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

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 THÔNG

Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên 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

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là 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 và triển khai hệ thống truyền hình tương tác sử dụng màn hình thứ hai dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông” là do tôi nghiên cứu, tìm hiểu và phát triển dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Lê Sỹ Vinh, không phải sự sao chép từ các tài liệu, công trình nghiên cứu của người khác mà không ghi rõ trong tài liệu tham khảo Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Hà Nội, ngày tháng năm

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 6

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI VẢ Ở VIỆT NAM ……… 1

1.1 Tổng quan hệ thống và thị trường truyền hình thế giới 9

1.2 Hiện trạng sản xuất chương trình tương tác tại các Đài Truyền hình ở Việt Nam Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC ………

10

2.1 Giới thiệu và đặc điểm của truyền hình tương tác Error! Bookmark not defined

2.1.1 Giới thiệu truyền hình tương tác Error! Bookmark not defined

2.1.2 Đặc điểm của truyền hình tương tác Error! Bookmark not defined

2.2 Giới thiệu đa màn hình (multi-screen) Error! Bookmark not defined

2.3 Thiết kế tổng quan hệ thống truyền hình tương tác Error! Bookmark not defined

2.3.1 Khái niệm nền tảng Error! Bookmark not defined

2.3.1.1 Nội dung thông thường và nội dung có gắn dữ 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 giữa khái niệm, tác nhân và 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 tương tác Error! Bookmark not defined

2.4.1 Truyền hình tương tác dựa trên nền tảng hạ tầng vô tuyến truyền hình – tương tác trực tiếp

với dòng dữ liệu truyền hình (Direct Communication) Error! Bookmark not defined

2.4.2 Truyền hình tương tác dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông – tương tác gián tiếp với dòng

dữ liệu truyền hình (Indirect Communication) Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG, KIẾN TRÚC TRIỂN KHAI VÀ MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG ……… 26

3.1 Hiện trạng hệ thống sản xuất chương trình của Đài Truyền hình Error! Bookmark not

defined

3.2 Nhiệm vụ cụ thể của các khối chức năng (bộ phận phụ trách) Error! Bookmark not

defined

3.3 Kiến trúc triển khai Error! Bookmark not defined

3.3.1 Khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành” Error! Bookmark not

defined

3.3.2 Khối chức năng “Đồ họa” Error! Bookmark not defined

3.3.3 Khối chức năng “Sản xuất nội dung đa màn hình” Error! Bookmark not defined 3.3.4 Khối chức năng “Mạng phân phối nội dung” Error! Bookmark not defined

3.4 Mô hình vận hành thực tế Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM

……… 39

4.1 Phát biểu bài toán, phân tích thiết kế ca sử dụng “Bình chọn, thăm dò ý kiến” Error!

Bookmark not defined

4.2 Thiết kế khối chức năng “Sản xuất nội dung đa màn hình” Error! Bookmark not defined 4.3 Mô hình thực nghiệm Error! Bookmark not defined

4.4 Kết quả 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

API Application Programming

Interface

Giao diện lập trình ứng dụng

CDN Content Delivery Network/

Content Distribution Network

Mạng phân phối nội dung

CG Computer Graphics Đồ họa vi tính

CoD Content on Demand Nội dung theo yêu cầu

CODEC Compressor-Decompressor

hay Coder-Decoder

là một thiết bị phần cứng hoặc là một chương trình phần mềm cho phép mã hóa và giải mã các luồng dữ liệu số hoặc

là tín hiệu CSA Companion Screen Application Ứng dụng màn hình đồng hành

CSS-CII Content Identification and other

Information

Giao diện chuyển tiếp Nhận dạng nội dung

và những thông tin khác CSS-LP Companion Screens and

Streams-Link Proxy

Giao diện chuyển tiếp “Đường dẫn chuyển tiếp và kiểm soát dữ liệu”

CSS-MRS Material Resolution Service Giao diện chuyển tiếp Dịch vụ phân tách tài

liệu CSS-TE Trigger Event Giao diện chuyển tiếp Sự kiện kích hoạt CSS-TS Timeline Synchronisation Giao diện chuyển tiếp Đồng bộ hóa dòng

thời gian CSS-WC Wall Clock Giao diện chuyển tiếp Đồng hồ tường

DS Digital Signage Bảng ký hiệu kỹ thuật số

EPG Electronic Program Guide Lịch phát sóng điện tử

HD High Definition Kỹ thuật hiển thị Độ nét cao hay Độ phân

giải cao MAM Media Asset Management Hệ thống quản lý tài nguyên truyền thông PVR Personal Video Recorder Máy ghi hình/quay phim cá nhân

SD Standard Definition Kỹ thuật hiển thị Độ nét tiêu chuẩn

SDI Serial Digital Interface Một trong số chuẩn truyền hình kỹ thuật số

được phát triển bởi SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers - Hiệp hội kỹ sư điện ảnh và truyền hình quốc tế)

SOAP Simple Object Access Protocol Giao thức truy cập đối tượng đơn giản

STB Set-Top Box Đầu thu giải mã hóa

VOD Video on demand Video theo yêu cầu

WSDL Web Service Definition

Language

Ngôn ngữ định nghĩa dịch vụ Web

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Tương lai của truyền hình Error! Bookmark not defined Hình 1.2: Chương trình “Nhân tố bí ẩn” – Sky Italia Error! Bookmark not defined.

