数字多媒体互动网络电视技术研究

麻丹丹

（河北省张家口市桥东区行政审批局，河北 张家口 075000）

0 引 言

随着生活水平的日益提高，人们对家庭娱乐的需求随之提高。家庭娱乐朝着数字化、智能化等方向发展，原有的较为单一的电视娱乐功能已经与当前社会发展无法匹配。数字多媒体互动网络电视已经成为当前社会时尚发展主流趋势，其集合电脑、互联网、多媒体以及电视功能于一体，是一种跨多项领域的技术革新，便于人们日常通过电视就可以了解到当前以及未来的天气变化，了解到证券交易内容，以及进行在线购物、游戏娱乐等多元化活动。本文就当前数字多媒体网络电视的技术发展趋势以及数字多媒体网络互动电视的设计与实现进行详细阐述。

1 数字多媒体

数字多媒体是以信息科学和数字技术为主导，以大众传播理论为主要依据，以现代艺术为具体指导，将信息传播技术有效应用于文化、商业、艺术、教育以及管理领域的科学与艺术充分融合的综合性学科。数字多媒体不仅包括图像、文字形式，还包括视频、音频等多种形式，主要是将传播的内容以及传播的形式以数字化形式进行，也就是说数据信息的采集、整理、加工以及分发都是数字化的过程。数字多媒体在科学技术迅猛发展的时代背景下，已经获得良好的发展空间，成为继语言、文字以及电子技术后，最新的、最有发展潜力的信息载体。

根据不同的分类方法，可以将数字多媒体细分为多个种类。比如以时间为属性进行分类，可以将其细分为静止媒体和连续媒体。静止媒体的内容不会随着时间而发生变化，如图片、文本[1]。连续媒体的内容会随着时间的变化而发生变化，如视频、音频。若按数字多媒体的来源为属性进行分类，则可以将其分为自然媒体和合成媒体。自然媒体指的是客观世界中存在的景物、事物以及声音等，通过应用专门的设备进行处理后得到的数字多媒体，比如经过数字化和编码处理后的数码相机拍摄的照片。合成媒体指的是借助计算机工具，应用特定的符号、语言或者算法进行表示，最终由计算机合成的文本、语音、音乐、动画或者图像等，如当前较为流行的3D制作软件制作出来的动画角色等。

由上述分析可知，数字多媒体的技术优势是巨大的。将其应用到电视领域，借助其功能优势，将会为传统电视增加新的技术革新机会，为电视发展带来生机。数字多媒体互动网络电视技术并不是单一的功能叠加，而是需要在原有电视功能的基础上，借助数字多媒体的先进技术优势进行功能的创新，使电视这个家庭娱乐产品可以具备数字化、个性化、智能化以及网络化等特点，进而满足人们对电视娱乐功能的需求。

2 数字网络电视的技术发展趋势

从技术方面分析，数字网络电视的技术发展趋势，可以从以下三个方面分析。

（1）从控制成本的角度分析，基于专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）的单芯片方案。在集成电路领域，ASIC被认为是一种专门设计的集成电路，根据特定用户的要求与特定的电子系统需求而设计、制造的集成电路。其特点是符合特定用户的需求，在批量生产时具有体积小、功耗低、可靠性提升、性能提高、保密性更强以及成本降低等优点。但此方案灵活性不高，更适用于电视机顶盒功能已经稳定的情况[2]，比如一些中大型酒店的VOD点播系统。

（2）从业务发展角度分析，基于数字信号处理（Digital Signal Process，DSP）加应用处理器的双芯片方案。数字信号处理（DSP）是一门涉及多个学科并且广泛应用于多个领域的新兴学科，其是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或者滤波。因此需要在进行数字信号处理之前将信号从模拟域转换到数字域，通过模数转换器实现，而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，通过数模转换器来实现。此方案应用较多，主要优点是灵活，编码、解码都可以在线升级，但所需成本较高，更适用于业务发展初期极端，比如当前国内运营商正在大力推广的数字多媒体互动网络电视（IPTV）业务。

