 數(shù)字電視中間件. 133.1.1 數(shù)字電視中間件概述. 133.1.2 數(shù)字電視中間件標準. 143.2DVB-MHP 標準分析 . 153.2.1MHP 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) . 153.2.2 MHP 標準的構(gòu)成 . 16第四章數(shù)字

12、電視中間件結(jié)構(gòu)設計. 204.1 設計原則. 204.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu). 204.3. 數(shù)據(jù)管理模塊設計. 234.3.1 模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖. 244.3.2 數(shù)據(jù)管理模塊工作機制. 264.3.3 接口設計. 284.3.4 總體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計. 374.3.5 運行設計. 40第五章測試. 42第六章總結(jié). 44參考文獻. 45V致謝. 47個人簡歷. 48VIDVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)第一章引言1.1 研究背景及意義數(shù)字電視（Digital TV）是 21 世紀信息產(chǎn)業(yè)領域具有革命性發(fā)展的最具活力的一個產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)從模擬電視到數(shù)字電視的過渡，是電視技術發(fā)展史上的一次革命。數(shù)字電

13、視是數(shù)字化信息技術革命的產(chǎn)物，它掀起了一場由技術的革新帶給人們生活深刻變革的社會運動。數(shù)字電視給電視節(jié)目的播發(fā)與接收帶來一場技術革命，為改善聲音和圖像質(zhì)量提供了新的方式，同時也大大提高了傳送信號的頻帶資源的利用率。電視數(shù)字化革命的必然性源于它的相對優(yōu)勢1：1、通過圖像壓縮編碼技術，數(shù)字電視的每套節(jié)目只占用較窄的頻帶，在相同的帶寬下，原來可以傳播一個模擬頻道，現(xiàn)在可以傳播 68 個數(shù)字頻道，大大提高了頻帶資源的利用率，從而降低了節(jié)目的傳輸費用。2、采用數(shù)字形式傳輸和廣播，抗干擾能力強，還可以采用前向糾錯的方式，接收端收到的電視圖像便極為清晰。數(shù)字電視信號的信噪比與連續(xù)處理次數(shù)無關，在傳輸過程中，

14、不會降低信噪比，這和模擬信號在傳輸過程中噪聲會逐漸累積不同，它不受地理因素的限制，幾乎可以無限擴大覆蓋面。3、伴音質(zhì)量大幅提高，模擬電視伴音是單聲道的，數(shù)字電視能夠提供伴音質(zhì)量較高的環(huán)繞立體聲。4、數(shù)字電視采用的電路結(jié)構(gòu)簡單，集成度較高，進一步降低了成本，可靠性比模擬電視更高。5、由于采用了數(shù)字技術，數(shù)字電視能夠?qū)崿F(xiàn)有線電視網(wǎng)與計算機網(wǎng)絡的融合，進而能夠大大擴展服務業(yè)務，像瀏覽網(wǎng)頁、觀看網(wǎng)絡電視、逛網(wǎng)絡商店等。電視數(shù)字化技術的優(yōu)勢，無論對消費者、相關企業(yè)還是廣播行業(yè)，都是一場巨大的變革。數(shù)字電視集電視、電腦于一體，提供給消費者更高質(zhì)量、更多的服務。對電視機生產(chǎn)廠家及廣播商來說，它既是挑戰(zhàn)也是機

15、遇，利用數(shù)字電視的交1DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)互性特點，開展各項增值業(yè)務，能夠推動多種行業(yè)的發(fā)展。中間件技術的出現(xiàn)，使得應用程序的開發(fā)與硬件平臺的開發(fā)相互獨立，使應用程序有更高的兼容性，便于應用程序快速移植到不同硬件平臺。數(shù)字電視中間件技術已經(jīng)成為了交互式電視的核心技術，是各種交互式應用得以運行所不可缺少的條件。各級網(wǎng)絡運營商只需要開發(fā)技術平臺上的交互應用程序即可，而無需關注技術平臺和機頂盒升級換代的問題，從而可以保證互動電視的應用開發(fā)可以做到平滑的升級。數(shù)字電視中間件使得交互式電視業(yè)務的功能更強大，內(nèi)容更加豐富多彩，使應用程序可以“一次開發(fā)，多次使用2”。數(shù)字電視中間件

