數(shù)字機(jī)頂盒字幕解碼顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

字幕解碼主要是對(duì)PES 包進(jìn)行分析，包括PES包頭的檢測(cè)，PES 包頭信息的提取和字幕段的分析。

　　濾波得到一個(gè)PES 包后，首先判斷包頭是否合法，包括判斷前四個(gè)字節(jié)是否為0×000001BD 和PES包長(zhǎng)度是否合法。

　　PES 包頭信息提取包括提取PTS、PES 包頭長(zhǎng)度等。PTS 是該分組中承載的所要顯示的數(shù)據(jù)的顯示時(shí)間。根據(jù)包頭長(zhǎng)度可以定位到PES 的負(fù)載位置，進(jìn)而分析PES 包的負(fù)載。

　　分析PES 包的負(fù)載，首先判斷前兩個(gè)字節(jié)（定義字節(jié)和字幕流id）是否分別為0×20、0×00.若都符合，則可以確定這個(gè)包就是所要的封裝有字幕數(shù)據(jù)的PES 包。然后進(jìn)入字幕段分析，字幕字段的內(nèi)容有四種情況。先找到同步頭字節(jié)0×0f,再往后分析8bit 的段類(lèi)型（segment_type），通過(guò)判斷該字節(jié)值來(lái)確定data_field（）攜帶的是哪種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。當(dāng)segment_type為0×10 時(shí)[3],該段為頁(yè)分段；當(dāng)segment_type 為0×11時(shí)，則該段為區(qū)域分段；當(dāng)segment_byte 為0×12 時(shí)，該段為CLUT 分段；當(dāng)segment_byte 為0×13 時(shí)，該段為對(duì)象數(shù)據(jù)分段。最后，根據(jù)不同的類(lèi)型調(diào)用不同的函數(shù)對(duì)各種類(lèi)型的分段進(jìn)行下一步的分析。

　　在頁(yè)分段的解析中找到該頁(yè)的頁(yè)id、顯示終止時(shí)間、顯示狀態(tài)、該頁(yè)由幾個(gè)區(qū)域組成、每個(gè)區(qū)域的區(qū)域id 和每個(gè)區(qū)域的水平垂直坐標(biāo)，并把這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。然后，根據(jù)從頁(yè)分段中獲取的區(qū)域的id 找到相應(yīng)的區(qū)域分段，獲取該區(qū)域的寬高、像素深度、該區(qū)域填充的顏色、顏色表id（CLUT_id）、區(qū)域的數(shù)據(jù)對(duì)象個(gè)數(shù)、每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象編號(hào)（object_id），并存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。

　　最后，通過(guò)CLUT_id 找到顏色表，得到顏色的Y、Cr、Cb、T 值。通過(guò)object_id 找到對(duì)象數(shù)據(jù)的內(nèi)容，包括編碼方式及編碼數(shù)據(jù)。用相應(yīng)的解碼方式把這些相關(guān)的編碼數(shù)據(jù)解碼出來(lái)，并放入緩沖區(qū)。其中，在頁(yè)分析時(shí)，當(dāng)解析出的該頁(yè)的顯示終止時(shí)間已經(jīng)過(guò)了，則并不需要分析該頁(yè)，把跟與該頁(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行清空操作。

　　由于一個(gè)PES 包可能包含多個(gè)字幕段（subtitling_segment），因此必須循環(huán)分析到最后一個(gè)字幕段。對(duì)每個(gè)字幕段分析完后，都要判斷下一個(gè)字節(jié)是下一個(gè)字幕段的同步頭（0×0f）還是字幕數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志（0×ff）。若是下一個(gè)字幕段的同步頭則繼續(xù)分析，若是數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志則代表該P(yáng)ES 包攜帶的負(fù)載分析完畢。最后，把得到的數(shù)據(jù)存放到顯示緩沖區(qū)，通過(guò)分析得到的PTS 創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間到的時(shí)候從緩沖區(qū)中把數(shù)據(jù)讀出，并調(diào)用OSD 層驅(qū)動(dòng)顯示數(shù)據(jù)。

　　在該解碼中，對(duì)于合成頁(yè)（composition_page_id）的處理分為兩種，這是因?yàn)橥粋€(gè)PID 可能傳送不同語(yǔ)言的字幕流，即語(yǔ)言不同的多個(gè)信息共享同一個(gè)PID流，所以在處理的時(shí)候可以把合成頁(yè)設(shè)置為濾波器的深度。當(dāng)一路數(shù)據(jù)流進(jìn)來(lái)的時(shí)候，對(duì)符合該P(yáng)ID 的PES 包中對(duì)應(yīng)的頁(yè)ID 進(jìn)行判斷，與頁(yè)ID 相同的就提取，不同的就丟棄，這是其中的一種解析提取方式。另一種方式是采用多種語(yǔ)言共用的PID 值去設(shè)置濾波器，把與該P(yáng)ID 值符合的字幕流提取出來(lái)，送去PES包解析。經(jīng)過(guò)PES 解析出該頁(yè)ID,這時(shí)再判斷該頁(yè)ID是否與在PMT 表解析得到的頁(yè)ID 一樣。如果一樣的話，說(shuō)明正是要找的包，反之則說(shuō)明是一個(gè)無(wú)效的PES 包，則丟棄該包。

　　3.3 字幕圖層顯示模塊

　　當(dāng)用戶在收看節(jié)目，啟動(dòng)字幕功能時(shí)，用戶看到的是節(jié)目畫(huà)面和字幕畫(huà)面的疊加，OSD 界面顯示技術(shù)是指在圖像畫(huà)面上疊加圖文顯示，使屏幕提供更多附加信息。

