引用本文
敦文杰, 孙一钢, 朱先忠. .互联网络电视多媒体文档格式设计与实现[J]. 现代图书情报技术, 2015,31(9): 82-89
Dun Wenjie, Sun Yigang, Zhu Xianzhong. .Design and Realization of Multimedia Document Structure of Internet TV. New Technology of Library and Information Service,2015,31(9): 82-89  
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《现代图书情报技术》编辑部
互联网络电视多媒体文档格式设计与实现
敦文杰1, 孙一钢1, 朱先忠2
1国家图书馆 北京 100081
2国家图书馆数字媒体技术实验室 北京 100081
敦文杰, ORCID: 0000-0003-3553-2122, E-mail: dunwj@nlc.cn。

作者贡献声明：敦文杰: 数据的组织与分析, 程序开发与实验, 论文撰写;孙一钢: 提出研究思路, 参与研究方案的总体设计、组织与实施, 论文最终版本修订; 朱先忠: ZDS规范的设计, 系统设计与测试。

基金:*本文系国家科技支撑计划项目“数字家庭文化公益服务应用示范”(项目编号: 2011BAH16B08)的研究成果之一
摘要

目的 提高图书馆互联网络电视多媒体资源制作效率和通用性, 改善用户体验。【应用背景】互联网络电视是图书馆新媒体服务的重要方式之一, 制定适合图书馆服务需求的多媒体文档格式规范, 有助于解决资源制作和发布效率低下等问题, 并提高资源的通用性。方法 结合互联网络电视多媒体内容的制作、发布与展示需求, 制定基于XML的简易多媒体文档格式规范ZDS, 并开发工具实现ZDS文档的自动化批量转换与发布。结果 ZDS文档能够实现馆藏多媒体素材的有序组织与封装, 并在互联网络电视终端上正确解析和展示。结论 该模式有利于规范图书馆互联网络电视资源建设流程, 促进资源的交换与共享, 提高工作效率。

关键词: 互联网络电视; 多媒体文档格式; 图书馆服务
中图分类号:TP391
Design and Realization of Multimedia Document Structure of Internet TV
Dun Wenjie1, Sun Yigang1, Zhu Xianzhong2
1National Library of China, Beijing 100081, China
2Digital Media Technology Laboratory, National Library of China, Beijing 100081, China
Abstract

[Objective] Promote the construction efficiency and commonality of Internet TV multimedia resource in library and user experiences.[Context] Internet TV is one of important new media services in library. Designing suitable multimedia document structure for library is helpful to increase the efficiency of resource production and publication, and improve the commonality of resource.[Methods] According to the requirements of production, publication and exhibition of multimedia content, design an easy multimedia document structure named ZDS based on XML, and develop program tools to produce ZDS documents automatically.[Results] ZDS document can implement library multimedia materials ordered organization and packaging, and can be correctly resolved and showed on Internet TV.[Conclusions] This mode is useful to normalize construction procedures of library Internet TV resource, promote exchanging and sharing resource, and improve work efficiency.

Keyword: Internet TV; Multimedia document structure; Library service
1 引 言

互联网络电视是互联网环境下视听产业的重要技术变革, 日益成为文化和信息传播的重要媒介[1]。在国家科技支撑计划课题“ 数字家庭文化公益服务应用示范” 的支持下, 国家图书馆开展了面向互联网络电视的多媒体内容建设和服务研究。课题组根据图书馆多媒体内容特点与服务需求, 对资源建设模式进行规范化设计与开发, 实现内容的有序组织与封装, 并研发程序工具实现多媒体资源的自动化批量转换与发布。在具体的应用实践中, 国家图书馆联合中山爱科数字家庭产业孵化基地有限公司等单位分别在广东中山市、云浮市以“ 农家书屋” 的形式开展互联网络电视服务, 取得了较好的社会效益。

本文介绍了国内外相关机构或组织制定的数字电视和互联网络电视多媒体文档格式标准规范及其应用实践。结合实际需求, 进一步探讨在图书馆互联网络电视服务中的多媒体文档格式设计及具体实现过程。

