EPG簡介

一 EPG簡介
電子節目指南(Electronic Program Guide，EPG)，是指在符合MPEG-2 (13818-1)的TS傳輸流中插入DVB標準定義的業務信息(Service Information，SI)，使機頂盒(Set-Top-Box)的綜合接收解碼器(IRD)可以從TS流中提取出節目提供商播出節目的列表和播出參數， 以直觀的形式顯示給數字電視用戶，使得用戶可以方便地接收、選擇數字電視節目。EPG信息由兩部分信息組成(如圖)：基本EPG信息和擴展EPG信息。



基本EPG信息是指完全可以用《數字廣播業務信息規範(GY/Z174-2001)》中的網絡信息表(Network Information Table，NIT)、業務羣關聯表(BAT)、業務描述表(SDT)和事件信息表(EIT)進行描述的EPG信息。擴展EPG信息是指在基本EPG信息之外，通過數據輪播傳遞的EPG信息，這些信息的入口採用EPG映射表(EMT)進行描述，信息的內容被封裝成具有多級目錄結構的文件系統，稱爲擴展EPG內容信息(XECI)。
在數字電視節目的播出過程中，可以加入輔助的SI信息，供機頂盒解碼器的開發者來實現五花八門的電子節目指南的導航功能。利用機頂盒收看數字電視節目，用戶通過EPG不僅能夠接收普通的電視節目、廣播節目或圖文電視節目，而且，還可以查看感興趣的信息，比如：按節目分類(如音樂節目、體育節目、電影等)檢索節目、按節目提供者檢索節目、查看未來一段時間內節目播出表以及視頻網絡中節目播出情況等信息。

二 PSI/SI信息及其功能
1. PSI信息
MPEG-2中的傳送碼流是根據ITU-TRecH220、ISO/IECDIS13818-2和ISO/IEC13818-3協議定義的一種數據流，其目的是爲了在有可能發生嚴重錯誤的環境下進行一道或多道程序的編碼數據的傳送和存儲。這種錯誤表現爲比特值錯誤或分組丟失。傳送流的速率可以是變化的或固定不變的。傳送流速率由節目參考時鐘(PCR)字段的位置和數值決定，通常對於每個程序都有自己的PCR字段。傳送流中有關PID的信息及各PID之間的關係包含在節目特定信息(Program Specific Information，PSI)中，MPEG-2解碼器將使用PSI信息來自動設置解碼所需的各種參數。PSI信息使用4個表來定義碼流的結構：節目關聯表(Program Association Table，PAT)、節目映射表(Program Map Table，PMT)、NIT、條件訪問表(Conditional Access Table，CAT)。
(1)PAT：PAT表的PID號爲“0x00”，解複用器工作總是通過尋找PAT表開始。PAT給出了構成傳送流中各個節目業務的PMT的PID，可根據節目PID找到相應的PMT包；同時也給出了NIT的PID號。
(2)PMT：PMT表指出了組成節目業務(Service)的各個碼流的PID號，並對各路碼流進行描述。PMT表提供程序號碼與組成它們的原始流之間的映射，這種映射表是一個傳送流中所有程序定義的集合。此表將在分組中傳送，其PID值是私自選擇的。如果需要的話，可以使用多個PID值。
(3)NIT：NIT表由ETS300468定義，它符合ISO/IEC13818-1標準，其內容是私有的，目的是提供有關物理網絡的信息。如果存在，Network PID值由用戶定義，並且應在PAT表中定義，其Program Number爲保留的0x0000。
(4)CAT：CAT表提供一個或多個CA系統，PID值固定由0x0001標識。CAT表提供系統中條件接入的信息，指定CA系統與它們相應的權限管理信息EMM(Entitlement Management Messages)信息之間的聯繫，指定EMM的PID，以及其它相關的參數。
2. SI信息
MPEG-2在PSI中提供了不少有關節目組成和相互關係的信息，從而使得在接收端可以正確地對TS流進行解複用。但是這些信息在實際使用時仍然顯得不夠，爲此在DVB標準中採用SI信息對PSI信息進行了進一步的擴展。PSI中的信息基本上都是與當前碼流相關，即它們所涉及的內容都與當前碼流中的部分信息相關；而SI信息可以包括不在當前碼流中的一些服務和事件，允許用戶進行更多的選擇和了解更多的其他服務。
SI信息表主要有以下內容：
(1)BAT：BAT表提供了所涉及的有關節目業務羣的信息，包括節目業務羣名稱及節目業務羣所包含的節目業務清單。利用BAT可以方便地進行相關節目或某一類節目的瀏覽和選擇。
(2)SDT：SDT表用於描述系統中服務的名稱、服務提供者、是否有相應的事件描述表等方面的信息；服務描述表可以描述當前傳輸流，也可以描述其他傳輸流，這由表的Table ID來區分。
(3)EIT：EIT表包含事件或節目的有關數據，如事件的名稱、開始時間、時間長度、運行狀態等。
(4)RST：RST表提供某一事件或多個事件的運行狀態和時間，即某一事件運行或不運行的信息，如：正在運行、即將運行、暫停、不運行等，可用於按時自動切換到指定的事件。
(5)TDT：TDT表給出了當前的時間和日期相關的信息。由於這些信息更新頻繁，所以需要使用一個單獨的表。
(6)TOT：TOT表給出當前的時間、日期和本地時間偏移相關的信息。
(7)ST：ST表的作用是表明其內容是無效的，只是作爲填充字節，不傳遞有用信息。
SI信息是用來描述傳送系統，傳送內容和廣播數據流時間表等的數據，是補充MPEG-2中PSI的附加數據，這些數據幫助IRD自動調諧，給用戶提供附加信息，使IRD能自動設置可供選擇的業務。各業務信息表均分配了特定的PID，如表所示。


