SI及EPG的相關(guān)知識

昵稱8442 2006-05-22

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SI及EPG的相關(guān)知識

數(shù)字電視的電子節(jié)目指南(EPG)及其系統(tǒng)

數(shù)字電視由于傳輸數(shù)字化，多種業(yè)務(wù)可以混合在一起通過一個信道傳輸。因此，數(shù)字電視已經(jīng)不是單一的電視業(yè)務(wù)，而是指通過電視傳輸通道傳輸?shù)臄?shù)字業(yè)務(wù)，包括視頻、音頻、圖像、數(shù)據(jù)等。全球數(shù)字電視已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段?？梢灶A(yù)見，在今后幾年，與數(shù)字電視相關(guān)的業(yè)務(wù)將大幅度增長。隨之而來的問題是，當(dāng)數(shù)字電視能為用戶提供數(shù)倍于目前節(jié)目量的節(jié)目及多種業(yè)務(wù)時，用戶怎樣才能便捷地找到所要的節(jié)目和信息呢？電子節(jié)目指南(EPG)顯然是必不可少的工具。
電子節(jié)目指南給用戶提供一個容易使用的、界面友好的、可以快速訪問節(jié)目的一種方式，用戶還可以通過該功能收看一個或多個頻道，甚至所有頻道近期將播放的節(jié)目。同時，EPG可提供分類功能，可以幫助用戶瀏覽和選擇各種類型的節(jié)目。當(dāng)然電子節(jié)目指南對業(yè)務(wù)提供商也有很重要的意義。

數(shù)字電視的信息

1、節(jié)目說明信息

在數(shù)字電視中，所有的信息和信號，包括視頻、音頻、文字、圖片等經(jīng)數(shù)字化后都變成了數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在傳輸前要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(一般是MPEG-2)打包，形成固定長度的傳送(TS)包，MPEG-2的TS包長為188字節(jié)，然后再通過網(wǎng)絡(luò)快速傳輸?shù)侥康牡?。對于這些長度相同的TS包，如果沒有引導(dǎo)信息，接收端解碼器是無法找到需要的碼流的。因此，在MPEG-2中專門定義了PSI。PSI的作用是自動設(shè)置和引導(dǎo)解碼器進(jìn)行解碼。 PSI由節(jié)目關(guān)聯(lián)表(PAT)、條件接收表(CAT)、節(jié)目映射表(PMT)和網(wǎng)絡(luò)信息表(NIT)組成，每個表分成若干段映射(變換)到TS中傳輸。

PSI的幾個表包含了解碼和重現(xiàn)節(jié)目所需信息，其主要作用是找到節(jié)目和要解壓縮的碼流。其中PAT是所有表的根，它的PID值為0。實(shí)際應(yīng)用中，解碼器要對一特定碼流解碼時，首先要找到PAT。然后在PAT中找到所需節(jié)目(比如節(jié)目1)，根據(jù)節(jié)目1相應(yīng)的PMT的PID(如22)，找到節(jié)目1的PMT。PMT中可能包括多個數(shù)字碼流(包括視頻碼流、音頻碼流和數(shù)據(jù)碼流)，每個碼流也有一個PID。如果要解碼的是視頻碼流，則在PMT中找到視頻碼流的PID是54，再到TS中去找PID是54的包，并把所有PID是54的包送到視頻解碼器。在PAT中，節(jié)目0總是為NIT預(yù)留的。

這里PID值是十進(jìn)制的，在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中分配的PID值是十六進(jìn)制的，即用0×開頭的值表示。如十進(jìn)制的22、54，在十六進(jìn)制中分別是0×16、0×36。

2、業(yè)務(wù)信息

PSI數(shù)據(jù)提供接收機(jī)能自動設(shè)置的信息，使之能對復(fù)用流中的不同節(jié)目流進(jìn)行解碼。但是PSI表不能提供有關(guān)業(yè)務(wù)和節(jié)目的識別信息。因此，DVB組織對MPEG-2的PSI進(jìn)行了擴(kuò)展，提供了不同信息種類的多種表格，稱之為SI。SI是用來描述傳送系統(tǒng)、傳送內(nèi)容和廣播數(shù)據(jù)流時間表等數(shù)據(jù)，它幫助綜合接收解碼器(IRD)自動調(diào)諧，給用戶提供附加信息，使IRD能自動設(shè)置可供選擇的業(yè)務(wù)。

SI由業(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9個表提供，它們分成若干段映射到TS包中傳輸。

