基于DVB-SI的數(shù)字有線電視機(jī)頂盒節(jié)目指南的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)王景存 王瑞胡
北京科技大學(xué)信息工程學(xué)院
武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 摘要本文介紹了電子節(jié)目指南信息的構(gòu)成以及MPEG-2PSI和DVB-SI信息規(guī)范，提出了一種EPG信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)的生成方案，并據(jù)此講述了如何在數(shù)字有線電視機(jī)頂盒中生成電子節(jié)目指南EPG。
關(guān)鍵詞機(jī)頂盒MPEG-2PSI節(jié)目專用信息DVB-SI業(yè)務(wù)信息電子節(jié)目指南
1引言
目前數(shù)字電視已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段，與數(shù)字電視相關(guān)的業(yè)務(wù)也將大幅度增長(zhǎng)。當(dāng)節(jié)目運(yùn)營(yíng)商將大量的節(jié)目信息通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)提供給用戶，用戶在欣賞高質(zhì)量節(jié)目源的同時(shí)如何才能方便快捷地找到這些業(yè)務(wù)或信息就成了開(kāi)發(fā)者們需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。電子節(jié)目指南（EPG，ElectronicProgramGuide）正是為了方便用戶對(duì)信息的獲取而制作的運(yùn)行于用戶端綜合接收解碼器（IRD，IntegratedReceiverDecoder）的應(yīng)用程序，它通過(guò)電視屏幕向用戶提供由文字、圖形、圖像組成的人機(jī)交互界面，負(fù)責(zé)電視節(jié)目和各種業(yè)務(wù)的導(dǎo)航[1]。用戶通過(guò)電子節(jié)目指南，能夠了解到節(jié)目的相關(guān)信息（包括節(jié)目時(shí)間、播放時(shí)間、內(nèi)容梗概等），并且實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目的快速檢索和訪問(wèn)。
EPG的形成依賴于節(jié)目播出前端將符合DVB（DigitalVideoBroadcasting）標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)信息（SI，ServiceInformation）插入到承載節(jié)目信息的傳送流（TS，TransportStream）中，這些SI信息攜帶了EPG所需的全部數(shù)據(jù)。
2電子節(jié)目指南信息的組成和傳輸
電子節(jié)目指南信息（以下簡(jiǎn)稱EPG信息）由兩部分組成：基本EPG信息和擴(kuò)展EPG信息。
基本EPG信息是指完全可以用《數(shù)字廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范（GY/Z174-2001）》中的網(wǎng)絡(luò)信息表NIT、業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表BAT、業(yè)務(wù)描述表SDT、事件信息表EIT等進(jìn)行描述的EPG信息。
擴(kuò)展EPG信息是指在基本EPG信息之外，通過(guò)數(shù)據(jù)輪播傳遞的EPG信息，這些信息的入口采用EPG映射表EMT進(jìn)行描述，信息的內(nèi)容被封裝成具有多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，稱為擴(kuò)展EPG內(nèi)容信息（XECI）。
一個(gè)EPG系統(tǒng)至少應(yīng)該包括基本EPG信息[2]。
本文也僅就基本EPG信息進(jìn)行論述。
“數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范”中NIT、BAT、SDT、EIT和EMT表都被分成一個(gè)或若干個(gè)段（section）來(lái)表示，然后插入到TS包中。段是一種用來(lái)把SI信息表和EPG信息表映射為T(mén)S包的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，這些信息符合GB/T17975.1定義的專用段語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。段可直接映射到TS包中。段可能起始于TS包有效負(fù)載的起始處，但這并不是必須的，因?yàn)門(mén)S包有效負(fù)載的第一個(gè)段的起始位置是由pointer_field字段指定的[3]。
3MPEG-2PSI節(jié)目專用信息與DVB-SI信息簡(jiǎn)介
在數(shù)字電視中，所有的音、視頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)編碼后，在進(jìn)入傳輸系統(tǒng)前，必須按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)打包，形成固定長(zhǎng)度的TS包，包長(zhǎng)為188字節(jié)或204字節(jié)。對(duì)于這些長(zhǎng)度相同的包，如果沒(méi)有引導(dǎo)信息，IRD是無(wú)法找到所需要的碼流的。為此在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中專門(mén)定義了節(jié)目專用信息（PSI，ProgramSpecificationInformation），其作用在于自動(dòng)設(shè)置和引導(dǎo)IRD進(jìn)行解碼[4]。
