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 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

HÀ NỘI – 2015


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 tƣơng 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 dƣới sự
hƣớng dẫn của PGS.TS Lê Sỹ Vinh, không phải sự sao chép từ các tài liệu, công
trình nghiên cứu của ngƣời 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
CHƢƠNG 1: THỰC TRẠNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI VẢ Ở
VIỆT NAM …………………………………………………………………………… 1
1.1

Tổng quan hệ thống và thị trƣờng truyền hình thế giới ............................................................9

1.2
Hiện trạng sản xuất chƣơng trình tƣơng tác tại các Đài Truyền hình ở Việt Nam ......... Error!
Bookmark not defined.

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TÁC ………………
10
2.1

Giới thiệu và đặc điểm của 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 của truyền hình tƣơng 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 tƣơng tác................ Error! Bookmark not defined.

2.3.1

Khái niệm nền tảng ............................................................ Error! Bookmark not defined.

2.3.1.1 Nội dung thông thƣờng 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 tƣơng tác ............................................ Error! Bookmark not defined.

2.4.1
Truyền hình tƣơng tác dựa trên nền tảng hạ tầng vô tuyến truyền hình – tƣơng tác trực tiếp
với dòng dữ liệu truyền hình (Direct Communication) ...................... Error! Bookmark not defined.
2.4.2
Truyền hình tƣơng tác dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông – tƣơng tác gián tiếp với dòng
dữ liệu truyền hình (Indirect Communication)................................... Error! Bookmark not defined.


CHƢƠNG 3: HIỆN TRẠNG, KIẾN TRÚC TRIỂN KHAI VÀ MÔ HÌNH HOẠT
ĐỘNG ……………………………………………………………………………….. 26
3.1
Hiện trạng hệ thống sản xuất chƣơng 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.

CHƢƠNG 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
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

là một thiết bị phần cứng hoặc là một
chƣơng trình phần mềm cho phép mã
hóa và giải mã các luồng dữ liệu số hoặc
là tín hiệu
Ứng dụng màn hình đồng hành
Giao diện chuyển tiếp Nhận dạng nội dung
và những thông tin khác
Giao diện chuyển tiếp “Đƣờng dẫn chuyển

tiếp và kiểm soát dữ liệu”
Giao diện chuyển tiếp Dịch vụ phân tách tài
liệu
Giao diện chuyển tiếp Sự kiện kích hoạt
Giao diện chuyển tiếp Đồng bộ 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 thông
Máy ghi hình/quay phim cá nhân
Kỹ thuật hiển thị Độ nét tiêu chuẩn
Một trong số chuẩn truyền hình kỹ thuật số
đƣợc phát triển bởi SMPTE (Society of
Motion Picture and Television Engineers Hiệp hội kỹ sƣ điện ảnh và 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 của 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 và phƣơng thức cung cấp thông tin của bốn loại phƣơng 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 trƣớc (preview) mẫu đồ họa [9]Error!
Bookmark
not
defined.
Hình 3.10: Mô hình vận hành thực tế – Hệ thống truyền hình tƣơng 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 tƣơng 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 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 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 hƣởng và lấn sân sang chiếm khách hàng của các
hãng truyền hình buộc các nhà đài phải thích nghi với sự phát triển nhƣ 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 tƣơng tác để có thể giữ đƣợc lƣợng khán
giả cùng các nhà quảng cáo. Hãng nghiên cứu Forrester Research đánh giá:
"Khoảng trống giữa những gì ngƣời 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 hƣớng thƣởng thức nội dung chƣơng
trình truyền hình trên đa màn hình cũng đòi hỏi khác biệt về mặt nội dung so với
truyền hình truyền thống. Ngƣời xem truyền hình không còn đơn thuần chỉ là
xem các chƣơng trình sẵn có trên truyền hình, mà họ còn muốn tƣơng tác nhiều
hơn với nội dung mà họ yêu thích nhƣ “like”, chia sẻ cho bạn bè, bình luận, mời
bạn bè cùng xem, hoặc ở một mức độ cao hơn có thể nhúng các chƣơng trình họ


yêu thích vào một nội dung nào đó. Xu thế của truyền hình sẽ là truyền hình
tƣơng tác, truyền hình đa phƣơng 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 nhƣ lịch phát sóng
điện tử (EPG - Electronic Program Guide), lựa chọn kênh tiếng, lựa chọn phụ
đề, v.v… đến phức tạp hơn nhƣ tƣơng 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% ngƣời dùng và màn hình thứ ba (triple-screen) với hơn 8/10 ngƣời dùng