在PSI中，網(wǎng)絡(luò)信息表(NIT)的內(nèi)容是專用的且未作規(guī)定，但在SI表中專門定義了NIT的語法和語義，擴(kuò)展了NIT的數(shù)據(jù)格式，旨在提供更多有關(guān)物理網(wǎng)絡(luò)的信息。

與PSI中PAT、PMT、CAT不同的是，SI的9個表在實(shí)際使用中并不都是強(qiáng)制性傳送的。在實(shí)際(現(xiàn)行)傳送系統(tǒng)中，NIT、SDT、EIT及TDT的傳送是強(qiáng)制性的。在其它傳送系統(tǒng)中，NIT、SDT、EIT是可選傳送的。BAT、RST、TOT在任何情況下都是可選傳送的。ST、SIT和DIT則是需要時才存在。

除攜帶時間表信息的EIT外，所有的PSI和SI表都不能加擾，以免影響解碼器正常工作。

在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)目播出前端將符合標(biāo)準(zhǔn)定義的PSI和SI表插入TS包，構(gòu)成數(shù)字電視廣播碼流，傳輸給用戶。接收端解碼器根據(jù)PSI解復(fù)用和解碼所需的碼流，利用SI提供的數(shù)據(jù)構(gòu)成各種功能的EPG。解碼器根據(jù)包標(biāo)識符(PID)和表標(biāo)識符找到所需的碼流和數(shù)據(jù)。

在插入TS之前，PSI和SI表被分成一段或若干段。段是用來把PSI和SI變換為TS包的語法結(jié)構(gòu)，其長度是可變的。EIT的段限長4096字節(jié)，其余PSI和SI表的段限長1024字節(jié)。每段包含以下元素：表標(biāo)識符、表標(biāo)識符擴(kuò)展、版本號和當(dāng)前/后續(xù)指示符。

PSI和SI表分段映射到TS包后，帶有相應(yīng)的包標(biāo)識符，用以指示TS包的性質(zhì)。表標(biāo)識符是為了標(biāo)識段是屬于什么表的。

PSI表只能在確切知道節(jié)目是什么、在什么時間播出時才能找到要解碼的碼流，并不提供有關(guān)節(jié)目是什么、在什么時間開始等信息，也沒有多種碼流的選擇信?。灾o值縭右滴癲歡顯黽擁那榭魷攏沒г諮≡褚滴袷被岣械膠懿環(huán)獎恪Ｈ綣芙沒櫳畔⒂行蜃櫓鵠?，提供类似秸樋报、訋密栽懣r踴霞詞變賴墓δ?，将大大藩勯敍]褂謾PG正好能起到這種作用。

根據(jù)《數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范》對EPG的要求，EPG應(yīng)提供節(jié)目單和當(dāng)前節(jié)目播放等基本功能，還可提供節(jié)目附加信息、節(jié)目分類、節(jié)目預(yù)訂和家長分級控制等高級功能。

在交互電視中，EPG更復(fù)雜，應(yīng)能提供諸如節(jié)目內(nèi)容背景資料、視角切換、天氣預(yù)報、游戲等功能。

EPG的這些功能均可通過SI提供的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。也就是說SI是實(shí)現(xiàn)EPG功能的前提。在SI表中，最重要的是NIT、EIT和SDT，利用這3個表中的數(shù)據(jù)就可以構(gòu)造出功能不同的EPG。

3、網(wǎng)絡(luò)信息表

在PSI中定義的NIT的傳送是可選的。在SI中，要求在實(shí)際(現(xiàn)行)傳送流中，NIT的傳送是強(qiáng)制性的。

NIT指出了傳送當(dāng)前業(yè)務(wù)的物理網(wǎng)絡(luò)信息及該網(wǎng)絡(luò)的特性，例如業(yè)務(wù)是通過何種傳送系統(tǒng)(衛(wèi)星或地面或有線)傳送的、傳送系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)等。任一網(wǎng)絡(luò)由獨(dú)立分配的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符值唯一標(biāo)識。

NIT主要攜帶網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符、網(wǎng)絡(luò)名稱和傳送系統(tǒng)參數(shù)等信息。

傳送系統(tǒng)有兩個標(biāo)識，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符和原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符。當(dāng)NIT在產(chǎn)生TS的網(wǎng)絡(luò)上傳送時，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符和原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符取同一值。在原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符中的每個業(yè)務(wù)標(biāo)識符都是唯一的。含于TS中的某個業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到另一傳送系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符改變，原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符保持不變。

衛(wèi)星傳送系統(tǒng)的參數(shù)有：軌道位置、軌道的東西標(biāo)志、頻率、調(diào)制方式、極化方式、符號率及前向糾錯(FEC)內(nèi)碼。

有線傳送系統(tǒng)參數(shù)包括：頻率、調(diào)制方式、FEC外碼、符號率、FEC內(nèi)碼?！?

