专利名称：基于数字家庭网络的多媒体系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及多媒体组网技术，尤指一种基于数字家庭网络的多媒体系统。
背景技术：
传统的家庭多媒体系统都是基于一些模拟技术的多媒体设备搭建而成的，一般都是通过在客厅中放置一套集中式的家庭影院系统实现的，该系统一般由电视、VCD机、DVD机、录像机、录音机、收音机、音响功放、音箱等设备组成，将收音机、磁带、CD、激光唱盘、VCD、DVD、录像带等多种多媒体信息源整合，通过一组集中的家庭多媒体设备播放出来，带给用户在家庭中的多媒体信息体验。
随着计算机技术及网络技术的发展，各种数字化的多媒体信息源大量涌现，比如大量MP3格式的音乐、Internet网络广播、基于网络方式传送的流式多媒体音频及视频源。由于有数字技术的引入，使多媒体信息源无论在内容、品质、更新速度上都比传统多媒体技术有较大的提高，因而现有的传统家庭影院系统已无法跟上信息时代的发展，需要引入新的产品来弥补其不足，但为了同时节省家庭消费品的投资成本，就要考虑到新产品与现有产品能密切结合，按所需拓展功能量身订制与现有设备功能互补，以避免重复投资造成不必要的开销。
目前，如果直接利用PC完成所有的多媒体播放任务，由于PC比较个性化，再大的PC显示器也不及电视带给家庭的视觉体验，而且PC的操作相对复杂不太适合放在家庭的客厅里作为一个类似电视一样的普通家电操作使用；同时，对于目前已有的各种视频点播及机顶盒系统只能解决某一方面的需求，如使电视能接收数字广播节目、点播宽带网上的视频节目或通过电视浏览Internet等，但这些方案由于受限于宽带营运商及内容提供商，还尚待普及。另一方面，由于传统电视显示分辨率的限制及用户在进行Internet访问过程中操作方式不便等因素，使通过这些机顶盒让普通用户实现Internet冲浪一直未成为现实可行。
基于上述背景需求及技术现状可见，单独的PC或家电都无法解决数字时代多媒体家庭化的方案，需要建立一种将两者有机结合在一起的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于数字家庭网络的多媒体系统，使其能实现数字家庭网络中的多媒体功能，而且整体系统结构设计简单、操作灵活、方便、个性化、易于实现。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种基于数字家庭网络的多媒体系统，用于统一管理一个以上多媒体家电设备，关键在于还包括有家庭多媒体服务中心，用于控制一个以上多媒体家电设备的注册、连接及其多媒体信号的输出，至少包括操作系统、多媒体设备枚举模块、多媒体任务执行模块和多媒体信息内容维护模块；至少一个数字适配器，用于将多媒体数字信号转化为多媒体家电设备能识别输出的信号；一个或以上多媒体家电设备分别通过数字适配器与家庭多媒体服务中心相连。
其中，所述数字适配器设置于家庭多媒体服务中心，与一个以上多媒体家电设备相连；或独立设置于家庭多媒体服务中心与多媒体家电设备之间。所述的家庭多媒体服务中心为一台独立的PC机，或为专用服务器。
上述数字适配器为数字音频适配器(DAA)，或数字静态图像适配器(DSIA)，或数字视频适配器(DVA)，或三者的任意组合。该数字适配器进一步包括中央处理单元(CPU)、闪存、外部接口、多媒体数字信号解码模块以及存储有信号处理模块的随机存储器。其中，所述外部接口为局域网(LAN)接口、或为无线(Wireless)接口、或为红外(IR)接口。所述多媒体数字信号解码模块为音频解码播放模块、或图像解码显示模块、或图像解码显示模块与MPEG解码器的组合。所述的信号处理模块至少包括嵌入式操作系统内核、TCP/IP协议栈、适配器客户端守护模块、通用即插即用(UPnP)设备宿主进程、解码进程和红外控制进程。该适配器客户端守护模块为数字音频适配器客户端守护模块、或为数字静态图像适配器客户端守护模块、或为数字视频适配器客户端守护模块。该解码进程为音频解码播放进程、或为静态图像解码显示进程、或为动态图像解码显示进程。
