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交互電視技術
交互電視技術
交互電視是數(shù)字電視的一種應用�，F(xiàn)時的普通電視不但向著高清晰度電視方向發(fā)展，同時將發(fā)展成可提供豐富信息和娛樂業(yè)務的雙向交互式媒體，它在單向分配業(yè)務的基礎上，增加交互功能，形成雙向信道。這樣不僅用戶可通過上行返回信號參與選擇，通過下行節(jié)目信息收看節(jié)目，提供點播電視、電視購物、電視教育、電子銀行、多媒體電子郵件，交互式游戲等各種交互服務。這就是交互電視（iTV）。
一、交互電視概念
1、 基本形式
對于交互電視而言，完全交互方式是交互的極致，具有按需獲取的全部優(yōu)點，但是其服務成本也非常高。除了在前端需要大量的設備之外，還需要占用大量的頻譜資源。以典型的安全交互式業(yè)務-視頻點播為例，每一個點播用戶將占用一個獨立的流。因此，前端必須具有足夠的流播放能力。其次，每一個流會占用相應的頻譜，即占用一個傳輸通道。如果按IP方式運行，同樣會占用相應的數(shù)據(jù)帶寬。在有線網(wǎng)絡中，可以拿出來用的頻譜大概能夠支持數(shù)百個獨立通道，僅僅能夠滿足相當與小規(guī)模用戶數(shù)量的水平，甚至無法實現(xiàn)對城市一級的服務，更談不到面向全省、全國。
廣播方式交互電視的實質是在廣播端發(fā)出更多的內容，由用戶根據(jù)需要通過機頂盒進行選擇。
例如，典型的交互體育節(jié)目形態(tài)之一是多角度節(jié)目。在這
類型的節(jié)目中，電視臺將提供多個不同角度的攝像機圖像信號，用戶可以利用遙控器選擇。
其特點是：
（1） 服務成本低。
無線廣播方式下的服務成本與用戶數(shù)量無關，有線電視的基礎建設費用雖然與用戶數(shù)量有一定關系，但廣播方式運營成本仍然較低，例如有線電視的月收視費用只有十余元。完全交互方式將占用大量資源，同時服務成本與用戶數(shù)量成正比。
（2） 適用于當前的單向網(wǎng)絡
廣播方式只需要單向傳輸通道，因此，目前未改造的單向有線電視網(wǎng)絡可直接使用，不需要投入大量資金進行雙向改造。
（3） 繼承傳統(tǒng)電視
這種方式下的制作和播出系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的電視制作播出系統(tǒng)相同，原有的軟硬件資源均可以直接遷移到廣播方式的交互電視相同中使用。
基于廣播方式的交互電視可以視作由若干個視頻通道和一個圖文/數(shù)據(jù)通道的組合。如上圖1所示。
將若干個視頻通道與圖文捆綁，組成一個傳輸流，并在用戶機頂盒上實行交互操作。這一捆綁并不意味著簡單的疊加，而是要根據(jù)內容和交互操作的要求進行細致的安排。
3、 體系結構
交互電視的體系結構可以仿照網(wǎng)絡的開放系統(tǒng)互連（OSI）七層參考模型，分為以下幾個層次來描述，如下圖2。
節(jié)目層所涉及的是節(jié)目的軟體。在交互電視系統(tǒng)內，節(jié)目
可以簡要地分為影音節(jié)目和圖文節(jié)目兩大類。
影音節(jié)目與傳統(tǒng)的電視節(jié)目一樣，以圖像和聲音作為表現(xiàn)手段。原有的大量資料、素材以及制作好的節(jié)目均可以使用。
圖文節(jié)目以靜止圖像和文字為表現(xiàn)形式，適用于新聞、廣告、天氣預報等，這部分的制作大致與網(wǎng)頁制作類似最終形成數(shù)據(jù)文件。
（2） 編碼層
編碼層是將節(jié)目層的內容通過編碼形成符合DVB標準的MPEG/TS流。
其中，影音層內容經(jīng)過MPEG-2編碼器，壓縮成指定帶寬的傳輸流。圖文內容或數(shù)據(jù)則通過多協(xié)議封裝程序形成符合MPEG/TS流的數(shù)據(jù)包。一般采用私用數(shù)據(jù)協(xié)議或DSM-CC。為了控制圖文、數(shù)據(jù)內容的傳輸速度，必須采用特定的數(shù)據(jù)打包程序。
編碼器的輸出一般為ASI接口，直接連接到復用器。
接收端則處理相應的解碼功能，分別重新形成視頻、音頻和圖文數(shù)據(jù)。
（4） 復用層
復用層很簡單，只是將編碼層的結果，包括影音和圖文，復用成為一個傳輸流。
由于交互節(jié)目中實際使用的影音內容會有多個信道，例如適用于多角度競賽節(jié)目的情況中可能有3個以上的附加信道，所以復用器將具有多個輸入端。