16、技術的發(fā)展帶動了一大批企業(yè)的發(fā)展，包括芯片提供商、電視機和機頂盒生產(chǎn)商、軟件設計與開發(fā)商、應用程序提供商、電視運營商等。1.2 數(shù)字電視中間件技術的作用及其選擇為了真正地開展增值業(yè)務，提供多種服務，統(tǒng)一開放的數(shù)字電視業(yè)務標準系統(tǒng)與平臺顯示了必要的作用。在數(shù)字電視眾多標準中，對數(shù)字電視市場起到關鍵作用的是中間件標準。1、數(shù)字電視中間件技術的作用采用中間件技術的目的是：ss使得前端播發(fā)的節(jié)目能夠為不同的廠家和不同硬件設計的機頂盒所接收、解碼與播放；而同一廠家的機頂盒能夠不加修改就可以用于不同的數(shù)字電視運營商的網(wǎng)絡中；眾多的軟件提供商都能開發(fā)交互應用，而且這些交互應用可不進行任何修改就都能被不同的運

17、營商采用。中間件標準的頒布與實施，使得數(shù)字電視從前端到接收端再到應用程序這條產(chǎn)業(yè)鏈不被某一家技術供應商所壟斷，不同的廠家都可以提供其前端播發(fā)服務器軟件系統(tǒng)，應用開發(fā)商都可以開發(fā)多元化的應用，而且大大降低了成本。2、數(shù)字電視中間件標準的選擇數(shù)字電視業(yè)務平臺的核心中間件系統(tǒng)對數(shù)字電視業(yè)務起著重要的作用。2DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)目前世界上主要的標準有歐洲、美國和日本的中間件標準:(1) 世界上最有影響力的數(shù)字電視中間件標準，是歐洲的 DVB/MHP 標準。DVB/MHP 是全球第一個具有開放系統(tǒng)的數(shù)字電視中間件標準，自始至終，MHP 標準都只將 HTML 列為可選性技術，而

18、JavaTM 則是必不可少的。一個符合 MHP 標準的中間件，可以不支持 HTML，但必須支持 JavaTM 技術，通過有關 JavaTM 方面的測試和認證。(2) 美國在制定數(shù)字電視中間件標準時，在 JavaTM 技術成熟之前是將 HTML列為標準的，自從 MHP 標準頒布之后，美國的 CableLabs 將 MHP 的核心部分定為其標準，ATSC 也逐步放棄了 HTML 標準，與 CableLabs 一起制定了以 JavaTM 技術為核心的 ACAP 標準。(3) 日本的前一個中間件標準（ARIB）是以 HTML（準確地說是 BML）為基礎的，進來日本有關標準化組織確定全部采納 JavaT

19、M 技術作為其中間件標準的核心，放棄了早先的選擇（HTML，BML）。我國在 1998 年就開始進行數(shù)字電視實驗和相關技術的研究，到目前已經(jīng)取得了一定的進展，但是與國外的數(shù)字電視發(fā)展相比，歷史還很短。目前，衛(wèi)星數(shù)字電視和有線數(shù)字電視的標準基本上都采用了歐洲的 DVB 標準，數(shù)字電視中間件標準也將參考歐洲的 MHP 標準，目前已經(jīng)完成了部分內(nèi)容的制定，包括體系結(jié)構(gòu)、功能和性能等方面，提出了 DTVM（Digital TV Middleware，數(shù)字電視中間件標準（草案），這個標準也將 JavaTM 技術作為其基礎，HTML 并不是其核心部分。1.3 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排本課題的選題背景是基于企

20、業(yè)項目的研發(fā)，主要對數(shù)字電視中間件進行了研究，重點研究了數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的實現(xiàn)。本論文共包含六個章節(jié)，其內(nèi)容依次為：第一章：概述了本課題的研究背景、國內(nèi)外數(shù)字電視中間件技術的研究現(xiàn)狀等。3DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)第二章：主要介紹了數(shù)字電視的概念及相關技術，還介紹了目前國際上相對成熟的三大數(shù)字電視標準。第三章：簡單介紹了數(shù)字電視中間件技術的概念及相關標準，重點介紹了歐洲 DVB-MHP 的構(gòu)架以及 MHP 的相關標準。第四章：主要介紹了數(shù)字電視中間件結(jié)構(gòu)設計，重點對中間件數(shù)據(jù)管理模塊的進行了研究設計。第五章：對設計的數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊功能實現(xiàn)進行了測試。第

