一種有線電視網(wǎng)多媒體廣播系統(tǒng)研究報告與實現(xiàn)

1、個人資料整理 僅限學習使用一種基于有線電視網(wǎng)的多媒體廣播系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)中國傳媒大學信息工程學院藍善禎徐品1、MPEG-4 多媒體系統(tǒng)架構 簡要概述）2、多媒體廣播系統(tǒng)框架2、有線電視網(wǎng)，帶寬）3、實現(xiàn)a 本地交互思想b、多媒體流的同步未來技術發(fā)展趨勢多核 cpu 對多媒體廣播的影響摘要本文設計并實現(xiàn)了一種基于有線電視網(wǎng)的多媒體廣播系統(tǒng)， 提供了一種從發(fā)送端到 接收端的解決方案。該系統(tǒng)實現(xiàn)了 MPEG-4 最具特色的本地交互方式，即用戶終端對傳 送到本地數(shù)據(jù)流中的對象自由提取和控制，可以任意擺放對象的空間位置、修改對象的 尺寸大小甚至取消對象。該系統(tǒng)在上傳輸 4 路節(jié)目內(nèi)容和節(jié)目內(nèi)容描述信息，

2、以及手語 和廣告通道。最后，針對多線程編程，作者通過實驗分析了多核CPU 在性能上的提升。關鍵詞MPEG-4 基于內(nèi)容的編碼多媒體傳送綜合框架 一 DMIF 場景描述對象同步1 引言2008 年，國家廣播電影電視總局有關人士指出了廣播電視行業(yè)下一步發(fā)展的重點。 從中可以看出，發(fā)展數(shù)字電視及其增值業(yè)務，努力提升用戶體驗，讓電視機最終成為一 個 全信息”的媒體終端，是擺在我們面前的迫切任務。其中，如何為電視臺特別是有線臺）開展數(shù)字電視增值業(yè)務一直是人們的關注的熱點。為此，本文介紹了一種基于有線電視網(wǎng)的多媒體廣播系統(tǒng)，在一個電視頻道內(nèi)同時 為用戶傳送多路多媒體信息，如視頻、靜止圖象、超文本、音頻等，

3、使用戶可同時觀看 電視節(jié)目和多媒體內(nèi)容。該系統(tǒng)還具有豐富的本地交互功能，用戶可以自己控制和選擇 多媒體節(jié)目內(nèi)容。該個人資料整理 僅限學習使用系統(tǒng)提供了一種增值業(yè)務的具有實現(xiàn)方式，具有一定的實用參考意 義。2 多媒體廣播系統(tǒng)架構1999 年 3 月 MPEG 公布了多媒體壓縮編碼標準 MPEG-4ISO/IEC 14496。MPEG-4 是一個龐大的有關交互多媒體編碼與通信的標準，它能全部滿足通信、計算機和廣電業(yè) 的迅速融合所提出的要求。2.1 場景描述一 BIFSMPEG-4 特有的內(nèi)容是場景描述，它規(guī)定了多媒體元素對象的表示和統(tǒng)一描述形 式。場景描述用于描述場景的布置、對象位置、大小和透明度

4、等。場景描述的分級結構 還包括對象描述子，用于描述各個邏輯對象，含有對象基本流識別信息、解碼規(guī)定信息 和原始對象解碼標準等信息。多媒體廣播系統(tǒng)可以利用場景描述來實現(xiàn)本地交互功能， 在場景描述中可設置事件 觸發(fā)節(jié)點，感知點擊，觸發(fā)對象變化。場景描述可采用二進制編碼，因而稱為BinaryIn formation For Seen esW稱 BIFS ）。2.2 多媒體傳送整體框架一 DMIFISO/IEC 提出多媒體傳送整體框架 DMIF，主要面對的是網(wǎng)絡、廣播和本地存儲三 種環(huán)境下的多媒體傳輸問題。DMIF 位于同步層和傳輸層之間，它對同步層提供了一個 透明的、統(tǒng)一的接口 DAlvDMIF Ap