（3）从传统的PC技术角度分析，基于通用处理器的X86方案，其主要的业务功能需要借助软件来实现，主要的技术优点在于业务的可扩展性较好，主要缺点是其需要投入的成本比其他两种方案更高，并且稳定性也不如基于ASIC的单芯片方案和基于DSP加应用处理器的双芯片方案。基于X86架构的CPU嵌入式系统有以下几点优势：第一，其可以轻松地对不同格式的文件进行编码和解码，以此可以处理各种各样的片源，与其他嵌入式CPU相比，可以有效提升工作质量和效率，同时节省不必要的投入成本；第二，其应用软件较为齐全，由此所产生的维护成本自然下降；第三，其可以与PC资源有效共享，提高功能、性能。

在整个产品中，操作系统是核心软件，其将决定产品的兼容性是否优质，开发难度与周期是否合适，升级维护是否方便，支持的应用软件是否广泛，以及后期产品升级是否便利等多方面。因此，选择操作系统时，需要考虑到系统的成熟度是否较高，开发周期是否符合产品升级需求，在此基础上增加其他应用软件是否便利、兼容性好，以此适合多业务模式发展。

3 数字网络多媒体互动电视的设计与实现

3.1 选定适合的技术方案

选定适合的技术方案，将直接影响数字多媒体互动网络电视的发展。技术方案一般包括硬件和软件两个方面。其中，硬件方面包括数字电视的前端、中心处理单元、网络接入单元以及控制和显示单元等。软件方面包括操作系统软件以及扩展业务的应用软件等。设计数字多媒体互动网络电视技术方案时，需要围绕设计目标进行技术研究，需要注意以下几点。

第一，研究数字多媒体互动网络电视技术时，需要明确数字家庭产品在市场上的需求以及此类产品的未来发展趋势，以此确定产品适用于业务需要。

第二，研发的软件，如操作系统软件，必须具有良好的兼容性能，可以确保在后续的产品升级中一直正常兼容，发挥作用[3]。

第三，产品设计时，需要考虑到终端客户需求，考虑到各区域网络运营商的实际情况，以符合各项要求，达到实用性目的。

第四，研究开发的系统需要重视将多个技术融为一体，如通信、消费电子以及IT等，从而使家庭娱乐实现智能化、数字化、网络化与个性化等目标，为终端用户提供良好的应用体验，确保数字多媒体互动网络电视成为一个具有开放性特点的，可以实现多任务共融的时尚娱乐服务端。

第五，数字多媒体互动网络电视的应用群体是社会上的所有消费者，因此在设计时需要考虑到操作简单、便捷实用，体现家电化特点，使消费者在应用体验时感受到轻松愉悦的人机沟通。此外，开关机设计要更人性化，体现噪声低、功耗低，在各种环境下都能正常地使用。

第六，共享，是当前消费者的理想追求，通过数字多媒体互动网络电视可以将MP3、VOD、数码相册、音频以及视频播放融为一体，实现功能共享、互为联系，以节约空间、优化使用。

第七，便利、即时是消费者追求的另一目标，研究时需要考虑到消费者的不同设备接口需求，以此为消费者带来更好的使用体验，因此需要重视增加多个外接端口，比如连接手机的USB端口，唱歌应用的卡拉OK端口，以及读卡器、智能卡等。这些端口需要即插即用，不需要安装驱动即可直接使用。

3.2 硬件产品化方案

当前市场需求中，数字多媒体互动网络电视已经成为大势所趋，因此，确定硬件产品化方案，具有积极的现实意义。下面对两个硬件方案进行比对分析。

第一个硬件方案是基于X86架构CPU的嵌入式系统。此方案应用AMD低功耗GeodeLX800芯片，内部集成了MPEG2解码器，其是具有高性能的，可以实时处理数字动态图像的电路。其还可以处理数字电视信号等，并通过设置的多个外接端口，可以快捷地完成数字信息的传输与存储，体现数字多媒体互动网络电视的多功能性。因此，此硬件方案可以满足消费者的多项需求，并且因选用的硬件特点，可以实现开发速度快、升级周期短、需求满足度高等目的[4]。

