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摘要：数字电视中间件是数字电视业务系统中的一个非常重要的软件平台，它提供了数字电视交互与增值业务应用的运行环境。运行环境包含了对数字电视的内容格式和传输协议的支持，并为数字电视业务应用提供软件接口。中间件标准对机顶盒软件平台的模型、功能性能、应用编程接口、软件的可靠性与可恢复性、中间件编程接口的一致性测试与认证平台等都进行了规范和说明。本文基于此，对基于中间件技术的交互式数字电视视频点播系统进行了初步研究。
关键词：中间件技术；交互式数字电视；视频点播
对于数字电视中间件目前没有一个官方的或者标准的定义，目前来讲数字电视中间件系统，一般是指嵌入在电视接收终端、位于接收设备驱动层软件之上、隔绝交互应用与系统资源的软件层。中间件使得应用程序独立于接收机硬件和软件平台。这样，在同一电视网络中，不同硬件组成和设计架构的机顶盒均能运行相同的应用；同时，不同的软件公司可以基于相同的编程接口开发应用程序，且在不同的机顶盒上运行。中间件的使用可使电视运营商大大降低机顶盒成本和应用软件成本，增强市场推广力和增加数字电视普及度。尽管中间件只是安装在数字电视接收设备上，但其接收和处理数据与前端密切相关，前端系统播发由接收端规定格式的数据，或者说前端系统与接收终端对数据格式、播发协议必须协同一致。
一、交互式数字电视的发展及现状
1、交互数字电视在国外的发展及现状
美国对数字高清晰度电视的热情远远超过了欧洲。而作为数字电视的杀手锏应用，ITV在这个国家同样受到了从政府到各有线电视运营商的高度重视。FCC批准Comcast并购AT&T宽带的一条重要原因就是此二者曾许诺：一旦合并成功，将大力发展数字电视和ITV业务、宽带因特网接入以及有线电话。与此同时，第二大有线电视公司时代华纳有线（TWC）也在紧锣密鼓地向订户开展VOD业务，以期占领这一ITV战场的制高点。
意大利有关公司在ITV业务上取得的成功，使许多运营商放弃了观望态度。几乎所有的传统电信运营商均开展了ITV的实验，其中法国电信的态度最为积极，已经在里昂开通了业务。比利时电信、荷兰电信、奥地利电信和挪威电信都在进行ITV的商用实验。欧洲运营商多采用DSL的方式部署ITV业务，如德国HanseNet公司、摩纳哥电信、挪威电信、比利时电信等。FastWeb在最初用光纤接入的方式提供电视业务，2003年3月开始，也开始向用户提供DSL的视频点播业务。加拿大电信运营商的ITV用户数到2010年9月份约有5万，占加拿大全部电视用户总数的2％左右，到2011年底，IPTV用户数已达到25万，用户市场份额将占到17％，其市场份额将稳步提高。
2、交互数字电视在国内的发展及现状
交互数字电视在中国已经不再是概念上的东西。作为一项有着巨大市场空间的电视增值业务，它就像一个强大的磁场，吸引着各个与电视相关的行业涉足其中。目前，除了中央台的CCTV外，各地方台也在紧锣密鼓地开展交互数字电视业务。另外，包括康佳、海信、创维、TCL等在内的国内各家电巨头也在纷纷投入巨资研发数字电视。技术进步，标准先行。与此同时，国家也在加快制定与数字电视有关的技术标准。许多家电视整机厂已经研制出DTV＋ITV的双模STB，芯片设计公司研制了双向DTV芯片和相关的产品。显示终端也在迎接DTV和ITV市场“热销”。管理职能部门出台了相应的办法，部分地区也在积极推动DTV和ITV的合作，并进行了试验。目前的ITV系统技术和相关产品的水平，可使ITV的VOD业务与DVB-C下行有线数字电视业务，在有线电视HFC网络的平台上有机地结合，其中，ITV的VOD业务可以通过有线宽带网络提供，也可以用特定的QAM频道传送。
