CN102239701B - 用于数字电视的应用程序执行系统、执行用于数字电视的应用程序的装置和实施所述系统的方法 - Google Patents

用于数字电视的应用程序执行系统、执行用于数字电视的应用程序的装置和实施所述系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于执行应用程序的系统，其中所述系统由层组织，并且被设计以用在开放式广播的电视系统(地面或卫星)中，并且所述系统能够允许在观看者住处的机顶盒和/或电视机中的不同硬件中执行由电视广播者产生的应用程序。

Description

用于数字电视的应用程序执行系统、执行用于数字电视的应用程序的装置和实施所述系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于执行应用程序的系统，其中所述系统由层组织，并且被设计以用在开放式广播的数字电视系统中(地面或卫星)，并且所述系统能够允许在观看者住处的机顶盒和/或电视机中的不同硬件中独立地执行由电视广播者产生的应用程序。
背景技术
数字电视
数字电视是带有数字广播、接收和处理的电视系统，并且在终端用户接收机中可通过完全数字的设备或者通过连接至转换器单元的模拟装置(已知为集成接收机解码器(IRD)和机顶盒(STB))来呈现节目。
数字电视可被重新定义为数字形式的广播。该系统为观看者加强了对更好质量的画面和声音的保证。另外，画面可比当前格式(4∶3格式)更宽(宽屏——16∶9格式)，并且在多通道例如5.1通道(能够高达8通道)中可具有更高的清晰度和环绕立体声。
数字电视将提供交互性。另外，数字技术开启了广阔的新可能性：
i)音频和视频信号的数字化将提高画面质量，并增强对噪声和失真的抵抗力；
ii)更好的声音质量，具有音频处理，允许增强低音和高音；
iii)对无线电频谱的更好的使用，从而提供对抗干扰的提高的鲁棒性，使得能够以较低场强值接收在相同频率范围内传送的较高质量的信息；
iv)操作灵活性，并且改进对信号的处理和编辑；
v)传输带有视频、几个音频、文本、数据和应用程序的多个程序的能力；
vi)交互式服务。
数字电视系统的架构
与计算机网络的OSI模型相似，数字电视系统的架构模型被划分为层。它们具有自治权，并且提供服务或者从相邻层接收服务。除了传统电视中已知的调制/发射以及解调/接收功能外，还引入了压缩/解压缩以及中间件功能。中间件被放置在传输层和交互式应用程序之间。
中间件
中间件是一个通用术语，其通常指代连接应用程序的方法，并且充当两个现有且独立的程序之间的中介(mediator)。它的目的是提供应用程序对广播系统的独立性。它使得各种应用代码能够与不同的接收设备(URD)一起工作。通过在接收机中建立虚拟机，应用代码针对每一操作系统以合适的格式被编译。简而言之，可以说中间件使得能够针对不同类型的接收平台(URD)执行一代码，反之亦然。
连接应用程序对解决由数字电视引入的新范例(paradigm)是必要的：将传统的电视(广播)与交互性、文字和图形结合。所述交互性将要求互联网环境中的各种特性和功能：图形演示；用户识别；友好导航和使用；以及其他。
因而，应用程序开发者停止关注传输系统的低层中的现有协议，并且将注意力集中在标准接口以开展工作。在现行的大多数应用程序连接方法中，HTML和Java是被接受的格式。另外，Web演示格式为用户提供了高的熟悉度(familiarity)，并且通过返回通道实现了与接受者交互的环境，从而彻底变革了电视系统。原来基本上仅分发信息的系统现在允许接收者与广播者交互。
文献WO 00/72583描述了用于有线电视用户的终端的软件架构，其包括一些组件，例如：操作系统的抽象层；与声音、视频和图形相关的服务；以及其他。本发明与该文献的不同之处有，但不限于，本发明具有为开放式广播的电视系统的观看者而设计的架构。
文献WO 99/35569描述了一种会聚系统，其提供了此前仅存在于分立系统中的功能，使用户能够在单个设备中拥有电视机和计算机的功能。本发明与该文献的不同之处有，但不限于，本发明具有为能够广播数据/图像/声音/视频的唯一系统——而不是两个分立系统——而设计的架构。
因而，可以看到，当前尚未出现预见了或提出了本发明所述对象的已出版文献。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了执行为数字电视建立的应用程序的系统以及能够显示所述应用程序的目标平台，并且提供了执行所述应用程序的装置。所述装置的一些实例包括可在电视机内部实施的解码器。
因此，本发明的一个目标是提供执行应用程序的系统，该系统是层组织系统，包括：
