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冯开江:简述有线数字电视中的电视节目指南EPG

2010-10-8 13:51| 发布者: admin| 查看: 239| 评论: 0

  数字电视由于传输数字化,多种业务可以混合在一起通过一个信道传输。因此,数字电视已经不是单一的电视业务,而是指通过电视传输通道传输的数字业务,包括视频、音频、图像、数据等。美国已经完成了数字电视的整体转换,2000年以来我国许多地市也已经完成了数字电视的整体平移,河南有线电视网络集团有限公司2009年在郑州的金水区和中原区进行数字电视的整体平移,2010年将进行全省的整体转换。

  河南有线电视网络集团有限公司濮阳分公司冯开江简述有线数字电视中的电视节目指南EPG。数字电视如此海量和复杂的信息需要分纳归类,形成一个目录才能使得用户可以方便地接收、选择数字电视节目和信息。电子节目指南(Electronic Program Guide,EPG)就是这样一个目录,实际上EPG就是数字电视的前提和形象。EPG就是为了方便用户对信息的获取而制作的运行于用户端综合接收解码器(IRD,Integrated Receiver Decoder)的应用程序,它通过电视屏幕向用户提供由文字、图形、图像组成的人机交互界面,负责电视节目和各种业务的导航。用户通过EPG,能够了解到节目的相关信息,并且实现对节目的快速检索和访问,而且,还可以查看感兴趣的信息。

  1、电子节目指南的组成和传输

  EPG包含两个部分:一是播出前端的EPG编辑器;二是用户端接收机相应的控制软件,两部分一一对应,每个接收机的相关部分必须要按照前端定义的数据结构来定制,从而接收显示前端送出的业务信息。

  数字电视DVB系统的基本框架是定长为188B的MPEG-2数据包,然后再通过网络快速传输到目的地。对于这些长度相同的TS包,如果没有引导信息,接收端解码器是无法找到需要的码流的。因此,在MPEG-2中专门定义了节目专用信息(PSI)。PSI的作用是自动设置和引导解码器进行解码。PSI由节目关联表(PAT)、条件接收表(CAT)、节目映射表(PMT)和网络信息表(NIT)组成,每个表分成若干段映射到TS流中传输。

  PSI的几个表包含了解码和重现节目所需信息,其主要作用是找到节目和要解压缩的码流。其中PAT表是所有表的根,它的PID值为0。实际应用中,解码器要对一特定码流解码时,首先要找到PAT表。然后在PAT表中找到所需节目(比如节目1),根据节目1相应的PMT表的PID,找到节目1的PMT表。PMT表中可能包括多个数字码流,每个码流也有一个PID。如果要解码的是视频码流,则在PMT表中找到视频码流的PID是54,再到TS中去找PID是54的包,并把所有PID是54的包送到视频解码器。在PAT中,节目0总是为NIT表预留的。

  PSI数据提供接收机能自动设置的信息,使之能对复用流中的不同节目流进行解码。但是PSI表不能提供有关业务和节目的识别信息。PSI表只能在确切知道节目是什么、在什么时间播出时才能找到要解码的码流,并不提供有关节目是什么、在什么时间开始等信息,也没有多种码流的选择信息。在数字电视业务不断增加的情况下,用户在选择业务时会感到很不方便。如果能将用户所需信息有序组织起来,提供类似节目报、又能在电视机上即时浏览的功能,将大大方便用户使用。

  在DVB系统中,EPG可使用户方便、快捷、直观地找到需要的节目,根据《数字电视广播业务规范》对EPG的要求,EPG除应提供节目单和当前节目播放等基本功能外,还应提供节目附加信息、节目分类、节目预订和家长分级控制等功能。EPG的这些功能就是通过业务信息表SI来实现,也就是说SI是实现EPG功能的前提。在SI中,最重要的是网络信息表(NIT)、业务描述表(SDT)、节目段信息表(EIT)和时间日期表(TDT),利用这4个表中的数据就可以构成功能不同的EPG。SI一般在复用器合成TS时插入,有3种插入方式:(1)将各表数据通过复用器厂家提供的应用软件接口由复用器插入到节目码流中;(2)将各表数据按MPEG-2标准打包,通过码流播出卡输出,再将之送入复用器的异步串行口与节目码流复用;(3)通过条件接收加扰器提供的接口插入,因此可通过局域网将数据表送入加扰器,由加扰器向码流中插入SI。
 
