移动数据通讯平台上的视频应用
（作者：姜浩 原文已发表于《广播电视设备与技术杂志》2007年第1期）
移动通讯的飞速发展与普及是近几年最激动人心的科技和社会成就之一。我们如此快地就进入了多年前科幻小说中所描述的时代，以至于很多人甚至没有意识到这件事情的重要历史意义。
和更早一些在中国迅速普及的固定电话相似，移动电话进入人们的生活时的最初用途是提供一个便捷的通讯手段。由于其具有无可比拟的移动性，手机为人们的生活带来了巨大便利，它满足了人们加强相互交流的内心渴望，实现了我们随时随地与人沟通的梦想。在知识界多年批判社会转型和物质追求导致人际关系疏远、交往不足之后，新的无线通讯技术的应用在很大程度上缓和了这一严重的社会问题。
模拟无线电话是最先被应用的无线通讯设备。如今，我们使用的手机已经全都是数字的。中国数字移动电话技术目前的发展进程处于2G 与2.5G 的阶段，并正在向3G 的方向过渡。当然，采用模拟技术的无绳电话“小灵通”（PHS）也在中国不断发展，由于其服务价格低廉，因此很多地方受到欢迎。未来的一段时间内，它会和模拟固定电话一起，与数字移动电话相配合，构成中国社会中完整的语音通话环境。
一、什么是移动数据通讯平台
由于网络交换系统和手机都采用数字格式进行信号传输及信息处理，现在我们使用的GSM和CDMA电话具有很大的发展空间。在采用了更复杂的芯片作为处理核心时，数字手机向智能手机、电子数字助理的方向不断发展，同时，搭载了无线通信功能的掌上电脑也加入进来，形成复杂的移动数据通讯平台。综合起来考虑，我们可以将移动数据通讯平台定义为便于个人携带的，采用数字数据处理技术的，通过数字数据网络实现通讯的终端硬件和软件系统。这种新的应用平台有以下三个重要的特点：
（1）移动性
无论是别在腰间、装在口袋里、放在包内、挂在脖子上还是戴在手腕上，掌上电脑、PDA和手机都属于便携电子设备。它大大扩展了人们的自由，不必坐在房间里或找到电话亭就可以与任何人建立联络或传递信息。
在中国，无线通讯网络的信号已经基本覆盖了城乡的各个角落，包括地铁车站和大楼的电梯，很多地方都可以实现基本清晰的通话。不在家中或办公室里的时候，我们经常乘坐交通工具。和采用模拟技术的小灵通相比，数字手机在高速移动的电车、汽车和火车中仍然可以获得较好的信号。
（2）数据处理能力
传统的模拟移动电话和小灵通与我们常用的座机电话类似，我们也可以在其基础上开发数据通讯功能。但就像使用拨号上网的调制解调器一样，在数字信号和模拟信号之间的来回转换造成通讯效率不高。
在本身就是数字处理系统的无线手机上，实现各种数据处理功能要容易的多。与我们在台式电脑和笔记本电脑上使用的Windows操作系统相一致，在功能强大的便携数字终端上也可以使用Windows Mobile操作系统，该操作系统是Windows家族中比较新的成员，目前包括Pocket PC,和Smartphone两个平台。Windows Mobile for Pocket PC和由Palm公司推出的Palm OS都是针对具有强大处理能力的核心的掌上电脑与PDA平台的操作系统；而Windows Mobile for
Smartphone和Symbian则主要为功能扩展的移动电话提供系统核心。
（3）通讯能力
在基本语音通讯业务以外，中国的GSM网络已经开通基于GPRS协议的数据通讯服务；而CDMA网络则支持CDMA 1X系统上的各种数据业务。利用这些属于2.5G 的技术，手机用户可以交换文字短信、多媒体彩信、下载铃声和图片和浏览WAP网站提供的各种信息和享用各种服务。
除了通过蜂窝网络进行微波数字通讯以外，多数便携数字终端还支持红外线数据传输、蓝牙数据传输，有些新的设备甚至还支持IEEE 802.11x无线网络协议。除了使用这些适合短距离数据通讯的本地传输方式以外，多数移动数据通讯装置可以通过串行接口和USB接口与移动性稍弱的笔记本电脑连接。少数便携设备支持通过IEEE 1394接口与计算机通讯，或者可以利用计算机局域网接口连入网络。