-标准语言组件(standard language components)层；
-公共核(common core)，包括既定标准语言所要求的组件；
-可移植层(portability layer)，包括使得无需费力就能在不同平台上执行所述应用程序的组件；以及
-包括了目标平台组件的层。
本发明的另一目标是提供执行应用程序的装置，包括：
-包含程序代码设备(means)的计算机可读设备；
-用于执行所述程序代码以实施层组织(layer-organized)系统的设备，包括：
-标准语言组件层；
-公共核，包括既定标准语言所要求的组件；
-可移植层，包括使得无需费力就能在不同平台上执行所述应用程序的组件；以及
-包括了目标平台组件的层。
在本发明的另一方面中，提供了用于实施该应用程序的执行系统的方法。
因此，本发明的另一目标是提供用于实施层组织应用程序的执行系统的方法，包括下列步骤：
a)提供包含程序代码设备的计算机可读设备；
b)执行所述程序代码设备，以实施层组织系统，该层组织系统包括：
-标准语言组件层；
-公共核，包括既定标准语言所要求的组件；
-可移植层，包括使得无需费力就能在不同平台上执行所述应用程序的组件；以及
-包括了目标平台组件的层。
附图说明
图1描述了根据本发明的层组织系统的一种方案，其中：Ginga-J(1)、ARIB B23(2)、JavaTV(3)、JavaDTV(4)、LWUIT(5)、ISDB-TB(6)、事件总线(7)；桥(8)；Lua-Java(9)；Ginga-NCL(10)；Lua(11)、XHTML环境(12)；AstroNAV(13)、Astro Faces(14)；操作系统抽象层(15)、可移植层图形管理器(16)、可移植层输入管理器(17)、可移植层屏幕管理器(18)、调谐器(Tuner)(19)、视频解码器(20)、音频解码器(21)、视频输出(22)、音频输出(23)、解复用器(DEMUX)/段滤波器(24)；Java虚拟机(JVM)(25)；公共核(26)；应用程序管理器(27)、服务选择器(28)、组件管理器(29)、资源管理器(30)、安全管理器(31)、返回通道管理器(32)、通用服务(General Services)(33)、图形管理器(34)、输入管理器(35)、屏幕管理器(36)、网络管理器(37)、媒体管理器(38)、流事件(39)、对象轮播器(Carrousel)(40)、数据轮播器(41)、DSM-CC(42)、服务信息(43)、段滤波器(44)；通用支持库(XML、安全，等)(45)、图形库/IU(46)、数字电视API和控制器(47)；操作系统(48)、硬件(49)。
具体实施方式
下面的实施例仅旨在例示本发明的某些方面，而非限制本发明。
标准准则
标准准则(Standard Norm)是为每一现有数字电视系统选择的规范。具体地，在巴西使用的是Ginga。
在本实施方案中，公共核将包括为巴西数字电视系统提供支持所必要的一些组件，包括Ginga-NCL声明环境(declarativeenvironment)、Lua脚本语言、Ginga-J命令环境(imperativeenvironment)，由各种组件(例如ARIB B23、JavaTV、JavaDTV、LWUIT、ISDB-TB、XHTML环境，以及连接声明环境和命令环境的桥)组成。
目标平台
目标平台是由平台生产商提供的某一硬件配置、操作系统、设备驱动器和应用程序接口(API)。目标平台从包括但不限于以下各项的组中选择：电视、计算机、移动通信设备(例如蜂窝电话、机顶盒)。
在大多数情况下，所述硬件包括调谐器，MPEG-2解复用器、音频和视频解码器、用于视频和图形层的混合器、音频和视频输出控制、返回通道，以及其他。
生产商的API主要包括用编程语言例如C或C++写成的库、图形、用户接口和通用支持接口，甚至包括用于接收机中内置的、应当提供用于访问和/或控制各种设备的方法的本地(native)软件组件的接口，所述各种设备例如：调谐器、MPEG-2解复用器、解码器、混合器(mixer)及音频和视频输出、图形层、USB端口连接、以太网、串行端口连接(RS-232)、用于远程控制的红外通信，以及其他。它们还应当提供一些机制，用于：对硬件设备进行初始化、在MPEG-2解复用器上通过软件发送传输流、通过软件将音频/视频轨道发送至音频/视频解码器、建立/配置音频/视频解码、对传送流MPEG-2进行段滤波，以及其他。一些API的实例包括组件AstroNAV(13)和Astro Faces(14)。
操作系统是允许实现用户与硬件操作之间的接口的一套程序。操作系统的实例包括但不限于：Linux及变体或其发布版本、Windows及其版本例如Windows CE、Symbian，以及其他。