二、数字电视中间件的技术标准
数字电视中间件平台软件部分主要可以分为三层：
1、资源系统层
数字电视接收设备的底层资源系统包括数字电视接收终端中各种设备的驱动程序，解码、解复用设备，智能卡接口，OSD显示，红外遥控接口等，还包括嵌入式操作系统。在资源层中，必须装有一个实时操作系统（RTOS），决定其任务和线程调度策略，协调整个系统中各个线程的运行。接收终端的硬件设备的许多功能，可以通过软件和硬件资源来表达和实现。这些资源的组织形式并不固定，不同的设计方案有不同的组织形式，因此可以考虑在整个平台中包含不止一个硬件设备和功能。
2、中间件平台软件层
数字电视中间件软件层包含Java TM虚拟机、HTML引擎和数字电视业务支持功能库，对下封装资源层，对上提供了应用层接口，也是中间件规范所重点关注的部分。中间件平台包含一个应用程序管理器，它负责启动应用程序，管理所有应用程序的生命周期，包括彼此之间的相互操作，便于各种应用程序能够协调地执行。中间件平台软件层隔离应用程序和硬件平台，实现应用程序的可移植性和跨平台可执行性。
3、应用程序层
应用程序是指在数字终端上运行的实现特定业务功能的程序，包括终端内置的应用程序，如电子节目指南（EPG）、股票信息浏览和游戏等。电子节目指南的信息量一般都非常大，如果采用即时加载的方法，必定需要等待很长的时间，影响用户体验。在中间件系统的SI引擎中，一般采用将EPG数据在后台装载、存储的方法，当用户启动电子节目指南应用时，可以在缓存中提取数据，应用执行效果就比较理想，取得满意的用户效果。
DTVM中间件标准（草案）支持Java TM的CDC/PBP1.0规范，它继承了MHP标准中的Davic接口功能包，同时，还自主扩展了用于数字电视业务的编程接口包。国家数字电视中间件标准（DTVM）在制定过程中，特别有意地避免国际标准DVB-MHP的知识产权问题，尽量使用没有知识产权风险的技术，增添数字电视功能编程接口以绕开国外可能的专利技术。概括起来说，同DVB-MHP标准相比，有下列的不同：
软件模型不同：国家中间件技术规范采用了独立自主设计的机顶盒软件系统模型、传输协议模型、驱动层模型等；
图形系统不同：国家中间件技术规范采取了对java.awt进行扩展的方式，没有采用Havi的图形体系havi.ui；
API不同：DVB-MHP标准采用的是混合性API功能接口组合：pJava + DAVIC/DVB + JavaTV，而DTVM标准采用的是通信机制统一的编程接口功能组合：J2ME + DAVIC + 扩展包；
中间件档次：国家标准从网络支持的角度来勾画出业务的档次：定义了两个中间件档次；
应用模型：DVB-MHP标准采用的是基于JavaTV规范的Xlet应用模型，而DTVM采用的是基于J2ME规范的Xlet应用模型。
三、交互式数字电视视频点播系统
目前，交互式数字电视由于采用互联网IP网络协议，用户可以主动发送请求，完成节目内容、节目时间的选择。这种交互式数字电视改变了以往用戶只能被动接收的局面，用户可以主动点播自己感兴趣的内容，从而真正满足每个用户娱乐生活的个性化需求。
1、视频点播
视频点播（VOD）是可对视频节目内容进行自由选择的交互式电视点播系统，实现了按用户需要播放视音频节目的功能。目前，根据不同的功能需求和应用场景，主要有3种VOD客户端系统：
（1）NVOD：准点播电视，是指每个视频节目按一定的时间间隔，重复发送有限个信息流供用户点播，用户发出点播请求后，需要一定的时间间隔方能观看到点播的节目，这个时间间隔可以是几秒钟甚至几十分钟。目前，我国开通的数字电视基本上采用准视频点播，时间间隔为15～20分钟，可以随时调节，精彩的片段可以反复收看，还可以预先收看故事的结局。