第二个硬件方案是基于RISC架构CPU的嵌入式系统硬件方案，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点。

（1）可以播放音频、视频以及图片，无论是局域网上的各种音频、视频或者图片文件，还是外接端口连接的各种音频、视频或者图片文件。同时可以将这些视频、音频进行快播、快进、快退、随机播放等，还可以对图片进行各种形式变换，如旋转、放大、缩小以及幻灯片自动播放等。

（2）对各种多媒体视频格式、音频格式、图片格式都能轻松支持。

（3）可以对音频、视频输入端的来源信号进行即时录像，录制清晰度较高，录制后文件存储格式多样，可以满足多种设备的播放要求。

（4）可以支持USB端口直接进行系统升级。

（5）C2方案还可以支持其他如SD/MMC卡接入，进行复制、粘贴等操作。此外，音频画面同展示或者播放列表重新设置等都可以按照自己的喜好操作。

数字多媒体互动网络电视技术方案的研究与开发，主要通过机顶盒或者内置于高清晰度电视机中，最终成为可推广应用的市场化产品[5-6]。无论是采用哪一种方案，都需要考虑到产品的功能性与实用性，使数字多媒体互动网络电视成为可能、成为现实。同时，一体机、系统散热也是需要重点考虑的内容之一，可以考虑在CPU上加装散热片的方法来实现散热目的。

3.3 软件方案

3.3.1 软件结构

软件方案中软件结构的设计，必须遵循模块化分层原则，以此在最大程度上确保软件系统的整体兼容性、稳定性以及继续可扩展性，保障后期软件升级开发的效率。软件平台确定为嵌入式操作系统，则需要考虑内核大小，必须在Linux 2.6.x以上，操作系统需要使用Windows CE5.0或者更高的CE6.0版本。这样可以达到安全性要求，杜绝病毒或者黑客的干扰与破坏。软件结构应用分层结构，需要确保每一层都有独立的程序和编程接口。

3.3.2 确定软件平台的技术指标以及技术特点

数字多媒体互动网络电视采用的是嵌入式操作系统，因此系统在启用时所需要的时间非常短。但由于想要实现的是多任务目标，因此兼顾灵活性以及稳定性是目前需要考虑的首要任务，而此任务同样也是软件平台是否可以成功开发并应用的关键。为此，需要重视从系统架构的角度进行问题思考，以此进行科学规划，考虑应用层与操作系统相对独立，应用模块化思想进行设计，主要思考以下内容。

（1）体系结构必须重视满足开放性特点，并将不同硬件、操作系统、遥控器以及文件管理系统的差异性进行忽略、屏蔽，重视支持不同的接入网络、交付服务以及流媒体分发。

（2）需要支持数字版权的管理协议以及终端身份认证机制。

（3）采用以太网接口为100 Base-T。

（4）支持码率为 1.2 ～ 8 Mb·s-1。

（5）要支持音视频的播放与下载、家庭娱乐中心内容以及PVR等功能的实现。

（6）用户在进行人机互动时，需要确保需求的响应时间和缓冲时间要不超过4 s。

（7）数字多媒体互动电视连续开机超过2 000 h，电视还处于正常工作状态，不能出现如死机、黑屏等现象。

（8）菜单具有动态效果。

（9）软件的体系结构具有开放性特点，既可以与其他设备互通有无，实现网络共享、数据传输与交换，还可以满足模块化要求，体现工作的独立性和完整性，互不干扰、互不影响。

4 结 语

在数字多媒体互动电视技术研究不断获得突破性进展的时代背景下，人们生活质量与生活水平将会上升到新的高度。在未来一段时间中，数字网络多媒体互动电视技术将以成熟的技术优势成为数字市场上的焦点，会有更广阔的发展空间。