公共核
公共核组件包括对标准准则中定义的功能提供支持所要求的所有组件。为了使对待与其他目标平台集成的应用通信方法进行适配的努力最小化，这些公共核组件(其被设计以提供目标平台功能的抽象)被放置在可移植层中。
a)组件管理器：该组件使得能够对公共核和可移植层的组件进行动态下载和初始化。
b)资源管理器：该组件允许对所述系统的稀缺资源(例如调谐器、交互通道、屏幕版面、段滤波器等)进行管理，保证对其进行排他访问。
c)存储管理器：该组件被设计以管理存储分配并且控制该资源的使用限度，从而保证未超出可供执行该系统的存储量。
d)事件总线：该组件负责管理由执行系统的不同组件生成的事件、告知所有应告知的组件或应用程序。
e)应用程序管理器：该组件被设计以管理基于公共核的所有应用程序。应用程序包括：
-在Ginga-NCL演示环境(presentation environment)或在Ginga-J执行环境中执行的交互式广播的应用程序
-在Ginga-NCL演示环境或在Ginga-J执行环境中执行的外部应用程序
-在Ginga-NCL演示环境或在Ginga-J执行环境中执行的驻留(resident)或内置应用程序
-基于公共核的本地驻留或内置应用程序
-基于公共核的本地外部应用程序
f)DSM-CC：该组件的目的是对按DSM-CC协议传输内容的MPEG2-TS段进行解释。该组件能够解释下列协议：
-DSMCC数据轮播器
-DSMCC目标轮播器
-DSMCC流事件
-DSMCC NPT
-多协议封装(IP/TCP/UDP)
g)服务信息：该组件负责解释对应于服务信息表的MPEG2-TS段，并且将该信息提供给公共核的其他组件以及基于该公共核组件的那些组件。
h)安全管理器：该组件负责鉴别(authenticate)将在Ginga-J或Ginga-NCL环境中执行的应用程序，并且定义对所述应用程序的许可。另外，该组件还应当负责管理证书(certificate)。
i)服务选择器：该组件的目的是使可通过数字电视提供的服务的不同组件的显示控制集中化。
公共核还包括其他组件，例如：返回通道管理器、图形管理器、输入管理器、屏幕管理器、网络管理器和媒体管理器。
可移植层
可移植层是具有较低层级(lower-level)组件的层，其能够建立由目标平台供应的功能的抽象，从而允许执行系统容易且快速地与不同目标平台集成。
在公共核组件和可移植层组件之间定义了一接口，使得在不需要知道目标平台的特性或具体工作细节的情况下就有可能实现下列功能：
-公共核组件可调用目标平台的功能；
-可移植层组件可告知公共核组件在目标平台上发生的异步事件或通知。
对于每一个要求与执行系统集成的具体目标平台，必须提供可移植层组件的排他实施，从而与上述接口交互。
可移植层被细分为两个不同的大组，每一大组都具有下列划分：
a)通用抽象组件：
a.1)操作系统抽象层——该组件(其可被划分为各种子组件)独立于现行操作系统来提供对多种功能的抽象，所述多种功能例如：线程管理、同步、进程间通信、TCP/UDP套接字、文件系统访问，以及其他。该组件的目的是使得所有公共核组件以及基于所述公共核组件的其他组件能够完全独立于在不同目标平台中使用的操作系统的类型。
a.2)图形抽象层(图形管理)——该组件为图形功能和图像解码提供了访问接口，建立了对目标平台上的图形系统和库(例如DirectFB、SDL、Windows’GDL)的抽象。
在目标平台硬件提供多于一个的图形层的情况下，其中一个层将为执行系统保留，而其他层将被本地OSD中的驻留程序使用，从而避免竞争图形层。如果仅存在一个图形层，则竞争将由目标平台管理。
a.3)数据输入——该组件提供一接口，使得公共核以及基于所述公共核的其他组件可从用户接收源自各种设备(例如键盘、远程控制器或指针设备例如鼠标)的数据输入事件。
a.4)交互(返回)通道——该组件允许实现对可被目标平台用作交互通道的不同设备和技术的抽象。该组件的主要目的是使得公共核可请求所述交互通道线路的连接或断开。
a.5)Java虚拟机——该组件允许用于被Java虚拟机的不同实施使用的抽象。
b)数字电视功能的抽象组件：
b.1)音频输出——该组件提供一接口，以控制混合器和音频输出，例如对音频输出和音量控制通道进行调谐。
b.2)音频再生——该组件提供一接口，以控制音频解码器，其中其所抽象的功能的实例包括：存在于TS或文件、音频文件和合成声音再生中的音频轨道的解码的开始和结束。
