Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 4
Referáty
HbbTV – Experimentální pracoviště na ČVUT
1
Úvod
V poslední době dochází k nebývale rychlému rozvoji
televizní techniky. Prakticky současně s přechodem
na digitální televizní vysílání došlo i k zásadní inovaci
televizních přijímačů, rychle se rozšiřuje počet televizních
programů i vysílání v HD kvalitě.
Podobným způsobem se rozvíjí i oblast doplňkového
televizního vysílání. Již v době analogového vysílání
se objevily první služby, které doprovázely televizní vysílání.
Z nich nejrozšířenější je dodnes vysílaný teletext, tedy
doplňkový přenos několika set textových stránek, které si
televizní divák může zobrazit na svém přijímači. Zajímavou
a často využívanou součástí teletextu je služba zvaná „skryté
titulky“. Mezi další služby patří např. služba VPS/PDC (Video
Programming System/Programme Delivery Control), která
umožňuje automaticky zahájit záznam pořadu v době jeho
skutečného začátku, nebo služba WSS (Wide Screen
Signaling), přenášející informaci o formátu vysílaného obrazu.
Zahájení digitálního vysílání umožnilo významně rozšířit
i oblast doplňkových služeb. V rámci evropského projektu
DVB byla pro tyto účely standardizována interaktivní
platforma MHP (Multimedia Home Platform), která definuje
způsob přenosu programovatelných aplikací i jejich spuštění
na televizním přijímači. Aplikace, které jsou většinou založeny
na jazyku Java, mohou být jak lokálně interaktivní (např. hry),
tak v případě propojení přijímače s poskytovatelem služby
zpětným kanálem i plně interaktivní. V současné době je MHP
platforma definována ve třech verzích, základní verze MHP
1.0.x definuje profily Enhanced Broadcast (rozšířené vysílání,
bez zpětného kanálu) a Interactive Broadcast (podporuje
zpětný kanál), vyšší verze MHP 1.1.x přidává profil Internet
Access, umožňující i stahování aplikací z Internetu (aplikace
však musí být signalizovaná v transportním toku DVB)
a nejvyšší verze MHP 1.2.x doplňuje platformu o profil IPTV,
umožňující šíření DVB služeb již pouze přes IP protokol.
Přestože rozvoj interaktivních doplňkových služeb, založených
na platformě MHP, byl uváděn jako jeden z hlavních důvodů
přechodu na digitální televizní vysílání, aktivně se tato
platforma především z důvodu licenční politiky využívá jen
v několika státech (např. v Itálii), v České republice se nikdy
nerozšířila.
S rozvojem širokopásmového internetu zahájili jednotliví
výrobci televizních přijímačů vývoj tzv. proprietárních
platforem pro své „chytré“ televizní přijímače (Smart TV).
Tyto přijímače jsou doplněny jednoúčelovými funkcemi, tzv.
widgety, které umožňují spustit služby, dostupné na internetu.
V současné době je většina televizních přijímačů vybavena
widgety pro prohlížení webových stránek, přehrávání videa
ze serveru YouTube či sdílení multimediálního obsahu
v domácí síti (služba DLNA). Důležité je, že pro každou
aplikaci musí být v přijímači instalován příslušný widget
(vyvinutý pro danou proprietární platformu), jinak je služba
pro tento přijímač nedostupná. Nové aplikace vznikají často
za podpory výrobců televizních přijímačů a jsou tedy nejprve
dostupné pouze v rámci jejich proprietárních platforem.
25
Např. dnes u nás nejrozšířenější videopůjčovna TopFun byla
nejprve přístupná pouze na platformě fy. Samsung, další
výrobci postupně doplňovali své platformy o příslušné
widgety, dodnes však není tato aplikace dostupná např.
na platformě fy. Sharp.
Požadavek kompatibility jednotlivých platforem a služeb
řeší v současné době nový otevřený standard HbbTV (Hybrid
broadband broadcast Television), který především díky své
otevřenosti představuje patrně do budoucnosti základní
standard pro oblast doplňkových interaktivních televizních
služeb. Cílem standardu je zajistit, aby aplikace odpovídající
standardu HbbTV byly spustitelné na všech přijímačích,
označených logem HbbTV.