Hình 2.1: Vị trí và phương thức cung cấp thông tin của bốn loại phương tiện màn hình

Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Mối quan hệ giữa khái niệm, tác nhân và 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 của Đài Truyền hìnhError! Bookmark not defined.

Hình 3.2: Khối chức năng “Phát sóng” Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành” Error! Bookmark not defined.

Hình 3.4: Khối chức năng “Đồ họa” Error! Bookmark not defined.

Hình 3.5: Khối chức năng “Phát sóng” và “Đồ họa” cài đặt ở hai máy trạm làm việc

khác nhau [9] Error! Bookmark not defined.

Hình 3.6: Khối chức năng “Phát sóng” và “Đồ họa” cài đặt trên cùng một máy trạm

làm việc – Blackmagic Cards [9] Error! Bookmark not defined.

Hình 3.7: Khối chức năng “Phát sóng” và “Đồ họa” cài đặt trên cùng một 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 năng xem trước (preview) mẫu đồ họa [9]Error! Bookmark not defined.

Hình 3.10: Mô hình vận hành thực tế – Hệ thống truyền hình tương tác sử dụng màn

hình thứ hai dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông Error! Bookmark not defined Hình 4.1: Biểu đồ Use case “Bình chọn, thăm dò ý kiến”Error! Bookmark not defined.

Hình 4.2: Biểu đồ hoạt động “Bình chọn, thăm dò ý kiến”Error! Bookmark not defined.

Hình 4.3: Khối chức năng “Sản xuất nội dung đa màn 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 dữ liệu đầu ra Error! Bookmark not defined.

Hình 4.6: Mô hình thử nghiệm – Hệ thống truyền hình tương tác sử dụng màn hình thứ

hai dựa trên nền 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 dò 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 người 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 càng phát triển, Internet đã gián tiếp dẫn đến sự kết thúc hàng loạt các báo giấy/các hãng thông tấn trên thế giới Internet đã bắt đầu gây ảnh hưởng và lấn sân sang chiếm khách hàng của các hãng truyền hình buộc các nhà đài phải thích nghi với sự phát triển như vũ bão của thiết bị di động, thiết bị số thông minh, điện thoại thông minh, dịch vụ video theo yêu cầu, mạng xã hội, truyền hình tương tác để có thể giữ được lượng khán giả cùng các nhà quảng cáo Hãng nghiên cứu Forrester Research đánh giá:

"Khoảng trống giữa những gì người tiêu dùng muốn và ngành công nghiệp truyền hình mang lại đã trở nên rất lớn tới mức ngành công nghiệp truyền hình phải có một số động thái thay đổi" Xu hướng thưởng thức nội dung chương trình truyền hình trên đa màn hình cũng đòi hỏi khác biệt về mặt nội dung so với truyền hình truyền thống Người xem truyền hình không còn đơn thuần chỉ là xem các chương trình sẵn có trên truyền hình, mà họ còn muốn tương tác nhiều hơn với nội dung mà họ yêu thích như “like”, chia sẻ cho bạn bè, bình luận, mời bạn bè cùng xem, hoặc ở một mức độ cao hơn có thể nhúng các chương trình họ

yêu thích vào một nội dung nào đó Xu thế của truyền hình sẽ là truyền hình tương tác, truyền hình đa phương tiện và cá thể hóa nội dung hiển thị

Các thay đổi về nội dung và công nghệ kéo theo những thay đổi về dịch

vụ cung cấp qua truyền hình và loại hình phân phối nội dung Các dịch vụ cung cấp qua truyền hình trở nên đa dạng hơn, có thể đơn giản như lịch phát sóng điện tử (EPG - Electronic Program Guide), lựa chọn kênh tiếng, lựa chọn phụ