2 需求分析
2.1 技术现状

通过电视机向用户提供音视频、图文等形式的多媒体文化内容和功能交互已成为我国公共图书馆开展新媒体服务的重要方式之一。从2008年国家图书馆推出我国首个数字电视服务“ 国图空间” [2]以来, 多个地方图书馆也通过当地的数字电视网络开展各具特色的文化服务。随着服务的不断深入, 电视终端也呈多样化发展, 从标清数字电视发展到现在的交互式高清数字电视、IPTV、互联网络电视等[3]。

作为内容提供方, 将馆藏多媒体素材加工成符合电视展示与交互需要的多媒体文档是图书馆资源建设工作的重要内容。目前, 国内图书馆主要通过基于HTML4.0的Web页面组织并呈现多媒体内容, 通过标签的设置和运用能够建立文本与图片相结合的复杂页面[4]。由于HTML4.0是一种描述性语言, 因此对页面控件的操作和交互需通过在HTML页面上插入Java脚本来实现, 多个页面使用相同Java代码可将代码单独保存成.js文件, 并在页面中进行外部调用。HTML4.0具有良好的通用性, 其建立的多媒体文档能够展示在包括数字电视、互联网络电视、计算机、智能移动终端等在内的广泛的平台上[5]。然而, HTML4.0的置标是固定的, 不能随意增加置标, 因而灵活性较差, 难以对多媒体内容做出较为全面的元数据描述。

为了减少对第三方插件和脚本编写的需求、支持更多的网络应用, 以及为了更为灵活美观地制作页面, W3C对HTML4.0进行了重大改进, 推出全新的标准— — HTML5[6]。与前一版本的区别主要在于: 增加更多语义化的标签以强化Web页面的表现性能; 追加本地数据库等Web应用功能; 通过< audio> 和< video> 标签支持音视频在网页上的播放, 从而减少Flash等插件的使用。这些改进有助于提高多媒体文档页面制作的灵活性和互动性, 并增强用户体验感。

XHTML1.0是一种在HTML4.0基础上利用XML的规则进行优化和扩展的Web描述语言[7]。相比HTML4.0, XHTML1.0语法要求更为严格, 能够更好地展示多媒体文档结构, 在标签的定义和使用方面也更加灵活, 是互联网络电视厂商和国际行业组织广泛采用的技术标准。如: 美国消费电子协会(Consumer Electronics Association, CEA)制定的远程用户界面规范CEA-2014-B采用CE-HTML框架, 通过XHTML1.0定义用户界面并显示在不同分辨率和尺寸的终端屏幕上, 同时兼容广泛的家庭网络和互联网现有标准[8]。日本无线工业及商贸联合会(Association of Radio Industries and Business, ARIB)制定的ARIB-BML标准主要由XHTML1.0、CSS/DOM和扩展的JavaScript组成, 目的是将多个媒体格式、结构化要素、事件、动作、关系、导航、用户交互功能进行同步和时空关联[9]。Open IPTV Forum由爱立信、松下、飞利浦、三星、西门子、索尼、AT& T、意大利电信以及法国电信等9家企业于2007年3月成立, 其制定的广播-宽带混合电视(Hybrid broadcast broadband TV, HbbTV)标准被欧洲广电公司广泛采用[10]。HbbTV以包括CEA-2014-B和W3C等在内的现有标准和网络技术作为基本架构, 支持HTML、XHTML、JavaScript、CSS、XML和多种多媒体文件格式, 以满足通过广播电视网和宽带互联网进行内容服务的需求。