21、六章：對論文工作總結(jié)與下一步工作展望。4DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)第二章數(shù)字電視系統(tǒng)概述2.1 數(shù)字電視介紹數(shù)字電視(Digital TV)，不同于模擬電視系統(tǒng)，是指一種采用數(shù)字技術將活動的圖像、聲音和數(shù)據(jù)等信號加以處理、壓縮、編碼、傳輸、存儲的電視系統(tǒng)3，過程中的信號都是數(shù)字信號，這里數(shù)字信號可以是直接生成的數(shù)字電視信號，如動畫、字幕機和數(shù)字攝像機產(chǎn)生的數(shù)字信號；也可以是有模擬信號經(jīng)數(shù)字化以后產(chǎn)生的數(shù)字電視信號；也可以是經(jīng)處理的數(shù)字電視信號，如 MPEG 格式的壓縮數(shù)字電視信號。數(shù)字電視的主要應用功能包括：1、 電子節(jié)目指南（EPG）4功能：主要實現(xiàn) EPG 相關數(shù)據(jù)（分

22、析 EIT 表）的收集、組織、處理以及顯示功能，另外還包括 EIT 表的實時監(jiān)控功能和 EIT信息的實時刷新功能；2、 NVOD（Near Video On Demand 準視頻點播）功能：主要實現(xiàn) NVOD 相關數(shù)據(jù)的收集、組織及顯示功能；3、 預定管理功能：包括節(jié)目預定、預定定時器管理、預定定時器瀏覽或刪除；4、 節(jié)目管理功能：包括節(jié)目列表的管理、節(jié)目屬性的設定（喜愛、跳過、加鎖等）；5、 郵件功能：包括郵件的接收、顯示、存儲以及管理（保存、刪除等）；6、 CA 功能：數(shù)字電視系統(tǒng)集成前端要求的 CA，實現(xiàn)數(shù)字電視的解擾功能，同時實現(xiàn)與之相關的其它業(yè)務，如郵件、IPTV 以及 CAT 表的

23、實時監(jiān)控功能；7、 UI 界面：提供給用戶操作的界面，以及用來顯示各種信息5。數(shù)字電視有很多種分類方法，數(shù)字電視系統(tǒng)可按節(jié)目制作，一次分配、二次分配、發(fā)送和接收分類；也可以按傳輸系統(tǒng)分類；或按消費類、專業(yè)類和演播室數(shù)字設備分類。一般有以下幾種分類方式6：（1）按信號傳輸方式來分，可以分為地面、衛(wèi)星、有線傳輸三類。（2）按清晰度來分，一般可以分為普通型清晰度數(shù)字電視（PDTV）、標準5DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)清晰度數(shù)字電視（SDTV）、增強清晰度數(shù)字電視（EDTV）和高清晰度數(shù)字電視（HDTV）四種。不同清晰度級別的數(shù)字電視之間具有向下兼容性，高端產(chǎn)品可以兼容低端產(chǎn)品。普通

24、清晰度 PDTV：其清晰度為 250300 線左右，352240 或 352228 像素，碼率為 12Mbit/s，壓縮算法為 MPEG-1 和 MPEG-2，適用于 VCD 及會議電視等。標清晰度 SDTV：其清晰度為 350600 線左右，720480 或 720576 像素，碼率為 38Mbit/s，采用 MPEG-2 壓縮算法，要求電視具備 480 線隔行（480i）或 576 線隔行（576i）掃描，SDTV 采用兼容 16：9 和 4:3 模式，通常用于衛(wèi)星電視及 DVD 等。增強型清晰度 EDTV：其性能參數(shù)介于 SDTV 及 HDTV 之間。要求電視具備 480 線逐行（720