数字适配器还可以是数字多媒体适配器(DMA)，该数字多媒体适配器进一步包括存储有信息处理模块的CPU和一种以上输入输出接口。其中，所述信息处理模块至少包括接口驱动层、操作系统内核、TCP/IP协议栈、数字多媒体适配器客户端守护模块、UPnP支持进程、多媒体信息编码解压缩进程、红外控制进程以及全功能多媒体信息采集转换模块。所述的输入输出接口为射频调谐器(RF Tuner)接口、LAN接口、Wireless接口、IR接口、电缆调制解调器(Cable Modem)接口、VCD/DVD接口、可读写光盘(CDRW)接口、本地硬盘(HD local)接口、SD/MMC/CF、USB、IEEE1394、Bluetooth、Modem接口。
因此，本发明所提供的基于数字家庭网络的多媒体系统，结合了目前家电技术、个人计算机技术、嵌入式系统技术、多媒体压缩、传输技术及Internet网络技术的发展，通过充分发挥家用计算机的特点联网、存储、计算及个性化定制能力，与传统家庭影院多媒体系统的特点操作简单、适合家用的视觉及听觉感受，通过两者有机的结合建立了一套适用于家庭的多媒体系统平台。更具体地说，本发明是通过在家庭多媒体信息播放设备及家用PC之间增加一个数字适配器，将传统PC及传统多媒体家电设备紧密结合起来，让PC和家电各自分担发挥其擅长的角色功能，使计算机时代中出现的数字多媒体信息体验能进入普通家庭，拓展普通家庭现有多媒体家电设备的使用范围，使整体系统带给最终用户便利的、个性化的、易操作的、数字时代的多媒体体验。
图1为本发明多媒体系统的组成结构示意图；图2为本发明家庭多媒体服务中心的组成结构示意图；图3为数字音频适配器的硬件组成结构示意图；图4为数字音频适配器中信号处理模块的组成结构示意图；图5为数字静态图像适配器的硬件组成结构示意图；图6为数字静态图像适配器中信号处理模块的组成结构示意图；图7为数字视频适配器的硬件组成结构示意图；图8为数字视频适配器中信号处理模块的组成结构示意图；图9为数字多媒体适配器的硬件组成结构示意图；图10为数字多媒体适配器中信号处理模块的组成结构示意图；图11为本发明一应用实例的家庭网络组网结构图。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
为实现家庭网络中对各种多媒体家电设备的统一管理以及各类多媒体家电设备之间的互连，本发明提出了一种基于数字家庭网络的多媒体系统，如图1所示，主要包括家庭多媒体服务中心100、一个以上数字适配器101以及一个以上多媒体家电设备102，每个多媒体家电设备102均通过数字适配器101连接至家庭多媒体服务中心100，由家庭多媒体服务中心100统一管理所连接的多媒体家电设备的注册、连接及其多媒体信号的输出。
在上述多媒体系统中，家庭多媒体服务中心(DMSC，Digital MultimediaServices Center)可以选用一台家用PC机或采用专用服务器，其上装有专用的服务管理模块，是整个多媒体系统的核心。就硬件系统来说，家庭多媒体服务中心是一台高性能的计算机，其在网络传输能力及多媒体信息加工处理能力方面相对较强，以响应各个不同种类数字适配器的访问需求。
该家庭多媒体服务中心上的专用服务管理模块用来维护多媒体系统中各种设备的枚举树、多媒体内容目录树及多媒体任务队列，如图2所示，主要由三个模块实现多媒体设备枚举模块、多媒体任务执行模块以及多媒体信息内容维护模块。
其中，多媒体设备枚举模块主要完成对接入多媒体网络中的各种多媒体设备的注册登记，在多媒体枚举树中加入该设备，分配其在多媒体网络系统中的唯一标识，建立其与网络信息中心(NIC)中介质访问控制(MAC)地址的关联，并对其多媒体处理相关的各项属性进行登记记录，相关属性包括多媒体类型为音频、视频、静态图像还是文字，接收还是采集，处理的多媒体文件格式等属性的配置登记，还包括对该设备远程访问控制接口的记录登记，以便进一步操控统一管理访问。