Na katedře radioelektroniky FEL ČVUT v Praze je
k dispozici laboratorní pracoviště pro generování a vysílání
signálu DVB-T, které bylo doplněno o možnost testování MHP
aplikací. Vzhledem k vysoké perspektivě rozšíření nového
standardu pro přenos doplňkových aplikací bylo toto
pracoviště doplněno dále o možnost testování aplikací podle
standardu HbbTV.
Stručný funkční popis standardu HbbTV i vytvořeného
pracoviště je náplní tohoto článku.
2
HbbTV
HbbTV, jak již překlad anglického slovního spojeni
Broadcast a Broadband napovídá, je spojení služeb klasického
vysílání (kabelového, satelitního nebo pozemního) a online
služeb v jednom přístroji. Základní standard HbbTV ver.1.0
z roku 2010 [3] byl v roce 2012 aktualizován na verzi 1.5 [4],
která zavádí především podporu pro adaptivní http
streamování, které je založeno na novém formátu pro přenos
audiovizuální informace MPEG-DASH a zjednodušuje přístup
k televizním programovým průvodcům (Stream Events).
2.1 Funkční princip HbbTV
Obr. 1. ilustruje zjednodušeně hlavní datové toky
platformy. Základní datový tok představuje klasické, v čase
lineární, vysílání digitálního televizního multiplexu, který je
opatřen signalizací nutnou pro funkci platformy. Tato
signalizace je popsána v následujících odstavcích.
Obr. 1.
Zjednodušené principiální schéma datových toků v HbbTV.
26
Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 4
Referáty
Pokud terminál není připojen k širokopásmové síti, může
přijímat jen aplikace související s televizním vysíláním, které
mají veškerá potřebná data uložená v objektovém karuselu.
Tento způsob se však vzhledem k obsazenosti multiplexu
v praxi většinou neužívá.
Jak je naznačeno v obr. 1, televizní přijímač (hybridní
terminál) je připojen rovněž k širokopásmové internetové
přípojce. Širokopásmové připojení hybridního terminálu
umožňuje navíc obousměrnou komunikaci uživatele
s aplikacemi poskytovatele. HbbTV, na rozdíl od starší MHP
(Multimedia Home Platform) využívá větší měrou internet
jako zdroj aplikačních dat a nelineárního streamu. Nelineárním
obsahem je především audio a video na přání s možností
pohybu v přehrávané sekvenci (pozastavení, dopředný/zpětný
posun). Hlavním přínosem tohoto spojení je možnost
synchronizování doplňkových informací s právě vysílaným
pořadem.
Přítomnost aplikace je nutné signalizovat v DVB vysílání.
Tato signalizace se provádí doplněním základních servisních
informací, které jsou popsány v normě ETSI [1], o volitelné
součásti, mezi které patří tabulka AIT (Application
Information Table) aktuálně definována v normě ETSI [4].
Dále je nutné doplnit informace do dalších servisních tabulek
(zejména PAT a PMT) tak, aby správně poukazovaly
na existenci AIT. Podrobnější popis AIT uvádíme v 3.2 tohoto
článku. V případě vysílání aplikace HbbTV je správné
doplnění multiplexu a vysílání AIT tabulky dostačující
podmínka pro správnou funkci. Na rozdíl od výše zmiňované
MHP, která pro přenos vlastní aplikace používala DSM-CC
objektový karusel zmíněný v technické specifikaci [2],
aplikace založená na HbbTV již tento karusel využívat nemusí
a tím ušetří potřebné pásmo v DVB kanále. Norma připouští
tento způsob pro aplikace bez plné interaktivity.