以上基于HTML和XHTML标准的多媒体文档格式已成为目前数字电视和互联网络电视行业主流的技术规范, 从而使得设计和实现内容更加精美、交互功能更加丰富的多媒体页面和用户界面成为可能。然而, HTML和XHTML主要满足在不同平台浏览器的显示需要, 置标更关注信息内容呈现的细节, 对多媒体文档整体的元数据描述和对多媒体对象的组织结构表述则不够清晰和理想, 在信息的交换上, 无法支持精确查询[11]。由于需要通过复杂的置标组织和呈现多媒体内容, 图书馆在资源制作过程中需要人工逐个替换页面模板中的多媒体素材, 并对排版和格式进行调整, 对多媒体的操作和交互则需要在页面中嵌入Java脚本实现, 资源制作时间长、过程繁琐, 难以满足大批量多媒体内容的高效制作与发布需求。制作完成后的一条数字电视资源通常包括若干个HTML页面文件、列表和内容图片、控件图标、JavaScript文件等, 在拥有上百条资源的一个栏目下, 文件总数往往达到上万个, 所有不同条目的零碎文件都存放在同一目录下, 不利于资源的组织与存档, 而且栏目间重复文件(图标、JavaScript文件)多, 占用空间大。

此外, 各地的公共图书馆通过当地广电公司的运营平台进行内容发布与服务, 由于不同平台具体采用的电视技术标准不一致, 导致资源难以在不同平台上使用, 不利于业界资源的共建共享和服务整合。

2.2 图书馆多媒体内容建设需求

与其他的电视内容提供方相比, 图书馆的多媒体内容有其自身的特点, 主要通过图片和介绍性文字的编排向用户展示具有文化意义的古籍、文物和文化类资讯, 根据需要在页面中插入音视频类的讲座或解说。总体而言, 图书馆多媒体内容的呈现比较简洁, 不需要过多的细节性表现和复杂排版, 页面交互也比较简单, 只需要支持内容的播放和翻页即可。显然, 基于HTML和XHTML的页面技术在批量化的资源制作中效率较为低下。

对内容较为全面的描述和精确检索是图书馆资源建设需要考虑的重点, 因此多媒体文档的设计需要实现对内容较为详细的元数据描述。通过对多媒体对象的结构化组织和统一封装有利于资源的存档、交换与发布。为了改善用户体验, 多媒体文档格式中需要增加内容版式信息和用户交互功能。

所制定的多媒体文档格式要能为图书馆提供简易、通用的内容组织与加工标准, 图书馆使用遵循该文档格式的各种多媒体内容处理工具, 可以向多个发布或播放系统提供相同的内容, 同时可以最大限度地保证发布播放系统之间表现的一致性。并且格式的设计要能体现与系统和平台的无关性, 确保不同多媒体播放系统能够真实、准确、易存取, 同时令人满意地表达多媒体内容。

结合上述需求, 课题组研发出一种基于XML的简易多媒体文档格式规范— — ZDS (ZDS-Easy Multimedia Document Structure)。XML能够实现标签的自定义, 是一种有效的独立于平台和应用的结构化数据[12]。通过对XML元素的设计, 定义一种将一个多媒体内容的各个构成要素组织在一起的机制, 并提供针对多媒体内容发布的附加结构和语义。

在统一的多媒体文档格式基础上, 课题组制定规范化的资源制作与服务流程, 包括内容素材的准备、资源的加工与制作、资源的发布和展示等。同时, 研发加工工具实现内容制作和发布的批量化和自动化, 以提高工作效率。

3 多媒体文档格式规范设计
3.1 ZDS文档的格式与构成

多媒体内容是将图片、音视频和文字按照一定的排版呈现给读者的一种媒体形式。通过ZDS文档定义一个多媒体资源, 并作出如下设计:

(1) 为了应用和管理需要, 多媒体内容拥有唯一标识符uid、对象元数据、图片清单、排版格式、功能交互等信息。课题组通过zds.xml文件对以上信息和文字内容进行结构化处理, 从而能够使zds.xml文件中包括的内容和信息在内容制作方、服务运营方、终端设备之间进行传输和解析, 实现动态内容的生成。

(2) 多媒体内容除了以上信息和文字以外, 还包含封面图片、内容图片和音视频等内容。其中, 音视频内容通过在zds.xml文件的子元素< text> 里添加超链接实现, 而图片对象文件则需要与zds.xml文件位于同一个文件夹子目录中, 并由zds.xml文件对图片对象文件信息进行描述与说明。