5、plieation Interfaee），對傳輸層提供了復用功能，定 義了一個抽象接口DNIvDMIF Network Interfaee）。面對不同的網(wǎng)絡傳送技術和操作場 景, DMIF 都有一個相同的調用接口。DMIF 的工作流程為：1）系統(tǒng)編碼元成后，將原始的視音頻流壓縮為基本流 ESvElementary Streams。在這些 ES 中包含基本的視頻信息、BIFS 信息和 ODvObject Descriptor）信息。這些信 息統(tǒng)稱為AUvAccess Unit），然后把 AU 傳送到同步層。2）同步層提供媒體間的同步，和壓縮層的接口是ESI，AU 被加上同步信息，圭寸 裝播出服務

6、器播出服務器接收端播放器接收端播放器AT個人資料整理 僅限學習使用成一個分組 SLSy nchro ni zatio n Layer）,通過 DAI 接口發(fā)送到 DMIF 層。3） DMIF 層也叫 FlexMux Layer）提供了復用工具，把具有相同 Qos 要求或是較 低編碼速率的 ES 復用，以充分利用網(wǎng)絡資源。再通過 DNI 接口傳送到傳輸層。4）傳輸層使用的現(xiàn)有的各種協(xié)議，對視頻采用RTP/RTCP 是較好的解決方案，既保證了低時延，又有好的可靠性。2.3 同步層 是否需要？ ？）3 系統(tǒng)設計 也就是具體實現(xiàn)）3.1 系統(tǒng)總體設計在 MPEG-4 系統(tǒng)架構基礎上，采用合適的硬件和軟

7、件結構可構建一套多媒體廣播系 統(tǒng)。下圖所示是實驗室搭建的基于有線電視網(wǎng)的多媒體廣播系統(tǒng)平臺結構圖。其中的物 理傳輸層采用的是 ASI 發(fā)送/接收卡。該系統(tǒng)實現(xiàn)了多媒體廣播功能，同時具有本地交 互功能。用戶可以自己控制和選擇多媒體節(jié)目內(nèi)容。根據(jù)多媒體廣播系統(tǒng)的設計要求， 整個基于有線電視網(wǎng)的多媒體軟件系統(tǒng)主要由播 出服務系統(tǒng)和客戶端實時播放系統(tǒng)組成。實驗系統(tǒng)軟件設計采用面向對象的程序設計方 法，在 VisualC+6.0 環(huán)境中實現(xiàn)。客戶端采用 DirectDraw 技術進行顯示。3.2 媒體流管理類的設計如下圖所示為系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流向圖，從中可以看到，對于每一個數(shù)據(jù)流的管理非常服務器端通過 DM

8、IF 層將多媒體數(shù)據(jù)流復用后，再利用 ASI 發(fā)送卡輸出到有線電視 網(wǎng)上，經(jīng)過分支器進行衰減，客戶端的 PC 機使用 ASI 接收卡接收數(shù)據(jù)。A 豐富的本地交互功能利用場景描述 BIFS，實現(xiàn)對象交互操作的關鍵機制。 MPEG-4 系統(tǒng)的交互方式分為 本地交互和服務器端交互。本地交互是 MPEG-4 最具特色的方式，這是在 MPEG-4 用戶 終端對傳個人資料整理 僅限學習使用送到本地數(shù)據(jù)流中的對象自由提取和控制，某些對象也可以通過網(wǎng)絡裝載到終 端；服務器端交互是，用戶終端以點播的方式從前端服務器獲取自己所需對象，可控制 服務器的進、退和播放。電視數(shù)字化和網(wǎng)絡化必然大力發(fā)展增值業(yè)務和新媒體，而

9、交互和個性化服務是增值 業(yè)務最具魅力的業(yè)務。視頻點播已是眾所周知的一種交互方式，而基于對象的交互方式 是一種最新的具有挑戰(zhàn)性的方式，我們選擇研究后者。我們首先研究模擬有線電視網(wǎng)中 實現(xiàn)本地交互的多媒體廣播應用系統(tǒng)，以電腦為顯示終端，使用戶不是被動地收看電視 臺導演合成的畫面內(nèi)容，而是可以自己布置畫面結構，自由選擇顯示對象和信息，同時 又不間斷收看主節(jié)目。MPEG-4 豐富的交互功能有很大吸引力，對于網(wǎng)上游戲、信息交流、遠程教育、數(shù) 字電視的增值業(yè)務和生動的 EPG 等交互內(nèi)容具有特殊的效果，對數(shù)字電視和多媒體傳 輸有廣闊的應用前景?，F(xiàn)在國際上已有電視的體育節(jié)目、電視增值業(yè)務、遠程教育、電 視購