Terminál má tedy dvě rozhraní pro vstup (respektive
vstup/výstup) dat. První rozhraní bychom mohli označit jako
broadcast, přes toto rozhraní je přijímán DVB multiplex a je
zde analyzován a demultiplexován na jednotlivé části, které
jsou pak v přijímači zpracovávány. Jde především o lineární
A/V obsah jednotlivých služeb (programů jako např. ČT1)
a o signalizace specifikované v normách [1], [2] a [4].
Další rozhraní můžeme nazvat broadband a je založeno
na přenosových protokolech TCP/IP a UDP a využívá
vysokorychlostní přístup k internetu. Přes toto rozhraní může
terminál přijímat data aplikací a především tzv. nelineární
audiovizuální obsah (např. audiovizuální datový tok
na vyžádání).
2.4 Aplikace – rozdělení a způsoby běhu
Aplikace můžeme rozdělit podle vztahu k vysílanému
pořadu na svázané s vysílaným obsahem (např. informace
o hráčích během zápasu), nebo nezávislé na vysílaném obsahu
(např. teletext). Běh aplikací je řízen aplikačním manažerem,
který reaguje jak na přání uživatele, tak i na událost
ve vysílaném streamu (Stream Events). Aplikace se vztahem
k vysílání obvykle prezentují svoji přítomnost zobrazením
červeného tlačítka po dobu několika sekund od načtení
signalizace této aplikace a pak je možné vyvolat jejich UI
(User Interface) stiskem červeného tlačítka na dálkovém
ovladači televizoru. Aplikace můžeme také rozdělit podle
způsobu spuštění na aplikace spouštěné automaticky
a na aplikace spuštěné na vyžádání. Aplikace spouštěné
na vyžádání nijak nesignalizují svojí přítomnost a jsou
dostupné po stisknutí tlačítka "application", které zobrazí
menu aplikačního manažera. Aplikace spojené s vysíláním
používají metody automatického spuštění jedné hlavní
aplikace (např. ČT-menu u programů České televize), která je
vždy vázána k pořadu či programu (např. ČT1).
3
Pracoviště na katedře (Testy HbbTV)
3.1 Sestavení pracoviště pro test HbbTV
Motivací testů bylo ověření vlastností školního
laboratorního televizního vysílacího pracoviště a jeho rozšíření
o možnost vysílání doplňkových aplikací podle standardu
HbbTV.
Pro testy, které proběhly ve druhé polovině r. 2012
na katedře radioelektroniky FEL ČVUT v Praze, byly
od zastoupení fy. Philips v České republice zapůjčeny
předprodukční verze přijímačů. Testování probíhalo
v laboratoři katedry, kde je k dispozici odbavovací PC s kartou
Dektec Dta 100 a DVB-T modulátor Rohde Schwarz SFQ 20.
Pracoviště bylo zapojeno podle obr. 2.
DVB-T RF kanál
TCP/IP
Obr. 2.
Zapojení laboratorního pracoviště.
Předmětem testu byly televizní přijímače Philips
42PFL6606h a 42PFL7606h. Srdcem pracoviště je odbavovací
PC, které zajišťuje multiplexaci audio a video elementárních
toků a také generuje DVB signalizaci. Výsledný transportní
tok je přes rozhraní DVB-ASI doručen do DVB-T modulátoru
SFQ, který zajistí přidání ochranných kódů, modulování dat
a vysílání takto upravených dat na frekvenci 810 MHz, podle
schématu přenesený po koaxiálním kabelu. Web server pak
slouží k uložení HbbTV aplikací a jako zdroj jejich dat.
Testovací transportní toky sestávaly z jednoho až dvou
televizních kanálů (služba 1 a 2), které obsahovaly audio
a video streamy a signalizaci pro HbbTV. V testu byly použity
jak již přípravné testovací multiplexy ARD, tak i náš vlastní.