  在实际应用中,节目播出前端将符合标准定义的PSI和SI表插入TS包,构成数字电视广播码流,传输给用户。接收端解码器根据PSI解复用和解码所需的码流,利用SI提供的数据构成各种功能的EPG。解码器根据包标识符(PID)和表标识符找到所需的码流和数据。在插入TS之前,PSI和SI表被分成一段或若干段。段是用来把PSI和SI变换为TS包的语法结构,其长度是可变的,PSI和SI表的段限长1024字节。每段包含以下元素:表标识符、表标识符扩展、版本号和当前、后续指示符。

  在接收端,综合接收解码器从接收的TS流中解析出SI数据,并在本地建立SI数据库,用户通过EPG界面与SI数据库进行交互。为了方便用户的随机接入,SI数据是重复发送的。接收端不停地接收、解析来自发端的SI数据,当发端的SI数据改变时,SI数据库更新,否则接收的SI数据被丢弃。EPG的应用程序运行于数字电视的机顶盒中,应用程序管理器负责EPG应用的管理,EPG的具体体现形式、业务信息或HTML页面随着时间迁移或节目修改而做相应变更,因此对EPG还要求数据有一定的重传率,以保证EPG的随机接入。

  2、EPG系统的关键技术

  实现EPG系统主要有以下几个关键技术:发端的SI数据的组织和生成,接收端SI数据的接收和解析,接收端SI数据库的建立,EPG界面的显示等。其中有些是用硬件实现,如SI数据的接收和解析;有些则用软件实现,如SI数据库的建立和EPG界面的显示。具体如下。

  2.1 SI数据的组织和生成

  发端的SI数据的组织和生成,由发端的SI服务器(SIServer)完成这部分功能,接收端的SI解析与此功能相反,主要负责SI数据表的重建。SI数据的组织要符合MPEG-2的语法定义,同时要纵观传输网络中的所有业务信息。信息内容应与PSI和SI表中的信息相对应,它可按照Network-TransportStream-Service-Event的分层顺序描述,同时内嵌TransportStream-Program-ElementStream的分层顺序。

  2.2 SI数据库的建立

  SI数据必须按照一定的数据结构进行存储,这样才能方便、快捷地对其进行检索和数据的提取。特别是对EPG系统,运行于机顶盒的实时操作系统中,需要对用户的交互进行实时的动作。SI数据库建立的好坏对其性能有重要的影响。SI数据主要有:网络信息、传输流信息、业务信息,业务的事件信息等,并且大量的信息都是通过描述子类来传输的,所以可用树状链表来存储数据,构成从网络、传输流、业务、事件的树状结构,传送不同信息的描述子类用继承于同一基类的描述子类来表示。

  2.3 EPG系统的显示技术

  当电视节目和EPG应用同时启动时,用户看到的可能是节目画面和EPG界面的叠加,用户所看到的电视画面从前到后可以分为三层,依次为图形层、视频层和背景层。这里的图形层也就是下面所说的OSD(OnScreenDisplay)层,OSD界面显示技术指在图像画面上叠加文字显示,使屏幕为用户提供更多的附加信息。视频层为当前正在收看的节目,背景层为没有播放电视节目和启动EPG菜单时的屏幕图像。

  EPG画面在图形层上构建,EPG画面是由许多EPG图形元素(如按钮、文本框、选择按钮、组件容器等)叠加而成。界面的状态转移是通过消息驱动的机制来实现的,在消息响应函数中进行消息处理。见到的屏幕图像是这三层叠加后的图像。

  EPG界面显示的总体思想是:SI数据与图形元素分离。包括以下几部分:SI数据的检索与提取,EPG界面所需的图形元素库,状态转移控制器,OSD层绘制引擎,OSD层图、视频层、背景层及这三层的Blend操作。SI数据检索模块快速的检索本地SI数据库,提供EPG界面当前输入焦点所需的数据信息;OSD层图形元素库提供界面所需的图形元素,该库存于本地机顶盒的ROM中;状态转移控制器接收用户遥控器的输入,提供当前显示所需的活动焦点,控制状态转移地流向;OSD层图像是指EPG界面图形元素合成后的图像;OSD绘制引擎决定显示的相应算法,接收各模块提供的数据,完成OSD层图形的绘制,最后是OSD层、视频层和背景层的blend操作。

  数字电视的优势不仅仅是提供高质量的视频、音频节目,更重要的是采用数字化处理后,提供了业务的灵活性和多样性,以开展更多灵活多样的增值业务,EPG在其中将起到很重要的作用。因此实施数字电视整体平移的两大前提是有线网络的双向改造和EPG的建设,只有EPG建设好了才能构建业务营运平台,探索新的有线业务增长方式。综上所述有线数字电视整体转换必须重视电子节目指南系统的研究和内容的制作。

2010年05月26日
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