基于數(shù)字媒體技術(shù)的旅客信息系統(tǒng)的搭建

基于數(shù)字媒體技術(shù)的旅客信息系統(tǒng)的搭建

乘客信息系統(tǒng)是軌道交通的重要組成部分。它以多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，以系統(tǒng)工程為核心，以車站和車載顯示為媒體向乘客提供信息服務(wù)。早期,國(guó)內(nèi)城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)技術(shù)上主要沿用廣電模式的視頻編播技術(shù),通過字幕合成疊加軟件,將視頻流、文字、圖片以及列車運(yùn)營(yíng)ATS信息進(jìn)行合成為視頻流后通過VGA或視頻解碼卡進(jìn)行輸出。目前廣泛采用的PIS技術(shù)方案,其共同優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰,容易部署,但也存在以下不足:(1)軟硬件成本高。PIS線路中心需要一套復(fù)雜的視頻采編軟件和一組專業(yè)的視頻壓縮解碼設(shè)備對(duì)乘客信息終端播放的各類信息進(jìn)行統(tǒng)一的采編,系統(tǒng)建設(shè)的軟、硬件成本較高。(2)節(jié)目單信息原子性丟失。預(yù)先將節(jié)目采編制作成單一的視頻,節(jié)目單中的信息(圖片、文本、滾動(dòng)字幕、視頻等)失去了信息的原子性,導(dǎo)致信息實(shí)體性的丟失,不便于信息的檢索和更新。(3)不便于節(jié)目信息分層控制以及PIS組網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。節(jié)目單采編后直接在終端進(jìn)行播放,缺乏對(duì)PIS信息從“路網(wǎng)-線路中心-車站”進(jìn)行逐層控制。同時(shí),采用該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的PIS設(shè)備接口(有VGA輸出、SDI輸出、HDMI輸出)不統(tǒng)一、傳輸制式不統(tǒng)一(有光纖、銅軸兩種傳輸模式),不便于城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理由單線管理向路網(wǎng)集中管理的轉(zhuǎn)變。數(shù)字媒體技術(shù)1車站子系統(tǒng)系統(tǒng)PIS包括中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)。中心子系統(tǒng)主要設(shè)備包括外部信息采集接口服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、中心服務(wù)器,負(fù)責(zé)外部信息采集、播放版式的編輯與發(fā)布、消息發(fā)送、設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)視和網(wǎng)絡(luò)管理。車站子系統(tǒng)主要設(shè)備包括車站服務(wù)器、LCD/LED播放控制器和終端LCD/LED顯示屏,負(fù)責(zé)車站媒體信息接收和播放、車站內(nèi)設(shè)備管理、消息發(fā)送。車載子系統(tǒng)包括車載無線網(wǎng)絡(luò)、車載播放控制器以及車載顯示終端,負(fù)責(zé)信息接收及播放。播放控制器和顯示終端之間通過光纖傳輸高清視頻信號(hào),顯示終端通過HDMI接口顯示輸出。2地鐵和地鐵平臺(tái)監(jiān)視PIS的軟件需求主要包括:(1)多媒體信息播放支持:支持對(duì)720P到1080P高清視頻信息播放,支持對(duì)主流多媒體文件(包括:文本、滾動(dòng)字幕、圖片、視頻、視頻流、時(shí)鐘)信息的合成、疊加和播放。(2)媒體信息編輯、發(fā)布以及播放過程監(jiān)視:通過統(tǒng)一平臺(tái),對(duì)播放計(jì)劃、播放頻道、播放列表、播放器、媒體信息進(jìn)行設(shè)置,實(shí)現(xiàn)媒體從編輯、發(fā)布到播放過程監(jiān)視的全過程管理。(3)PIS設(shè)備管理:實(shí)現(xiàn)對(duì)PIS系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備控制。