3.2 Sestavení vlastního multiplexu
Náš multiplex se skládal z jednoho televizního kanálu v SD
rozlišení, kódovaný MPEG-2 o jednom pořadu, který se
periodicky opakoval po 3 minutách. V testu nebyl použit
objektový karusel. Podle specifikace ETSI byla sestavena
a vysílána tabulka AIT, jejíž důležité části jsou uvedeny
v tab. 1. Tabulka má dvě části, společnou částí všech aplikací
Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 4
Referáty
daného programu jsou řádky 1 až 19. Řádek 3 ukazuje
zvolenou hodnotu PID (Packet Identification) elementárního
streamu, řádek 4 specifikuje, že se jedná právě o AIT tabulku.
Řádky 20 až 58 jsou sekce určené jednotlivým aplikacím.
Položka na řádku 23 specifikuje automatický způsob spuštění
po načtení kanálu, řádek 29 identifikuje protokol přenosu
aplikace (hodnota 0x0003 značí, že není použit karusel,
ale http protokol). Dále jsme v testu nastavili URL adresu
spustitelného kódu aplikace, její jméno a jazyk (řádek 33 a 58).
Ostatní položky vycházejí z doporučení TS 102 809 [5].
Tab. 1. AIT ve fakultním testu.
AIT TS sub-decoding (1 packet(s) stored for PID 0x0068):
===========================================
01: TS contains Section...
02: SI packet (length=91):
03:
PID: 104 (0x0068)
04:
Table_ID: 116 (0x74) [= MHP- Application Information Table
(AIT)]
05:
Section_syntax_indicator: 1 (0x01)
06:
reserved_1: 1 (0x01)
07:
reserved_2: 3 (0x03)
08:
section_length: 88 (0x0058)
09:
test_application_flag: 0 (0x00)
10:
application_type: 16 (0x0010) [= subject to registration with DVB]
11:
reserved_3: 3 (0x03)
12:
Version_number: 1 (0x01)
13:
Current_next_indicator: 1 (0x01) [= valid now]
14:
Section_number: 0 (0x00)
15:
Last_section_number: 0 (0x00)
16:
reserved_4: 15 (0x0f)
17:
common_descriptors_length: 0 (0x0000)
18:
19:
reserved_5: 15 (0x0f)
20:
application_loop_length: 75 (0x004b)
21:
organisation_id: 9 (0x00000009)
22:
appliction_id: 100 (0x0064) [= unsigned applications]
23:
application_control_code: 1 (0x01) [= AUTOSTART]
24:
reserved: 15 (0x0f)
25:
application_descriptor_loop_length: 66 (0x0042)
27:
MHP_AIT-DescriptorTag: 2 (0x02) [= Transport protocol
descriptor]
28:
descriptor_length: 23 (0x17)
29:
protocol_id: 3 (0x0003) [= Transport via HTTP over the
interaction channel]
30:
transport_protocol_label: 0 (0x00)
31:
32:
URL_base_length: 32 (0x20)
33:
URL_base: "http://hbbtv.multimediatch.cz/"
34:
35:
URL_extension_length: 0 (0x00)
36:
URL_extension: ""
37:
38:
MHP_AIT-DescriptorTag: 0 (0x00) [= Application descriptor]
39:
descriptor_length: 9 (0x09)
40:
application_profile_length: 5 (0x05)
42:
application_profile: 1 (0x0001)
43:
version.major: 0 (0x00)
44:
version.minor: 5 (0x05)
45:
version.micro: 0 (0x00)
47:
service_bound_flag: 1 (0x01)
48:
visibility: 3 (0x03) [= application visible to user and appl.
listening api]
49:
reserved: 31 (0x1f)
50:
application_priority: 1 (0x01)
51:
transport_protocol_label: 0 (0x00)
52:
53:
MHP_AIT-DescriptorTag: 1 (0x01) [= Application name
descriptor]
54:
descriptor_length: 8 (0x08)
55:
ISO639_language_code: eng
56:
application_name_length: 4 (0x04)
57:
application_name: "test"
58:
Charset: Latin alphabet
27
3.3 Výsledky testů
Podařilo se nasimulovat reálný DVB-T transportní tok
obsahující informace nutné k úspěšnému spuštění naší aplikace
v laboratorním prostředí. Výsledkem testů bylo zjištění, že oba
terminály jsou schopné přijímat HbbTV aplikace. Protože se
v té době u nás ještě HbbTV nevysílalo (spuštění vysílání
HbbTV následovalo až po tomto testu), museli jsme nastavit
hodnotu „Organisation ID“ na řádku 21 v tab. 1 na hodnotu 9
(televize ARD). Po tomto nastavení přijímač zobrazil červené
tlačítko, které identifikovalo inicializaci aplikace. V současné
době je možné nastavit i hodnotu „Organisation ID“ 400
(Česká televize) nebo hodnotu jiného provozovatele HbbTV
aplikace.