地面?zhèn)魉拖到y(tǒng)參數(shù)我國還未定義。

NIT中提供的上述數(shù)據(jù)是供解碼器自動搜索頻道用的，也可以顯示出來為用戶提供參考數(shù)據(jù)。另外，還可以傳輸一些可選信息，如多語種提供網(wǎng)絡(luò)名稱、業(yè)務(wù)列表等。

4、業(yè)務(wù)描述表

SDT的每一個子表都對一個特定TS流中的業(yè)務(wù)進(jìn)行描述。這些業(yè)務(wù)可能是實(shí)際TS流的一部分，也可能是其它TS流的一部分，可以通過不同的表標(biāo)識符來區(qū)分。

SDT可分成若干業(yè)務(wù)描述段，任何構(gòu)成SDT的段都要由PID為0×0011的TS包傳送。

SDT提供業(yè)務(wù)所屬的業(yè)務(wù)群、業(yè)務(wù)使用的加密系統(tǒng)、與其它業(yè)務(wù)的鏈接信息、該業(yè)務(wù)的準(zhǔn)用國家、業(yè)務(wù)名稱和業(yè)務(wù)提供者、業(yè)務(wù)是否允許NVOD，以及多畫面的控制、實(shí)現(xiàn)交互式回傳信道的電話號碼和多語種業(yè)務(wù)名稱等信息。

為了更容易獲得有關(guān)業(yè)務(wù)，一般遵循這樣一些規(guī)則：對于實(shí)際TS，SDT的傳送是強(qiáng)制性的，而且在一特定TS的SDT中，SI碼流至少應(yīng)列出該TS中的所有業(yè)務(wù)信息；其它TS的SDT應(yīng)當(dāng)列出該TS的所有業(yè)務(wù)。

5、事件信息表

EIT按時間順序提供每個業(yè)務(wù)中包含的事件的信息，其類型通過表識別符進(jìn)行區(qū)別，見《數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范》中的表2。任何構(gòu)成EIT段均在PID為0×0012的傳送包中進(jìn)行傳送

當(dāng)前/后續(xù)事件信息表只包含給定業(yè)務(wù)中的當(dāng)前和后續(xù)一個事件的信息，但在NVOD情況下可以有多于兩個事件描述信息。

EIT提供的信息包括：事件的標(biāo)識號、起始時間、節(jié)目長度；播放狀態(tài)、是否加密；事件的詳細(xì)介紹；兩段同樣事件的時間偏移；事件多語種的簡短介紹；節(jié)目限定的級別等。

在所有PSI和SI表中，只有EIT的時間表可以被加擾。

電子節(jié)目指南的構(gòu)成

根據(jù)NIT、SDT和EIT等SI表提供的信息，可以構(gòu)成各種各樣的EPG，使用戶能通過多種方式找到所要的信息。

在數(shù)字電視系統(tǒng)中，對于電視臺和用戶來說，增加EPG功能是非常必要的，而EPG所需的信息正是由SI提供的。

實(shí)際上SI表提供的各種信息是通過描述符來實(shí)現(xiàn)的?！稊?shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范》中的表12列出了描述符在SI表中最可能出現(xiàn)的位置，從中可以看到，同一類信息允許出現(xiàn)在多個SI表中，而且表示的是標(biāo)識符最可能出現(xiàn)的位置，并沒有限制在其它表中使用該標(biāo)識符；此外，SI表提供的各種信息并不都是強(qiáng)制性的。這樣就為EPG前端系統(tǒng)和SI編輯器的開發(fā)提供了較大的空間和靈活性，同時也表明EPG是一種定制系統(tǒng)，它的功能與節(jié)目業(yè)務(wù)提供商打算向用戶提供什么樣的服務(wù)有關(guān)。

EPG包含兩個部分：一是播出前端的EPG編輯器；二是用戶端數(shù)字電視接收機(jī)中相應(yīng)的接收/顯示/控制軟件。兩部分一一對應(yīng)，如果一個廠家的接收機(jī)產(chǎn)品要進(jìn)入一個業(yè)已采用某種EPG前端產(chǎn)品(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝)的傳輸網(wǎng)絡(luò)(用戶群體)，則必須按照前端定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來改造其接收機(jī)的相關(guān)部分，從而接收顯示前端送出的業(yè)務(wù)信息。而在EPG前端編輯器中，根據(jù)所需的功能，將采用適當(dāng)?shù)拿枋龇麃硖峁┯嘘P(guān)的信息。 EPG系統(tǒng)的組成