(4)消息發(fā)送:實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)管理中的緊急消息、滾動(dòng)消息的發(fā)送和撤銷。(5)數(shù)據(jù)接口:實(shí)現(xiàn)對(duì)線路中終端設(shè)備時(shí)鐘同步、支持對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)信息的準(zhǔn)確顯示,并能向其他接口系統(tǒng)上報(bào)PIS設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。3全球框架設(shè)計(jì)3.1pis監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)總體框架如圖1。通過應(yīng)用數(shù)字媒體處理技術(shù),在中心服務(wù)器端對(duì)媒體屬性、節(jié)目布局、媒體播放計(jì)劃等媒體之間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)置,將設(shè)置好的文件下發(fā)到播放終端,最后,在播放終端進(jìn)行數(shù)字視頻合成后輸出。(1)媒體設(shè)計(jì):通過圖形化可視界面實(shí)現(xiàn)PIS中多媒體樣式和播放效果的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)好的媒體文件,通過FTP方式發(fā)布到媒體庫(kù)中,供媒體編輯與發(fā)布系統(tǒng)使用。(2)媒體編輯與發(fā)布:對(duì)媒體文件進(jìn)行分組,形成播放列表,作為可播放的最小單元。對(duì)多個(gè)播放列表的長(zhǎng)寬、位置坐標(biāo)信息進(jìn)行布局和組合,形成不同的播放頻道。對(duì)播放列表的播放時(shí)間進(jìn)行編排,形成播放計(jì)劃。再將播放頻道和播放器進(jìn)行關(guān)聯(lián),控制每個(gè)播放器播放的畫面。最終在站臺(tái)、站廳、出入口等位置向乘客呈現(xiàn)不同的播放畫面。(3)媒體播放:通過信息接收終端,實(shí)現(xiàn)媒體信息播放、播放器參數(shù)采集與上報(bào)以及與中心系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)鐘同步。媒體編輯與發(fā)布系統(tǒng)設(shè)置好媒體以及媒體的布局信息后,將文件通過FTP機(jī)制分發(fā)到播放終端,播放終端通過數(shù)字合成技術(shù)合成后按照設(shè)定的畫面格式輸出。(4)綜合信息管理:為用戶提供一套運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái),通過統(tǒng)一的操作平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)PIS系統(tǒng)參數(shù)配置、設(shè)備監(jiān)控、消息發(fā)送,并記錄相關(guān)活動(dòng)的日志。(5)外部接口:接收第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù),按照規(guī)定的協(xié)議格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,解析后在播放器播放列表相應(yīng)位置正確顯示。(6)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):設(shè)置PIS主數(shù)據(jù)庫(kù)和備數(shù)據(jù)庫(kù)。主要用于存儲(chǔ)整個(gè)PIS中的所有數(shù)據(jù)文件。3.2媒體發(fā)布機(jī)制在軌道交通領(lǐng)域中,向乘客提供信息服務(wù)的方式是由反映同一類主題的不同種類的多媒體資源按照一定的方式進(jìn)行組合而成的多媒體節(jié)目。圖2為多媒體編輯與發(fā)布模型。本模型中,在線路中心對(duì)多媒體資源進(jìn)行編輯,將編輯完成的媒體及邏輯控制信息文件下發(fā)到終端播放器。終端播放器接收到節(jié)目文件后合成節(jié)目輸出。