（2）TVOD：真点播电视，每个用户各自占有一套节目，每个人都要得到及时响应，对存储在信息中心和电视台视频服务器中的节目可以随意控制。真正支持即点播放。
（3）IVOD：交互式点播电视，是指电视网络根据用户的点播指令，向用户提供单独的信息流，点播的视频节目可以对用户实现如同影碟机提供的功能。它较前两种方式有很大程度的改进，不仅支持即点即放，而且可让用户对视频流进行交互式控制，实现快进、暂停等控制。
2、交互式数字电视的技术实现
（1）数字电视的交互传输实现过程
数字电视交互传输的典型形态就是交互电视。交互数字电视是数字电视广播技术、数字信息技术、计算机网络技术相结合的产物，它集电视传播方式与信息技术于一身，可以视为“二合一”的新媒体形态，是电视广播与交互式技术的融合。数字化的视频信号通过通信卫星、有线电视、光缆等多种宽带接入方式进入用户家庭的接收机，用户利用遥控器、红外遥控键盘等手段进行操作。在观看电视节目的同时，能上传有关要求信息，選择与节目相关的内容和服务。与模拟电视的单向传输相比，关键是多了一个信号回传通道。
数字电视信号和数据信息通过卫星、有线网络或地面传播采用的屋顶天线从广播机构发送到千家万户，家庭用机顶盒将接收的视频信号解码，并显示在电视屏幕上。用户利用标准的电话或电缆线路与广播机构建立双向连接，借助数字电视界面向前端系统发出各种请求，通过系统的反馈完成视频点播、电视购物、游戏、Web冲浪和IP可视电话等。可见，和人－计算机的交互相比较，数字电视系统就好像是计算机和网络，在系统内部可以对视音频信号和数据进行存储、检索和浏览。交互电视采用一种不对称的双向传输网络，在业务提供商和终端用户间建立了两个信道，一个是广播信道，一个是交互信道，由于用户和业务提供商是双向交互的，所以交互式数字机顶盒必须有对应的数据回传通道来实现用户数据上传，回传通道可以采用CABLE、ADSL和LAN等多种接入方式。
（2）交互操作简单，控制灵活
目前数字电视的操作方式沿用了传统模拟电视的操作方式，即一般通过按动遥控器按钮进行互动交流，所不同的是以前遥控的是电视机，而现在主要是遥控机顶盒；以前遥控器的使用频率低，而现在遥控器不但功能更多，而且使用频率更高。在麦克卢汉看来，媒介是人的延伸。书是眼睛的延伸，电话、广播是耳朵的延伸，电视是眼睛和耳朵的延伸。遥控器作为一种信号输入设备，的确延伸了人的手臂，将在数字电视和机顶盒上实现的功能在几米外即可轻松实现，极大地改善了电视机的易用性和方便性。对于伴随着遥控器长大的一代人来说，手持遥控器从一个频道换到另一个频道正是电视给他们带来的欢乐之一。
（3）数字交互式电视的画面效果
中间件技术为交互传输制造了非常有利的环境，而这种交互传输又为数字电视人机交互界面提供了技术支撑，从而设计出具有友好、高效和人性化特征的数字电视，主要表现在以下几个方面：首先，数字交互式电视具有很大的屏幕，能够在感官上给人一种开阔舒适的感觉，观众带着这种感觉观看电视，自然会产生电视画满效果好的感觉；其次，数字交互式电视支持高清晰数字电视信号，呈现出来的电视画面非常的清晰，电视的质量明显有了质的飞跃，带给人无限的艺术享受；最后，数字交互式电视不仅具有高亮度和优质的色彩还原性，还能对快速变换的画面及时作出反应，灰度也很丰富，从而大大提高了电视的观看质量，让观众饶有兴趣。
四、结束语
基于中间件技术的交互式数字电视视频点播系统，是在传统有线电视网基础上发展起来的，充分发挥传统有线电视网带宽的优势，以视频信号传输为主，提高信号质量，丰富传输内容，更好的满足广大群众不断提高的文化生活的需求，提高了有线电视网络的市场的竞争力。