đề, v.v… đến phức tạp hơn như tương tác thời gian thực qua cả màn hình chính

và màn hình phụ (Second Screen) Việc sử dụng màn hình thứ hai (dual-screen) với 96% người dùng và màn hình thứ ba (triple-screen) với hơn 8/10 người dùng tạo ra cơ hội và thách thức đối với các nhà quảng cáo và chủ sở hữu phương tiện truyền thông Nhiệm vụ trước mắt là các Đài truyền hình phải thu hút khán giả với nội dung hấp dẫn giữ người xem Cơ hội cũng tồn tại cho những nhà phát triển các chiến lược nền tảng thông minh có sử dụng các màn hình thứ hai và thứ

ba để tăng cường và bổ sung cho màn hình chính Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin cùng với sự đa dạng của công nghệ giải trí gia đình, thiết bị di động; xu hướng số hóa truyền dẫn, phát sóng đã mang đến nhiều cơ hội cùng với những thách thức mới cho ngành truyền hình thế giới nói chung và truyền hình Việt Nam nói riêng Để tận dụng cơ hội và vượt qua thách thức, các Đài truyền hình tại Việt Nam cần có sự điều chỉnh về xu hướng phát triển cũng như tiếp cận và ứng dụng những công nghệ, kỹ thuật mới vào công tác của

mình Vì vậy, tôi quyết định chọn đề tài: “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 tập trung tìm hiểu các khái niệm nền tảng, tác nhân tham gia, thiết bị, các giao diện chuyển tiếp trong kiến trúc hệ thống truyền hình tương tác Các giao diện chuyển tiếp được phân thành hai loại: (1) truyền hình tương tác dựa trên nền tảng vô tuyến truyền hình – tương tác trực tiếp với dòng dữ liệu truyền hình, (2) truyền hình tương tác dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông – tương tác gián tiếp với dòng dữ liệu truyền hình Nhằm làm rõ mô hình hoạt động của hệ thống truyền hình tương tác dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông, chúng tôi áp dụng giao diện chuyển tiếp “Đường dẫn chuyển tiếp và kiểm soát

dữ liệu” (CSS-LP – Companion Screens and Streams-Link Proxy), giải quyết bài toán “Bình chọn, thăm dò ý kiến” Trong đó, chúng tôi chỉ xem xét các thành phần cơ bản của biểu đồ hoạt động: khối chức năng “Phát sóng”, khối chức năng

“Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành”, khối chức năng “Đồ họa”, khối chức năng “Sản xuất nội dung đa màn hình” Cấu phần khối chức năng “Mạng

phân phối nội dung” khó thực hiện ở ví dụ này chưa được xử lý Cấu trúc luận văn được tổ chức như sau:

- Chương 1: Thực trạng hệ thống truyền hình trên thế giới và ở Việt Nam

- Chương 2: Cơ sở lý luận về truyền hình tương tác

- Chương 3: Hiện trạng, kiến trúc triển khai và mô hình hoạt động

- Chương 4: Phân tích, thiết kế và triển khai hệ thống thử nghiệm

10

1 CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ

GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

Chương này giới thiệu thực trạng hệ thống truyền hình trên thế giới và ở Việt Nam Mở đầu chương, chúng tôi trình bày về tổng quan hệ thống và thị trường truyền hình thế giới, một số xu hướng quyết định sự thay đổi của hệ thống sản xuất, phân phối nội dung Đồng thời, chúng tôi phân tích chương trình

“Nhân tố bí ẩn” của hãng Sky Italia làm minh chứng rõ ràng cho một hệ sinh thái các nội dung dịch vụ trên đa dạng màn hình và đa dạng chủng loại thiết bị đầu cuối, sử dụng một nền tảng dùng chung Về hệ thống truyền hình ở Việt Nam, các dịch vụ tương tác vẫn còn tương đối đơn giản, chủ yếu là hình thức thủ công, chưa kết nối và sử dụng dữ liệu tự động từ các hệ thống sản xuất hiện tại Những xu hướng như quảng cáo tương tác, truyền hình dữ liệu, v.v… đều chưa được ứng dụng tại hầu hết các Đài Truyền hình ở Việt Nam

1.1 Tổng quan hệ thống và thị trường truyền hình thế giới

Tính đến thời điểm hiện tại, quá trình định hướng truyền hình đã trải qua

ba giai đoạn chủ chốt:

- Media 1.0: Đặc trưng bởi việc tạo và phân phối các nội dung đã được sản xuất làm sẵn đến khán giả theo mô hình quảng bá tuyến tính, theo lịch phát sóng cố định

- Media 2.0: cung cấp sự tiện lợi và linh hoạt hơn cho người dùng bằng các dịch vụ xem theo yêu cầu, tăng cường sự kiểm soát của người dùng vào nội dung chương trình yêu thích và không lệ thuộc vào lịch phát sóng (pay-per-view, VOD, PVR, Time-Shifted, v.v…)

- Media 3.0: đặc trưng bởi tính tương tác và cá thể hóa (Interactive & Personalize TV) cho phép khán giả tương tác nhiều hơn với nhau và với nội dung muốn xem Media 3.0 cung cấp các tùy biến dựa trên cơ sở thu thập thông tin hành vi người dùng về sở thích, thói quen, v.v… trên cơ sở tích hợp chặt chẽ với Internet và mạng xã hội, đồng thời không gắn chặt hành động nghe/nhìn vào một thiết bị hay không gian cụ thể nào (Truyền hình đa phương tiện, truy cập mọi nơi, mọi lúc, trên mọi thiết bị)