PSI信息由以下四種表組成：（1）節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT;（2）節(jié)目映射表PMT;（3）網(wǎng)絡(luò)信息表NIT;（4）條件訪問(wèn)表CAT。
在實(shí)際應(yīng)用中，解碼器IRD要對(duì)某一路特定碼流進(jìn)行解碼時(shí)，首先要找到PAT表，根據(jù)PAT表找到所需的節(jié)目及該節(jié)目對(duì)應(yīng)的PMT表的PID。PMT表中可能包含多個(gè)數(shù)字碼流，每個(gè)碼流都有一個(gè)唯一的PID與之對(duì)應(yīng)。如果要解碼的是視頻碼流，則在PMT表中找到videoPID值，再?gòu)腡S流中過(guò)濾出PID值與之匹配的TP包并送到視頻解碼器。
MEPG-2的PSI信息提供了相關(guān)節(jié)目組成和相互關(guān)系的信息，從而使得接收端IRD可以對(duì)多路傳輸流進(jìn)行解析，但是這些信息在實(shí)際應(yīng)用中仍顯得不夠，它不能提供節(jié)目的名稱、節(jié)目的開(kāi)始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間及節(jié)目的附加信息等。為此在DVB中擴(kuò)展定義了SI業(yè)務(wù)信息。PSI信息基本上都是與現(xiàn)行流（AS，ActualStream）相關(guān)的，而SI信息則可以包括不在現(xiàn)行流中的一些業(yè)務(wù)和事件信息，從而允許用戶進(jìn)行更多的選擇和了解更多的其它業(yè)務(wù)信息。
與PSI定義的四種表不同，SI中定義了9種表，其中構(gòu)成基本EPG信息的最重要的表是網(wǎng)絡(luò)信息表NIT、業(yè)務(wù)描述表SDT和事件信息表EIT。SI表傳送的信息都是通過(guò)描述符（descriptor）的形式給出的。
每個(gè)描述符都以descriptor_tag（用于唯一標(biāo)識(shí)descriptor的類(lèi)型）和descriptor_length開(kāi)始。不同的描述符用于描述不同SI表中承載的信息[6]。
4系統(tǒng)介紹
本EPG系統(tǒng)是在STMicroelectronic公司所提供的機(jī)頂盒開(kāi)發(fā)方案上實(shí)施的，其主控制芯片采用STi5518，內(nèi)部集成有32位主CPU、專用DVB傳輸流解復(fù)用和解擾模塊、MEPG-2音、視頻解碼單元、數(shù)字視頻編碼器及各種接口等。與之配套的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)選用的也是該公司開(kāi)發(fā)的STLite/OS20嵌入式操作系統(tǒng)，支持多任務(wù)、存儲(chǔ)器管理、進(jìn)程調(diào)度、定時(shí)器管理等實(shí)時(shí)特性。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)接收用戶通過(guò)遙控按鍵或前面板觸發(fā)的交互信號(hào)，實(shí)現(xiàn)節(jié)目基本信息的瀏覽、節(jié)目列表的生成、節(jié)目之間的跳轉(zhuǎn)以及節(jié)目預(yù)告信息的查詢等。
5系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
5.1EPG信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
TS流里攜帶的EPG數(shù)據(jù)信息通過(guò)IRD接收以后都以樹(shù)狀鏈表的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在PROG_INFO_STRUCT和TRANSPONDER_INFO_STRUCT這樣兩個(gè)結(jié)構(gòu)中。
在本機(jī)頂盒有關(guān)節(jié)目操作的各項(xiàng)功能中，絕大部分都與節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)，比如自動(dòng)節(jié)目搜索時(shí)，需要建立節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)，并為搜索到的節(jié)目在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)單元，用于存儲(chǔ)該節(jié)目的各種信息；在切換節(jié)目時(shí)，需要根據(jù)不同節(jié)目中音、視頻數(shù)據(jù)的PID值從而選擇不同的碼流進(jìn)行音、視頻解碼等。
節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)主要來(lái)自PSI表的內(nèi)容。
