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漫谈新世代多媒体行动服务接口
 

【作者: 鄭育鎔、陳之容】2008年12月03日 星期三

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网络服务之使用可以说已经是目前人们主要的生活习惯之一,而主要入口网站(除Google外)多是使用Flash来建构出具有丰富图像与高互动性的使用接口,消费大众对于这样的使用接口也习以为常,而这种多媒体互动接口(Rich Media)已经渐渐成为网络接口的一种必要规格。


在行动网络服务方面,在过去的GSM时代,由于网络带宽的限制、终端装置硬件能力之不足、以及WAP技术的缺陷,让行动网络服务一直是处于婴儿期,无法受到消费者之青睐而蓬勃发展。随着技术的不断精进,现在的3.5G网络已经可以提供高带宽的数据下载,加上摩尔定率的加持,终端装置硬件能力越来越强悍,现在的手机已经可以透过行动宽带网络来浏览一些简单的多媒体互动接口。


然而终端装置硬件能力毕竟仍旧不及PC,在运算能力、内存储存容量、电池容量等都有许多限制。直接让手机去浏览目前针对PC所设计的多媒体互动接口,由于图像之复杂度过高以及操作流程之不适,会让消费者有很大的使用经验落差,造成消费者可能对使用这类行动服务产生排斥。因此,包括3GPP、OMA、以及MPEG,都着手制定属于行动服务之Rich Media规格。行动服务的Rich Media规格都是建构在SVG-Tiny技术上,并加入互动指令与内容传输协议。本文将说明行动服务Rich Media规格之应用范围,并就SVG-Tiny技术、MPEG LASeR以及3GPP DIMS等Rich Media规格进行介绍,期望可以让各位读者能对这新兴技术有进一步的了解。


然而终端装置硬件能力毕竟仍旧不及PC,在运算能力、内存储存容量、电池容量等都有许多限制。直接让手机去浏览目前针对PC所设计的多媒体互动接口,由于图像之复杂度过高以及操作流程之不适,会让消费者有很大的使用经验落差,造成消费者可能对使用这类行动服务产生排斥。因此,包括3GPP、OMA、以及MPEG,都着手制定属于行动服务之Rich Media规格。行动服务的Rich Media规格都是建构在SVG-Tiny技术上,并加入互动指令与内容传输协议。

多媒体行动服务接口系指透过3D graphics或Vector graphics互动绘图技术,来呈现丰富多媒体场景的新一代表现方式,其可以被应用到行动服务、Mobile TV、人机接口与其他应用之上。底下分别就这三个主要应用说明多媒体行动服务的发展趋势。


行动服务

Java可以说是手机上提供行动服务的重要接口之一,不论是Feature phone或是以Symbian或MS Windows Mobile发展的Smart phone,几乎都搭载了J2ME Virtual Machine。新一代的J2ME规格已经由JSR185移至JSR248或JSR249。JSR245/249是由多位重量级电信业者(Vodafone、NTT DoCoMo、Orange France等)与移动电话业者(Nokia、Motorola、SonyEricsson等)所共同制定。相较于JSR185,JSR248/249在接口呈现上纳入了JSR184(Mobile Graphics API)与JSR226(SVG)此两个与互动图形展现有关的规格。这意味着电信业者与移动电话业者皆认为丰富图像呈现是行动服务重要的规格。图一说明JSR185、JSR248与JSR249之差异。



《图一 JSR185、JSR248与JSR249之差异(数据源:JavaOne)》
《图一 JSR185、JSR248与JSR249之差异(数据源:JavaOne)》

