Nghiên cứu và triển khai hệ thống truyền hình tương tác sử dụng màn hình thứ hai dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  NGUYỄN THẾ TÙNG NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC SỬ DỤNG MÀN HÌNH THỨ HAI DỰA TRÊN NỀN TẢNG HẠ TẦNG VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  NGUYỄN THẾ TÙNG NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC SỬ DỤNG MÀN HÌNH THỨ HAI DỰA TRÊN NỀN TẢNG HẠ TẦNG VIỄN THƠNG Ngành: Cơng nghệ thơng tin Chun ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Lê Sỹ Vinh HÀ NỘI – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi Nguyễn Thế Tùng, học viên khóa K20, ngành Công nghệ thông tin, chuyên ngành Kỹ thuật phần mềm Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu triển khai hệ thống truyền hình tƣơng tác sử dụng hình thứ hai dựa tảng hạ tầng viễn thơng” tơi nghiên cứu, tìm hiểu phát triển dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Lê Sỹ Vinh, chép từ tài liệu, công trình nghiên cứu ngƣời khác mà khơng ghi rõ tài liệu tham khảo Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, ngày tháng năm MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT .5 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .6 MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: THỰC TRẠNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI VẢ Ở VIỆT NAM …………………………………………………………………………… 1.1 Tổng quan hệ thống thị trƣờng truyền hình giới 1.2 Hiện trạng sản xuất chƣơng trình tƣơng tác Đài Truyền hình Việt Nam Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TÁC ……………… 10 2.1 Giới thiệu đặc điểm truyền hình tƣơng tác Error! Bookmark not defined 2.1.1 Giới thiệu truyền hình tƣơng tác Error! Bookmark not defined 2.1.2 Đặc điểm truyền hình tƣơng tác Error! Bookmark not defined 2.2 Giới thiệu đa hình (multi-screen) Error! Bookmark not defined 2.3 Thiết kế tổng quan hệ thống truyền hình tƣơng tác Error! Bookmark not defined 2.3.1 Khái niệm tảng Error! Bookmark not defined 2.3.1.1 Nội dung thông thƣờng nội dung có gắn liệu thời gian (timed content) Error! Bookmark not defined 2.3.1.2 Dòng thời gian (timeline) Error! Bookmark not defined 2.3.2 Tác nhân tham gia Error! Bookmark not defined 2.3.2.1 Đài Truyền hình Error! Bookmark not defined 2.3.2.2 Nhà cung cấp dịch vụ phân phối (Delivery Service Provider) Error! Bookmark not defined 2.3.2.3 Khách hàng/Khán thính giả (Consumer) Error! Bookmark not defined 2.3.3 Thiết bị sử dụng Error! Bookmark not defined 2.3.3.1 Thiết bị truyền hình (TV Device) Error! Bookmark not defined 2.3.3.2 Thiết bị đồng hành (Companion Device) Error! Bookmark not defined 2.3.4 Mối quan hệ khái niệm, tác nhân thiết bị Error! Bookmark not defined 2.3.5 Kiến trúc tổng thể (General Architecture) Error! Bookmark not defined 2.4 Phân loại Truyền hình tƣơng tác Error! Bookmark not defined 2.4.1 Truyền hình tƣơng tác dựa tảng hạ tầng vơ tuyến truyền hình – tƣơng tác trực tiếp với dịng liệu truyền hình (Direct Communication) Error! Bookmark not defined 2.4.2 Truyền hình tƣơng tác dựa tảng hạ tầng viễn thông – tƣơng tác gián tiếp với dịng liệu truyền hình (Indirect Communication) Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: HIỆN TRẠNG, KIẾN TRÚC TRIỂN KHAI VÀ MƠ HÌNH HOẠT ĐỘNG ……………………………………………………………………………… 26 3.1 Hiện trạng hệ thống sản xuất chƣơng trình Đài Truyền hình Error! Bookmark not defined 3.2 Nhiệm vụ cụ thể khối chức (bộ phận phụ trách) Error! Bookmark not defined 3.3 Kiến trúc triển khai Error! Bookmark not defined 3.3.1 Khối chức “Quản lý, điều hành dịch vụ đồng hành” Error! Bookmark not defined 3.3.2 Khối chức “Đồ họa” Error! Bookmark not defined 3.3.3 Khối chức “Sản xuất nội dung đa hình” Error! Bookmark not defined 3.3.4 Khối chức “Mạng phân phối nội dung” Error! Bookmark not defined 3.4 Mơ hình vận