个人计算机和移动数据通讯装置的通讯大大扩展了便携设备的功能。二者成功连接以后，手机可以帮助个人计算机通过微波通讯网络联入Internet。在移动数据通讯终端与个人电脑的数据交换过程中，我们通常是把便携设备中的通话记录、短信、备忘录或电话本保存和备份到电脑存储容量更大的中。
二、 移动数据通讯平台的技术
对于使用手机这样的工具进行语音通讯或短信传输的用户来说，在背后运行的庞大的网络是透明的，通讯上双方的信息传递采用的似乎是点对点模式，就好像直接通信的步话机那样。
实际上，移动通讯网络的结构非常复杂，其基本结构是网状星型拓扑。微波蜂窝基站是网的节点，每个基站与在其覆盖范围内的手机用户之间的关系为星型网络关系。当用户在移动时跨越原先基站进入另一个基站覆盖范围的过程中，手机尝试在特定的时期与两个信号强度相近的基站保持联系，并在需要时进行切换。
如果一个手机用户与本地市话网络内的座机电话用户进行通讯，语音信号将穿越无线微波通讯网络和市话程控电信交换网络。和国内其他城市的用户进行通话的情况类似，只是需要利用长途电信服务商的长途数据通讯线路，现在大部分骨干线路已经从原来的铜缆升级为光纤了。
移动通讯中的G不是指通讯带宽，而是指技术发展水平。G在这里代表Generation，1G 、2G 和3G 表示第一代、第二代和第三代移动通讯技术。
对于3G ，即第三代移动通讯技术，世界标准化组织IMT-2000所设定的初期目标如下。
1. 应确保与固定电话网络具有同等的通话质量。
2. 用户高速移动时传输速度达到144kbit/s；低速移动时达到384kbit/s；静止或步速时达到2Mbit/s。
3. 能够有效地利用所使用频段的无线频率资源。
4. 在第三代技术应用时统一标准，使便携终端具备全球移动性，实现供应方的规模经济。
IMT-2000的三个3GPP国际标准中，包括我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA，W-CDMA和CDMA 2000。其中CDMA 2000是其中技术最成熟的，而另外两种标准的技术相对比较先进。
三、移动数据通讯平台上的典型应用
目前利用手机移动通讯网络实现的基本应用和增值应用，绝大多数我们已经非常熟悉。总结起来，其中主要包括各种通信类应用与非通讯类应用，如铃声、图片、游戏、新闻、天气预报、屏保和短信等。
1 语音通话
作为移动数据通讯平台最基本也是最重要的功能，语音通话的一直是大多数人关心的焦点。和模拟系统相比，数字通讯系统保密性更好，网络连接更稳定。随着压缩技术的进步，通信质量也在不断提高。作为未来的发展方向，移动通讯网络的运营商始终把改善信号质量、减少掉线率和加强覆盖范围作为主要的目标。同时以更低的成本实现国内和国际漫游通话，也是移动通信用户的迫切要求。此外，基于数据网络的语音通讯也是无线领域的一个重要方向，通俗地说就是在无线通讯环境下的VoIP应用。
2 文字短信SMS
由于语音通话双向收费的问题一直没有解决，以及通话费用基本维持在相对较高的水平，中国的移动通信用户更倾向于使用文字短信进行通信。这种发展趋势在较年轻的用户中更加明显。从最初的传递消息，节日祝福，直到故事和笑话等，文字短信在中国经历了一个急剧膨胀的发展阶段，并一直持续到现在。
3 增强短信EMS
在基本的文字短信基础上，中国发展出了一系列增强的数据业务，其中主要是以资源下载与信息点播为主。手机用户可以通过编写含有指定特殊代码的短信发送到指定的号码，定制股票信息、天气预报和新闻，也可以下载音乐铃声和手机图片等。
通过移动通讯网络的月付费和预付费支付手段，用户可以根据不同增强服务的收费标准，以按次交费和包月交费的方式自动支付其信息服务费用。
4 多媒体短信MMS
在GPRS改造完成之后，中国移动于2002年正式开通了多媒体短信业务。中国联通也从2003年开始提供类似的服务。使用该种服务，用户可以发送数据容量更大、包含多媒体附件的短信。彩色图片和声音在支持这种业务的手机用户之间如今可以自由的传递了。
5 电子邮件