b.3)视频输出——该组件提供一接口，以控制视频混合器对层的组成和视频输出进行管理，其中其所抽象的功能的实例包括：命令配置和组成、数字和/或模拟输出控制、视频分辨率选择。分辨率的一些实例包括但不限于：480i、480p、576i、576p、720p和/或1080i。
b.4)视频再生——该组件提供一接口，以控制目标平台的解码器和视频显示，其中其所抽象的功能的实例包括：存在于TS或文件中的视频轨道的解码的开始和结束，并且还具有控制视频在屏幕上的位置的可能性。
b.5)字幕再生(屏幕管理器)——该组件提供一接口，以控制目标平台的解码器和字幕显示，其中其所抽象的功能的实例包括：存在于TS或文件中的字幕轨道的解码的开始和结束，并且还具有控制字幕在屏幕上的位置的可能性。
b.6)调谐器——该组件使得能够通过一接口访问和控制目标平台上的不同调谐器，该接口允许频率选择，甚至允许在一频率范围内扫频(sweeping)并当接收到TS时截止在某一频率。
b.7)解复用器/段滤波器——该段滤波器通过对以下各项的使用/组合来为TS段滤波器提供一接口：包识别符(PID)、表识别符、段版本、段号码，或者正/负掩模。该解复用器提供一接口，该接口允许对不同的元数据流(elementary data stream)进行选择，用于指向合适的组件(例如，把视频流发送至视频解码器)。
在一个优选实施方案中，本发明的装置是数字电视转换器装置，或者还可被内置在各种平台(例如电视机、移动通信设备和计算机)中。具体地，所述装置包括：
-包含程序代码设备的计算机可读设备；
-用于执行所述程序代码以实施层组织系统的设备，包括：
-标准语言组件层；
-公共核，包括既定标准语言所要求的组件；
-可移植层，包括使得无需费力就能在不同平台上执行所述应用程序的组件；以及
-包括了目标平台组件的层。
其中上文描述了每一层的特性的定义，并且该装置具有执行为数字电视建立的应用程序的能力。
执行本发明的系统的方法包括对涉及每一组件的指令的执行。在一个优选实施方案中，该方法包括下列步骤：
a)提供包含程序代码设备的计算机可读设备；
b)执行所述程序代码设备，以实施层组织系统，该层组织系统包括：
-标准语言组件层；
-公共核，包括既定标准语言所要求的组件；
-可移植层，包括使得无需费力就能在不同平台上执行所述应用程序的组件；以及
-包括了目标平台组件的层。

Claims (6)

1.用于执行数字电视的应用程序的系统，其特征在于，该系统被组织为包括：
a)标准语言组件层；
公共核，包括既定标准语言所要求的组件；
移植层，包括使将该系统应用于不同的目标平台中费力最少的组件；
包括了目标平台的组件的层；
b)该目标平台包括操作系统、驱动器和硬件，该硬件选自包括以下各项的组：调谐器、解复用器MPEG-2系统、音频和视频解码器、用于视频和图形层的混合器、音频和视频输出控制器、返回通道及其组合；
c)该公共核组件从包括以下各项的组中选择：组件管理器、资源管理器、存储管理器、事件总线、应用程序管理器、DSM-CC解码器、服务信息、安全管理器、服务选择器、返回通道管理器、图形管理器、输入管理器、屏幕管理器、网络管理器、媒体管理器及其组合；
d)该移植层包括：操作系统抽象层、至少图形抽象的接口、数据输入、交互通道及其组合；
e)该移植层组件包括数字电视功能的抽象组件，该数字电视功能的抽象组件包括至少用于音频解码、再生和/或输出的部件，用于视频解码、再生和/或输出的部件；字幕解码、再生和/或输出，调谐器，解复用器，段滤波器，及其组合；
f)该标准语言组件从包括以下各项的组中选择：Ginga-NCL声明环境、Lua脚本语言、Ginga-J命令环境、XHTML浏览器，以及连接声明环境和命令环境的桥。
2.根据权利要求1的用于执行数字电视的应用程序的系统，其特征在于，该数字电视是开放式广播的电视系统。
3.根据权利要求1的用于执行数字电视的应用程序的系统，其特征在于，该数字电视系统使用地面和/或卫星广播。
4.根据权利要求1的用于执行数字电视的应用程序的系统，其特征在于，该目标平台从包括以下各项的组中选择：电视机、计算机、移动通信设备、机顶盒及其组合。
5.根据权利要求1的用于执行数字电视的应用程序的系统，其特征在于，该标准语言组件从包括以下各项的组中选择：Ginga-NCL声明环境、Lua脚本语言、Ginga-J命令环境、XHTML浏览器以及连接声明环境和命令环境的桥。
6.能够运行数字电视的应用程序的装置，包括根据权利要求1－5中任一项的用于执行数字电视的应用程序的系统，其特征在于，该装置包括：
a)包含程序代码媒体的计算机可读媒体；
b)用于运行所述程序代码以实施权利要求1中限定的系统的媒体。
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