hành thực tế Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM ……………………………………………………………………………………… 39 4.1 Phát biểu tốn, phân tích thiết kế ca sử dụng “Bình chọn, thăm dò ý kiến” Error! Bookmark not defined 4.2 Thiết kế khối chức “Sản xuất nội dung đa hình” Error! Bookmark not defined 4.3 Mơ hình thực nghiệm Error! Bookmark not defined 4.4 Kết thử nghiệm Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ chuẩn API Application Programming Interface CDN Content Delivery Network/ Content Distribution Network CG Computer Graphics CoD Content on Demand CODEC Compressor-Decompressor hay Coder-Decoder CSA CSS-CII CSS-LP CSS-MRS Companion Screen Application Content Identification and other Information Companion Screens and Streams-Link Proxy Material Resolution Service CSS-TE CSS-TS Trigger Event Timeline Synchronisation CSS-WC DS EPG HD Wall Clock Digital Signage Electronic Program Guide High Definition MAM PVR SD SDI Media Asset Management Personal Video Recorder Standard Definition Serial Digital Interface SOAP Simple Object Access Protocol Diễn giải Giao diện lập trình ứng dụng Mạng phân phối nội dung Đồ họa vi tính Nội dung theo yêu cầu thiết bị phần cứng chƣơng trình phần mềm cho phép mã hóa giải mã luồng liệu số tín hiệu Ứng dụng hình đồng hành Giao diện chuyển tiếp Nhận dạng nội dung thông tin khác Giao diện chuyển tiếp “Đƣờng dẫn chuyển tiếp kiểm soát liệu” Giao diện chuyển tiếp Dịch vụ phân tách tài liệu Giao diện chuyển tiếp Sự kiện kích hoạt Giao diện chuyển tiếp Đồng hóa dòng thời gian Giao diện chuyển tiếp Đồng hồ tƣờng Bảng ký hiệu kỹ thuật số Lịch phát sóng điện tử Kỹ thuật hiển thị Độ nét cao hay Độ phân giải cao Hệ thống quản lý tài nguyên truyền thơng Máy ghi hình/quay phim cá nhân Kỹ thuật hiển thị Độ nét tiêu chuẩn Một số chuẩn truyền hình kỹ thuật số đƣợc phát triển SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers Hiệp hội kỹ sƣ điện ảnh truyền hình quốc tế) Giao thức truy cập đối tƣợng đơn giản STB TV VOD WSDL Set-Top Box Television Video on demand Web Service Definition Language Đầu thu giải mã hóa Tivi, máy thu hình Video theo yêu cầu Ngôn ngữ định nghĩa dịch vụ Web DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Tƣơng lai truyền hình Error! Bookmark not defined Hình 1.2: Chƣơng trình “Nhân tố bí ẩn” – Sky Italia Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Vị trí phƣơng thức cung cấp thông tin bốn loại phƣơng tiện hình Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Mối quan hệ khái niệm, tác nhân thiết bị [3]Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Kiến trúc tổng thể [3] Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Các giao diện chuyển tiếp dành cho kết nối trực tiếp [3]Error! Bookmark not defined Hình 3.1: Sơ đồ khối quy trình sản xuất Đài Truyền hìnhError! Bookmark not defined Hình 3.2: Khối chức “Phát sóng” Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Khối chức “Quản lý, điều hành dịch vụ đồng hành” Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Khối chức “Đồ họa” Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Khối chức “Phát sóng” “Đồ họa” cài đặt hai máy trạm làm việc khác [9] Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Khối chức “Phát sóng” “Đồ họa” cài đặt máy trạm làm việc – Blackmagic Cards [9] Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Khối chức “Phát sóng” “Đồ họa” cài đặt máy trạm làm việc – Logic [9] Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Mẫu đồ họa [9] Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Tính xem trƣớc (preview) mẫu đồ họa [9]Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Mơ hình vận hành thực tế – Hệ thống truyền hình tƣơng tác sử dụng hình thứ hai dựa tảng hạ tầng viễn thơng Error! Bookmark not defined Hình 4.1: Biểu đồ Use case “Bình chọn, thăm dị ý