Červené tlačítko je vstupní bod, kterým se aplikace
prezentuje divákovi po přepnutí na daný kanál většinou
na dobu 10 sekund od zachycení signalizace a natažení
aplikace. Poté tlačítko zmizí, ale divák má stále možnost
stiskem tlačítka na ovladači aplikaci vyvolat.
Vlastní aplikace jsou v jazyku CE-HTML a musí obsahovat
povinné části podle tab. 2.
Tab. 2. Minimální hlavička a tělo zdrojového kódu aplikace.
01: <!DOCTYPE html PUBLIC "-//HbbTV//1.1.1//EN"
"http://www.hbbtv.org/dtd/HbbTV-1.1.1.dtd">
02: :<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en"
lang="en">
03: <head>
04: <title>Titulek aplikace</title>
05: <meta name="author" content="CVUT" />
06: <meta http-equiv="content-type" content="application/cehtml+xml;charset utf8" />
07: <link rel="stylesheet" type="text/css" href="style.css" />
08: <script type="text/javascript" src="keycodes.js"></script>
09: <script type="text/javascript" src="app.js"></script>
10: <script type="text/javascript">
11:
window.onload=function() {
12:
oipfIsAvailable = initialize();
13:
broadcastAvailable = initBroadcast('video', 'bc', 'bg_blue.jpg');
14:
var container_vid = document.getElementById('bc');
15:
_vid.setAttribute('width', '1280');
16:
_vid.setAttribute('height', '720');
17:
hideElement('app');
18:
allKeysActivated = false;
19:
showRedButton(10000);
20:
appVisible = show();
21:
highlightButton();
22: };
23: </script>
24: <!--to catch the key events and action-->
25:
<script type="text/javascript">
26:
document.onkeydown = catchKeycode;
27: </script>
28: </head>
29: <body>
30: <!--API-->
31: <div style="visibility: hidden; display: none;">
32:
<object type="application/oipfApplicationManager"
id="oipfAppMan"></object>
33:
<object type="application/oipfConfiguration"
id="oipfConfig"></object>
34: </div>
35: <!--BROADCAST-->
36: <div id="video"></div>
37: <!--RED BUTTON-->
38: <div id="rb"></div>
39: <!--APPLICATION-->
40: <div id="app">
41: </div>
42: </body>
Referáty
28
Slaboproudý obzor
Roč. 69 (2013) Číslo 4
Tabulka 2 ve své první části ukazuje hlavičku aplikace,
kde první řádek definuje typ HTML dokumentu. Hlavička dále
obsahuje kromě definic znakové sady a jazyka povinnou
funkcí window.onload, která má za úkol aplikaci inicializovat
a zobrazit „červené tlačítko“. Povinná část této funkce je
uvedena ve standardu [4] (např. volání funkce oipfIsAvailable
= initialize() na řádku 12), pak následují již programátorem
nastavené akce jako v tomto příkladě. Těmito akcemi jsou:
nastavení velikosti videa na pozadí, zakrytí aplikačního
rozhraní a zobrazení červeného tlačítka na dobu 10 sekund
(řádek 19). Druhá část ukazuje tělo s definicí obvyklých
„kontejnerů“ (HTML objektů typu box s možností nastavení
proporcí), v nichž se zobrazuje video (řádek 36), červené
tlačítko (řádek 38) a samotné rozhraní aplikace (řádek 40).
