數(shù)字機頂盒字幕解碼顯示系統(tǒng)設(shè)計方案

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

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

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

　　分析PES 包的負載，首先判斷前兩個字節(jié)（定義字節(jié)和字幕流id）是否分別為0×20、0×00.若都符合，則可以確定這個包就是所要的封裝有字幕數(shù)據(jù)的PES 包。然后進入字幕段分析，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 的段類型（segment_type），通過判斷該字節(jié)值來確定data_field（）攜帶的是哪種類型的數(shù)據(jù)。當segment_type為0×10 時[3],該段為頁分段；當segment_type 為0×11時，則該段為區(qū)域分段；當segment_byte 為0×12 時，該段為CLUT 分段；當segment_byte 為0×13 時，該段為對象數(shù)據(jù)分段。最后，根據(jù)不同的類型調(diào)用不同的函數(shù)對各種類型的分段進行下一步的分析。

　　在頁分段的解析中找到該頁的頁id、顯示終止時間、顯示狀態(tài)、該頁由幾個區(qū)域組成、每個區(qū)域的區(qū)域id 和每個區(qū)域的水平垂直坐標，并把這些數(shù)據(jù)存儲起來。然后，根據(jù)從頁分段中獲取的區(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)對象個數(shù)、每個數(shù)據(jù)對象編號（object_id），并存儲這些數(shù)據(jù)。

　　最后，通過CLUT_id 找到顏色表，得到顏色的Y、Cr、Cb、T 值。通過object_id 找到對象數(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，并放入緩沖區(qū)。其中，在頁分析時，當解析出的該頁的顯示終止時間已經(jīng)過了，則并不需要分析該頁，把跟與該頁相關(guān)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進行清空操作。

　　由于一個PES 包可能包含多個字幕段（subtitling_segment），因此必須循環(huán)分析到最后一個字幕段。對每個字幕段分析完后，都要判斷下一個字節(jié)是下一個字幕段的同步頭（0×0f）還是字幕數(shù)據(jù)結(jié)束標志（0×ff）。若是下一個字幕段的同步頭則繼續(xù)分析，若是數(shù)據(jù)結(jié)束標志則代表該PES 包攜帶的負載分析完畢。最后，把得到的數(shù)據(jù)存放到顯示緩沖區(qū)，通過分析得到的PTS 創(chuàng)建一個定時時間，當時間到的時候從緩沖區(qū)中把數(shù)據(jù)讀出，并調(diào)用OSD 層驅(qū)動顯示數(shù)據(jù)。

　　在該解碼中，對于合成頁（composition_page_id）的處理分為兩種，這是因為同一個PID 可能傳送不同語言的字幕流，即語言不同的多個信息共享同一個PID流，所以在處理的時候可以把合成頁設(shè)置為濾波器的深度。當一路數(shù)據(jù)流進來的時候，對符合該PID 的PES 包中對應(yīng)的頁ID 進行判斷，與頁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言共用的PID 值去設(shè)置濾波器，把與該PID 值符合的字幕流提取出來，送去PES包解析。經(jīng)過PES 解析出該頁ID,這時再判斷該頁ID是否與在PMT 表解析得到的頁ID 一樣。如果一樣的話，說明正是要找的包，反之則說明是一個無效的PES 包，則丟棄該包。

　　3.3 字幕圖層顯示模塊

　　當用戶在收看節(jié)目，啟動字幕功能時，用戶看到的是節(jié)目畫面和字幕畫面的疊加，OSD 界面顯示技術(shù)是指在圖像畫面上疊加圖文顯示，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)動模塊提供的區(qū)域操作功能。在該字幕顯示實現(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，當需要相應(yīng)的OSD 服務(wù)時，就通過函數(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 包得到時間信息，并通過這個時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)要顯示的時間PTS 送到顯示緩沖區(qū)。此時，根據(jù)當前系統(tǒng)時鐘STC 和存儲的PTS 創(chuàng)建一個定時器，如果顯示時間已經(jīng)超過了系統(tǒng)時間，那么顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)就要清空掉；反之，當顯示時間到的時候，定時器被觸發(fā)，顯示內(nèi)容輸出到OSD 緩沖區(qū)，并結(jié)合顯示持續(xù)時間來進行字幕的顯示。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頂盒菜單界面的顯示都是基于區(qū)域的，對于不同的應(yīng)用，不能同時往同一個位置填充不同的數(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。當字幕正在顯示又需要使用系統(tǒng)菜單時，調(diào)用字幕區(qū)域隱藏函數(shù)，設(shè)置顯示標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

　　控制模塊是人機交換模塊，主要負責用戶請求的處理。本模塊的首要任務(wù)是將用戶的請求進行消息分類，再根據(jù)不同的消息與相關(guān)的模塊進行通信，消息可分為以下幾種：獲取字幕控制信息消息、啟動及停止字幕數(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。

　　在機頂盒系統(tǒng)軟件中，字幕的創(chuàng)建通過遙控器上的字幕鍵（SUBT）觸發(fā)，發(fā)送消息啟動數(shù)據(jù)控制信息提取模塊，解析完畢后顯示多語言字幕列表，供用戶選擇所要接收的語言（上下鍵選擇及OK 鍵觸發(fā)）。用戶一旦選擇后，啟動字幕數(shù)據(jù)提取模塊，進行字幕PES數(shù)據(jù)流的濾波和緩沖，同時啟動顯示模塊，根據(jù)各種時間進行顯示或者清屏。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，進行界面菜單操作分成兩種情況。一種是菜單操作進行了調(diào)臺，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)臺的其他菜單操作，當界面操作結(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

　　本文采用模塊化的設(shè)計思路，按照功能將機頂盒字幕解碼系統(tǒng)分為四個模塊，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。在各個模塊的實現(xiàn)上按照中間件和驅(qū)動層兩個方面進行程序設(shè)計，使得編寫的代碼便于理解閱讀，同時又易于實現(xiàn)不同平臺間移植。