EPG系統(tǒng)分為前端子系統(tǒng)和接收端子系統(tǒng)，前端子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)SI數(shù)據(jù)的組織和生成，一般來說，由一個專門的SI復(fù)用器（SI Server ）來完成這部分工作，并把生成的SI數(shù)據(jù)與節(jié)目等的其它數(shù)據(jù)流進(jìn)行系統(tǒng)層復(fù)用，在TS流中傳輸。

接收端子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)SI數(shù)據(jù)的接收、解析等。綜合接收解碼器（Integrated Receive Decoder，IRD）從接收的TS流中解析出SI數(shù)據(jù)，并在本地建立SI數(shù)據(jù)庫，用戶通過EPG界面與SI數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。為了方便用戶的隨機(jī)接入，SI數(shù)據(jù)是重復(fù)發(fā)送的，有關(guān)它的重傳速率在EN 300 468[1]中有詳細(xì)的規(guī)定。接收端不停地接收、解析來自發(fā)端的SI數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)端的SI數(shù)據(jù)改變時，SI數(shù)據(jù)庫更新，否則接收的SI數(shù)據(jù)被丟棄。

EPG的應(yīng)用程序運(yùn)行于數(shù)字電視的機(jī)頂盒中，應(yīng)用程序管理器負(fù)責(zé)EPG應(yīng)用的管理，上層的EPG API屏蔽了下層的軟硬件實(shí)體，使編寫EPG應(yīng)用程序時可以不考慮底層的具體實(shí)現(xiàn)，只需要調(diào)用相應(yīng)的API函數(shù)，下層的DVB-SI API也是起同樣的作用。下層的解復(fù)用模塊接收TS流，解出DVB SI數(shù)據(jù)流，再經(jīng)SI數(shù)據(jù)解析模塊，生在SI信息表，存于本地數(shù)據(jù)庫中，由DVB-SI API提供的接口向上層提供服務(wù)。

國內(nèi)外的EPG系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，概括起來主要有以下兩種：

（1）本地應(yīng)用方案：這種實(shí)現(xiàn)方案要求節(jié)目列表及詳細(xì)信息作為業(yè)務(wù)信息的形式復(fù)用于MPEG-2傳輸層中，數(shù)據(jù)經(jīng)信道傳輸后，在接收端的解碼器對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并在接收機(jī)RAM中形成專用的EPG數(shù)據(jù)庫，EPG應(yīng)用將檢索數(shù)據(jù)庫并根據(jù)用戶輸入的指令顯示用戶關(guān)心的節(jié)目信息。目前大多數(shù)廠商提供的EPG采用該種實(shí)現(xiàn)方案。

（2）交互式實(shí)現(xiàn)方案：這種實(shí)現(xiàn)方案首先要求數(shù)字電視機(jī)頂盒的軟件系統(tǒng)中有中間件（以HTML引擎為例），在發(fā)送端的EPG服務(wù)器將把HTML頁面的形式組織，通過數(shù)據(jù)廣播信道傳輸?shù)綑C(jī)頂盒，機(jī)頂盒通過HTML引擎顯示這些頁面，如同在PC世界中的瀏覽網(wǎng)頁。用戶與EPG的交互分成兩種形式，對于沒有回傳信道的情況下，HTML頁面通過Data Carousel發(fā)送，實(shí)現(xiàn)本地交互；而對于有回傳信道的情況下，機(jī)頂盒將根據(jù)用戶的輸入從網(wǎng)絡(luò)中獲取新的所需頁面。該方案以O(shè)penTV為代表。

上述兩種實(shí)現(xiàn)方案都要求業(yè)務(wù)信息或HTML頁面隨著時間遷移或節(jié)目修改而做相應(yīng)變更，對于本地應(yīng)用和本地交互方案還要求數(shù)據(jù)有一定的重傳率，以保證EPG的隨機(jī)接入。

比較上述兩種實(shí)現(xiàn)方案，前者的EPG顯示形式是由接收機(jī)中的EPG應(yīng)用完全決定的，發(fā)送端只提供必須的信息條目，比較容易實(shí)現(xiàn)；后者的EPG顯示形式完全由EPG服務(wù)器提供的頁面決定，即由發(fā)送端決定。

EPG系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)EPG系統(tǒng)主要有以下幾個關(guān)鍵技術(shù)：發(fā)端的SI數(shù)據(jù)的組織和生成，接收端SI數(shù)據(jù)的接收和解析，接收端SI數(shù)據(jù)庫的建立，EPG界面的顯示等。其中有些是用硬件實(shí)現(xiàn)，如SI數(shù)據(jù)的接收和解析；有些則用軟件實(shí)現(xiàn)，如SI數(shù)據(jù)庫的建立和EPG界面的顯示。具體如下：

