數字機頂盒字幕解碼顯示系統設計方案

字幕解碼主要是對PES 包進(jìn)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(gè)PES 包后，首先判斷包頭是否合法，包括判斷前四個(gè)字節是否為0×000001BD 和PES包長(cháng)度是否合法。

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

　　分析PES 包的負載，首先判斷前兩個(gè)字節（定義字節和字幕流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據的PES 包。然后進(jìn)入字幕段分析，字幕字段的內容有四種情況。先找到同步頭字節0×0f,再往后分析8bit 的段類(lèi)型（segment_type），通過(guò)判斷該字節值來(lái)確定data_field（）攜帶的是哪種類(lèi)型的數據。當segment_type為0×10 時(shí)[3],該段為頁(yè)分段；當segment_type 為0×11時(shí)，則該段為區域分段；當segment_byte 為0×12 時(shí)，該段為CLUT 分段；當segment_byte 為0×13 時(shí)，該段為對象數據分段。最后，根據不同的類(lèi)型調用不同的函數對各種類(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)區域組成、每個(gè)區域的區域id 和每個(gè)區域的水平垂直坐標，并把這些數據存儲起來(lái)。然后，根據從頁(yè)分段中獲取的區域的id 找到相應的區域分段，獲取該區域的寬高、像素深度、該區域填充的顏色、顏色表id（CLUT_id）、區域的數據對象個(gè)數、每個(gè)數據對象編號（object_id），并存儲這些數據。

　　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 找到對象數據的內容，包括編碼方式及編碼數據。用相應的解碼方式把這些相關(guān)的編碼數據解碼出來(lái)，并放入緩沖區。其中，在頁(yè)分析時(shí)，當解析出的該頁(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)的數據緩沖區進(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。對每個(gè)字幕段分析完后，都要判斷下一個(gè)字節是下一個(gè)字幕段的同步頭（0×0f）還是字幕數據結束標志（0×ff）。若是下一個(gè)字幕段的同步頭則繼續分析，若是數據結束標志則代表該PES 包攜帶的負載分析完畢。最后，把得到的數據存放到顯示緩沖區，通過(guò)分析得到的PTS 創(chuàng )建一個(gè)定時(shí)時(shí)間，當時(shí)間到的時(shí)候從緩沖區中把數據讀出，并調用OSD 層驅動(dòng)顯示數據。

　　在該解碼中，對于合成頁(yè)（composition_page_id）的處理分為兩種，這是因為同一個(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)設置為濾波器的深度。當一路數據流進(jìn)來(lái)的時(shí)候，對符合該PID 的PES 包中對應的頁(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 值去設置濾波器，把與該PID 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(huà)，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

　　當用戶(hù)在收看節目，啟動(dòng)字幕功能時(shí)，用戶(hù)看到的是節目畫(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 驅動(dòng)模塊提供的區域操作功能。在該字幕顯示實(shí)現中主要用到的OSD 函數接口有OSD 初始化函數、區域清除函數、OSD 區域創(chuàng )建函數、OSD 區域顯示函數和OSD 區域隱藏函數，在該系統中以回調函數的形式利用這些接口函數。在系統初始化中，必須先初始化字幕OSD 區域，獲取OSD 層的設備id,注冊字幕區域創(chuàng )建回調函數、字幕區域顯示回調函數、字幕清屏回調函數和字幕區域隱藏回調函數。把這些函數的地址加以保存，當需要相應的OSD 服務(wù)時(shí)，就通過(guò)函數指針調用相應的函數。

　　字幕顯示可以根據分析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。在每區域數據解碼完畢后，顯示模塊創(chuàng )建相關(guān)的OSD 區域，分配內存空間，把解析完的數據連同該數據要顯示的時(shí)間PTS 送到顯示緩沖區。此時(shí)，根據當前系統時(shí)鐘STC 和存儲的PTS 創(chuàng )建一個(gè)定時(shí)器，如果顯示時(shí)間已經(jīng)超過(guò)了系統時(shí)間，那么顯示緩沖區的數據就要清空掉；反之，當顯示時(shí)間到的時(shí)候，定時(shí)器被觸發(fā)，顯示內容輸出到OSD 緩沖區，并結合顯示持續時(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頂盒菜單界面的顯示都是基于區域的，對于不同的應用，不能同時(shí)往同一個(gè)位置填充不同的數據。因此，在字幕顯示前要把菜單OSD 顯示區域隱藏起來(lái)。當字幕正在顯示又需要使用系統菜單時(shí)，調用字幕區域隱藏函數，設置顯示標志為非需要顯示狀態(tài)。在菜單顯示結束后，調用字幕區域顯示函數，恢復字幕顯示。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(hù)控制模塊

　　控制模塊是人機交換模塊，主要負責用戶(hù)請求的處理。本模塊的首要任務(wù)是將用戶(hù)的請求進(jìn)行消息分類(lèi)，再根據不同的消息與相關(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)及停止字幕數據濾波消息、字幕數據解碼及停止解碼消息、OSD 區域顯示消息、OSD 區域清除消息和OSD 區域隱藏消息。

　　在機頂盒系統軟件中，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)數據控制信息提取模塊，解析完畢后顯示多語(yǔ)言字幕列表，供用戶(hù)選擇所要接收的語(yǔ)言（上下鍵選擇及OK 鍵觸發(fā)）。用戶(hù)一旦選擇后，啟動(dòng)字幕數據提取模塊，進(jìn)行字幕PES數據流的濾波和緩沖，同時(shí)啟動(dòng)顯示模塊，根據各種時(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、停止數據解碼，釋放字幕功能創(chuàng )建的各內存空間，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)行了調臺，用戶(hù)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 )建的各內存空間；另一種情況是非調臺的其他菜單操作，當界面操作結束后則發(fā)送字幕恢復顯示消息給圖層顯示模塊恢復顯示。

　　4 結束語(yǔ)

　　本文采用模塊化的設計思路，按照功能將機頂盒字幕解碼系統分為四個(gè)模塊，即數據提取、數據解碼、數據顯示和用戶(hù)控制模塊。在各個(gè)模塊的實(shí)現上按照中間件和驅動(dòng)層兩個(gè)方面進(jìn)行程序設計，使得編寫(xiě)的代碼便于理解閱讀，同時(shí)又易于實(shí)現不同平臺間移植。