多媒体信息内容维护模块完成各种数字多媒体内容的采集，建立网络多媒体内容库，并通过一个专门的Web Services呈现给需要访问查询的程序。其中，多媒体采集包括各种多媒体格式间的转换、定制的网络机器人(Web Robotproxy)完成在Internet上采集各种多媒体信息并将其存入系统的网络多媒体内容库，由于各种嵌入式系统的操作系统平台及本身固有的软件能力参差不齐，为实现相对通用的访问接口，在媒体服务器上实现了一个Web Services扩展，普通的客户端可以通过XML协议进行查询访问。
多媒体任务执行模块为多媒体网络中各种多媒体设备、多媒体内容间的交互执行模块，通过创建一系列任务队列控制多媒体网络中各设备的运行，同时接收弱控制客户端发送的控制请求，将其转换为实际远程过程调用(RFC)，发送到相应的设备装置上完成整个控制任务。所谓弱控制客户端是指以遥控器作为操作装置的数字适配器设备。
该多媒体系统中的数字适配器101，一方面接收家用计算机上存储或转发的数字多媒体信息，通过数字适配器将数字化多媒体信息转化为模拟信息利用现有的家庭多媒体播放设备呈现给家庭用户，达到扩充现有家庭多媒体播放设备使用功能的目的；另一方面该多媒体数字适配器又将用户通过遥控器发送的选择控制指令回传到PC上，控制多媒体的选择及播放动作。
同时，由于家用计算机的介入，衍生出以往家用模拟设备难于实现的个性化定制功能，如通过家用计算机设定定时服务，以往整点的自鸣钟报时现在有可能代之以利用家用音响播放一段美妙的音乐、人性化的语音报时、甚至附加事件提醒，诸如该起床了、该出门了、该做饭了、该休息了、今天的天气状况、交通状况、新闻摘要等，各种个性化的定制都可以利用该系统通过现有的家庭多媒体设备充分呈现给用户，带给家庭用户全新的、更便利的、个性化的数字媒体体验。
在本发明的多媒体系统中，可根据不同的需求或不同的环境采用不同功能的数字适配器，比如只处理音频数字信号的数字音频适配器(DAA，DigitalAudio Adapter)、只处理静态图像信号的数字静态图像适配器(DSIA，Digital StillImage Adapter)、只处理视频数字信号的数字视频适配器(DVA，Digital VideoAdapter)和可同时处理各种多媒体数字信号的数字多媒体适配器(DMA，DigitalMultimedia Adapter)。
在前述数字适配器中，数字音频适配器如图3所示，由中央处理单元(CPU)、闪存、外部接口、音频解码播放模块以及随机存储器，该硬件结构是一个定制的专用音频嵌入式系统，用于实现将数字化音频多媒体信息转化为模拟格式的信号，通过音响设备播放出来，同时可接收遥控设备发送的控制信息，并将该控制信息转发至家庭多媒体服务中心，通过服务中心上的专用服务管理模块完成对数字音频适配器的播放控制。在随机存储器中存储有信号处理模块，该模块如图4所示，进一步包括支持软件运行的嵌入式操作系统内核、支持通信协议传输的TCP/IP协议栈以及数字音频适配器客户端守护模块、UPnP设备宿主进程、音频解码播放进程和红外控制进程。其中，数字音频适配器客户端守护模块用于负责整个数字音频适配器的系统运行状态监控、调度；UPnP设备宿主进程用于数字音频适配器的UPnP功能的实现，完成设备的申明、注册与设备提供的服务的申明及注册及各相关功能的呈现及控制；音频解码播放进程用于控制音频解码播放模块将音频数字信号转化为模拟格式的信号，通过音响设备播放出来；红外控制进程用于接收数字音频适配器的遥控器的输入并实现其对应的软件功能调用。
在前述数字适配器中，数字静态图像适配器主要是针对电子像框类的产品所设计，随着大屏幕液晶显示设备或其他技术的显示设备的出现，电子像框可用于替代现有家庭中悬挂于墙上的静态图画，也可通过电视作为替代显示设备。其硬件架构和信号处理模块分别如图5、图6所示，可以看出该数字静态图像适配器与数字音频适配器基本相同，只是在硬件系统中将关键设备音频解码播放模块换为图像解码显示模块，在信号处理模块中将音频解码播放进程替换为静态图像解码显示进程，用于控制图像解码显示模块将静态图像数字信号转化为模拟格式的信号，通过图像显示设备显示出来。