10、物、企業(yè)網(wǎng)絡業(yè)務等許多應用。在我們的實驗系統(tǒng)中是一個體育比賽節(jié)目，有四路MPEG-4 視頻流播出比賽現(xiàn)場情況，終端用戶可以自由選擇觀看其中任何一路；一路信息流介紹運動隊和得分情況，終 端用戶隨時可以獲取運動員信息；兩路QCIF 視頻畫面分別作為廣告和虛擬主持人畫面。3.2 媒體流的同步由于 MPEG-4 只定義了同步層語法，沒有給出具體方案，因此我們必須自己來定出 與實際應用相適應的同步方案。個人資料整理 僅限學習使用圖多媒體廣播系統(tǒng)軟件結構圖一般地，一個多媒體廣播系統(tǒng)主要分為為五個部分：媒體數(shù)據(jù)采集、編碼壓縮、網(wǎng) 絡傳輸、解碼、媒體表現(xiàn)。為了在各個媒體流間取得良好的同步效果，需要分別對每個

11、部分采取相應策略。而后面三個部分是同步處理時所要考慮的重點。2.1 網(wǎng)絡傳輸?shù)耐讲呗晕覀儾捎玫氖?ASI 卡+PC 機來模擬有線電視網(wǎng)絡。有線電視網(wǎng)中不存在網(wǎng)絡擁塞問 題，不存在因網(wǎng)絡擁塞導致數(shù)據(jù)不能及時到達而被丟棄的現(xiàn)象。視音頻數(shù)據(jù)先復用打包后，再使用 ASI API 函數(shù)打包成 TS 傳輸流。我們把 ASI 的 發(fā)送和接收模塊分別圭寸裝成動態(tài)庫，使外部調用更加方便。2.2 解碼部分的同步策略視頻流到達解碼器時，通常不會馬上就解碼，需要進入緩沖區(qū)，直到 DTS 時刻才開始解碼。 一般而言，如果某幀在 DTS 已經(jīng)小于當前時刻，則說明它已經(jīng)超過了解碼時刻，從而被 棄。2.2 媒體播放的同步策

12、略4 具體實現(xiàn) 在哪兒加一個系統(tǒng)流程圖或者數(shù)據(jù)流向圖）4.1 對 ASI 卡的封裝個人資料整理 僅限學習使用4.2 媒體流管理類4.3 編解碼插件技術4.4DirectDraw 顯示5 實驗結果 系統(tǒng)界面五未來技術的發(fā)展趨勢 多核 cpu 對多媒體廣播系統(tǒng)的影響）CPU 技術發(fā)展非常迅速，雙核、四核 CPU 已經(jīng)被廣泛使用。多核必將是 CPU 的未 來發(fā)展方向。 另外， 本文的多媒體廣播系統(tǒng)采用了多線程編程技術。 廣播系統(tǒng)中線程數(shù) 量非常多，特別在用戶接收端線程數(shù)量最高達到100 個。為此，我們通過具體實驗分析了多核 CPU 對多媒體廣播系統(tǒng)的影響，進而研究多核 CPU 對多線程編程性能的提升。 以下是實驗數(shù)據(jù)和對比結果。測試條件： 操作系統(tǒng)：Win dows XP sp2）ABCCPU內(nèi)存【播出服務器包括以下主要功能模塊：1）DMIFvDelivery Multimedia Integration Framework ）接收模塊：為服務器提供用 于播出的媒體數(shù)據(jù)，其可能來自網(wǎng)絡或本地存儲介質。2）播出控制：將各種媒體數(shù)據(jù)組合，形成對象描述子流圖中的 0D 流）、場景 描述流 圖中的 BIFS 流）、以及各種媒體數(shù)據(jù)流。3） 同步層：根據(jù)各種基本流的配置信息，即相應的對象描述符，將各種基本流打