施智雄

（西昌學院 信息技術系，四川 西昌 615103）

1 引言

在數(shù)字電視時代，增值服務受到運營商的高度重視，隨著有線數(shù)字電視整體平移的推廣，EPG、瀏覽器、雙向服務等增值服務并沒有給運營商帶來預期的紅利，許多整體平移的運營商深陷虧損泥潭。其中一個重要原因在于，大部分有線電視用戶除月租費外，因沒有更新的媒體感受很難推廣額外的付費模式。而隨著直播星和國標地面數(shù)字電視的興起，大量免費節(jié)目投放,增值服務模式也將面臨更為嚴峻的挑戰(zhàn)。如果引入氣味媒體電視必將掀起一輪新的多媒體感受，運營商可以通過加裝附件并進行后期的氣味盒經(jīng)營，可以給運營商帶來更多的增值模式。能在欣賞畫面聽到聲音的同時聞到相應的氣味，更能夠增加臨場的氛圍，特別是一些非常有現(xiàn)場感的氣味，能對用戶留下深刻的影像。筆者提出的基于聲音識別和圖像識別的氣味發(fā)生方案，設備價格較高，識別裝置穩(wěn)定度和正確率都有待進一步改善，文中嘗試利用數(shù)字電視信號中的私有數(shù)據(jù)段，加入由人工識別后與畫面場景同步的氣味信息，在接收機中進行解調并控制氣味發(fā)生裝置產(chǎn)生與現(xiàn)場相對應的氣味信息，實現(xiàn)數(shù)字電視技術中的氣味媒體。

2 數(shù)字氣味媒體電視系統(tǒng)的組成

數(shù)字氣味電視系統(tǒng)與傳統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng)[1]不同的是數(shù)據(jù)編碼（含氣味數(shù)據(jù)）部分。在接收端，可以采用數(shù)字氣味電視接收機，它應具備還原氣味信號，從而重現(xiàn)數(shù)字演播室傳送來的圖像、伴音和氣味節(jié)目；也可利用模擬電視接收機+STB（數(shù)字機頂盒）氣味發(fā)生器的方式實現(xiàn)接收，由模擬電視接收機的顯示器部分顯示圖像與伴音節(jié)目，由氣味發(fā)生器發(fā)出相應的氣味。氣味媒體數(shù)字電視系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 改進后的氣味媒體數(shù)字電視

3 MPEG-2傳輸流中氣味信息的傳輸

數(shù)字視頻壓縮技術的國際通用標準，MPEG-2[2]標準于1994年由運動圖像專家組制定。該標準規(guī)定，傳輸流由一個或多個節(jié)目構成，而每個節(jié)目由視頻流、音頻流、私有信息流（在此改為氣味媒體流）及其他數(shù)據(jù)包構成。

如圖2所示，PAT[3]表的PID值為0，根據(jù)PAT表可以得到各個節(jié)目對應的PID值，如節(jié)目0，PID=122，對應NIT 網(wǎng)絡信息表；節(jié)目 1，PID=60；節(jié)目 20，PID=200 等。如果希望看節(jié)目20并接收氣味數(shù)據(jù)，就根據(jù)200這個PID值得到節(jié)目20對應的PMT表，再進一步查到節(jié)目20的視頻、音頻及私有信息包對應的PID值，分別為500，510和540。解調這些PID值的傳輸包就可以解出音頻和視頻及私有數(shù)據(jù)中氣味的PES包，最終解出音頻流和視頻流及氣味流。在MPEG-2系統(tǒng)層解碼時，需要由一個解復用器按照上述原理對PSI表進行處理，同時將各個音視頻、私有數(shù)據(jù)中氣味基本流從傳輸流中分離出來，送入對應的解碼器中。

圖2 PSI表格解碼

4 氣味信息編碼

由于氣味數(shù)據(jù)將信息放在PES分組里面，數(shù)據(jù)報格式[4]如圖3所示。

圖3 氣味數(shù)據(jù)的存放位置

將氣味信息數(shù)據(jù)寫在PES擴展域中的私有數(shù)據(jù)段里面，并附PID值。設置該私有數(shù)據(jù)加入氣味數(shù)據(jù)：