kiến”Error! Bookmark not defined Hình 4.2: Biểu đồ hoạt động “Bình chọn, thăm dị ý kiến”Error! Bookmark not defined Hình 4.3: Khối chức “Sản xuất nội dung đa hình”Error! Bookmark not defined Hình 4.4: Sơ đồ đấu nối thiết bị ProMedia Live & Package (PM 1200) Error! Bookmark not defined Hình 4.5: PM 1200 - Định dạng liệu đầu Error! Bookmark not defined Hình 4.6: Mơ hình thử nghiệm – Hệ thống truyền hình tƣơng tác sử dụng hình thứ hai dựa tảng hạ tầng viễn thông Error! Bookmark not defined Hình 4.7: Ứng dụng Android – Vitamio Error! Bookmark not defined Hình 4.8: Ứng dụng Android – Vitamio – Mã nguồn Error! Bookmark not defined Hình 4.9: Ứng dụng Android – Thăm dị ý kiến Error! Bookmark not defined Hình 4.10: Ứng dụng Android – Thăm dò ý kiến – Mã nguồnError! Bookmark not defined Hình 4.11: Ứng dụng điều khiển máy trạm đồ họa – Giao diện ngƣời sử dụng Error! Bookmark not defined Hình 4.12: Ứng dụng điều khiển máy trạm đồ họa – Mã nguồnError! Bookmark not defined Hình 4.13: Máy chủ CasparCG Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghệ số ngày phát triển, Internet gián tiếp dẫn đến kết thúc hàng loạt báo giấy/các hãng thông giới Internet bắt đầu gây ảnh hƣởng lấn sân sang chiếm khách hàng hãng truyền hình buộc nhà đài phải thích nghi với phát triển nhƣ vũ bão thiết bị di động, thiết bị số thông minh, điện thoại thông minh, dịch vụ video theo yêu cầu, mạng xã hội, truyền hình tƣơng tác để giữ đƣợc lƣợng khán giả nhà quảng cáo Hãng nghiên cứu Forrester Research đánh giá: "Khoảng trống ngƣời tiêu dùng muốn ngành cơng nghiệp truyền hình mang lại trở nên lớn tới mức ngành cơng nghiệp truyền hình phải có số động thái thay đổi" Xu hƣớng thƣởng thức nội dung chƣơng trình truyền hình đa hình địi hỏi khác biệt mặt nội dung so với truyền hình truyền thống Ngƣời xem truyền hình khơng cịn đơn xem chƣơng trình sẵn có truyền hình, mà họ cịn muốn tƣơng tác nhiều với nội dung mà họ yêu thích nhƣ “like”, chia sẻ cho bạn bè, bình luận, mời bạn bè xem, mức độ cao nhúng chƣơng trình họ u thích vào nội dung Xu truyền hình truyền hình tƣơng tác, truyền hình đa phƣơng tiện cá thể hóa nội dung hiển thị Các thay đổi nội dung công nghệ kéo theo thay đổi dịch vụ cung cấp qua truyền hình loại hình phân phối nội dung Các dịch vụ cung cấp qua truyền hình trở nên đa dạng hơn, đơn giản nhƣ lịch phát sóng điện tử (EPG - Electronic Program Guide), lựa chọn kênh tiếng, lựa chọn phụ đề, v.v… đến phức tạp nhƣ tƣơng tác thời gian thực qua hình hình phụ (Second Screen) Việc sử dụng hình thứ hai (dual-screen) với 96% ngƣời dùng hình thứ ba (triple-screen) với 8/10 ngƣời dùng tạo hội thách thức nhà quảng cáo chủ sở hữu phƣơng tiện truyền thông Nhiệm vụ trƣớc mắt Đài truyền hình phải thu hút khán giả với nội dung hấp dẫn giữ ngƣời xem Cơ hội tồn cho nhà phát triển chiến lƣợc tảng thơng minh có sử dụng hình thứ hai thứ ba để tăng cƣờng bổ sung cho hình Sự phát triển mạnh mẽ ngành công nghệ thông tin với đa dạng cơng nghệ giải trí gia đình, thiết bị di động; xu hƣớng số hóa truyền dẫn, phát sóng mang đến nhiều hội với thách thức cho ngành truyền hình giới nói chung truyền hình Việt Nam nói riêng Để tận dụng hội vƣợt qua thách thức, Đài truyền hình Việt Nam cần có điều chỉnh xu hƣớng phát triển nhƣ tiếp cận ứng dụng công nghệ, kỹ thuật vào cơng tác Vì vậy, tơi định chọn đề tài: “Nghiên cứu triển khai hệ thống truyền hình tương tác sử dụng hình thứ hai dựa tảng hạ tầng viễn thông” Luận văn tập trung tìm hiểu khái niệm tảng, tác nhân tham gia, thiết bị, giao diện chuyển tiếp kiến trúc hệ thống truyền hình tƣơng tác Các giao diện chuyển tiếp đƣợc phân thành hai loại: (1) truyền hình tƣơng tác dựa tảng vơ tuyến truyền hình – tƣơng tác trực tiếp với dịng liệu truyền hình, (2) truyền hình tƣơng tác dựa tảng hạ tầng viễn thông – tƣơng tác gián tiếp với