电子邮件业务在手机上的应用模糊了移动数据通讯网络与计算机网络的界限，把人们已经熟悉的通讯方式平移到移动平台上。使用手机和其他便携数据终端，我们可以给其他手机发邮件，也可以把邮件发到计算机网上的用户。根据数据流量计费的服务也是这种应用在日本这样的国家成功的一个重要因素。
6 无线定位
移动通讯网络运营商可以利用CDMA网络或升级到GPRS的GSM网络，为手机用户提供定位服务。如果用户使用的手机支持该功能，并且向服务商定制了该服务的话，用户可以通过短信，也可以通过手机上的地图甚至联网的计算机获得自己的位置信息。
在交通领域广泛应用的GPS卫星定位技术也已经进入便携移动数据终端，带有卫星定位功能的新型手机和掌上电脑可以提供更精确，更大范围的位置服务。
7 其他典型的非通讯应用
除了以上基于无线通讯网络的应用之外，多数手机还有一些独立的功能，它们基本上都是依靠手机中的核心处理芯片的计算能力实现的。即使没有网络信号，手机中的这些部分也能工作。现在常见的手机功能主要有以下几种：
l 电话本和电子名片
所有的便携数据终端都具有存储电话通讯簿的功能，部分手机还可以与个人计算机中的Outlook这样的软件实现电话本数据的交换和同步。我们可以很方便的分类管理电话本中的联系人信息。
如果用户已经使用手机中的电子名片功能存储自己的联系方式，则可以通过各种通讯方式与其他用户交换联系的信息。例如通过微波网络发送给别的人，或把两个手机的红外通讯窗口相对，互相发送电子名片给对方。
l 日程记事
记事簿也是大多数便携数据终端具有的一个基本功能。根据手机生产厂商设计的不同，有些手机支持手写文字输入，有些手机中的记事簿可以在重要的时间来临时自动提醒用户。
l 铃声和录音
手机的铃声一般使用电子合成方式再现，其原理类似个人电脑上使用的MIDI音乐，复音数越多，通常还原效果越好。在一些新型的手机上，与个人电脑中的波形音频相似的采样音频可以被用作铃声，这些声音可以来自电脑、网络内容提供商，也可以用手机的拾音器直接采录。有些情况下，手机的录音功能可以帮助用户尽可能快地记录下一些重要信息。
l 拍照
在彩屏手机越来越多以后，用户已经不满足于从内容服务商处获得彩色图片。人们希望像使用数码相机一样，可以用手机随时随地拍摄照片。大多数拍照手机拍摄的照片大小不超过640X480像素，由于使用成像效果一般的CMOS摄像头，而且受到手机存储能力与数据处理能力的限制，在光照情况不理想情况下拍摄的画面被压缩存储后质量不是很高。
l 收音机和MP3
使用手机的年轻用户大多数喜欢流行音乐，可以兼做MP3播放器和收音机的手机应运而生。尽管可以从个人电脑把音乐拷贝到手机的存储器中，但似乎仍然有很多年轻人喜欢付费从内容提供商的网站上下载流行的歌曲。
l 文件存储
个人电脑上USB接口的普及使我们基本上摆脱了越来越不可靠的软磁盘，转而使用半导体闪存（俗称U盘）来存储和传递电脑文件。和把数码相机、收音机与MP3播放器的功能集成进手机的思路类似，一些手机可以被当作临时外部存储单元，为我们保存电脑数据提供了方便。
l 文字处理
移动数据终端的便携性决定了其尺寸，而其尺寸影响了其文字处理功能。使用以0-9数字为主的键盘的手机输入文字主要采用T9等输入方法，某些配置了触摸屏的设备也支持手写的文字输入方式。从Sony开始，不断有制造商尝试把缩小的标准键盘安装在便携数据终端上，也许采用标准接口和外接键盘是一种可能的解决方案。
四、移动数据通讯平台上的视频应用
在新型的高端手机中，我们已经能看到对系统要求很高的多种视频应用。当我们把包括手机在内的移动数据通讯平台看成有无线通讯能力的微型电脑，这些技术就很容易理解了。实际上，这些设备确实是以增强了通讯和多媒体能力的通用处理芯片为核心的。就像所有其他的计算机设备一样，随着时间的推移，其价格会越来越便宜，而计算能力会成倍地增强。在移动终端上实现流畅的数字视频也会越来越容易。下面，我们分析一下移动数据通讯平台上已有的典型视频应用：
1 摄像和放像
带有摄像头的便携数据终端除了可以拍照以外，通常还可以拍摄活动画面。帧速率较高的为15帧每秒，画面大小一般较高的为320X240。如图1所示。