1、SI數(shù)據(jù)的組織和生成

發(fā)端的SI數(shù)據(jù)的組織和生成，由發(fā)端的SI服務(wù)器（SI Server）完成這部分功能，接收端的SI解析與此功能相反，主要負(fù)責(zé)SI數(shù)據(jù)表的重建。SI數(shù)據(jù)的組織要符合DVB-SI中的語法定義和MPEG-2的語法定義，同時要縱觀傳輸網(wǎng)絡(luò)中的所有業(yè)務(wù)信息。信息內(nèi)容應(yīng)與PSI和SI表中的信息相對應(yīng)，它可按照Network-Transport Stream-Service-Event的分層順序描述，同時內(nèi)嵌Transport Stream-Program(Service)-Element Stream的分層順序。

2、SI數(shù)據(jù)庫的建立

SI數(shù)據(jù)必須按照一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲，這樣才能方便、快捷地對其進(jìn)行檢索和數(shù)據(jù)的提取。特別是對EPG系統(tǒng)，運(yùn)行于機(jī)頂盒的實(shí)時操作系統(tǒng)中，需要對用戶的交互進(jìn)行實(shí)時的動作。SI數(shù)據(jù)庫建立的好壞對其性能有重要的影響。SI數(shù)據(jù)主要有：網(wǎng)絡(luò)信息、傳輸流信息、業(yè)務(wù)（節(jié)目）信息，業(yè)務(wù)的事件信息等，并且大量的信息都是通過描述子來傳輸?shù)?，所以可用樹狀鏈表來存儲?shù)據(jù)，構(gòu)成從網(wǎng)絡(luò)、傳輸流、業(yè)務(wù)、事件的樹狀結(jié)構(gòu)，傳送不同信息的描述子用繼承于同一基類的描述子類來表示。

3、EPG系統(tǒng)的顯示技術(shù)

當(dāng)電視節(jié)目和EPG應(yīng)用同時啟動時，用戶看到的可能是節(jié)目畫面和EPG界面的疊加，用戶所看到的電視畫面從前到后可以分為三層，依次為圖形層、視頻層和背景層。

里的圖形層也就是下面所說的OSD（On Screen Display）層，OSD界面顯示技術(shù)指在圖像畫面上疊加文字顯示，使屏幕為用戶提供更多的附加信息。視頻層為當(dāng)前正在收看的節(jié)目（解碼出來的活動圖像）；背景層為沒有播放電視節(jié)目和啟動EPG菜單時的屏幕圖像。EPG畫面在圖形層上構(gòu)建，EPG畫面是由許多EPG圖形元素（如按鈕、文本框、選擇按鈕、組件容器等）疊加而成。界面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移是通過消息驅(qū)動的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的，在消息響應(yīng)函數(shù)中進(jìn)行消息處理。見到的屏幕圖像是這三層的疊加（blend）后的圖像。

EPG界面顯示的總體思想是：SI數(shù)據(jù)與圖形元素分離。包括以下幾部分：SI數(shù)據(jù)的檢索與提取，EPG界面所需的圖形元素庫，狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制器，OSD層繪制引擎，OSD層圖、視頻層、背景層及這三層的Blend操作。SI數(shù)據(jù)檢索模塊快速的檢索本地SI數(shù)據(jù)庫，提供EPG界面當(dāng)前輸入焦點(diǎn)所需的數(shù)據(jù)信息；OSD層圖形元素庫提供界面所需的圖形元素，該庫存于本地機(jī)頂盒的ROM中；狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制器接收用戶遙控器的輸入，提供當(dāng)前顯示所需的活動焦點(diǎn)，控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移地流向；OSD層圖像是指EPG界面圖形元素合成后的圖像；OSD繪制引擎決定顯示的相應(yīng)算法，接收各模塊提供的數(shù)據(jù)，完成OSD層圖形的繪制，最后是OSD層、視頻層和背景層的blend操作。

數(shù)字電視的優(yōu)勢不僅僅是提供高質(zhì)量的視頻、音頻節(jié)目，更重要的是采用數(shù)字化處理后，提供了業(yè)務(wù)的靈活性和多樣性。其中電子節(jié)目指南，它描述節(jié)目的播出時間和簡要內(nèi)容，可幫助觀眾方便快速地尋找自己感興趣的節(jié)目。將為觀眾收看電視帶來極大的幫助，因此。必須重視數(shù)字電視的電子節(jié)目指南系統(tǒng)的研究和內(nèi)容的制作。

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