25、480P）或 576 線逐行（720576P）掃描，屏幕幅型比為16:9 或 4:3。高清晰度 HDTV7：其清晰度為 8001000 線左右，19201080 或 1280720像素，碼率為 1820Mbit/s，采用 MPEG-2 壓縮算法。高清晰度電視至少具備 720線逐行（1280720P）或 1080 線隔行（19201080i）掃描，屏幕幅型比為 16:9，音頻為杜比數(shù)字格式或 MPEG-2 格式。（3）按發(fā)送信號的幅型可以分為 4:3 幅型比和 16:9 幅型比兩種類型。但 HDTV一定是 16:9 寬幅型比的。2.2 數(shù)字電視系統(tǒng)構(gòu)架及關鍵技術模擬電視最明顯的缺點是在傳輸過程中

26、圖像的損傷，因為信號的非線性失真積累使得圖像對比度會產(chǎn)生越來越大的畸變，長距離傳輸后，圖像的信噪比也會下降，圖像的清晰度越來越低，相位失真的積累也會使得圖像產(chǎn)生色彩失真、鑲邊和重影。模擬電視還有穩(wěn)定度差、可靠性低、調(diào)整不便、集成、自動控制困難等缺點。一個完整的數(shù)字電視系統(tǒng)同模擬電視廣播系統(tǒng)一樣，也是由節(jié)目源、傳輸和6DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)接收三大環(huán)節(jié)組成，具體結(jié)構(gòu)8如圖 2-1 所示，在發(fā)送端，音頻、視頻、數(shù)據(jù)等數(shù)字信息首先經(jīng)過信源編碼分別生產(chǎn)基本流(ES)，然后通過節(jié)目流復用器生成PES 流，PES 流在經(jīng)過傳輸流復用器生成傳輸流(TS)，TS 流再經(jīng)過信道編碼和調(diào)制

27、，以數(shù)字信號發(fā)送出去；在接收端，過程恰好相反，調(diào)諧器首先將接收到的數(shù)字信號解調(diào)，然后通過信道解碼得到 TS 流，再經(jīng)過解復用器得到 PES 流，通過 PES 分析分別將視頻 ES 流和音頻 ES 流送人相應的解碼器中，最終視頻信號將顯示在電視屏幕上，音頻信號通過揚聲器播放出來；另外，還可以通過模擬電視接收機+數(shù)字機頂盒的方式實現(xiàn)接收，其中數(shù)字機頂盒應具有調(diào)諧接收、解調(diào)、解擾、接多路復用等功能，解碼后輸出模擬視頻、音頻信號，由模擬電視接收機顯示圖像與輸出伴音。視頻編碼器傳送流數(shù)字信號源音頻編碼器數(shù)據(jù)編碼器節(jié)目流復用器傳送流復用器RS編碼/交織TCM編碼QAM或QPSK或VSB調(diào)制或OFDM輔助數(shù)

28、據(jù)等形成調(diào)諧器解調(diào)/解擾/RS解碼/解交織/TCM解碼解復用PES分析視頻MPEG-2解碼音頻MPEG-2解碼視頻D/A音頻D/A圖 2-1 數(shù)字電視系統(tǒng)框圖數(shù)字電視系統(tǒng)對信號的處理流程包括數(shù)字信號的產(chǎn)生、處理、傳輸、接收和重現(xiàn)等諸多環(huán)節(jié)，其涉及到的關鍵技術有：1、數(shù)字電視信源編解碼技術信源編碼是數(shù)字電視系統(tǒng)的核心構(gòu)成部分，直接決定了數(shù)字電視的基本格式及其信號編碼效率，決定了數(shù)字電視最終如何在實際的系統(tǒng)中實現(xiàn)。電視信號在7.DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)獲取后經(jīng)過的第一個處理環(huán)節(jié)就是信源編碼。信源編碼是通過壓縮編碼來去掉信號源中的冗余成分，以達到壓縮碼率和帶寬，實現(xiàn)信號有效傳輸

29、的目的。信源編碼的技術包含視頻編碼(JPEG、MPEG-2 等)、音頻編碼(MPEG 伴音壓縮標準、AC-3 等)以及數(shù)據(jù)編碼。2、數(shù)字電視復用/解復用技術9復用技術就是將若干獨立的信號，像音頻、視頻以及一些輔助數(shù)據(jù)合并起來，生成一路碼流在同一信道上進行傳輸?shù)募夹g。解復用就是從復用生成的一路碼流中將音頻、視頻、輔助數(shù)據(jù)等信息分離出來的過程。為了實現(xiàn)音、視頻的解碼同步，在碼流中還需插入各種時間標記、系統(tǒng)控制等信息。3、數(shù)字電視信道編解碼技術信道編碼的主要目的是提高系統(tǒng)的抗干擾能力。數(shù)字信號在傳輸過程中往往由于各種原因，使得在傳送的數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼，從而使接收端產(chǎn)生圖像跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)