在前述数字适配器中，数字视频适配器主要实现将压缩的数字视频多媒体信息解码后转化为电视能接收的NTSC或PAL制式的信号，通过电视播放出来。其硬件架构和信号处理模块分别如图7、图8所示，可以看出其硬件系统架构大致与数字静态图像适配器相同，差别在于由于视频信号通常占用较大的带宽，因此一般都通过各种压缩算法对其进行压缩之后再传输以减少其占用的网络带宽，但在接收端则需要高性能的CPU软件减压缩或使用专用减压缩硬件对其处理，本系统采用专用的减压缩硬件实现，即在图像解码显示模块基础上添加专用的声像压缩模块-Mpeg解码模块；同时，在信号处理模块中将静态图像解码显示进程替换为动态图像解码显示进程，用于实时控制图像解码显示模块将动态图像数字信号转化为模拟格式的信号，通过电视设备播放出来。
在前述数字适配器中，数字多媒体适配器是一种具有丰富多媒体信息处理的设备，它主要完成各种介质中多媒体信息的采集及回放。其硬件架构如图9所示，基本上相当于一台特殊定制的专用多媒体PC，其上配有各种多媒体信息源的连接设备，用于接收处理相应的多媒体信息。因此，相应连接在CPU上的接口就是多种多样的，包括连接射频调谐器(RF Tuner)的接口、LAN接口、Wireless接口、IR接口、连接电缆调制解调器(Cable Modem)的接口、连接VCD/DVD的接口、连接可读写光盘(CDRW)的接口、连接本地硬盘(HD local)的接口、连接SD/MMC/CF的接口、USB、IEEE1394、Btuetooth、连接Modem的接口。这些接口通过信号处理模块统一管理和调度，该信号处理模块如图10所示，至少包括接口驱动层、操作系统内核、TCP/IP协议栈、数字多媒体适配器客户端守护模块、UPnP支持进程、多媒体信息编码解压缩进程、红外控制进程以及全功能多媒体信息采集转换模块。其中，驱动层是各种驱动程序的集合，用于驱动各种接口设备工作；UPnP支持进程用于数字多媒体适配器的UPnP功能的实现，完成设备的申明、注册与设备提供的服务的申明及注册及各相关功能的呈现及控制；多媒体信息编码解压缩进程用于对各种音频、视频、图像数字信号进行格式转换并控制其播放；全功能多媒体信息采集转换模块，用于实现采集不同存储格式及存储介质的数字多媒体信息并将其转换为系统设定的格式进行存储。
由于该多媒体数字适配器主要完成各种介质中多媒体信息的采集及回放，因此该系统的控制方式比前几种数字多媒体适配器要复杂，因此该软件系统提供两种控制方式普通的遥控器操作方式、全功能的标准鼠标键盘控制方式。对于普通的诸如电视节目录像等工作可通过红外器完成，而对于其它一些需要更复杂设置操作控制的多媒体采集转换就通过鼠标键盘完成。
如图11所示，图11为一种数字家庭网络架构。该网络主要由网关11、一个以上主干网设备12和多个控制子网设备13构成，该网关11可以进一步包括两部分门户网关110和控制网关111，门户网关110与控制网关111之间通过宽带接口相连。基于此系统结构可以看出，该数字家庭网络由主干网和控制子网两个子网组成，其中，由门户网关110及与其连接的家用设备所形成的网络部分称为主干网，主干网主要用于实现信息设备、通讯设备、娱乐设备等的互连；而由控制网关111及与其连接的家用设备所形成的网络部分称为控制子网，控制子网主要用于实现家用电器、自动化设备、保安监控装置等设备的互连。在此数字家庭网络中，服务器10即可作为家庭多媒体服务中心，数字适配器设置于服务器的内部，向外提供多种多媒体接口，而多媒体家电设备可以是主干网设备，也可以是控制子网设备，这些多媒体家电设备通过门户网关或控制网关间接连接在服务器上，它们也可以直接通过多媒体接口连接至作为家庭多媒体服务中心的服务器上。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于数字家庭网络的多媒体系统，用于统一管理一个以上多媒体家电设备，其特征在于还包括有家庭多媒体服务中心，用于控制一个以上多媒体家电设备的注册、连接及其多媒体信号的输出，至少包括操作系统、多媒体设备枚举模块、多媒体任务执行模块和多媒体信息内容维护模块；至少一个数字适配器，用于将多媒体数字信号转化为多媒体家电设备能识别输出的信号；一个或以上多媒体家电设备分别通过数字适配器与家庭多媒体服务中心相连。