在具體的軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)的建立主要通過(guò)ParsePAT（）、ParsePMT（）兩個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。ParsePAT（）函數(shù)調(diào)用的結(jié)果是得到有線傳輸系統(tǒng)中不同的節(jié)目PID，而ParsePMT則獲取各個(gè)節(jié)目中音、視頻碼流的PID值。
5.2節(jié)目跳轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)響應(yīng)用戶在不同節(jié)目之間的切換時(shí)，需要將用戶選定節(jié)目的音、視頻碼流從復(fù)用的多路節(jié)目碼流中提取出來(lái)并分別送到音、視頻解碼器進(jìn)行解碼。它依賴于硬件可編程傳輸接口（PTI，ProgrammableTransportInterface）來(lái)實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)生成的節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)中的stProgNo變量存儲(chǔ)有轉(zhuǎn)發(fā)器號(hào)TransponderId及節(jié)目的音、視頻PID值。
5.3事件信息的獲取
事件信息表EIT按時(shí)間順序提供每個(gè)業(yè)務(wù)中包含的事件的信息。（這里的事件相當(dāng)于傳統(tǒng)意義上的節(jié)目，而業(yè)務(wù)則指的是提供節(jié)目源的某個(gè)電視臺(tái)，如業(yè)務(wù)“中央電視臺(tái)-1”的事件“新聞聯(lián)播”。）EIT包含兩種不同類(lèi)型的表，分別為EITpresent/following（簡(jiǎn)稱EITp/f）和EITSchedule（EIT-S）。EITp/f給出了指定業(yè)務(wù)中當(dāng)前和后一個(gè)事件的信息，而EIT-S則包含一周內(nèi)或更長(zhǎng)時(shí)間的節(jié)目預(yù)告信息。任何構(gòu)成EIT的eventinformationsection均在PID為0x0012的TS包中傳輸，它給出了業(yè)務(wù)中事件的名稱、事件開(kāi)始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間及其他一些信息。
以下以EITp/f為例來(lái)講述事件信息的獲取方式：
在EITp/f中，每個(gè)業(yè)務(wù)service都用兩個(gè)section分別來(lái)描述當(dāng)前（present）和后續(xù)（following）信息，其中的sectionnumber為0的用來(lái)描述當(dāng)前事件，而sectionnumber為1的section則用來(lái)描述后續(xù)事件。
在節(jié)目信息結(jié)構(gòu)PROG_INFO_STRUCT中，定義了EVENT_INFO_BASIC類(lèi)型的二維數(shù)組event_info_database[2]用來(lái)存放一個(gè)業(yè)務(wù)中的present和following事件的信息。這些信息包括事件的名稱、事件的開(kāi)始時(shí)間、事件的持續(xù)時(shí)間。
事件的日期和時(shí)間在TS流里是按照MJD（ModifiedJulianDate，修正的儒略日期）+UTC（UniversalTimeCo-ordinate，通用時(shí)間坐標(biāo)）的格式并以16進(jìn)制的形式給出的。在MJD+UTC和localMJD+localtime之間的轉(zhuǎn)換可參照GY/Z174-2001來(lái)進(jìn)行。如TS流里的數(shù)據(jù)為0xCE1F005600010600，則轉(zhuǎn)換以后得到的信息為：該事件的播出時(shí)間為2003年5月8日，星期四，開(kāi)始時(shí)間為00：56：00，持續(xù)時(shí)間為01：06：00。
而事件的名稱則通過(guò)解析描述符short_event_descriptor來(lái)實(shí)現(xiàn)。并將得到的信息存儲(chǔ)在event_info_database結(jié)構(gòu)中。
所有解析得到的信息最終都將存儲(chǔ)在節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)中，提供給顯示模塊直接調(diào)用。
6結(jié)束語(yǔ)
真正完整意義上的EPG的功能是十分強(qiáng)大的，它不僅能提供節(jié)目表單和當(dāng)前節(jié)目播放等基本功能，還可提供節(jié)目預(yù)定和家長(zhǎng)分級(jí)控制等高級(jí)功能。本文從實(shí)用的角度給出了一個(gè)基本EPG系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。另外我們也實(shí)現(xiàn)了EPG交互式應(yīng)用中的SI增值業(yè)務(wù)如天氣預(yù)報(bào)、新聞、股票數(shù)據(jù)等的接收，以菜單觸發(fā)的形式提供給用戶一個(gè)由文本和圖形組成的反饋信息。
王景存，北京科技大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授，博士；
王瑞胡，武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，碩士研究生，研究方向：數(shù)字信號(hào)處理。
----《中國(guó)數(shù)據(jù)通信》
