 |
 |
 |
 |
 |
  |
|||
 |
 |
Domowa platforma multimedialna |  |
|
Z chwilą pojawienia się telewizji cyfrowej dla nadawców telewizyjnych otworzyły się nowe możliwości i wyzwania, ponieważ technologie cyfrowe powodują wzrost atrakcyjności przekazu telewizyjnego. Nieuniknione są głębokie przemiany w rozumieniu i odbiorze telewizji. Liczba dostępnych programów telewizyjnych gwałtownie rośnie, pojawiają się nowe serwisy oraz usługi, np. kanały tematyczne, pojawia się telewizja interaktywna, telewizja płatna PPV (Pay Per View), telewizja na żądanie VOD (Video On Demand), dostęp do Internetu itd.. co powoduje, że nadawca staje się de facto dostawcą usług w szerokim tego słowa znaczeniu. Powstają wielokanałowe platformy cyfrowe, które mogą należeć do jednego nadawcy lub też mogą powstawać w wyniku porozumienia technicznego wielu konkurujących ze sobą nadawców telewizyjnych.
Wkrótce ulegną również przeobrażeniom przyzwyczajenia widza - oprócz biernego odbierania strumienia migających obrazów, będzie on miał możliwość wpływania na kształt i treść informacji do niego docierających. Aby oferta programowa nie stała się niemożliwa do przebrnięcia, muszą ulec zmianie tak oczywiste dla nas pojęcia, jak "liczba dostępnych kanałów TV", "program TV" itp. Widz samodzielnie, według własnych pragnień i zainteresowań, będzie układał sobie menu programowe. Dlatego żonglowanie programami musi stać się oczywiste i łatwe, a dostęp do oferty programowej dowolnego nadawcy powinien być nieograniczony i niezależny od istniejących barier, typu system dostępu warunkowego czy zamknięte i szczelne rozwiązania technologiczne w obrębie jednej platformy cyfrowej. Osiągalne na rynku odbiorniki cyfrowe (Set-Top Box) są urządzeniami dedykowanymi dla konkretnej platformy. W ten sposób nadawcy komercyjni stali się posiadaczami tzw. bram cyfrowych (Digital Gateways), które prowadzą do grona widzów uprawnionych do odbioru.
Aplikacje interaktywne Odbiornik cyfrowy to specjalizowany komputer, wyposażony w procesor i pamięć operacyjną, przetwarzający dane i wykonujący rozkazy zgodnie z kodem aplikacji, podobnie jak komputer osobisty PC. Najbardziej znaną i oczywistą aplikacją telewizyjną jest nawigator programowy, wbudowany na stałe w odbiornik przez producenta. Jest to prosty przewodnik po programach telewizyjnych, tworzony samodzielnie przez odbiornik, opierający się na informacjach programowych DVB/SI (Digital Video Broadcasting/Service Information) przesyłanych w strumieniu cyfrowym DVB. Inny, bardziej interesujący nawigator to aplikacja EPG (Electronic Programme Guide), która emitowana jest przez nadawcę razem z programem, bądź zmultipleksowanymi programami telewizyjnymi. W ten sposób nadawca, wykorzystując nowoczesne techniki multimedialne, może w pełni kontrolować sposób prezentowania informacji programowych na ekranie telewizora widza. Strumień danych wymagany do przesłania EPG najbardziej zależy od liczby obiektów graficznych (obrazy, animacje, aplety. klipy filmowe), które zajmują dużą pojemność. Dlatego transmisja EPG może wymagać nawet od l do 4 Mbit/s!
Środowisko cyfrowe przyjazne dla użytkownika zapewnia mu o wiele więcej niż tylko system telewizyjny. Jest także bramą do ery multimedialnej. Daje możliwość wdrożenia nieograniczonej liczby aplikacji, dzięki czemu odbiorniki cyfrowe mogą stać się bardziej popularne niż komputery PC.