30、象。通過信道編碼這一環(huán)節(jié)，對數(shù)據(jù)流進行相應的處理，使系統(tǒng)具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。誤碼的處理技術有糾錯、交織、線性內(nèi)插等。4、數(shù)字電視調(diào)制/解調(diào)技術數(shù)字電視調(diào)制與解調(diào)的目的是為了提高傳輸頻帶的利用率。常用的數(shù)字調(diào)制技術有10：正交幅度調(diào)制(QAM)技術、正交相移鍵控調(diào)制(QPSK)技術、殘留邊帶調(diào)制(VSB)技術、編碼正交頻分復用調(diào)制(COFDM)技術等。5、數(shù)字電視加擾/解擾技術加擾/解擾技術以成為數(shù)字電視系統(tǒng)中非常重要的組成部分，它對節(jié)目流進行加擾和加密處理，使節(jié)目有選擇的提供給用戶，保證只有經(jīng)過授權(quán)的用戶能夠?qū)?jié)目流進行解擾處理，才能觀看節(jié)目，因此

31、加擾/解擾是數(shù)字電視運營商商業(yè)利益的重要保障手段。6、數(shù)字電視中間件技術11中間件是數(shù)字電視的軟件平臺，為數(shù)字電視的應用提供運行環(huán)境和軟件接口。中間件技術的出現(xiàn)，對上層應用屏蔽了底層硬件平臺，數(shù)字電視中間件技術可以使數(shù)字電視的應用在不同硬件平臺上運行，實現(xiàn)了應用程序“一次編寫，多次運8DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)行”，得以降低數(shù)字電視廣播的運營成本，用更少的費用可以享受到更多更豐富精彩的數(shù)字電視服務。因此，世界上各大電視生產(chǎn)廠商都投入了很大的精力去研發(fā)性能優(yōu)異的數(shù)字電視中間件。2.3 現(xiàn)有數(shù)字電視標準根據(jù)信號傳輸媒體的不同數(shù)字電視的廣播方式分為衛(wèi)星、有線和地面廣播。衛(wèi)星數(shù)字電

32、視廣播和有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的信道編碼和高頻調(diào)制方式在國際上有公認的、優(yōu)化的成熟技術，參照標準各國基本類同，已經(jīng)普遍先行推出。目前國際上相對成熟的數(shù)字電視信號傳輸標準大致分為三類：即以歐洲為典型的DVB、以美國為代表的 ATSC 和由歐洲的 DVB 衍生出來的集中在日本的 ISDB。1、美國數(shù)字電視標準 ATSC1996 年 12 月 24 日，美國批準了由 ATSC（Advanced Television SystemCommittee 先進電視制式委員會）制定的主要用于地面廣播數(shù)字電視的標準，稱之為 DTV。DTV 標準包括視頻編碼輸入、掃描格式和預處理、視頻編碼壓縮和壓縮參數(shù)、音頻編碼器

33、輸入格式、預處理、編碼和壓縮參數(shù)、服務業(yè)務復用、傳輸層特性及規(guī)范。其視頻壓縮采用 ISO/IEC13818-2（MPEG-2）標準，音頻壓縮采用 ATSC 標準 A/52（即 AC-3），復用和傳輸系統(tǒng)采用 ISO/IEC13818-1、13818-2、13818-4 以及 ATSC 標準 A/52。2、歐洲數(shù)字電視標準 DVB歐洲數(shù)字電視標準為 DVB(Digital Video Broadcasting)，根據(jù)傳輸方式的不同，歐洲從 1995 年起，分別發(fā)布了 DVB-T、DVB-S 和 DVB-C 三種數(shù)字電視標準。DVB 標準規(guī)定了數(shù)字電視系統(tǒng)使用統(tǒng)一的 MPEG-2 壓縮方法和 MP