1）PES擴展域部分（7位字段）的最后一位置1；

2）當可選字段部分的PES_private_data_flag置1時，表示PES分組中有私有數(shù)據(jù)；為0時表示沒有私有數(shù)據(jù)。

3）在PES私有數(shù)據(jù)中添加氣味數(shù)據(jù)信息。但是不能為數(shù)據(jù)包的開始字段 packet_start_code_prefix（0x0000001）相同。

5 氣味解調系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

筆者采用的是ST公司的STi5197[5]低成本QAM解調器和MPEG-2譯碼器，ST40 CPU的處理速度可以達到580 DMIPS(Dhrystone兆指令每秒)，能夠滿足先進的網(wǎng)絡處理需求。標準清晰度 （SD）STB系統(tǒng)級芯片（SoC）STi5197集成了QAM解調器、音視頻譯碼、視頻處理、圖像和顯示、先進的安全性、STB外設、音視頻DAC及數(shù)字音視頻輸出，同時集成USB 2.0主控制器/UPI及以太網(wǎng)MAC MII/RMII，形成完整的STB解決方案，非常適合基于MPEG-2的線纜網(wǎng)絡應用。其內部電路如圖4所示。

5.1 氣味提取系統(tǒng)硬件

STi5197接收傳送流數(shù)據(jù)，STi5197利用內部PID處理單元對輸入數(shù)據(jù)進行分析，用戶通過應用軟件控制STi5197，以提取相應音頻PES數(shù)據(jù)、視頻PES數(shù)據(jù)、程序特殊信息（PSI）、服務信息（SI）及私有數(shù)據(jù)（氣味數(shù)據(jù)）。私有數(shù)據(jù)則被存儲到外部DRAM中，通過應用軟件的控制，STi5197的內嵌CPU可以對這些數(shù)據(jù)直接進行存取操作及氣味數(shù)據(jù)提取并經(jīng)UART向氣味發(fā)生器控制發(fā)送氣味數(shù)據(jù)。氣味提取系統(tǒng)如圖5所示。

5.2 氣味發(fā)生器控制接口電路

由于氣味數(shù)據(jù)量較小，每小時傳輸不同氣味為10～20次，由于氣味的消失有5～10min的時間。在輸出時采用RS-232傳送到氣味控制盒，需要注意的是一般的數(shù)字機也有RS-232接口，它的作用是RS-232接口進行軟件升級，或者下載到U盤進行軟件升級。為降低成本設計，采用89S52與STi5197的RS-232接口連接，將氣味流信息經(jīng)89S52解碼后送控制命令譯碼后送驅動控制電路執(zhí)行氣味產(chǎn)生，氣味發(fā)生器控制接口電路如圖6所示。

6 小結

利用人工識別后在數(shù)字電視信號中加入氣味信號，與內容的匹配效果更好，在數(shù)字電視中加入新媒體信息，而且在數(shù)字電視機頂盒及數(shù)字電視信號中也可以中間件形式進行加密和付費接收，并且可以在氣味盒的使用中配套銷售相應的氣味劑，為地方電視臺開辟了新的服務領域，也使多媒體電視中加入了新的氣味媒體，這一新媒體數(shù)字電視將使數(shù)字電視領域得到更廣泛的應用，會有廣闊的市場前景。

圖4 STi5197方框圖

圖5 氣味提取系統(tǒng)硬件

圖6 氣味發(fā)生器控制接口電路

[1]國家標準化管理委員會.中國數(shù)字電視地面廣播標準系統(tǒng)介紹及方案介紹[EB/OL].[2009-12-22].http://www.dianyuan.com/blog/u 2008-12/308016_1230194185.doc.

[2]鐘玉琢，喬秉新.運動圖像及伴音通用編碼國際標準—MPEG-2[M].北京：清華大學出版社，1997.

[3]方濤.數(shù)字電視業(yè)務信息及其編碼[M].北京：北京國防工業(yè)出版社，2003.

[4]郭敏強.基于AVS的高清晰數(shù)字電視設計[J].電視技術，2006（5）：52-53.

[5]ST.ST STi5197 STB SoC解決方案[EB/OL].[2009-12-20].http://www.elenchina.com/scheme.do?method=view&id=4028801e203c1204 17de2040046.