氣味媒體電視的設計與實現

施智雄

（西昌學院 信息技術系，四川 西昌 615103）

1 引言

在數字電視時代，增值服務受到運營商的高度重視，隨著有線數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字電視的興起，大量免費節目投放,增值服務模式也將面臨更為嚴峻的挑戰。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生方案，設備價格較高，識別裝置穩定度和正確率都有待進一步改善，文中嘗試利用數字電視信號中的私有數據段，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生裝置產生與現場相對應的氣味信息，實現數字電視技術中的氣味媒體。

2 數字氣味媒體電視系統的組成

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

圖1 改進后的氣味媒體數字電視

3 MPEG-2傳輸流中氣味信息的傳輸

數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。該標準規定，傳輸流由一個或多個節目構成，而每個節目由視頻流、音頻流、私有信息流（在此改為氣味媒體流）及其他數據包構成。

如圖2所示，PAT[3]表的PID值為0，根據PAT表可以得到各個節目對應的PID值，如節目0，PID=122，對應NIT 網絡信息表；節目 1，PID=60；節目 20，PID=200 等。如果希望看節目20并接收氣味數據，就根據200這個PID值得到節目20對應的PMT表，再進一步查到節目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據中氣味的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、私有數據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

由于氣味數據將信息放在PES分組里面，數據報格式[4]如圖3所示。

圖3 氣味數據的存放位置

將氣味信息數據寫在PES擴展域中的私有數據段里面，并附PID值。設置該私有數據加入氣味數據：

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分組中有私有數據；為0時表示沒有私有數據。

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

5 氣味解調系統的具體實現

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)，能夠滿足先進的網絡處理需求。標準清晰度 （SD）STB系統級芯片（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及數字音視頻輸出，同時集成USB 2.0主控制器/UPI及以太網MAC MII/RMII，形成完整的STB解決方案，非常適合基于MPEG-2的線纜網絡應用。其內部電路如圖4所示。

5.1 氣味提取系統硬件

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

5.2 氣味發生器控制接口電路

由于氣味數據量較小，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89S52解碼后送控制命令譯碼后送驅動控制電路執行氣味產生，氣味發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字電視信號中加入氣味信號，與內容的匹配效果更好，在數字電視中加入新媒體信息，而且在數字電視機頂盒及數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，這一新媒體數字電視將使數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 氣味提取系統硬件

圖6 氣味發生器控制接口電路

[1]國家標準化管理委員會.中國數字電視地面廣播標準系統介紹及方案介紹[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.數字電視業務信息及其編碼[M].北京：北京國防工業出版社，2003.

[4]郭敏強.基于AVS的高清晰數字電視設計[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.