34、EG-2 傳輸流及復用方法、統(tǒng)一的服務信息系統(tǒng)提供廣播節(jié)目的細節(jié)信息、統(tǒng)一的 R-S 糾錯編碼、統(tǒng)一的加擾系統(tǒng)和條件接收公共接口。允許不同廠商選用不同的條件接收系統(tǒng)，對于不同的傳輸媒體，可采用不同的調(diào)制方法及通道編碼糾錯方法。3、日本數(shù)字電視標準 ISDB1999 年，日本發(fā)布了其制定的數(shù)字廣播系統(tǒng)標準ISDB。它主要定義傳9DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)輸系統(tǒng)，信源部分仍是采用 MPEG-2 壓縮技術，該標準采用頻帶分段傳輸正交頻分復用（BST-OFDM）調(diào)制技術。ISDB 增加了部分接收和分層傳輸?shù)墓δ?，部分接受是指系統(tǒng)將整個 6MHz 帶寬分為 13 段，每段 423KH

35、z，主要解決窄帶和寬帶業(yè)務的同時接收問題。分層是指對不同段的糾錯和調(diào)制方式進行不同的設置，以針對不同重要程度和不同接收條件以及不同的接收區(qū)域。以上簡單介紹了國際上的三大數(shù)字電視標準，這三大數(shù)字電視標準的主要區(qū)別如下表 2-1 所示：表 2-1 三大數(shù)字電視標準的主要區(qū)別三大標準的主要區(qū)別如下:調(diào)制技術：衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中 ATSC、DVB 和 ISDB 標準都采用 QPSK 調(diào)制技術；有線電視系統(tǒng)中 DVB 和 ISDB 標準都采用 QAM 調(diào)制技術，而 ATSC 標準則采用了 16VSB 調(diào)制技術；地面廣播系統(tǒng)中 ATSC 標準采用 8VSB 調(diào)制技術，DVB標準采用 2k/8kCOFDM 調(diào)制

36、技術，而 ISDB 標準采用分段 COFDM 調(diào)制技術。視頻編碼：ATSC、DVB 和 ISDB 三大標準的視頻編碼都采用了相同的編碼標準，都選用了 MPEG-2 標準。音頻編碼：ATSC 標準采納了 AC-3 音頻壓縮算法，而 DVB 采納了 MPEG-2音頻壓縮算法，ISDB 標準則采納了 ACC 音頻壓縮算法。復用技術：ATSC、DVB 和 ISDB 標準都采用 MPEG-2 標準。從 90 年代初，國家廣電總局在國家質(zhì)量技術監(jiān)督局的支持下，就開始著手進行10美國標準 ATSC歐洲標準 DVB日本標準 ISDB地面衛(wèi)星有線地面衛(wèi)星有線地面衛(wèi)星有線調(diào)制方式8VSBQPSK16VSB2k/8

37、kCOFDMQPSKQAM分段COFDMQPSKQAM視頻編碼MPEG-2MPEG-2MPEG-2音頻編碼AC-3MPEG-2ACC復用MPEG-2MPEG-2MPEG-2DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)數(shù)字廣播電視標準的研究了。我國從 1996 年就開始通過衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視信號，目前我國上衛(wèi)星的電視節(jié)目已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化傳送，包括數(shù)字上行、數(shù)字差轉(zhuǎn)和數(shù)字下行，已經(jīng)完成衛(wèi)星傳輸由模擬向數(shù)字的平穩(wěn)過渡。在 2010 年全面實現(xiàn)了數(shù)字廣播，2015 年將全面停止模擬電視的播出。我國有線數(shù)字電視廣播已經(jīng)成熟，已在各個地方播出。我國的衛(wèi)星數(shù)字電視廣播和有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)標準已經(jīng)頒布實施，

38、基本上參照了歐洲的 DVB-S 和 DVB-C 制式。11DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)第三章數(shù)字電視中間件計算機技術、網(wǎng)絡技術以及分布式技術的不斷發(fā)展，使原來的客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)的應用服務的局限性越來越明顯，硬件、網(wǎng)絡協(xié)議以及操作系統(tǒng)的異構(gòu)性使得分布式運算過于復雜。如何屏蔽異構(gòu)系統(tǒng)的差異性，為使用者和研究人員提供一種獨立于硬件和操作系統(tǒng)的開發(fā)和運行環(huán)境成為最主要的問題，在這種背景下，中間件技術應用而生12。單純的中間件的概念很好理解，底層是操作系統(tǒng)，頂層是具體的應用軟件，以前的軟件開發(fā)是直接在操作系統(tǒng)上編寫代碼形成軟件，這樣的方式比較基礎，開發(fā)的難度較大，同時對開發(fā)人員和