Mobile TV

Rich Media为Mobile TV之重要规格,它可以让Mobile TV每个频道或每个节目具有相向且实时的互动功能,让消费者有不同于一般电视的使用经验,增加消费者使用行动网络之意愿,提高了Mobile TV对电信营运商的价值。根据拓朴产研在今年五月提出之报告指出,Mobile TV预计在2010年之全球出货量达到2.5亿台,而2006年至2010年的年复合成长率将达到109%。随着Mobile TV的开始普及,具有多媒体接口的电视节目也将渐成主流。此外以互动图形的方式以场景来组织电视节目的操作接口,能够让接口有更好的缩放性,可以根据终端装置之画面大小实时调整画面的呈现方式。


下图是一个具有多媒体行动服务接口的Mobile TV球赛节目范例。除了一般球赛节目会有的球赛内容拨放区域外,这接口还可以同时呈现运动新闻、球员说明的讯息,而在线观众更可以彼此直接进行文字交谈或是购买球赛纪念品等。多媒体行动服务接口另一个特点是,接口上各个选项(如球赛内容拨放区、运动新闻区)都可以随用户之操作情境或装置当下属性(如分辨率、直摆或横放),动态改变与缩放或是半透明的相互迭合。


《图二 Rich Media Mobile TV范例(数据源:Nokia)》
《图二 Rich Media Mobile TV范例(数据源:Nokia)》

移动电话人机接口

多媒体行动服务接口的另一个应用就是当成移动电话的整个人机接口,透过其高度动态之图像表现效果,让消费者有全新的操作体验或是拥有其个人化的操作接口。目前已经有许多手机使用Flash-lite技术或是SVG-Tiny,来建构其人机接口。图三~图五列出几个Rich Media移动电话人机接口范例。特别值得一提的是有些厂商如StreamZoo或是Mobinex,尝试用多媒体行动服务接口技术开发具有widget或portal功能的手机接口,让消费者可以随时直接浏览来自网络上的讯息。


《图三 SVG-based UI范例(数据源:Internet)》
《图三 SVG-based UI范例(数据源:Internet)》
《图四 Streamzoo开发之On-Device Portal范例》
《图四 Streamzoo开发之On-Device Portal范例》
《图五 Mobinex开发之On-Device Portal范例(ActiveHome与ActiveIdle)》
《图五 Mobinex开发之On-Device Portal范例(ActiveHome与ActiveIdle)》

SVG

SVG(Scalable Vector Graphics;可缩放向量图形)是由W3C(World Wide Web Consortium)制定,基于XML(可扩展标记语言)所发展用于描述二维向量图形的一种图形格式。SVG透过XML所定义的语法,使用文字格式的描述性语言来描述图像内容,因此内容之呈现和图像分辨率无关。如图六所示,传统点阵式图形会因为分辨率的缩放而产生锯齿状的模糊,向量式图形则没有这个缺点。SVG规格具有以下优点:


《图六 传统点阵式图形与向量式图形格式的差异》
《图六 传统点阵式图形与向量式图形格式的差异》
  • ●图像文件以文本格式的描述性语言描述内容,具有可读性易于修改和编辑。此外图像文件的内容与分辨率无关,可适用于任何分辨率的显示设备;


  • ●与现有技术可以互相整合。例如,SVG技术本身的动态部分包括时序控制和动画就是采用SMIL(Synchronized Multimedia Integration Language)标准。SVG文件还可嵌入ECMAScript脚本,用以控制文件内的任意组件,来达到交互式文件功能,或者是藉此动态产生向量图形组件;


  • ●SVG因为是文本格式的描述性内容,所以可以方便的对内容建立文字索引,实现针对内容描述的图像搜索;


  • ●SVG支持多种滤镜以及特殊效果,在不改变图像内容的前提之下可以呈现位图格式中类似文字阴影或者其他类似的效果;


  • ●SVG可以动态生成图形。例如,可动态生成具有互动功能的地图嵌入网页中,并且显示给终端用户;