2.根据权利要求1所述的多媒体系统，其特征在于所述数字适配器设置于家庭多媒体服务中心，与一个以上多媒体家电设备相连；或独立设置于家庭多媒体服务中心与多媒体家电设备之间。
3.根据权利要求1所述的多媒体系统，其特征在于所述家庭多媒体服务中心为一台独立的PC机，或为专用服务器。
4.根据权利要求1或2所述的多媒体系统，其特征在于所述数字适配器为数字音频适配器(DAA)，或数字静态图像适配器(DSIA)，或数字视频适配器(DVA)，或三者的任意组合。
5.根据权利要求1或2所述的多媒体系统，其特征在于所述数字适配器为数字多媒体适配器(DMA)。
6.根据权利要求4所述的多媒体系统，其特征在于所述数字适配器进一步包括中央处理单元(CPU)、闪存、外部接口、多媒体数字信号解码模块以及存储有信号处理模块的随机存储器。
7.根据权利要求6所述的多媒体系统，其特征在于所述外部接口为局域网(LAN)接口、或为无线(Wireless)接口、或为红外(IR)接口。
8.根据权利要求6所述的多媒体系统，其特征在于所述多媒体数字信号解码模块为音频解码播放模块、或图像解码显示模块、或图像解码显示模块与MPEG解码器的组合。
9.根据权利要求6所述的多媒体系统，其特征在于所述的信号处理模块至少包括嵌入式操作系统内核、TCP/IP协议栈、适配器客户端守护模块、通用即插即用(UPnP)设备宿主进程、解码进程和红外控制进程。
10.根据权利要求9所述的多媒体系统，其特征在于所述适配器客户端守护模块为数字音频适配器客户端守护模块、或为数字静态图像适配器客户端守护模块、或为数字视频适配器客户端守护模块。
11.根据权利要求9所述的多媒体系统，其特征在于所述解码进程为音频解码播放进程、或为静态图像解码显示进程、或为动态图像解码显示进程。
12.根据权利要求5所述的多媒体系统，其特征在于所述的数字多媒体适配器进一步包括存储有信息处理模块的CPU和一种以上输入输出接口。
13.根据权利要求12所述的多媒体系统，其特征在于所述信息处理模块至少包括接口驱动层、操作系统内核、TCP/IP协议栈、数字多媒体适配器客户端守护模块、UPnP支持进程、多媒体信息编码解压缩进程、红外控制进程以及全功能多媒体信息采集转换模块。
14.根据权利要求12所述的多媒体系统，其特征在于所述的输入输出接口为射频调谐器(RF Tuner)接口、LAN接口、Wireless接口、IR接口、电缆调制解调器(Cable Modem)接口、VCD/DVD接口、可读写光盘(CDRW)接口、本地硬盘(HD local)接口、SD/MMC/CF、USB、IEEE1394、Bluetooth、Modem接口。
全文摘要
本发明公开了一种基于数字家庭网络的多媒体系统，用于统一管理一个以上多媒体家电设备，关键在于还包括有家庭多媒体服务中心，用于控制一个以上多媒体家电设备的注册、连接及其多媒体信号的输出，至少包括操作系统、多媒体设备枚举模块、多媒体任务执行模块和多媒体信息内容维护模块；至少一个数字适配器，用于将多媒体数字信号转化为多媒体家电设备能识别输出的信号；一个或以上多媒体家电设备分别通过数字适配器与家庭多媒体服务中心相连。该系统能实现数字家庭网络中的多媒体功能，而且整体系统结构设计简单、操作灵活、方便、个性化、易于实现。
文档编号H04L12/28GK1492632SQ0214592
公开日2004年4月28日 申请日期2002年10月23日 优先权日2002年10月23日
发明者郭卫先, 印少荣, 庞建军, 任艳频, 于辰涛 申请人:联想(北京)有限公司