39、時間的消耗也比較大。中間件是介于底層硬件平臺和頂層應用之間的一類軟件，如圖 3-1 所示，它對頂層的應用屏蔽了底層硬件平臺，對不同的硬件平臺提供相應的接口和協(xié)議規(guī)范，然后在具體開發(fā)工具上開發(fā)應用軟件，方便快捷，易于維護，對開發(fā)人員的要求也降低了，省時省力省成本。應用中間件（分布系統(tǒng)服務）應用硬件操作系統(tǒng)硬件操作系統(tǒng)圖 3-1 中間件在系統(tǒng)中的位置12DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)3.1 數(shù)字電視中間件3.1.1 數(shù)字電視中間件概述數(shù)字電視中間件是指位于電視機硬件平臺與應用程序之間的軟件部分，它向上為應用提供接口，向下提供調(diào)用驅(qū)動的接口，所有接口以應用程序接口（API）的形式存在

40、，存儲于閃存（FLASH）中，所有應用程序都基于這些 API 進行開發(fā)。它提供一系列功能，如內(nèi)存管理、通信管理、圖形系統(tǒng)管理、SI 數(shù)據(jù)裝載、系統(tǒng)資源管理以及與前端系統(tǒng)間的通信及控制等。圖 3-2 描述了中間件在數(shù)字電視軟件體系結(jié)構(gòu)中的位置。應用1應用n基于Java虛擬機的中間件（中間件層）嵌入式操作系統(tǒng)及驅(qū)動設備（內(nèi)核層）數(shù)字電視硬件平臺（硬件層）圖 3-2 數(shù)字電視的軟件體系結(jié)構(gòu)如上圖所示，數(shù)字電視的軟件體系結(jié)構(gòu)分為四層，分別是13：1） 硬件層：主要包括解調(diào)器、解復用器、音視頻解碼器、音視頻編碼器、CPU、遙控器、FLASH、內(nèi)存等部件。2） 內(nèi)核層：主要是一個位于硬件層之上的嵌入式操作

41、系統(tǒng)，提供操作系統(tǒng)內(nèi)核以及各種驅(qū)動程序，能夠在較小的內(nèi)存空間中運行。嵌入式操作系統(tǒng)完成對系統(tǒng)硬件資源的管理，從而為中間件平臺及用戶平臺提供一個基本的運行環(huán)境。3） 中間件層：中間件層主要是將應用層和硬件層隔離，實現(xiàn)了應用程序的13DVB 數(shù)字電視中間件數(shù)據(jù)管理模塊的研究與實現(xiàn)可移植和可跨平臺執(zhí)行。中間件層主要包括以下功能模塊14：SI 引擎模塊用于管理 SI（業(yè)務信息）數(shù)據(jù)庫，負責提取 TS 流中攜帶的相關節(jié)目信息；圖形和多媒體模塊為應用軟件提供 GUI 編程接口，以支持圖形應用和多媒體的播放。另外還包括各種虛擬機，為上層應用提供運行環(huán)境。4） 應用層：應用層是建立在中間件層之上的應用程序，應用程序指在中間件平臺上運行的實現(xiàn)某些功能的程序，包括電子節(jié)目指南（EPG）、網(wǎng)絡電視、網(wǎng)頁瀏覽、天氣預報、電子游戲和網(wǎng)上購物等。數(shù)字電視中間件具有如下幾個特點15：移植性：中間件軟件與平臺無關，獨立于任何硬件平臺，能夠在大多數(shù)硬件平臺上方便地使用它所提供的 Driver 層的接口?；ゲ僮餍裕夯陂_放的標準，如 MPEG，DVB，JAVA，HTML 等現(xiàn)有開放的國際標準，保證應用程序的通用性。采用通用的 API：采用統(tǒng)一的應用程序接口形式，供上層應用調(diào)用和調(diào)用下層的驅(qū)動。交互性：支持廣播商