dịng liệu truyền hình Nhằm làm rõ mơ hình hoạt động hệ thống truyền hình tƣơng tác dựa tảng hạ tầng viễn thông, áp dụng giao diện chuyển tiếp “Đƣờng dẫn chuyển tiếp kiểm soát liệu” (CSS-LP – Companion Screens and Streams-Link Proxy), giải tốn “Bình chọn, thăm dị ý kiến” Trong đó, chúng tơi xem xét thành phần biểu đồ hoạt động: khối chức “Phát sóng”, khối chức “Quản lý, điều hành dịch vụ đồng hành”, khối chức “Đồ họa”, khối chức “Sản xuất nội dung đa hình” Cấu phần khối chức “Mạng phân phối nội dung” khó thực ví dụ chƣa đƣợc xử lý Cấu trúc luận văn đƣợc tổ chức nhƣ sau: - Chƣơng 1: Thực trạng hệ thống truyền hình giới Việt Nam Chƣơng 2: Cơ sở lý luận truyền hình tƣơng tác Chƣơng 3: Hiện trạng, kiến trúc triển khai mơ hình hoạt động Chƣơng 4: Phân tích, thiết kế triển khai hệ thống thử nghiệm 10 CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM Chƣơng giới thiệu thực trạng hệ thống truyền hình giới Việt Nam Mở đầu chƣơng, chúng tơi trình bày tổng quan hệ thống thị trƣờng truyền hình giới, số xu hƣớng định thay đổi hệ thống sản xuất, phân phối nội dung Đồng thời, phân tích chƣơng trình “Nhân tố bí ẩn” hãng Sky Italia làm minh chứng rõ ràng cho hệ sinh thái nội dung dịch vụ đa dạng hình đa dạng chủng loại thiết bị đầu cuối, sử dụng tảng dùng chung Về hệ thống truyền hình Việt Nam, dịch vụ tƣơng tác cịn tƣơng đối đơn giản, chủ yếu hình thức thủ công, chƣa kết nối sử dụng liệu tự động từ hệ thống sản xuất Những xu hƣớng nhƣ quảng cáo tƣơng tác, truyền hình liệu, v.v… chƣa đƣợc ứng dụng hầu hết Đài Truyền hình Việt Nam 1.1 Tổng quan hệ thống thị trường truyền hình giới Tính đến thời điểm tại, q trình định hƣớng truyền hình trải qua ba giai đoạn chủ chốt: - Media 1.0: Đặc trƣng việc tạo phân phối nội dung đƣợc sản xuất làm sẵn đến khán giả theo mơ hình quảng bá tuyến tính, theo lịch phát sóng cố định - Media 2.0: cung cấp tiện lợi linh hoạt cho ngƣời dùng dịch vụ xem theo yêu cầu, tăng cƣờng kiểm soát ngƣời dùng vào nội dung chƣơng trình u thích khơng lệ thuộc vào lịch phát sóng (pay-per-view, VOD, PVR, Time-Shifted, v.v…) - Media 3.0: đặc trƣng tính tƣơng tác cá thể hóa (Interactive & Personalize TV) cho phép khán giả tƣơng tác nhiều với với nội dung muốn xem Media 3.0 cung cấp tùy biến dựa sở thu thập thông tin hành vi ngƣời dùng sở thích, thói quen, v.v… sở tích hợp chặt chẽ với Internet mạng xã hội, đồng thời khơng gắn chặt hành động nghe/nhìn vào thiết bị hay khơng gian cụ thể (Truyền hình đa phƣơng tiện, truy cập nơi, lúc, thiết bị) 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt TS Lê Ngọc Giao (chủ biên), Phan Hà Trung, Trần Trung Hiếu, 2007, Mạng phân phối nội dung (Kiến trúc, công nghệ ứng dụng), Nhà xuất Bƣu điện - Công ty CP In Bƣu điện Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật truyền hình (BRAC), số 01/2014, “Nội san khoa học kỹ thuật truyền hình” Tiếng Anh EBU/ETSI JTB Broadcast, November 2014, “Digital Video Broadcasting (DVB) – Companion Screens and Streams – DVB Document A167”, Part Daniel Jacobson, Greg Brail & Dan Woods, 14/12/2011, “APIs A Strategy Guide”, O’Reilly Media - 1005 Gravenstein Highway North, Sebastopol, CA 95472 Kiyoshi Tanaka, 30 June – 11 July 2014, “Digital Signage: Use-cases of interactive services”, Version Nancy Jafee – Melanie Ingrey, 2014, “Nielsen SEA cross-platform report - Vietnam”, Nielsen Reto Meier, 2007, “Professional Android Application Development I & II”, Wrox Team, London SMPTE 292M, 1998, “Bit-Serial Digital Interface for High Definition Television” Softron Media Services, “Scripting with OnTheAir CG” 10.Victor Matos, “Android Consuming Web Services Using KSOAP”, Cleveland State University 11.W3C School – Soap Tutorial , http://www.w3schools.com/soap , April 2009 12.W3C School – WSDL Tutorial , http://www.w3schools.com/WSDL , April - 2009