在接收端，這一層負責解復用，將一個MPEG/TS流恢復為若干個MPEG-2影音和圖文、數(shù)據(jù)流，是發(fā)送端的逆過程。
（5） 傳輸層
傳輸層處理將MPEG/TS流傳輸?shù)綉�。這一層抽象地定義了傳輸?shù)墓δ埽@些功能包括信道編碼和調制等。對于光纜，這部分可以是G . 703接口或QAM 調制器；對于衛(wèi)星傳輸則是QPSK調制器；對于地面廣播則是COFDM或8VSB，取決于采用哪種類型的傳輸方式。
對應于接收端，傳輸層負責相應的解調和信道糾錯等。
在整體上看，發(fā)端的內容是從上至下逐層處理，直至到達傳輸層后經(jīng)由物理通道傳送到接收端，接收端則按照相反的次序，從下至上逐層逆處理，最終還原為影音和圖文節(jié)目內容。從圖中可以看出，在發(fā)端最先處理的功能在接收端必定是最后處理的功能。
4、 交互方式與實現(xiàn)方法
采用何種交互方式主要是由提供何種類型的服務決定的。對于視頻點播之類的服務，必須采用實時交互方式，而對于根據(jù)用戶選擇決定劇情發(fā)展的應用而言，就不一定采用實時方式。
（1） 實時方式
用戶信息可以直接地、立即地影響信息或節(jié)目選擇和傳送，例如：節(jié)目選擇、速進、速退、靜止等控制，也可以是電視郵件或即時的電視購物。采用實時交互方式具有較好的響應速度，觀眾的要求可以立即得到滿足，但是也需要具有相應的通信線路和足夠的處理能力。例如，對于少量的請求是可以做出實時回應的，而對于數(shù)萬或數(shù)十萬用戶的同時請求，幾乎沒有任何一種實時系統(tǒng)具有足夠的能力和資源做出實時響應。一個簡單的例子是現(xiàn)在經(jīng)常提到的視頻點播。這是一個典型的實時交互應用，由于每個用戶要占用一個獨立的視頻流，所以無論是頻譜資源或帶寬資源和服務器處理能力都無法有效地滿足大量用戶。
在實時交互系統(tǒng)中，返回通道可以采用雙向有線電視網(wǎng)絡、電話以及互聯(lián)網(wǎng)。
（2） 非實時方式
系統(tǒng)采用非實時的方式對用戶的選擇做出響應。如根據(jù)觀眾的意見決定劇情發(fā)展、節(jié)目內容的選擇等。在這種方式中，不要求有非常高的響應速度，所以處理能力也沒有很高的要求。由于用戶請求不必立即影響信息或節(jié)目傳送，所以可以在稍晚的時間中，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)決定傳送內容。
非實時交互系統(tǒng)可以選擇電話或互聯(lián)網(wǎng)作為返回通道。
二、交互電視技術的標準
在交互電視技術中，數(shù)據(jù)廣播是下行信道協(xié)議中對傳統(tǒng)電視廣播的重要擴展，這個數(shù)據(jù)廣播包括傳輸數(shù)據(jù)的低層協(xié)議和標準，也包括上層的應用。分別稱其為數(shù)據(jù)廣播標準和數(shù)據(jù)廣播應用。目前，在國內沒有指定統(tǒng)一的交互電視系統(tǒng)的標準，現(xiàn)在分別對國外的交互電視技術的標準作以介紹。
DVB關于數(shù)據(jù)廣播協(xié)議方面的標準主要圍繞著物理層和傳輸層，主要包括：
（1） ISO/IEC 13818-1：Systems-International Standard（IS）
（2） ISO/IEC 13818-6：Digital Storage Media Command and Control（DSM-CC）
（3） ETS 300 800 ：DVB interaction channel through CATV Networks
（4） ETS 300 801 ：DVB interaction channel through PSTN/ISDN
（5） ETS 300 803 ：DVB interaction channel for Satellite Master Antenna TV distribution system （SMATV）
（6） ETS 300 802 ：DVB Network-independent protocols for DVB interactive services
（7） TR 101 194 ：DVB Guidelines for the use of the DVB network-independent protocols for interactive services