tạo ra cơ hội và thách thức đối với các nhà quảng cáo và chủ sở hữu phƣơng tiện
truyền thông. Nhiệm vụ trƣớc mắt là các Đài truyền hình phải thu hút khán giả
với nội dung hấp dẫn giữ ngƣời xem. Cơ hội cũng tồn tại cho những nhà phát
triển các chiến lƣợc nền tảng thông minh có sử dụng các màn hình thứ hai và thứ
ba để tăng cƣờng 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 hƣớng 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 vƣợt qua thách thức, các
Đài truyền hình tại Việt Nam cần có sự điều chỉnh về xu hƣớng phát triển cũng
nhƣ 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 tƣơng
tác. Các giao diện chuyển tiếp đƣợc phân thành hai loại: (1) truyền hình tƣơng
tác dựa trên nền tảng vô tuyến truyền hình – tƣơng tác trực tiếp với dòng dữ liệu
truyền hình, (2) truyền hình tƣơng tác dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông –
tƣơng tác gián tiếp với dòng dữ liệu truyền hình. Nhằm làm rõ mô hình hoạt
động của hệ thống truyền hình tƣơng tác dựa trên nền tảng hạ tầng viễn thông,
chúng tôi áp dụng giao diện chuyển tiếp “Đƣờng 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 chƣa đƣợc xử lý. Cấu trúc luận

văn đƣợc tổ chức nhƣ sau:
-

Chƣơng 1: Thực trạng hệ thống truyền hình trên thế giới và ở Việt Nam
Chƣơng 2: Cơ sở lý luận về truyền hình tƣơng tác
Chƣơng 3: Hiện trạng, kiến trúc triển khai và mô hình hoạt động
Chƣơng 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
Chƣơng này giới thiệu thực trạng hệ thống truyền hình trên thế giới và ở
Việt Nam. Mở đầu chƣơng, chúng tôi trình bày về tổng quan hệ thống và thị
trƣờng truyền hình thế giới, một số xu hƣớng quyết định sự thay đổi của hệ
thống sản xuất, phân phối nội dung. Đồng thời, chúng tôi phân tích chƣơng 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 tƣơng tác vẫn còn tƣơng đối đơn giản, chủ yếu là hình thức
thủ công, chƣa kết nối và sử dụng dữ liệu tự động từ các hệ thống sản xuất hiện
tại. Những xu hƣớng nhƣ quảng cáo tƣơng tác, truyền hình dữ liệu, v.v… đều
chƣa đƣợc 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 hƣớng truyền hình đã trải qua
ba giai đoạn chủ chốt:
- Media 1.0: Đặc trƣng bởi việc tạo và phân phối các nội dung đã đƣợc 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 ngƣời dùng bằng các
dịch vụ xem theo yêu cầu, tăng cƣờng sự kiểm soát của ngƣời dùng vào
nội dung chƣơng trình yêu thích và không lệ thuộc vào lịch phát sóng
(pay-per-view, VOD, PVR, Time-Shifted, v.v…).
- Media 3.0: đặc trƣng bởi tính tƣơng tác và cá thể hóa (Interactive &
Personalize TV) cho phép khán giả tƣơng 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 ngƣời 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 phƣơng tiện, truy cập mọi nơi, mọi lúc, trên mọi thiết bị).


11

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. TS. Lê Ngọc Giao (chủ biên), Phan Hà Trung, Trần Trung Hiếu, 2007,
Mạng phân phối nội dung (Kiến trúc, công nghệ và ứng dụng), Nhà xuất
bản Bƣu điện - Công ty CP In Bƣu điện.
2. 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
3. EBU/ETSI JTB Broadcast, November 2014, “Digital Video Broadcasting

(DVB) – Companion Screens and Streams – DVB Document A167”, Part
1.
4. Daniel Jacobson, Greg Brail & Dan Woods, 14/12/2011, “APIs A
Strategy Guide”, O’Reilly Media - 1005 Gravenstein Highway North,
Sebastopol, CA 95472.
5. Kiyoshi Tanaka, 30 June – 11 July 2014, “Digital Signage: Use-cases of
interactive services”, Version 1.
6. Nancy Jafee – Melanie Ingrey, 2014, “Nielsen SEA cross-platform report
- Vietnam”, Nielsen.
7. Reto Meier, 2007, “Professional Android Application Development I &
II”, Wrox Team, London.
8. SMPTE 292M, 1998, “Bit-Serial Digital Interface for High Definition
Television”.
9. Softron Media Services, “Scripting with OnTheAir CG”.
10.Victor Matos, “Android Consuming Web Services Using KSOAP”,
Cleveland State University.
11.W3C School – Soap Tutorial , , April 2009.
12.W3C School – WSDL Tutorial , ,
April - 2009.