(3) 为了便于资源的存档与交换, 所有的图片对象文件和zds.xml文件需要打包成ZIP格式的压缩文件, 文件名称与多媒体资源名称相同, 同时以扩展名.zds标明该文件是遵从ZDS规范的ZDS文档。ZDS文档的具体构成如图1所示:

图1 ZDS文档的构成

3.2 zds.xml文件设计

zds.xml文件是符合W3C制定的XML1.0(第5版)规范[13]的元数据描述文件, 根元素< zds> 标识一个ZDS文档, 属性[uid]为该多媒体内容的唯一标识符。根元素下包含< metadata> 、< images> 和< text> 三个子元素, 分别定义多媒体文档内容的元数据信息、图片对象信息和文档正文。一个完整的zds.xml文件结构如下所示:

< ?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

< zds version="1.0"

uid="TW002-4-1-1003-3513-31-9-82"

xmlns="http://dlib.org.cn/zbo/1.0/ "

xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.0/">

< metadata> < / metadata >

< images> < /images>

< text> < /text>

< /zds>

其中, 对< zds> 的子元素进行如下设计:

(1) 元素< metadata>

本元素定义多媒体文档的元数据信息。与其他元数据格式相比, DC[14]包含的15个核心元素较为简单, 足以满足多媒体文档的制作、发布与管理需求, 而且根据DC的可选择原则, 可以简化著录项目。因此, 根据多媒体内容的发布和展示需要, 选择4个DC元素作为< metadata> 的子元素:

①< dc:title> : 标识内容的题名。

②< dc:creator> : 标识内容的创建者(作者)。

③< dc:source> : 标识内容素材的来源。

④< dc:date> : 标识内容的日期。

(2) 元素< images>

如果多媒体文档中包含图片, 则通过本元素列出所有图片的清单, 并对图片对象进行说明。其中, 一个< images> 元素包含若干个< image> 子元素, 分别对应不同的图片文件, 每个图片文件通过< image> 属性进行描述。

根据应用需要, 每个< image> 子元素设计有以下属性:

①属性[name]: 用于标识图片在多媒体文档中的显示顺序, 并用来统计文档中图片文件的数量, 从1开始顺序标识。

②属性[file]: 标识图片对象的物理文件名称, 以便根据相对路径对存档的图片文件进行定位, 使得客户端能够找到该图片并进行展示。

③属性[size]: 标识图片对象所占字节空间。

④属性[usage]: 用于标识图片文件的用途。如果值为“ poster” , 则该图片用于封面的展示; 如果值为“ text” , 则用于展示文档正文内容; 如果值为“ poster/text” , 则表示图片同时作为文档的封面和正文。

为了增加对图片对象的详细描述, 元素< image> 设计两个可缺省的DC子元素< dc:title> 和< dc:descryption> , 分别用于标识图片的题名, 并对图片作出说明。

(3) 元素< text>

本元素用于定义多媒体文档的正文内容。为了实现对正文内容进行排版和功能定义的同时, 简化显示的代码, 提高资源的制作效率, 通过一个高度简化的类HTML标签集作为该元素的内容架构, 并执行严格的XML语法。

根据正文内容在高清电视屏幕上的展示和操作需要, 为元素< text> 设计以下标签, 制作资源时可根据实际应用选择使用。

①文字和样式标签, 通过标签< b> 和< i> 标识文字的粗体或斜体。

②段落标签, 用< p> 表示一个段落, < text> 可以包含多个段落。通过与图片标签< img> 的组合确定文档中文字和图片的显示顺序。

③列表标签, 包括编号列表标签< ol> 和无编号列表标签< ul> , 可以包含多个列表项< li> 。

④功能标签, 标签< a> 通过文字说明指示一个操作, 通过下划线突出显示。该标签有三个功能:

1) 超链接功能: 多媒体内容中的音频和视频内容通过超链接实现, 超链接地址由属性[href]确定。

2) 快捷键功能: 通过属性[key]实现, 值可以为“ red” 、“ green” 、“ yellow” 、“ blue” 、“ 0-9” 、“ * ” 、“ #” 等, 分别对应遥控器上的色键、数字键、* 和#键等。如果定义了该值, 用户则可以直接使用遥控器按键执行相关操作, 而不用移动焦点。在正文显示时, 需要在文字提示前显示键标识。