（8） EN 301 192：DVB；Specification for Data Broadcasting Services in DVB
（9） DVB SI-DAT：Implementation Guidelines for Data broadcasting
（10） EN 300 468：DVB；Specification for Service Information （SI）in DVB streams
其中，（2）是整個數(shù)據(jù)廣播標準的基礎；（3）（4）（5）是與低層網(wǎng)絡相關的協(xié)議；（6）是與低層網(wǎng)絡無關的協(xié)議，規(guī)定了參考模型中各信道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸所使用的協(xié)議棧；（8）是如何在廣播信道中封裝數(shù)據(jù)的標準。以上標準都應歸屬于傳輸層，為上層應用提供數(shù)據(jù)通道。
對于廣播電視系統(tǒng)，（2）（8）是最為重要的標準，（2）是DCM-CC標準，（8）是DVB的數(shù)據(jù)廣播標準，其中在DSM-CC的基礎上規(guī)定了DVB Object Carousel和DVB Data Carousel，并且定義了DVB Multiprotocol Encapsulation 協(xié)議。
2、 交互通道協(xié)議
交互通道的采用是交互電視區(qū)別于傳統(tǒng)電視系統(tǒng)的重要特點，通過交互通道，接收機可以主動地和服務器進行通信，從而實現(xiàn)用戶完全主動地獲得服務的目的。關于這部分協(xié)議DVB組織進行了詳細的規(guī)定，主要分為與具體網(wǎng)絡接口相關的協(xié)議和與具體網(wǎng)絡無關的協(xié)議。
針對CATV，PSTN/ISDN，DECT，GSM,LMDS和SMATV的網(wǎng)絡接口，分別在ETS300 800,ETS300 801,EN 301 193,EN 301 195,EN301 199和TR 101 201中進行了規(guī)范。
與具體網(wǎng)絡無關的協(xié)議基于主要包括TCP/IP協(xié)議簇，圖2中的空白部分做擴展之用。UNO-RPC指的是Internet Inter-ORB協(xié)議。
3、應用層標準（MHP）
多媒體家庭平臺（Multimedia Home Platform, MHP）定義了交互數(shù)字應用與其所運行的終端之間的通用接口，這一接口解除了不同的應用提供商與不同的MHP終端實現(xiàn)中特定的硬件和軟件細節(jié)間的耦合關系。它使數(shù)字內容提供商可以使用各種各樣的終端，從低端到高端機頂盒、數(shù)字電視機，從而實現(xiàn)了內容只需創(chuàng)作一次就可在"任何"地方運行。MHP的第一個版本多媒體家庭平臺規(guī)范提供了基于Java，在廣播網(wǎng)絡上為應用提供交互能力的應用程序接口（API）。MHP系統(tǒng)由用戶終端、中間件和一組開放的支持廣泛業(yè)務的標準API集合組成。符合MHP規(guī)范的交互應用應該能夠在不同的廣播網(wǎng)絡和軟硬件環(huán)境下正常運行，MHP機頂盒使得交互應用能夠在一個相對于應用的提供商、創(chuàng)作者和廣播網(wǎng)絡完全中立的環(huán)境中接收和呈現(xiàn)。MHP規(guī)范的核心是基于DVB-Java平臺的，該平臺包括一個符合Sun公司定義的虛擬機。
MHP作為一個開放的中間件標準，它使得機頂盒的開發(fā)者不需要任何的移植工作就可以為所有符合MHP標準的機頂盒開發(fā)應用。同時MHP也為不同的廣播網(wǎng)絡如電纜、衛(wèi)星和地面廣播上的應用開發(fā)提供了一個通用平臺。
MHP標準采用了層次（Profiles）結構，使得它可以不斷的增加新的功能和要求。根據(jù)不同的功能需求和所支持應用的類型，MHP被劃分為增強廣播、交互廣播和因特網(wǎng)訪問3個主要的層次。
（1） 增強廣播
該層次描述了提供或者僅需要本地接收機內完成交互的接收機和應用，在這一層次中所使用的網(wǎng)絡接口為單向的網(wǎng)絡廣播。
（2） 交互廣播
該層次描述了提供或者需要使用（雙向）回傳信道提供交互服務的接收機和應用。