参考文献
[1] 姜蕾;计算机动画中二维技术与三维技术的融合[J]科技创新导报2011年01期
[2] 谢海龙;平面图片变三维Flash[J];电脑爱好者(普及版);2008年09期
[3] 邢艳群;数字电视画面艺术特征研究[D];山东师范大学;2007年
关键词：中间件技术；交互式数字电视；视频点播
对于数字电视中间件目前没有一个官方的或者标准的定义，目前来讲数字电视中间件系统，一般是指嵌入在电视接收终端、位于接收设备驱动层软件之上、隔绝交互应用与系统资源的软件层。中间件使得应用程序独立于接收机硬件和软件平台。这样，在同一电视网络中，不同硬件组成和设计架构的机顶盒均能运行相同的应用；同时，不同的软件公司可以基于相同的编程接口开发应用程序，且在不同的机顶盒上运行。中间件的使用可使电视运营商大大降低机顶盒成本和应用软件成本，增强市场推广力和增加数字电视普及度。尽管中间件只是安装在数字电视接收设备上，但其接收和处理数据与前端密切相关，前端系统播发由接收端规定格式的数据，或者说前端系统与接收终端对数据格式、播发协议必须协同一致。
一、交互式数字电视的发展及现状
1、交互数字电视在国外的发展及现状
美国对数字高清晰度电视的热情远远超过了欧洲。而作为数字电视的杀手锏应用，ITV在这个国家同样受到了从政府到各有线电视运营商的高度重视。FCC批准Comcast并购AT&T宽带的一条重要原因就是此二者曾许诺：一旦合并成功，将大力发展数字电视和ITV业务、宽带因特网接入以及有线电话。与此同时，第二大有线电视公司时代华纳有线（TWC）也在紧锣密鼓地向订户开展VOD业务，以期占领这一ITV战场的制高点。
意大利有关公司在ITV业务上取得的成功，使许多运营商放弃了观望态度。几乎所有的传统电信运营商均开展了ITV的实验，其中法国电信的态度最为积极，已经在里昂开通了业务。比利时电信、荷兰电信、奥地利电信和挪威电信都在进行ITV的商用实验。欧洲运营商多采用DSL的方式部署ITV业务，如德国HanseNet公司、摩纳哥电信、挪威电信、比利时电信等。FastWeb在最初用光纤接入的方式提供电视业务，2003年3月开始，也开始向用户提供DSL的视频点播业务。加拿大电信运营商的ITV用户数到2010年9月份约有5万，占加拿大全部电视用户总数的2％左右，到2011年底，IPTV用户数已达到25万，用户市场份额将占到17％，其市场份额将稳步提高。
2、交互数字电视在国内的发展及现状
交互数字电视在中国已经不再是概念上的东西。作为一项有着巨大市场空间的电视增值业务，它就像一个强大的磁场，吸引着各个与电视相关的行业涉足其中。目前，除了中央台的CCTV外，各地方台也在紧锣密鼓地开展交互数字电视业务。另外，包括康佳、海信、创维、TCL等在内的国内各家电巨头也在纷纷投入巨资研发数字电视。技术进步，标准先行。与此同时，国家也在加快制定与数字电视有关的技术标准。许多家电视整机厂已经研制出DTV＋ITV的双模STB，芯片设计公司研制了双向DTV芯片和相关的产品。显示终端也在迎接DTV和ITV市场“热销”。管理职能部门出台了相应的办法，部分地区也在积极推动DTV和ITV的合作，并进行了试验。目前的ITV系统技术和相关产品的水平，可使ITV的VOD业务与DVB-C下行有线数字电视业务，在有线电视HFC网络的平台上有机地结合，其中，ITV的VOD业务可以通过有线宽带网络提供，也可以用特定的QAM频道传送。
二、数字电视中间件的技术标准
数字电视中间件平台软件部分主要可以分为三层：
1、资源系统层