頭端系統每隔一定週期將重複傳送SI信息，對於最高速率爲100Mb/s的傳送流而言，重複傳送SI信息的最小間隔爲25ms。這樣，對於新開機的用戶，在很短的時間內，就可以接收到SI，構成EPG所需的各項條款。

三 EPG的設計和實現方法
1. EPG信息的提取
一般而言，PAT表的PID號爲“0x00”，解複用器工作總是通過尋找PAT表開始。PAT給出了構成傳送流中各個節目業務的PMT的PID，同時也給出了NIT的PID號。根據PID值及對應的Table ID值可以從流中解出相應的PMT、NIT、SDT、EIT等信息。機頂盒接收端的解析主要負責這些SI數據信息的重建。信息內容應與PSI和SI表中的信息相對應，它可按照Network-Transport Stream-Service-Event的分層順序描述，同時內嵌Transport Stream-Program(Service)-Element Stream的分層順序。SI數據信息必須按照一定的數據結構進行存儲，這樣才能方便、快捷地對其進行檢索和提取數據。特別是對於運行於機頂盒的實時操作系統中的EPG，需要對用戶的交互進行實時的動作，所以對響應速度的要求很高，SI數據庫建立的好壞對其性能有重要的影響。SI數據主要有：網絡信息、傳輸流信息、業務(節目)信息，業務的事件信息等，並且大量的信息都是通過描述子來傳輸的，所以可用樹狀鏈表來存儲數據，構成從網絡、傳輸流、業務、事件的樹狀結構，傳送不同信息的描述子用繼承於同一基類的描述子類來表示。
網絡信息表傳送本網絡以及與此有關的其它網絡的一些信息。每個網絡都有唯一的識別符，網絡編碼請參看ETR162。網絡信息表主要攜帶：網絡識別符(Network_ID)、網絡名稱、傳輸系統參數(有線傳輸系統參數包括：頻率、調製方式、FEC外碼、符號率、FEC內碼)、節目業務類型及Service_ID等信息。如果NIT表中有關於傳輸系統參數的正確描述，只要調諧到攜帶此NIT表的傳送流中，即可提取其它網絡的參數，一般解碼器便可根據提取出來的信息，自動搜索頻道。
節目業務描述表提供瞭如下的信息：屬於哪一個節目業務羣；節目業務的類型，如PAL、NTSC、SECAM、調頻廣播、圖文電視、準視頻點播等；節目業務的提供者；可以接收該節目業務的國家和不可以接收該節目業務的國家；指向特定信息的鏈接信息；實現準視頻點播的指導信息；實現多畫面的控制信息；指示使用的加密系統；給出實現交互式回傳信道的電話號碼；提供多語種的節目業務名稱和廣播者以及私有數據。
事件信息表提供如下信息：節目段的標識號、起始時間、節目長度、播放狀態、是否加密；指向特定信息的鏈接信息；節目段多語種的簡短介紹；節目段的詳細介紹；兩段同樣節目段的時間偏移；基本碼流類型，如視頻的幅型比、伴音的類型、字幕的類型等；使用的加密系統；節目類型，如電影/戲劇、新聞、綜藝、體育、少兒、音樂、藝術、社會政治、文教等；節目限定年齡的級別；給出實現交互式回傳信道的電話號碼；爲滿足各節目段的碼率而提供的緩存大小信息及私有數據。事件信息中提供了類似於廣播電視報所提供的節目表的內容，根據EIT及其它表所提供的信息，可以做出各種EPG功能，如按節目類型檢索、按時間檢索及對某類節目的鎖定等。
2. EPG的實現