  • ●SVG整合了影像、声音、图片、文字以及向量图形的媒体表现形式。



SVG的规格依据目标平台的硬件能力,区分成两种协议:SVG Tiny与SVG Basic,这两种协议都是SVG标准的子集;SVG Basic,又称SVGB,是为掌上计算机等高阶行动装置所设计。SVG Tiny,称SVGT,专为手机等低阶行动装置所设计。两者差异除了目标平台的不同,此外在文件内容的数据结构管理上SVG Basic采用标准DOM(Document Object Mode;文件对象模型),并且对于脚本控制的支持是选用,而SVG Tiny使用的是μDOM(Micro Document Object Model),支持ECMAScript的脚本控制以达到互动性效果。


因为SVG是基于XML所发展的描述性语言,文件内容可以像XML一样以树状结构表示文件内容,每个组件都是树状结构内的节点,且是独立的存在,这样的结构非常适合用来做为多媒体接口之场景管理之用。此外SVG Tiny支持延伸自标准DOM而来的μDOM,提供了程序界面让外部程序可以去针对节点的组件作存取以及修改内部参数数据的能力,并且μDOM也提供事件处理以及触发的机制,可以实现动态产生和互动功能。在μDOM的基础上,SVG开发设计人员可以利用ECMAScript或者SMIL来进行时序控制或组件的操控。所以SVG除了包含向量显示对象的呈现外,还能够提供处理交互式情境的功能,这正是行动服务Rich Media的功能核心所在。也因此3GPP组织之DIMS(Dynamic and Interactive Multimedia Scenes)与MPEG组织的LASeR(Lightweight Application Scene Representation)这两个行动服务Rich Media标准,都是以SVG Tiny做为其整个架构的核心。


MPEG LASeR

LASeR是由国际标准化组织IEC MPEG所制定,为一个轻量级的互动场景描述规格,适用于行动装置上的影音服务。LASeR以SVG-Tiny为场景描述的核心,描述影音内容中各个对象之间的空间与时间上的关系,并可透过LASeR定义的控制命令来新增与删除场景描述中的对象节点,达到动态实时更新场景内容的功能。此外在场景数据传输上,LASeR定义了SAF(Simple Aggregation Format)将各个对象的串流,如LASeR串流、影像串流、音频串流等,整合为SAF串流,统整后在网络上传送,对于在效能受限制的行动装置和低带宽的网络环境下可以有更好的效率。LASeR与SAF的关系如图七所示。


《图七 LASeR与SAF的关系》
《图七 LASeR与SAF的关系》

LASeR Extensions

LASeR的场景描述主要采用W3C制定的SVG(Scalable Vector Graphics;可缩放向量图形)为核心,是一个可以呈现静态图像、动画与互动功能的多媒体场景。LASeR采用SVG的树状结构做为场景描述的核心,其中树的节点组件除了原本SVG所定义的一些基本图形组件和SMIL(Synchronized Multimedia Integration Language)处理动画相关的组件外,LASeR 也增加了一些SVG所没有的功能,例如:SVG本身没有支持矩形裁切、片段播放与单一组件全屏幕等的功能。


LASeR控制指令

为了随时可以动态的更新影音服务的内容,LASeR也定义了一系列的控制指令来操作场景描述中的节点组件。例如可以使用NewScene指令用来创建一个全新的场景;或是RefreshScene指令来重新更新目前的场景内容;如果想要在场景中加入或删除某些的内容,可以交由Insert、Add、Delete和Replace指令负责新增、删除、取代任意的组件的动作。


SAF

LASeR规格除了场景描述外,另一重要部分就是SAF。SAF主要运用在于传输层,目的是在将LASeR串流与场景描述中其他的多媒体串流,如影像、声音等,整合成单一SAF串流。由于传统上场景描述中的各个对象都拥有自己的串流,接收端必须接收多个串流再合成影音内容,但在行动装置与受限制的网络环境下,接收多个串流容易造成效能上的负担,故LASeR利用SAF将多个基本串流,包含LASeR、影像、音效、图像、以及文字整合为一,可以减轻带宽的负担,更有效率的传输影音内容。