W platformach cyfrowych obecnie stosowane są już następujące aplikacje:
Wprowadzane są również nowe usługi takie jak np.:
W przypadku stosowania trybu PPV bardzo ważne jest interaktywne połączenie pomiędzy przystawką STB w domu widza i ośrodkiem pobierania opłat SMC (Subscriber Management Centre). Przystawki STB w domach widzów muszą być zatem wyposażone w modemy. Tak więc siłą napędową budowy infrastruktury interakcji stały się opłaty ściągane od widzów za oglądane przez nich programy. Utworzona sieć kanałów zwrotnych interakcji oferuje dobre warunki zabezpieczenia systemów warunkowego dostępu CA (Conditional Access), możliwe jest bowiem sprawdzanie obecności specjalnej karty upoważniającej (smartcard) w przystawce STB telewidza. Kanały te mogą być także udostępnione dla innych poufnych przekazów, takich jak np. dokonywanie telezakupów, operowanie kartami bankowymi (Bank Cards).
Realizacje techniczne kanału interakcji Telewizja interaktywna wymaga dwóch dodatkowych kanałów przekazywania danych - kanału w przód (do telewidza) i kanału wstecz (kanału sprzężenia zwrotnego), rys. 6.1. W szczególności konieczne jest stworzenie nowego mechanizmu przekazywania sygnałów zwrotnie - od odbiorcy do nadawcy programu (zwrotny kanał interakcji)
Rys. 6.1. Zasada działania telewizji interaktywnej [17]
Kanał do telewidza W telewizji cyfrowej kanał informatyczny do telewidza może być zmultipleksowany z cyfrowym sygnałem programu telewizyjnego jako osobista usługa nadawcy (private data). Strumień danych przekazywanych przez ten kanał jest w gestii nadawcy programu. Może się zatem zmieniać w zależności od typu nadawanego programu.
Przekazując w kanale usługę "telezakupy", nadawca może przeznaczyć dużą część całkowitego strumienia przesyłanych bitów dla tych danych i względnie małą część tego strumienia dla nadawanego w tym czasie programu TV. Tak więc może bardziej koncentrować swoje możliwości przekazywania danych na realizacji określonego życzenia telewidza (np. na wykazie oferowanych do telesprzedaży towarów, czy na szczegółowych informacjach o zamawianych produktach) niż na przekazie aktualnie nadawanego programu TV. W przeciwieństwie do takiego ekstremalnego przypadku kanał do telewidza związany z badaniem opinii widzów, wymaga tylko małego strumienia danych niezbędnych do przekazania zadawanych pytań.
Kanał od telewidza Realizacja kanału zwrotnego jest sprawą znacznie bardziej złożoną niż kanału do telewidza, ponieważ dodatkowe elementy muszą zostać dodane zarówno do urządzeń odbiorcy, jak i nadawcy. Jest mało prawdopodobne, by można było znaleźć jedno optymalne rozwiązanie. Różne możliwości muszą więc uwzględniać:
Proponuje się szereg różnych rozwiązań kanału zwrotnego. Ich charakterystyki zestawione są w tabeli 11.1. Każde wykorzystywanie istniejących infrastruktur jest bardzo korzystne. Zarówno w przypadku telewizji nadawanej naziemnie, jak i satelitarnie uzyskuje się korzyści operacyjne. Operator zachowuje całkowitą kontrolę nad kanałem wstecz, bez korzystania z usług stron trzecich, np. komutowanej sieci telefonicznej PSTN (Public Switched Telephone Network). W obszarach gęsto zaludnionych mogą powstawać trudności z budową lokalnych węzłów zbiorczych, co powiększa koszty budowy infrastruktury tych kanałów.
Tabela 6.1 Metody realizacji kanału zwrotnego interakcji [17]
Domowa platforma multimedialna MHP Niestety, obecność zamkniętych i specjalizowanych platform cyfrowych nie jest korzystna dla widza w bliskiej perspektywie ogólnoświatowego boomu telewizji cyfrowej. Prowadzi to bowiem do silnej fragmentacji rynku odbiorców indywidualnych. Aby spełnić wymagania odbiorców indywidualnych, platformy odbiorcze (systemy odbiorcze) muszą być otwarte i niezależne od systemów dostępu warunkowego CA, choć powinny zapewniać kompatybilność z tymi systemami. Uniezależnienie producentów odbiorników od dostawców aplikacji spowoduje, że uniwersalny dekoder cyfrowy stanie się tanim produktem powszechnego użytku.