現在市場上的大多數機頂盒產品通常採用從PAT表→PMT表→NIT表→SDT表→EIT表解析構造EPG、搜索節目的方法。我公司在開發機頂盒過程中，根據SI標準及機頂盒的解碼流程，首次提出從NIT表直接構造EPG，即先忽略PAT、PMT表，從傳輸流中直接提取NIT表，根據NIT表攜帶的傳輸系統參數搜索所有載波信息，再解析SDT、EIT表等信息構造出基本的EPG信息。EPG提供的信息主要包括：傳送信息的天數(例如一週)、傳送頻道的數目和名稱、傳送的節目數、節目提供商的標識和名稱、傳送網絡的信息(網絡標識和網絡名稱)，其細節信息還包括：節目名稱、節目的簡單介紹、節目的開始和結束時間、節目的主題、節目的類屬、節目的觀看分級限制(例如對某個年齡段進行限制)。
在選擇頻道時再判斷節目信息是否已經被解析，且在切換不同頻率的頻道時僅解析相應的PAT和PMT表，而無需再次重複解析NIT、SDT等信息。這樣，無論在時間上還是在效率上都得到很大提升，解碼和頻道切換速度都很快，給用戶的交互使用帶來方便並留下良好的印象。
EPG使用SI來幫助用戶對節目進行搜索。在選擇一個節目時，可能首先查找BAT，根據BAT的名稱列出一系列的節目種類，比如新聞、體育、電影、音樂等，選擇其中自己感興趣的類型，如電影等，於是得到有關電影的BAT。接收應用程序根據此BAT中包含的服務信息，得到一個服務選擇列表。此時可以根據喜好，選擇所希望觀看的電影頻道。要實現這一目的，EPG需要找到服務所對應的傳輸流，這是EPG根據BAT中所對應的傳輸流標識符查找NIT中傳輸流的描述，直到找到相應的傳輸流標識流所對應的描述，根據描述子中的參數(如頻率、調製方式等)將IRD調到相應的播出頻道。調到該頻道後，就可以解調出傳輸流，再根據BAT中得到的服務標識符在當前的傳輸流的SDT中查找對應的服務，得到有關服務的信息，然後用戶就可以根據自己的興趣來對事件項進行選擇。這時EPG根據所選事件的標識符和服務標識符查找EIT，得到有關事件的信息，比如什麼時間開始、共多長等。
3. EPG的顯示技術
當電視節目和EPG應用同時啓動時，用戶看到的可能是節目畫面和EPG界面的疊加，電視畫面從前到後可以分爲三層，依次爲圖形層(On Screen Display，OSD)、視頻層和背景層。OSD界面顯示技術指在圖像畫面上疊加文字顯示，使屏幕爲用戶提供更多的附加信息；視頻層爲當前正在收看的節目，即解碼出來的活動圖像；背景層爲沒有播放電視節目和啓動EPG菜單時的屏幕圖像。EPG畫面在圖形層上構建，EPG畫面是由許多EPG圖形元素(如按鈕、文本框、選擇按鈕、組件容器等)疊加而成。界面的狀態轉移是通過消息驅動的機制來實現的，在消息響應函數中進行消息處理。用戶見到的是屏幕圖像是這三層的疊加後的圖像。
SI數據檢索模塊快速地檢索本地SI數據庫，提取數據信息供EPG顯示使用；OSD層圖形元素庫提供界面所需的圖形元素；狀態轉移控制器接收用戶遙控器的輸入，控制狀態轉移流向；OSD層圖像是指EPG界面圖形元素合成後的圖像，完成圖形繪製。最後是OSD層、視頻層和背景層的疊加操作。

四 結束語
電視數字化，讓電視以一個嶄新的面貌出現，電視數字化的好處不僅僅是提供高質量的視頻、音頻節目，更重要的是採用數字化處理後，可以開展更多靈活多樣的增值業務，EPG在其中將起到很重要的作用。如何在機頂盒中構造出美觀大方、功能強大、操作簡單且易於用戶交互的EPG是機頂盒廠商所關注的問題。我們期待着中文EPG標準的早日出臺，各廠商也能推出包含豐富內容、功能各異EPG的數字電視機頂盒。