数字电视接收设备的底层资源系统包括数字电视接收终端中各种设备的驱动程序，解码、解复用设备，智能卡接口，OSD显示，红外遥控接口等，还包括嵌入式操作系统。在资源层中，必须装有一个实时操作系统（RTOS），决定其任务和线程调度策略，协调整个系统中各个线程的运行。接收终端的硬件设备的许多功能，可以通过软件和硬件资源来表达和实现。这些资源的组织形式并不固定，不同的设计方案有不同的组织形式，因此可以考虑在整个平台中包含不止一个硬件设备和功能。
2、中间件平台软件层
数字电视中间件软件层包含Java TM虚拟机、HTML引擎和数字电视业务支持功能库，对下封装资源层，对上提供了应用层接口，也是中间件规范所重点关注的部分。中间件平台包含一个应用程序管理器，它负责启动应用程序，管理所有应用程序的生命周期，包括彼此之间的相互操作，便于各种应用程序能够协调地执行。中间件平台软件层隔离应用程序和硬件平台，实现应用程序的可移植性和跨平台可执行性。
3、应用程序层
应用程序是指在数字终端上运行的实现特定业务功能的程序，包括终端内置的应用程序，如电子节目指南（EPG）、股票信息浏览和游戏等。电子节目指南的信息量一般都非常大，如果采用即时加载的方法，必定需要等待很长的时间，影响用户体验。在中间件系统的SI引擎中，一般采用将EPG数据在后台装载、存储的方法，当用户启动电子节目指南应用时，可以在缓存中提取数据，应用执行效果就比较理想，取得满意的用户效果。
DTVM中间件标准（草案）支持Java TM的CDC/PBP1.0规范，它继承了MHP标准中的Davic接口功能包，同时，还自主扩展了用于数字电视业务的编程接口包。国家数字电视中间件标准（DTVM）在制定过程中，特别有意地避免国际标准DVB-MHP的知识产权问题，尽量使用没有知识产权风险的技术，增添数字电视功能编程接口以绕开国外可能的专利技术。概括起来说，同DVB-MHP标准相比，有下列的不同：
软件模型不同：国家中间件技术规范采用了独立自主设计的机顶盒软件系统模型、传输协议模型、驱动层模型等；
图形系统不同：国家中间件技术规范采取了对java.awt进行扩展的方式，没有采用Havi的图形体系havi.ui；
API不同：DVB-MHP标准采用的是混合性API功能接口组合：pJava + DAVIC/DVB + JavaTV，而DTVM标准采用的是通信机制统一的编程接口功能组合：J2ME + DAVIC + 扩展包；
中间件档次：国家标准从网络支持的角度来勾画出业务的档次：定义了两个中间件档次；
应用模型：DVB-MHP标准采用的是基于JavaTV规范的Xlet应用模型，而DTVM采用的是基于J2ME规范的Xlet应用模型。
三、交互式数字电视视频点播系统
目前，交互式数字电视由于采用互联网IP网络协议，用户可以主动发送请求，完成节目内容、节目时间的选择。这种交互式数字电视改变了以往用戶只能被动接收的局面，用户可以主动点播自己感兴趣的内容，从而真正满足每个用户娱乐生活的个性化需求。
1、视频点播
视频点播（VOD）是可对视频节目内容进行自由选择的交互式电视点播系统，实现了按用户需要播放视音频节目的功能。目前，根据不同的功能需求和应用场景，主要有3种VOD客户端系统：
（1）NVOD：准点播电视，是指每个视频节目按一定的时间间隔，重复发送有限个信息流供用户点播，用户发出点播请求后，需要一定的时间间隔方能观看到点播的节目，这个时间间隔可以是几秒钟甚至几十分钟。目前，我国开通的数字电视基本上采用准视频点播，时间间隔为15～20分钟，可以随时调节，精彩的片段可以反复收看，还可以预先收看故事的结局。
（2）TVOD：真点播电视，每个用户各自占有一套节目，每个人都要得到及时响应，对存储在信息中心和电视台视频服务器中的节目可以随意控制。真正支持即点播放。