（3） 因特網(wǎng)訪問
該層次描述了需要提供或者訪問因特網(wǎng)內容和服務的接收機和應用。
從MHP規(guī)范的作用范圍來看可將MHP模型分為3層：
（1） 資源
包括硬件資源和軟件資源，如機頂盒、操作系統(tǒng)和驅動程序等。
（2） 系統(tǒng)軟件和API
包括MHP中間件API，應用導航（或者稱為應用管理器）等部分。
（3） 應用
是相互作用共同運行于同一環(huán)境下的Java類的集合。
三、交互電視技術的現(xiàn)實應用和展望
目前，交互電視的應用集中在以下幾個方面：
用戶控制功能：屏幕指南（EPG） 視頻點播（VOD）
個人錄像機（PVR）
信息功能：新聞點播、天氣預報、體育、教育、電影預告
通訊功能：電子郵件、分類廣告、商品零售、聊天
游戲功能：互動游戲、電視猜謎
客戶服務：帳單、電視銀行以及其它各種幫助
交互電視最早在歐洲產(chǎn)生并實際使用。在法國，將近20%的數(shù)字用戶在電視上登錄銀行。這種定期的使用模式產(chǎn)生了可預測的財源。世界上最大的互動電視游戲頻道PlayJam是最熱門的游戲場所，每年美國、英國和法國的玩家在上面玩的游戲超過14億次。一天中每次游戲的時間平均為25分鐘。在西班牙，有關ITV的統(tǒng)計表明，典型的互動廣告每六個用戶中有一個用戶回應。直接營銷得到的回應率也不過如此。
Forrester研究院將把iTV稱為新型電視商務模式，到2004年預測產(chǎn)值將達200億美元。（Strstegy Analytics）公司估計，到2005年，84%的數(shù)字電視用戶將用上交互式服務。Datamonitor公司預測，到2006年，iTV將成為世界上最大的交互式平臺，甚至超過因特網(wǎng)。
交互電視的潛力在近期最有力的證明，是英國數(shù)字衛(wèi)星電視營運商BskyB在2001年推出的交互電視系列劇《Big Brother》。交互方式是信號輸入采用機頂盒調制解調器，以英國電信的電話線路回傳。該節(jié)目讓12個年輕人同處一室，面對實況攝像機生活兩個月；而電視觀眾則觀察他們的一舉一動，通過電話投票選擇讓誰留下來，誰離開。最后留下的人，獲得巨獎。該節(jié)目一經(jīng)播出，引起轟動,高峰收視人數(shù)仍上升到高達50%。在2000萬人次的電話投票中，大約25%是通過交互式服務進行的，它還提供了不同的機位選擇、時延錄制、來自《Big Brother》房子的新聞及所有參賽者信息的定期更新�！禕ig Brother》每到一處放映，就會產(chǎn)生大量的模仿者。其中最主要的是于2001年年底用DTT平臺在ITV2頻道播出的《百萬富翁》的交互版本。觀眾被英國最大的商業(yè)地面電視頻道ITV1上的獨立的地面電視版本吸引過來。起初，參與采用交互式答問形式的比賽是免費的。但一旦事實證明它受人喜愛的程度足以將它轉換成一個有償播放節(jié)目，真正的創(chuàng)收能力隨之而來。
在英國，2001年興起的另一個ITV領域就是新聞。Sky News Active頻道是2000年6月開播的，現(xiàn)在已成為BskyB訂戶最多的頻道之一。通過固定的Sky News頻道接入的Active頻道，對標題新聞、體育、娛樂和氣象進行24小時的隨時更新。對新聞事件進行交互式投票是每天進行的。多達9萬人回答了9月份的一個關于英國是否應該參加美國反恐怖主義活動的問題。以一個通常最大收視人數(shù)為10萬人的頻道來說，這是一個引人注目的數(shù)字，它證實了刺激性內容的重要性。
以上說明交互電視提供商必須提供用戶方適當?shù)慕换バ问�，特別是返回的意向性信息的形式（比如大數(shù)判決），以適應交互電視提供和應用的不對稱性，使提供商的投入得到回報。否則，過度的用戶交互性，按需所取的完全交互方式，即每用戶都實現(xiàn)點對點獨立設計交互內容，將使整個交互系統(tǒng)復雜龐大，系統(tǒng)投入資金過大，從而限制提供商的積極性，超出提供商的能力，使得交互電視的發(fā)展進入誤區(qū)。
交互電視提供了豐富的表現(xiàn)手段。交互電視將永久性地改變人們使用和欣賞電視的方式。被動的印象將轉變?yōu)橹鲃拥捏w驗。當人們的娛樂越來越豐富，參與度越來越深的時候，也產(chǎn)生了嶄新的收益源泉。這反過來，會促進交互電視的發(fā)展。
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