0 引 言
    移動多媒體廣播目前已經成為炙手可熱的發(fā)展熱點。移動多媒體廣播業(yè)務是指通過衛(wèi)星和地面無線廣播方式，在具有7英寸以下小屏幕的移動便攜式終端上，實現隨時隨地接收廣播電視節(jié)目收視與信息服務。
    我國于2006年提出了具有自主知識產權的中國移動多媒體廣播(China Mobile Multimedia Broadcast—ing，CMMB)系統，能夠支持諸如手機、PDA、MP3、MP4、數碼相機、筆記本式計算機等小尺寸、小屏幕、移動便攜的多種終端，實現隨時隨地提供廣播影視節(jié)目和信息服務，滿足當代社會“信息無處不在”的需求。為了實現較高質量的電視節(jié)目接收和播放，終端的性能起著重要的作用，其中終端的音視頻解碼能力又是主要因素。同時兼顧到終端的成本，選擇合適的軟硬件平臺十分關鍵。因此本設計兼顧數字移動電視的性能要求和成本兩個方面。

l CMMB系統架構與終端結構簡介
    2006年10月24日，國家廣播電影電視總局正式頒布了中國移動多媒體廣播CMMB系統的廣播信道行業(yè)標準《GY／T 220．1—2006移動多媒體廣播第1部分：廣播信道幀結構、信道編碼和調制》，確定了采用我國自主研發(fā)的移動多媒體廣播傳輸技術標準(Satellite—Terrestrial Interactive Multi—service Infrastructure。STiMi)。目前國際上還沒有形成統一的移動多媒體廣播技術標準，尚處于大規(guī)模應用的前期，因此該標準的及時出臺，對我國移動多媒體廣播和相關民族工業(yè)的發(fā)展具有重要的促進作用。
    CMMB技術體系是利用大功率S波段衛(wèi)星信號覆蓋全國，利用地面增補轉發(fā)器同頻同時同內容轉發(fā)衛(wèi)星信號補點覆蓋衛(wèi)星信號盲區(qū)，利用無線移動通信網絡構建回傳通道，從而組成單向廣播和雙向交互相結合的移動多媒體廣播網絡。CMMB體系架構如圖1所示。

數字移動電視終端的硬件部分主要分為兩部分：電視的接收模塊和播放顯示模塊。前者負責控制CMMB信號，后者負責播放音視頻數據。數字移動電視的接收模塊采用泰合志恒公司生產的模塊。接收模塊的主要功能包含：電視芯片的初始化，設置頻點，掃描頻點；獲取頻道信息，設置頻道；接收及停止音視頻數據；測試電視信號強度大小。播放顯示模塊以三星的ARMll處理器S3C6400為核心的嵌入式系統。
    終端的軟件部分以Linux操作系統為平臺，而電視播放器軟件結合泰合志恒電視接收模塊的SDK，能夠實現數字電視的控制和播放。

2 數字電視系統軟件設計
    數字電視的系統結構由主界面、電視接收模塊SDK和音視頻播放模塊3部分組成，如圖2所示。

3個模塊的主要功能如下：
    主界面：提供數字移動電視的用戶界面，與用戶交互，提供播放電視，選臺，設置音量，設置靜音等功能。電視接收模塊SDK：數字電視控制引擎，封裝SPI的驅動程序，向上提供接口，用來接收數字電視信號，提供音視頻數據，控制信息等。音視頻播放模塊：用于播放音視頻數據。
2．1 主界面[!--empirenews.page--]
    主界面完成的具體工作包含：搜索可用的電視頻點；選擇收看的電視頻道；檢測當前的信號強度；讀取接收到的音視頻數據；對接收到的音視頻數據進行解碼；播放解碼后的音視頻數據；對當前播放的節(jié)目進行錄像；調節(jié)音量大??；靜音功能。
    主界面利用調用泰合電視接收模塊SDK，通過SPI驅動程序讀寫數據，并將接收到的CMMB復用子幀解析成H．264格式的視頻數據，AAC格式的音頻數據和其他數據。然后調用播放器模塊，將H．264格式的視頻數據和AAC格式的音頻數據解碼并播放。
2．2 電視接收模塊SDK
    電視接收模塊SDK提供對CMMB電視信號的控制，包括：電視芯片的初始化，設置頻點，掃描頻點；得到頻道信息，設置頻道；接收及停止音視頻數據；測試電視信號強度大小。
    該模塊主要由數據處理模塊及信號控制模塊2個子模塊組成。
    數據處理子模塊在打開引擎時，會生成一個線程，這個線程用來讀取CMMB信號，并進行分析、處理，其流程如圖3所示。