（3）IVOD：交互式点播电视，是指电视网络根据用户的点播指令，向用户提供单独的信息流，点播的视频节目可以对用户实现如同影碟机提供的功能。它较前两种方式有很大程度的改进，不仅支持即点即放，而且可让用户对视频流进行交互式控制，实现快进、暂停等控制。
2、交互式数字电视的技术实现
（1）数字电视的交互传输实现过程
数字电视交互传输的典型形态就是交互电视。交互数字电视是数字电视广播技术、数字信息技术、计算机网络技术相结合的产物，它集电视传播方式与信息技术于一身，可以视为“二合一”的新媒体形态，是电视广播与交互式技术的融合。数字化的视频信号通过通信卫星、有线电视、光缆等多种宽带接入方式进入用户家庭的接收机，用户利用遥控器、红外遥控键盘等手段进行操作。在观看电视节目的同时，能上传有关要求信息，選择与节目相关的内容和服务。与模拟电视的单向传输相比，关键是多了一个信号回传通道。
数字电视信号和数据信息通过卫星、有线网络或地面传播采用的屋顶天线从广播机构发送到千家万户，家庭用机顶盒将接收的视频信号解码，并显示在电视屏幕上。用户利用标准的电话或电缆线路与广播机构建立双向连接，借助数字电视界面向前端系统发出各种请求，通过系统的反馈完成视频点播、电视购物、游戏、Web冲浪和IP可视电话等。可见，和人－计算机的交互相比较，数字电视系统就好像是计算机和网络，在系统内部可以对视音频信号和数据进行存储、检索和浏览。交互电视采用一种不对称的双向传输网络，在业务提供商和终端用户间建立了两个信道，一个是广播信道，一个是交互信道，由于用户和业务提供商是双向交互的，所以交互式数字机顶盒必须有对应的数据回传通道来实现用户数据上传，回传通道可以采用CABLE、ADSL和LAN等多种接入方式。
（2）交互操作简单，控制灵活
目前数字电视的操作方式沿用了传统模拟电视的操作方式，即一般通过按动遥控器按钮进行互动交流，所不同的是以前遥控的是电视机，而现在主要是遥控机顶盒；以前遥控器的使用频率低，而现在遥控器不但功能更多，而且使用频率更高。在麦克卢汉看来，媒介是人的延伸。书是眼睛的延伸，电话、广播是耳朵的延伸，电视是眼睛和耳朵的延伸。遥控器作为一种信号输入设备，的确延伸了人的手臂，将在数字电视和机顶盒上实现的功能在几米外即可轻松实现，极大地改善了电视机的易用性和方便性。对于伴随着遥控器长大的一代人来说，手持遥控器从一个频道换到另一个频道正是电视给他们带来的欢乐之一。
（3）数字交互式电视的画面效果
中间件技术为交互传输制造了非常有利的环境，而这种交互传输又为数字电视人机交互界面提供了技术支撑，从而设计出具有友好、高效和人性化特征的数字电视，主要表现在以下几个方面：首先，数字交互式电视具有很大的屏幕，能够在感官上给人一种开阔舒适的感觉，观众带着这种感觉观看电视，自然会产生电视画满效果好的感觉；其次，数字交互式电视支持高清晰数字电视信号，呈现出来的电视画面非常的清晰，电视的质量明显有了质的飞跃，带给人无限的艺术享受；最后，数字交互式电视不仅具有高亮度和优质的色彩还原性，还能对快速变换的画面及时作出反应，灰度也很丰富，从而大大提高了电视的观看质量，让观众饶有兴趣。
四、结束语
基于中间件技术的交互式数字电视视频点播系统，是在传统有线电视网基础上发展起来的，充分发挥传统有线电视网带宽的优势，以视频信号传输为主，提高信号质量，丰富传输内容，更好的满足广大群众不断提高的文化生活的需求，提高了有线电视网络的市场的竞争力。
参考文献
[1] 姜蕾;计算机动画中二维技术与三维技术的融合[J]科技创新导报2011年01期
[2] 谢海龙;平面图片变三维Flash[J];电脑爱好者(普及版);2008年09期
[3] 邢艳群;数字电视画面艺术特征研究[D];山东师范大学;2007年