本文中,將同一類主題的多媒體資源定義為播放列表;多個(gè)播放列表按照位置信息、長(zhǎng)寬信息進(jìn)行組合形成的播放節(jié)目布局定義為播放頻道;將節(jié)目接收以及節(jié)目信息輸出的主機(jī)定義為播放器;每個(gè)播放器在播放時(shí)關(guān)聯(lián)1個(gè)頻道,在實(shí)際中,根據(jù)乘客信息的不同畫面種類分別定義站臺(tái)、站廳和出入口等播放頻道。媒體信息編輯與發(fā)布流程包括:(1)設(shè)置播放列表:從媒體庫(kù)中選擇n個(gè)媒體文件,編輯每個(gè)媒體文件的播放時(shí)長(zhǎng)、播放順序,形成播放列表,播放列表為可獨(dú)立播放的最小單元,由反映同類主題的多媒體資源編輯而成。1≤n≤N,N為媒體庫(kù)中媒體文件的總個(gè)數(shù)。(2)設(shè)置播放頻道:選擇播放頻道的比例和屏幕大小,選擇頻道包含多少個(gè)播放列表,設(shè)置每個(gè)播放列表在播放器的位置信息(X,Y,H,W),以及各播放列表中動(dòng)態(tài)變量生效的控制邏輯,在播放信息時(shí),通過控制邏輯改變,實(shí)現(xiàn)播放內(nèi)容的切換;其中,位置信息(X,Y,H,W)中各坐標(biāo)的含義是:X表示播放列表相對(duì)于原點(diǎn)的橫坐標(biāo),Y表示播放列表相對(duì)于原點(diǎn)的縱坐標(biāo),H表示播放列表的高度,W表示播放列表的寬度,屏幕左上角頂點(diǎn)定義為原點(diǎn)。(3)設(shè)置播放計(jì)劃:設(shè)置各播放版式的播放日程表,包括播放頻道內(nèi)各播放列表的播放日程表。(4)設(shè)置播放器:設(shè)置播放器信息,將播放器與某個(gè)播放頻道進(jìn)行關(guān)聯(lián),該播放器將按照該播放版式的配置信息進(jìn)行播放。3.3integren語(yǔ)言表達(dá)PIS媒體編輯與發(fā)布系統(tǒng)編輯完多媒體和相應(yīng)的邏輯控制信息,由終端播放器接收多媒體資源并按照相應(yīng)的邏輯控制信息的要求合成最終節(jié)目進(jìn)行播放。為描述媒體信息和相應(yīng)的邏輯關(guān)系,本文中采用由XML語(yǔ)言定義并與其完全兼容的標(biāo)記語(yǔ)言SMIL進(jìn)行表述。SMIL是同步多媒體集成語(yǔ)言(SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage)的縮寫,它是由W3C(WorldWideWebConsortium)組織規(guī)定的多媒體操縱語(yǔ)言,通過它可以將不同的多媒體素材集成在一起,并能在時(shí)間與空間上對(duì)它們的播放進(jìn)行同步控制。圖3為PIS多媒體描述文件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型。頻道由1~N個(gè)播放列表描述文件組成。頻道描述文件以ChannelList.xml命名。播放列表對(duì)需要播放的媒體信息進(jìn)行分組,同主題的媒體信息或媒體信息的序列形成一個(gè)播放列表。例如:針對(duì)外部接口數(shù)據(jù)ATS信息的播放列表定義為ATS.xml,定義本地視頻文件的播放列表由Video1.xml和Video2.xml組成,定義緊急信息的播放列表文件定義為Emergency-Mess-age.xml。媒體信息中定義媒體中的大小、背景、顏色、播放效果以及需要?jiǎng)討B(tài)顯示信息的相關(guān)變量和靜態(tài)常量。定義好的頻道為乘客可以查看到的最終節(jié)目效果,PIS中,針對(duì)站臺(tái)、站廳和出入口等播放器分別設(shè)置不同的頻道。播放器可以對(duì)應(yīng)1個(gè)頻道,也可以對(duì)應(yīng)2個(gè)頻道(需播放器硬件支持雙顯卡輸出)。3.4組合后輸出多媒體描述文件發(fā)布到終端播放器后,由播放器按照多媒體描述文件的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合后輸出。數(shù)字視頻合成基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的原理和方法是將多種采樣數(shù)字化到計(jì)算機(jī)的源素材,并將它們混合為單一的復(fù)合對(duì)象的處理過程4數(shù)字視頻