這個子模塊是一個死循環(huán)，在循環(huán)中，先通過一個標志進行判斷，如果需要處理數據，首先讀取一幀數據，如果沒有數據，則阻塞在這兒。然后對這幀數據進行分析，分別放入音頻，視頻，其他數據的緩沖區(qū)，最后，調用回調函數對各種數據進行處理，將音視頻數據發(fā)送給音視頻播放模塊來播放。
    另一個子模塊，信號控制模塊主要是提供控制接口讓上層調用，以完成對CMMB信號的處理。該子模塊主要包含以下功能接口函數：引擎的初始化：創(chuàng)建讀數據線程，啟動初始化；引擎的打開：對電視芯片初始化；設置頻點：設置當前頻點；得到ESG信息：從信號中提取ESG信息并分析；關閉引擎：清除用到的資源，硬件重置位；得到頻道信息列表：發(fā)送請求，分析頻道信號；設置頻道：設置當前頻道；得到參數：能得到信號強度，當前頻道等參數。
2．3 音視頻播放模塊
    音視頻播放由3個線程來完成。這3個線程分別為視頻處理線程、音頻處理線程、數據接收線程。
    視頻處理線程：
    (1)先判斷緩沖區(qū)隊列有沒有視頻數據，如果沒有，休眠10 ms；
    (2)有數據的話，因為視頻數據是根據時間戳順序作為隊列放在緩沖區(qū)的，取出第一幀，判斷是否已經過時，如果是很老的數據，已經錯過了播放時間，則判斷幀類型，如果是關鍵幀，則解碼并顯示，否則，丟掉這一幀，然后轉到第(1)步；
    (3)否則，判斷這一幀是否到了播放時間，如果是，則將這幀數據解碼并顯示，然后轉到第(1)步；
    (4)如果沒有到播放時間，則休眠10 ms。然后轉到第(1)步。
    音頻處理線程：
    (1)先判斷緩沖區(qū)隊列有沒有音頻數據，如果沒有，休眠10 ms；
    (2)有數據的話，因為音頻數據是根據時間戳順序作為隊列放在緩沖區(qū)的，取出第一幀，判斷是否已經過時，如果是很老的數據，已經錯過了播放時間，則丟棄，然后轉到第(1)步；
    (3)否則，判斷是否到了播放時間，如果是，則將這幀數據解碼并播放，然后轉到第(1)步；
    (4)如果沒有到播放時間，則休眠10 ms。然后轉到第(1)步。
    數據接收線程：數據接收線程不屬于播放器模塊，它是電視接收模塊的一部分。
    (1)如果有數據到來，判斷有沒有視頻數據，如果有，將它們全部插入到視頻緩沖區(qū)；[!--empirenews.page--]
    (2)判斷有沒有音頻數據，如果有，將它們都插入到音頻緩沖區(qū)；
    (3)阻塞，等待數據到來；
    (4)當有數據到來時，轉到第(1)步。
    音視播放器模塊共有4個子模塊：緩沖區(qū)管理、音視頻同步、音視頻解碼、視頻顯示。
2．3．1 緩沖區(qū)管理
    一共設計2個隊列，音頻緩沖隊列，視頻緩沖隊列。每幀數據放入緩沖區(qū)，成員分別為幀長，幀類型(視頻有，音頻無)，時間戳，數據指針。幀長表示幀數據長度，幀類型里，1表示關鍵幀，0表示非關鍵幀，時間戳表示幀數據播放的時間，數據指針指向幀數據緩沖區(qū)。當有新的數據到來時，構造一個幀成員，填入各項參數，然后根據時間戳，將他插入到緩沖隊列，播放時間近的放在前面。流程如下：
    (1)首先構造一個幀緩沖成員；
    (2)按照幀數據內容填充幀緩沖；
    (3)根據時間戳，按照近的在前面的原則，放入緩沖區(qū)隊列。
2．3．2 音視頻同步