根据这个技术,多种不同的基本串流都可以经由利用SAF同步封包,利用其中的存取单位的型态以及串流编号,以简单、且有效率的方式混合入一个数据流里。而且,因为LASeR场景描述的基本串流是与其他相关的影像或音频所一起传送的,因此这些数据的传输将会同步。此外,因为这个新技术可以兼容MPEG-4的同步层,因此可以很容易的与MPEG-4系统整合,并且又可以利用MPEG-4同步层封包的优点,例如优先权的概念。


3GPP DIMS

DIMS这套标准提供行动装置平台一个完整的Rich Media系统架构。它明确的定义了从服务器端到接收端之间的网络传输协议、服务器端以及接收端的数据封装方式、互动方式以及指令传送的架构。DIMS系统架构如图八所示。DIMS规格系整合以下之技术规格并再扩充而成:



《图八 DIMS系统架构图(数据源:3GPP)》
《图八 DIMS系统架构图(数据源:3GPP)》
  • ●SVG Tiny。DIMS以SVG-Tiny做为系统的核心,提供场景管理以及文件内容表示方式,并以SVG提供的功能为基础,配合整合其他的技术标准,例如LASeR做延伸的功能;


  • ●XML、GZIP。DIMS整合XML,并且使用GZIP(GNU zip)压缩文件减轻网络传输的负担;


  • ●LASeR。DIMS采用了MPEG组织之LASeR中所扩充的SVG功能,并补足其不足的部分,像是:窗口的裁切、SVG Tiny单一组件的全屏幕放大、播放器制的事件处理以及多轨道的同步,并且直接整合LASeR之场景更新以及互动的架构。



以DIMS系统架构图来说明:服务器端采用SVG Tiny做为场景管理核心,将数据内容以SVG Tiny的格式封装建构数据结构,透过传输的机制将SVG格式转成封包串流传送到客户端的手持装置。而手持装置接收数据后解回内容,如果需要传送互动指令,一样透过网络将指令回传给服务器下命令达到互动要求(如图右边区块所示)。相较于MPEG LASeR,DIMS提供了从服务器端整合数据内容与传输,以及接收端手持装置的接收、互动以及更新的指令传送协议,一个完整的Rich Media Environment架构。


底下举例说明一个DIMS之可能的应用。图九呈现的是一个用DIMS技术建构的的行动在线订票系统,在这系统中使用SVG-Tiny图形标准来建构整个图形接口、整合串流影像以及图片和文字的呈现、与场景内互动组件的管理。系统透过DIMS中LASeR的功能来提供指定文件内任意组件或影像做全屏幕展现的效果,让这行动在线订票系统可在有限的行动装置显示屏幕大小之下,提供全屏幕浏览任意对象的效果,亦可使用屏幕翻转的功能旋转内容。此外,LASeR的架构提供了服务器端以及接收端场景更新以及互动的指令,配合DIMS整体系统的数据整合以及传输,让接收端可以藉由送出指令要求服务器端提供新的场景或者数据,例如:系统要求服务器端提供不同的电影预告片串流、电影幕后花序或者是相关演员数据,或者是进入订位件选择场次座位订票。


《图九 应用DIMS所开发之行动在线订票系统》
《图九 应用DIMS所开发之行动在线订票系统》

结语

应用DIMS所开发之行动在线订票系统


《图十 Rich Media技术相关厂商》
《图十 Rich Media技术相关厂商》

Rich Media技术相关厂商


资策会网络多媒体研究所自2007年开始着手开发终端装置呈现行动多媒体服务接口所需之Rich Media Engine,包括:应用OpenGL ES硬件加速器发展搭配快速网格化软件技术之OpenVG绘图引擎、以及SVG-Tiny档案拨放器,并预计在明年开始发展DIMS拨放器以及服务器端之动态内容产生技术,让台湾相关装置制造与内容开发业者可以就近取得行动多媒体服务技术。


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