3) 交互功能: 通过属性[target]实现, 值可以为“ browser” 、“ play” 、“ op” 。其中, “ browser” 表示通过[href]地址直接启动浏览器。“ play” 表示传递一个内容对象标识进行显示或播放。“ op” 表示向服务器端调用一个操作, 需与[href]联合使用, 其[href]操作码编码为href=“ 002” 。操作URL是base-url+“ /op” , 并通过文档的唯一标识符定位资源。这样即使不编程也可在显示端实现多种交互操作。

4 实现过程

课题组对互联网络电视多媒体资源的制作与服务流程做了规范化设计与构建, 以便通过程序工具进行批量化处理, 提高工作效率。具体的工作流程包括: 素材的准备、ZDS文档的制作、ZDS文档的发布与展示, 如图2所示。其中, ZDS文档制作、发布与展示的工具通过Python语言进行开发。

图2 互联网络电视资源制作与服务流程

4.1 素材准备

多媒体内容素材是制作ZDS文档的基础, 包括元数据和对象文件两部分, 其中, 对象文件由多媒体内容的封面图片、对象图片和正文组成。为了便于使用程序工具批量生成ZDS文档, 需要用户提供有统一组织结构的多媒体内容素材。同一种资源的所有素材存储在同一目录下, 不同种类资源的素材所在目录具有一定的规律性。

(1) 元数据的准备

由配置文件metadata.txt列出多媒体内容的所有元数据信息, 该文件须为UTF-8编码, 内容信息以“ 元数据标识: 元数据值” 的格式逐行排列, 具体包括: uid(唯一标识符)、title(题名)、creator(创建者/作者)、source(内容来源)、date(日期, 格式为yyyy-mm-dd), 如“ date: 2015-03-25” 等。

(2) 图片的准备

包括图片对象文件的准备和图片信息的准备。其中, 图片对象文件选用国家图书馆馆藏多媒体图片内容, 并通过美工设计制作成符合需要的格式。鉴于高清电视的整体内容布局采用双栏排版(栏宽: 720px, 栏间距: 100px), 因此约定封面图的规格为: 352px× 288px, 且内容图片宽度不超过栏宽。所有图片均为JPG格式。

图片信息由配置文件images.txt(UTF-8编码)提供, 按照图片在内容中显示的顺序, 在images.txt中逐行依次列明该多媒体内容所有图片对象文件的信息: picname(图片文件名)、usage(图片用途)、size(图片所占字节数)。

(3) 正文的准备

正文由配置文件text.txt(UTF-8编码)提供, 按照ZDS规范构建完整的< text> 元素, 通过相关标签对文字和图片的排列顺序、文字样式、排版格式等信息进行说明, 如果多媒体内容中包含音视频文件、快捷键或交互功能时, 则由功能标签< a> 标注。

4.2 ZDS文档制作

(1) 信息获取

进入多媒体内容素材所在的文件夹路径, 分别提取配置文件metadata.txt的元数据信息、配置文件images. txt的图片对象文件信息, 提取后的数据格式如下:

file_metadata[{‘ title’ :‘ 内容标题’ , ‘ creator’ :‘ 内容创建者’ ,
‘ source’ :‘ 素材来源’ , ‘ date’ :‘ 内容的日期’ }]

images[{‘ name’ :‘ 图片标识’ , ‘ file’ :‘ 图片文件名称’ , ‘ usage’ :
‘ 图片用途’ , ‘ size’ :‘ 图片大小’ }]

(2) zds.xml文件生成

通过XML处理组件, 如Python自带的xml.dom. minidom模块生成zds.xml文件。创建符合ZDS规范的根元素< zds> , 并对根元素的属性进行赋值, 代码示例如下:

impl = xml.dom.minidom.getDOMImplementation()

dom = impl.createDocument(None, ‘ zds’ , None)

root = dom.documentElement

root.setAttribute(‘ version’ , ‘ 1.0’ )

root.setAttribute(‘ uid’ , ‘ 唯一标识符’ )

root.setAttribute(‘ xmlns’ , ‘ http://dlib.org.cn/zbo/1.0/’ )

root.setAttribute(‘ xmlns:dc’ , ‘ http://purl.org/dc/elements/1.0/’ )