    音視頻數據始終與系統時間進行同步，起初初始化時，先在緩沖區(qū)存放1 s的數據。因為系統時間與發(fā)送的數據時間戳不一定相同，所以不用絕對時間，而是以緩沖區(qū)的第一幀時間戳為開始時間，后面的數據都以與這幀數據的時間差這個相對時間為準。
    視頻和系統時間同步的流程如下：
    (1)判斷緩沖隊列是否為空，如果是空，休眠10 ms；
    (2)如果非空，從緩沖隊列取出一幀，判斷這幀數據是否已經過時，如果超過播放時間100 ms以上，則判斷幀類型，如果是非關鍵幀，丟掉這幀數據，否則處理這幀數據，然后跳到第(1)步；
    (3)如果這幀數據剛剛超過播放時間并且超過時間不超過100 ms，則處理這幀數據，然后跳到第(1)步。
    音頻和系統時間同步的處理流程如下：
    (1)判斷音頻緩沖區(qū)是否為空，如果是空，休眠10 ms；
    (2)如果非空，取出一幀數據，判斷是否已經超過播放時間100 ms，如果是，丟棄這幀數據，跳到第(1)步；
    (3)否則，處理這幀數據，跳到第(1)步。
2．3．3 音視頻解碼
    數字移動電視信號目前音頻采用的是AAC編碼，利用開源解碼庫libfaad2來解碼，libfaad2的使用流程如下：
    (1)首先對解碼器進行配置，設置一些解碼參數，例如采樣率，聲道數等；
    (2)然后初始化解碼器；
    (3)如果有需要解碼的音頻幀，依次調用NeAAC—DecDecode進行解碼；
    (4)當音頻幀都解碼完畢，需要關閉解碼器。
    三星的S3C6400芯片提供了多種格式視頻的硬件編解碼器，簡稱為MFC(Multi—format Video Codec)，支持的功能有：MPEG一4 Simple Profile編解碼；H．264／AVC Baseline Profile編解碼；H．263 P3編解碼；VC一1(WMV9)Main Profile編解碼；支持多任務，如同時完成1路編碼和3路解碼；支持多格式，如同時進行MPEG一4編碼和H．264解碼。理論上MFC性能可以達到全雙工的720*480 30幀／s(或720*576 25幀／s)的編解碼。
    MFC驅動負責直接控制MFC硬件完成實際的編解碼操作，提供類似字符設備的接口；MFC API封裝了底層驅動的控制接口，給上層提供函數調用的接口方式，解碼器調用流程如圖4所示。

2．3．4 視頻顯示[!--empirenews.page--]
    對于解碼后的數據，首先要將YUV格式轉換為RGB格式，轉換可以使用硬件來進行。三星的S3C6400芯片提供的PostProcessor(以下簡稱Post或PP)支持的功能有：視頻／圖像的縮放；視頻格式轉換；顏色空間轉換(RGB<一>YUV)；視頻輸入支持420，422格式，輸出支持YCbCr420，YCbCr422格式；圖像格式支持16位RGB(565格式)、24位RGB；最大分辨率支持2 048×2 048；支持單幀模式(Per Frame RunMode)和自動模式(Free Run Mode)。

3 結 語
    本數字電視系統能夠實現穩(wěn)定可靠的對CMMB信號的控制并具有完善的正常或異常退出機制。接收CMMB標準(H．264 320*240／AAC)的音視頻數據時，播放速率達到25幀／s。畫面流暢，停頓少，沒有明顯的馬賽克。界面友好，操作簡便，功能穩(wěn)定，同時具有較高的實時性。