W europejskim projekcie wdrożenia telewizji cyfrowej DVB pracują obecnie dwie grupy ekspertów, których zadaniem jest promowanie i opracowanie uniwersalnych rozwiązań, umożliwiających użytkownikowi w najbliższej przyszłości dostęp do szerokiej gamy usług multimedialnych. Są to:
Specyfikacja Domowej Platformy Multimedialnej MHP obejmuje urządzenia i funkcje sprzętu multimedialnego powszechnego użytku. Zalecenia MHP uwzględniają wszystkie rozwiązania technologiczne, potrzebne do funkcjonowania multimediów interaktywnych w domu - protokoły transmisji danych cyfrowych, otwarte API, interfejsy itd.
Platformy odbiorcze, zgodne z MHP, składać się będą z następujących elementów:
Rys. 6.2. Model odbiornika uniwersalnego [11]
Na rys. 6.2 pokazano model odbiornika uniwersalnego, który umożliwia implementację oraz rozwój interpreterów API wysokiego poziomu oraz aplikacji interaktywnych w zupełnej separacji od infrastruktury wewnętrznej platformy odbiorczej MHP. W systemie zdefiniowane są tryby transmisji danych, zarządzania pamięcią operacyjną, obiektami programistycznymi oraz metody egzekwowania poleceń (instrukcji programowych). Wraz ze wzrostem wymagań systemowych modułowa budowa odbiornika umożliwia ewolucję sprzętu i oprogramowania. Mimo to, dzięki stosowaniu skalowalnych rozwiązań (wymagają one rozszerzeń specyfikacji API), zachowana będzie kompatybilność nowych urządzeń z systemami starszymi technologicznie. Każda nowo powstająca aplikacja musi być projektowana z uwzględnieniem specyfikacji odbiornika uniwersalnego, aby zapewnić kompatybilność oraz stabilność platform odbiorczych. Z założenia aplikacje będą się uruchamiać i pracować w identyczny sposób, niezależnie od architektury wewnętrznej odbiornika, pozwoli to na dynamiczny rozwój nowych aplikacji. Niepotrzebna okaże się dotychczasowa, czasochłonna weryfikacja procesu wprowadzania nowych aplikacji na bazie wyprodukowanych już rodzin odbiorników (różne mikrokontrolery, systemy operacyjne oraz różne generacje urządzeń).
Uniwersalny interfejs API Interfejs API to środowisko programistyczne. Z jego pomocą rozumiane są komendy i dane aplikacji. Dla porównania - w platformie komputerów osobistych PC interpreter API jest niczym innym jak systemem operacyjnym - DOS czy Windows.
Otwarty interfejs API, tj. High-level API, charakteryzuje się następującymi cechami:
Powszechne stosowanie otwartego API wymaga podstawowych przemian systemowych w strukturach zamkniętych platform cyfrowych, które już są obecne na rynku. Wszyscy dostawcy usług, zgodnie z wymogami MHP powinni dostosować się do następujących zasad:
Nadawcy komercyjni obawiają się, że stosowanie uniwersalnych rozwiązań umożliwi większą ingerencję w zasoby systemowe odbiornika, co może spowodować trudności przy uruchamianiu zalecanych i sprawdzonych aplikacji. Dlatego otwarte technologie powinny zawierać w sobie skuteczne mechanizmy, chroniące przed modyfikacjami funkcji i procesów zachodzących w odbiorniku. Niedopuszczalne jest, aby aplikacje zwalczały się i wzajemnie zakłócały, grozi to bowiem niestabilnością systemu odbioru.
Struktura, przesyłanie i uruchamianie aplikacji interaktywnych Aplikacje interaktywne są to zestawy rozbudowanych funkcji i instrukcji, które aktywują zasoby systemowe odbiornika. W efekcie określana jest każda scena, która składa się z następujących obiektów: tła, elementów graficznych, tekstu, przycisków, apletów itd. Szkieletem obecnych aplikacji (napisanych dla środowisk zamkniętych, np. MediaHighway firmy CANAL+ lub OpenTV firm THOMSON i SUN MICROSYSTEMS) jest skrypt, zgodnie z którym aktywowane są zarówno procedury deklaracyjne, jak i systemowe. Procedury systemowe bazują na instrukcjach niskiego poziomu, ściśle związanych z systemem, dzięki temu aplikacje mogą być optymalizowane pod kątem efektywnego zarządzania zasobami systemowymi. Dlatego można zapewnić dużą wydajność aplikacji, a jej kod wynikowy może być znacznie zredukowany. Niestety aplikacje, które odwołują się bezpośrednio do funkcji systemowych, tworzone są dla konkretnej platformy odbiorczej. W tym wypadku łączem pomiędzy aplikacją a zasobami sprzętowymi jest interpreter API niskiego poziomu.