图1 使用手机摄像功能拍摄的视频片断中的两帧画面
（图片来源：姜浩拍摄）
上图中的视频使用西门子手机Simens SX1拍摄，视频长度15秒，幅面大小176X144，帧速率为6fps，视频部分采用H.263压缩编码，音频为8KHz采样的单声道声音。这样的动态视频效果与我们常用的电脑摄像头相当，在拍摄运动速度比较快的景物时，很难实现连续流畅的效果。
更多的移动数据通讯设备支持放像功能，可以播放其所支持格式的视频文件。这些文件可以是本机拍摄的，可以是其他摄像手机通过移动通讯网络发送来的，也可以是连接个人电脑后下载到存储器中的。
目前很少厂商生产具有录像功能的便携数据终端，相信未来包含这样功能的产品会越来越多。
2 可视电话
把通话者的语音与通话者的视频同步传输一直是电信设备生产商努力的目标，也是移动数据通讯设备用户欢迎的一个功能。由于通信带宽和设备处理能力的限制，最初的尝试是在手机等设备上添加录像和发送功能。通讯的一方先拍摄自己的视频，然后把存储好的一定长度的活动画面传输给通讯的另一方观看。
现在，在通讯数据率提高和设备处理能力增强的情况下，短时间的可视电话实时通讯已经成为可能。当然，支持实时视频的手机还不多。而掌上电脑通过通讯软件和无线网络实现可视通话目前也已经是一种可行的应用。
3 视频游戏
作为一个电子娱乐平台，手机等移动数据终端上搭载的游戏比较简单。俄罗斯方块、贪吃蛇和空间大战等是比较典型的，从其它平台上移植到手机上的电子游戏类型。在有创造力的软件开发商的努力下，我们已经看到了在其他平台上没有的，适合移动数据通讯设备特点的全新的游戏类型。一个典型的例子是加拿大游戏公司开发的GPS游戏。游戏玩家在真实世界的地面上位置的移动反映到游戏屏幕上，把这种游戏称为一个划时代创新也不为过。
另一个由里程碑意义的创造是将移动数据设备的视频摄像功能结合到游戏中。在西门子的Simens SX1手机中，我们可以把摄像头实时拍摄的视频画面作为背景，在它上面玩射击游戏。如图2所示。
图2 用视频摄像头拍摄的实时画面作为场景的手机游戏
（图片来源：姜浩拍摄）
4 视频文件传输和手机电视
手机等移动数字终端的通信都是基于数据通讯网络的，和同样使用数据通讯网络的计算机、数字电视相似，只要有足够的带宽，就可以在这个平台上开展基于数据交换的各种视频业务，其中一项重要业务就是电视业务。
针对便携数据终端，欧洲在其数字电视标准中增加了DVB-H，即数字电视广播——手持设备（Digital Video Broadcasting -- Handhold）标准。根据这种技术，将会发射专门针对手机的无线电视广播信号和建设相关的系统，它和通过移动通讯网络实现电视应用的技术将互相竞争，或者互相补充。
芬兰诺基亚2005年11月发布的“N系列”高性能手机中，机型N92即为全球首款内置移动地面无线数字电视“DVB-H”接收功能的手机。此前诺基亚曾发布过支持DVB-H的机型“Nokia 7710”，但该产品看电视时需要安装选配的接收适配器。
N92配备2.8英寸 QVGA显示屏，使用内置调谐器最长可看电视4个小时，还配备电视节目录制和30秒重放等功能。该产品除可接收电视节目以外，还配备有新型Web浏览器“Nokia Web Browser”，可支持最大2GB的存储卡，音乐播放功能也很充实。N92内置200万像素的摄像头，配备无线LAN、蓝牙和USB 2.0接口，使用Symbian OS，平台为诺基亚的“S60 3rd edition”。N92将从2006年中期在欧洲、非洲和亚洲计划启动DVB-H广播电视服务的地区上市。
手机电视是一种新的数字电视形态，我们可以从现有的电视节目采编播体系入手，比较容易地实现这种更具有针对性的服务，为手机应用增加丰富的音频和视频内容。如图3所示。
图3 朝日电视台互联网部的手机电视接收装置
目前开通手机电视应用还存在一些明显的的障碍。由于手持设备屏幕比较小，画面清晰度和观看效果受到较大限制，能量的消耗也是一个问题，使用手机电视功能，手机中的处理芯片和其他电路在较高的负荷下工作，这会使手机的待机时间明显缩短，影响用户接受这种服务的兴趣。未来采用较小接口的外接交流电源和高容量外接直流电池模块，也不失为一种有效的解决办法。