通过dom.createElement (‘ 子元素名称’ )和root.appendChild( )方法在根元素对象root下分别添加子元素对象< metadata> 和< images> , 并使用相同的方法分别在元素< metadata> 和< images> 下添加各自的DC子元素和< image> 子元素。结合获取到的file_metadata、images中的信息对DC子元素和< image> 子元素进行属性赋值。

完成添加< metadata> 和< images> 后, 将配置文件text.txt的正文内容写入zds.xml根节点结束标志< /zds> 之前。

(3) ZDS文档生成

遍历多媒体内容所在文件夹中的JPG格式图片和zds.xml文件, 调用Python自带的zipfile模块的zipfile.ZipFile( )将上述所有文件打包成以多媒体资源题名为名称(由列表file_metadata提供)、以.zds为扩展名的ZIP压缩文件, 这样就生成了一个完整的ZDS文档。将生成的ZDS文档复制到指定路径下进行保存。

4.3 ZDS文档发布与展示

内容发布服务器接收到ZDS文档后需要根据其格式类型和所属栏目进行存储与管理, 因此, 约定ZDS文档的发布参数为: Files: ZDS文档列表; Mtype: ZDS文档的格式类型, 值为“ zds” ; Column: ZDS文档所属栏目标识。

调用pycurl模块, 利用pycurl的post方式, 指定以上参数模拟表单上传, 实现ZDS文档向内容发布服务器发布。

用户通过与互联网络电视的交互向内容发布服务器发送请求, 内容发布服务器根据用户请求解析ZDS文档中zds.xml所含图文对象信息、元数据信息和排版信息, 并将定位好的图文对象文件通过互联网传送到电视终端上进行展示。

5 应用效果
5.1 资源制作效果

在具体应用中, 以国家图书馆现有的数字电视服务“ 国图空间” 栏目规划多媒体内容, 遴选2 140种馆藏特色图片, 并配以文字介绍, 将多媒体素材整理成统一的组织形式, 通过ZDS文档制作工具将多媒体素材批量转换成ZDS文档, 转换效率为4.1个/秒。具体的资源栏目和数量如表1所示:

表1 ZDS文档建设情况

以上ZDS文档通过发布工具上传到内容发布服务器上, 发布效率为7.8个/秒。通过后台内容管理系统, 可以看到资源的标识符、题名、内容类型、栏目和制作日期等, 并可对资源进行管理。图3是互联网络电视客户端对ZDS文档的解析和展示效果。

图3 春山瑞松图.zds显示效果

5.2 与其他格式比较

在资源制作过程中, 以图3所示的多媒体文档为例, 在显示效果相同的标准下, 将ZDS文档和HTML4.0进行测试比较(由于XHTML和HTML5与HTML4.0在资源制作方面具有相似性, 因此只选用HTML4.0作为测试对照), 测试内容包括资源制作、资源发布、文件类型(个数)以及存档方式, 测试结果如表2所示:

表2 ZDS文档格式和HTML格式的测试比较结果

通过表2可以看出, 在显示效果一致的情况下, 与手工制作相比, 通过工具制作和发布ZDS文档的效率有显著提高, 并且由于ZDS文档能够对多媒体对象文件进行有效的组织与封装, 使其易于存档和管理, 能够满足图书馆的多媒体资源建设需要。

6 结 语

课题组面向图书馆互联网络电视服务, 设计了一种简易多媒体文档格式对多媒体素材进行有序组织与封装。在此基础上, 通过程序实现多媒体资源的快速批量制作与发布, 提高了工作效率。统一的内容格式和工作流程也有利于资源的共建共享和服务整合。在下一步工作中还需针对不同栏目的内容特色设计更加美观的背景模板, 加强多媒体页面的艺术渲染度, 以提高读者体验。

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