　　為了控制字幕在屏幕上的正常顯示，需要利用OSD 驅(qū)動(dòng)模塊提供的區(qū)域操作功能。在該字幕顯示實(shí)現(xiàn)中主要用到的OSD 函數(shù)接口有OSD 初始化函數(shù)、區(qū)域清除函數(shù)、OSD 區(qū)域創(chuàng)建函數(shù)、OSD 區(qū)域顯示函數(shù)和OSD 區(qū)域隱藏函數(shù)，在該系統(tǒng)中以回調(diào)函數(shù)的形式利用這些接口函數(shù)。在系統(tǒng)初始化中，必須先初始化字幕OSD 區(qū)域，獲取OSD 層的設(shè)備id,注冊(cè)字幕區(qū)域創(chuàng)建回調(diào)函數(shù)、字幕區(qū)域顯示回調(diào)函數(shù)、字幕清屏回調(diào)函數(shù)和字幕區(qū)域隱藏回調(diào)函數(shù)。把這些函數(shù)的地址加以保存，當(dāng)需要相應(yīng)的OSD 服務(wù)時(shí)，就通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。

　　字幕顯示可以根據(jù)分析PES 包得到時(shí)間信息，并通過(guò)這個(gè)時(shí)間信息與音視頻同步。在每區(qū)域數(shù)據(jù)解碼完畢后，顯示模塊創(chuàng)建相關(guān)的OSD 區(qū)域，分配內(nèi)存空間，把解析完的數(shù)據(jù)連同該數(shù)據(jù)要顯示的時(shí)間PTS 送到顯示緩沖區(qū)。此時(shí)，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)鐘STC 和存儲(chǔ)的PTS 創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，如果顯示時(shí)間已經(jīng)超過(guò)了系統(tǒng)時(shí)間，那么顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)就要清空掉；反之，當(dāng)顯示時(shí)間到的時(shí)候，定時(shí)器被觸發(fā)，顯示內(nèi)容輸出到OSD 緩沖區(qū)，并結(jié)合顯示持續(xù)時(shí)間來(lái)進(jìn)行字幕的顯示。顯示狀態(tài)流程如圖5 所示。

圖5 顯示狀態(tài)流程

　　由于字幕的顯示和機(jī)頂盒菜單界面的顯示都是基于區(qū)域的，對(duì)于不同的應(yīng)用，不能同時(shí)往同一個(gè)位置填充不同的數(shù)據(jù)。因此，在字幕顯示前要把菜單OSD 顯示區(qū)域隱藏起來(lái)。當(dāng)字幕正在顯示又需要使用系統(tǒng)菜單時(shí)，調(diào)用字幕區(qū)域隱藏函數(shù)，設(shè)置顯示標(biāo)志為非需要顯示狀態(tài)。在菜單顯示結(jié)束后，調(diào)用字幕區(qū)域顯示函數(shù)，恢復(fù)字幕顯示。采用這種方式可以解決字幕顯示和界面顯示的沖突。

　　3.4 字幕用戶控制模塊

　　控制模塊是人機(jī)交換模塊，主要負(fù)責(zé)用戶請(qǐng)求的處理。本模塊的首要任務(wù)是將用戶的請(qǐng)求進(jìn)行消息分類(lèi)，再根據(jù)不同的消息與相關(guān)的模塊進(jìn)行通信，消息可分為以下幾種：獲取字幕控制信息消息、啟動(dòng)及停止字幕數(shù)據(jù)濾波消息、字幕數(shù)據(jù)解碼及停止解碼消息、OSD 區(qū)域顯示消息、OSD 區(qū)域清除消息和OSD 區(qū)域隱藏消息。

　　在機(jī)頂盒系統(tǒng)軟件中，字幕的創(chuàng)建通過(guò)遙控器上的字幕鍵（SUBT）觸發(fā)，發(fā)送消息啟動(dòng)數(shù)據(jù)控制信息提取模塊，解析完畢后顯示多語(yǔ)言字幕列表，供用戶選擇所要接收的語(yǔ)言（上下鍵選擇及OK 鍵觸發(fā)）。用戶一旦選擇后，啟動(dòng)字幕數(shù)據(jù)提取模塊，進(jìn)行字幕PES數(shù)據(jù)流的濾波和緩沖，同時(shí)啟動(dòng)顯示模塊，根據(jù)各種時(shí)間進(jìn)行顯示或者清屏。字幕的關(guān)閉由遙控器上的退出（EXIT）鍵觸發(fā)，進(jìn)而控制停止濾波、停止數(shù)據(jù)解碼，釋放字幕功能創(chuàng)建的各內(nèi)存空間，停止字幕顯示。

　　在顯示字幕的同時(shí)，進(jìn)行界面菜單操作分成兩種情況。一種是菜單操作進(jìn)行了調(diào)臺(tái)，用戶控制模塊發(fā)送消息關(guān)掉字幕功能、停止濾波、釋放字幕功能創(chuàng)建的各內(nèi)存空間；另一種情況是非調(diào)臺(tái)的其他菜單操作，當(dāng)界面操作結(jié)束后則發(fā)送字幕恢復(fù)顯示消息給圖層顯示模塊恢復(fù)顯示。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，按照功能將機(jī)頂盒字幕解碼系統(tǒng)分為四個(gè)模塊，即數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)顯示和用戶控制模塊。在各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)上按照中間件和驅(qū)動(dòng)層兩個(gè)方面進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使得編寫(xiě)的代碼便于理解閱讀，同時(shí)又易于實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)間移植。