Procedury deklaracyjne opierają się natomiast na funkcjach i poleceniach wysokiego poziomu, całkowicie niezależnych od zaimplementowanych w odbiorniku rozwiązań sprzętowych i systemu operacyjnego. Tworzenie aplikacji tylko na podstawie procedur deklaracyjnych umożliwia całkowite uniezależnienie się od architektury platformy odbiorczej. Zasoby systemowe są aktywowane za pośrednictwem oprogramowania RTE i VM. W ten sposób uruchamiane są programy rezydentne i procedury systemowe w celu np. przeprowadzenia złożonych obliczeń, przetworzenia informacji oraz pobierania danych. Uniwersalne środowisko programistyczne posługuje się językiem zorientowanym obiektowo, co zapewnia twórcom aplikacji dużą elastyczność oraz wszechstronność w programowaniu. Programista nie musi bowiem mieć wiedzy na temat wewnętrznej architektury odbiorników, do których będzie skierowana aplikacja. Jeśli zachowana jest zgodność systemu z MHP, to aplikacja powinna uruchamiać się bezproblemowo i tak samo nie tylko na odbiornikach różnych producentów, ale nawet różnych generacji. Mimo to należy pamiętać, że wydajność aplikacji zależy od szybkości jednostki mikroprocesorowej odbiornika.
Obiekty aplikacji interaktywnych mogą być przesyłane np. z wykorzystaniem protokołu transmisji danych cyklicznych DSM-CC. Aby zapewnić krótki czas uruchamiania i dużą wydajność aplikacji oraz efektywne zarządzanie pamięcią operacyjną odbiornika, obiekty aplikacji (np. elementy graficzne i tekstowe, animacje, klipy dźwiękowe i filmowe, aplety itd.) są porządkowane w moduły DSM-CC. W celu zapewnienia niezawodnego i bezpiecznego przebiegu transmisji protokół DSM-CC zawiera w sobie narzędzia do kompresji oraz mechanizmy ochrony danych. Interfejsem umożliwiającym pozyskiwanie tych modułów jest DSM-CC UU.
Po załadowaniu aplikacji do pamięci operacyjnej RAM odbiornika oprogramowanie RTE i VM generuje kod wynikowy aplikacji. Wówczas aplikacja jest zapamiętywana i uruchamiana. Takie postępowanie pozwala na uniknięcie każdorazowego ładowania programu, jeśli nie został on zmieniony przez dostawcę usługi.
Zarządzanie aplikacjami polega na:
Zasoby sprzętowe przystawki STB Zgodnie z wymogami stawianymi przez Domową Platformę Multimedialną MHP zasoby sprzętowe (hardware) i oprogramowanie wewnętrzne (software) odbiornika będą umożliwiać dostęp do ogólnodostępnych usług dodatkowych i interaktywnych (włączając również dostęp do komputerowej sieci Internet). Do zasobów sprzętowych odbiornika zalicza się: urządzenia peryferyjne, tuner, demultiplekser. dekoder MPEG-2, filtry, interfejs dostępu warunkowego CI (Common Interface), interfejsy komunikacyjne (porty szeregowe i równoległe), dekoder systemu dostępu warunkowego CA (Conditional Access), jednostkę mikroprocesorową, pamięć FLASH-ROM i DRAM. Na oprogramowanie firmowe składają się sterowniki do poszczególnych urządzeń.
Dostępne na rynku odbiorniki, zgodne ze specyfikacją DVB, wykorzystują szereg wspólnych elementów: typ modulacji i multipleksowania danych, standard MPEG-2 dla kompresji danych wizyjnych i fonicznych, protokół oraz interfejs do przesyłania danych cyklicznych DSM-CC, wspólny interfejs dostępu CI i dane nawigacyjne DVB/SI.