Náš test byl zaměřen rovněž na zobrazení základních
informací o kanálu (vysílací frekvence, ochranný interval, typ
modulace, rozlišení videa a signalizace událostí (Stream
Events). Všechny základní informace se zobrazily správně
podle nastavení, rozhraní přijímačů však nepodporovalo
zobrazení informace o událostech (Stream Events).
Zpřístupnění této informace je povinné až u přijímačů,
podporujících normu HbbTV verze 1.5 [4].
Vysílání HbbTV je u nás již dostupné především ve všech
programech České televize, a to jak při příjmu pozemního,
tak i satelitního vysílání. Můžete se zde podívat nejen
na uživatelsky mnohem přívětivější teletextové informace,
vybrat si program pomocí nového programového průvodce
(obr. 3), ale nově zde naleznete i programový archiv odvysílaných programů, který je omezen pouze licenčními právy.
Při některých programech si budete moci prohlédnout
vysílanou akci i opakovaně znovu, třeba z pohledu jiné kamery
(např. detailní záběry gólu při sportovním utkání).
Podrobný seznam všech aplikací vysílaných Českou
televizí, včetně aktuálního seznamu dostupných přijímačů,
schopných přijímat vysílání HbbTV, najdete na webových
stránkách České televize [8].
Lze tedy jen doufat, že masivní využívání těchto možností
vydrží v blízké budoucnosti i internet.
4
[1] ETSI EN 300 468. Digital Video Broadcasting (DVB);
Specification for Service Information(SI) in DVB systems.
ETSI, FRANCE, 2003.
[2] ETSI EN 301 192 V1.4.1 Digital Video Broadcasting
(DVB); DVB specification for data broadcasting. ETSI,
FRANCE, 2004.
[3] ETSI TS 102 796 V1.1.1 Hybrid Broadcast Broadband
TV. ETSI, 6/2010
[4] ETSI TS 102 796 V1.2.1 Hybrid Broadcast Broadband
TV. ETSI, 11/2012
[5] ETSI Technical Specification 102 809, Digital Video
Broadcasting (DVB); Signalling and carriage
of interactive applications and services in Hybrid
broadcast/broadband environments. ETSI, 2010
Závěr a současný stav
Lze tedy konstatovat, že se nám podařilo na elektrotechnické fakultě ČVUT v Praze vytvořit a ověřit pracoviště
vhodné pro vývoj a testování HbbTV aplikací. Lze jen doufat,
že toto pracoviště bude studenty využíváno, a že zde vznikne
řada zajímavých aplikací.
Platforma HbbTV již téměř jistě představuje do budoucnosti
základní standard pro vysílání doplňkových televizních služeb.
Zásluhu na tom má nejen fakt, že na rozdíl od platformy MHP
se jedná o otevřený standard, ale také příbuznost HbbTV
aplikací s interaktivními webovými stránkami.
Ing. Zdeněk Švachula
Ing. Martin Bernas, CSc.
Literatura
[6] Hybrid Broadband Broadcast TV [online]. [cit. 1. ledna
2013]. <http://www.hbbtv.org/>.
[7] Švachula, Z., Zatloukal, P. Optional Sign Language
Interpreter Image as Complementary Part of Television
Broadcasting. In Proceedings of 9th International
Conference Vsacký Cáb 2011. Brno: VUT v Brně, FEKT,
2011, p. 145-148. ISBN 978-80-214-4319-8.
Obr. 3.
EPG České televize jako HbbTV aplikace v testovacím provozu.
[8] HbbTV aplikace České televize [online]. [cit. 1. ledna
2013]. <http://www.ceskatelevize.cz/hbbtv/>.
[9] Říčný, V. Co je to hybridní televize HbbTV a jak tato
platforma funguje? [online]. 5. prosince 2011 [cit.
1. ledna 2013]. <http://www.digizone.cz/clanky/co-jehybridni-televize-hbbtv-a-jak-funguje/>.
Download

HbbTV - Slaboproudý obzor