W systemie DVB zdefiniowano następujące wymagania dla jednostki mikroprocesorowej:
W pamięci stałej FLASH-ROM przechowywane są:
Zastosowanie technologii FLASH-ROM umożliwia okazjonalne (ograniczona liczba operacji) uaktualnienie oprogramowania zmagazynowanego w pamięci stałej ROM. Natomiast w pamięci tymczasowej DRAM przechowywane są aplikacje dostarczane przez protokół DSM-CC, dane audiowizualne (programy TV), bufory danych, parametry dekodowania, oprogramowanie do dynamicznego zarządzania pamięcią i zmiennymi (kolejki, stosy itd.).
Podstawowa konfiguracja odbiornika dokonuje się na podstawie danych zawartych w pamięci EEPROM (o pojemności mniejszej niż 10 kB), zaprogramowanej przez producenta urządzenia. Minimalny zestaw urządzeń peryferyjnych obejmuje:
Do odbiornika można podłączyć również klawiaturę i pamięć trwałą. Oczywiście wszystkie urządzenia peryferyjne powinny działać zgodnie z zasadą "podłącz i używaj" (plug and play).
Standard MHEG-5 Trudno przewidzieć, które rozwiązanie uniwersalnego API zostanie przyjęte jako standard. Światowa organizacja DAVIC (Digital Audio-Visual Council) proponuje system hybrydowy MHEG-5/Java. System ten został specjalnie zaprojektowany do zastosowań interaktywnych w telewizji cyfrowej. W odróżnieniu od takich systemów jak HTML i Java, które wywodzą się z sieci komputerowej Internet, oferuje on zaawansowane techniki synchronizacji czasowej i przestrzennej pomiędzy różnymi mediami. Niestety, samodzielnie MHEG-5 nie jest w stanie sprostać zaawansowanym aplikacjom interaktywnym, dlatego też w pewnych zastosowaniach wymagane jest wsparcie Javy. Takie hybrydowe rozwiązanie pozwala na rozwój różnorodnych aplikacji interaktywnych adresowanych do platform odbiorczych o różnej złożoności systemowej, począwszy od tanich odbiorników z niskim poziomem funkcjonalności i małej mocy obliczeniowej, a skończywszy na modelach top-end, które zapewniają współpracę z takimi urządzeniami jak DVD. DVHS, Internet Ud.
Rys. 6.3. Model warstwowy odbiornika uniwersalnego - specyfikacja DAVIC 1.5 [11]
Na rys. 6.3pokazano model warstwowy odbiornika cyfrowego, zgodnego ze specyfikacją DAVIC 1.5. Ciekawostką tego rozwiązania jest to, że rolę wbudowanego nawigatora programowego pełnią programy MHEG-5, rezydujące w pamięci stałej ROM.
Standard MHEG-5 jest środowiskiem zorientowanym obiektowo, każda scena jest konstruowana za pomocą powiązanych ze sobą obiektów. Rolę obiektów aplikacji może pełnić grafika, dźwięk, klipy filmowe, natomiast interaktywność uzyskuje się dzięki wprowadzeniu przycisków, suwaków itd.
Niestety, specyfikacja MHEG-5 nie uwzględnia wszystkich elementów, np. formatu obiektów graficznych (PNG, GIF, JPEG itd.). Dlatego nadawca, który jest autorem aplikacji MHEG, musi sprecyzować swój profil. Zgodnie z tym profilem producent odbiornika będzie mógł zaimplementować w nim odpowiednie oprogramowanie MHEG. Jako przykład można przytoczyć profil MHEG-5 przyjęty przez nadawców naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T (DVB-Terrestrial) w Wielkiej Brytanii:
|
O stronie:Stronka poświęcona szeroko pojętej tematyce telewizyjnej. Zawarte informacje pomogą w zrozumieniu wielu zagadnień związanych z satelitarna telewizja cyfrowa DVB, zarówno teoretycznie, jak i praktycznie.
Ciekawe linki:
|
|
Telewizja cyfrowa - prostsze niż myśliszmarwask@interia.pl |
|