虽然存在这些技术缺陷，数字移动装置的便携性、数据处理能力和通讯能力都是我们现在使用的电视机所不能比拟的。众多的用户和开发商都对在移动数据平台上的视频应用投入巨大的热情。
目前，北美、日本和欧洲等地区的移动网络运营公司已经在进行手机电视网试验。在开放手机联盟（OMA）的支持下，摩托罗拉、NEC、诺基亚、西门子和索尼-爱立信等都在进行手机电视相关应用的开发。中国移动、中国联通和北广传媒等也在实验手机电视的应用。
五、移动数据平台上视频应用的发展趋势
仅仅在几年之前，我们使用电话的唯一目的还是远程语音交流。当第一台移动电话出现的时候，很少人意识到它除了通话之外，还能实现什么特别的功能。几年来通讯技术发展的事实证明，手机还带给了我们很多新的东西。
l 发送和接收文字短信息。
l 拍照并传送给其他人。
l 随时获得新闻、体育报道和天气预报。
l 与互联网的无线连接。
l 听音乐。
l 观看电视和短片。
除了以上这些新功能，还有很多新的具有较强互动性的应用。利用不同手机提供的硬件和软件，以及无线内容服务商提供的增值服务，我们能获得丰富多彩的体验。
l 用短信猜谜语。
l 通过收发短信获得另一个手机的地理位置。
l 利用短信从电视上点歌，送给亲人或朋友。
l 随时随地可以玩手机上自带的游戏，例如贪食蛇等。
l 和朋友的手机联网，一起玩俄罗斯方块这样的游戏。
l 通过无线网络和不认识的打牌或下棋。
l 利用手机摄像头拍摄的真实场景作为游戏环境，玩射击的游戏。
l 玩高尔夫、赛车和足球这样的体育游戏。
手机的屏幕虽小，但已经能带给我们非常丰富的体验。尽管全世界的人都喜欢使用手机，但一个有意思的现象是，在北美地区，利用手机视频等功能的用户数量远远低于亚洲和欧洲。其原因一方面是由于在美国和加拿大等地区，有线通讯网络覆盖得非常好，可供电话用户的选择非常多，因此选择手机作为通讯工具的人比例不是很高，这就影响了使用手机视频应用的人数；另一方面，交通工具在这里也扮演了非常重要的角色。在地铁和公共汽车上的时间是使用手机进行休闲娱乐的高峰时间。在欧洲和亚洲，其中主要是日本、中国和韩国，公共交通系统非常发达，上下班的时候人们倾向于在公共交通工具中玩手机游戏和进行其他娱乐；而在北美地区，由于大多数人喜欢开车上班和下班，因此利用手机进行娱乐的时间就要少很多。
在欧洲以及日本、中国和韩国，除了有统一的手机通讯标准之外，也有基本一致的手机基础应用平台。例如在欧洲和中国，服务商可以基于同一的GPRS和WAP协议提供各种娱乐；在日本，DoCoMo公司的i-Mode已经成为无线通讯市场上的实际标准。但是在北美地区，网络运营商和服务商一直无法建立一个基本统一的硬件和软件平台标准，因此无法形成足够有效的商业运营模式，这在一定程度上阻碍了其手机娱乐的发展。
在欧洲以及日本、中国和韩国，除了有统一的手机通讯标准之外，也有基本一致的手机基础应用平台。例如在欧洲和中国，服务商可以基于同一的GPRS和WAP协议提供各种娱乐；在日本，DoCoMo公司的i-Mode已经成为无线通讯市场上的实际标准。但是在北美地区，网络运营商和服务商一直无法建立一个基本统一的硬件和软件平台标准，因此无法形成足够有效的商业运营模式，这在一定程度上阻碍了其手机娱乐的发展。
亚历山大.贝尔最初发明电话的时候，一定没有想到，电话的最主要用户是妇女和青少年。经过短短几年的发展，我们已经清楚的看到，青少年成为了移动平台各种应用的主要用户。毫无疑问，未来他们也将是手机视频服务的主要消费者。
尽管各种人都使用手机和其他移动终端，但似乎青少年能非常快地理解和灵活地运用它们。北美地区的统计数字表明，手机娱乐的主要消费群的年龄在16岁到24岁之间。这一代的年轻人在成长的过程中看了很多电视，他们已经习惯于视频语言的表述方式，他们喜欢电子设备，喜欢计算机，喜欢MP3随身听，喜欢网络聊天和讨论，热衷于以不见面的方式进行社交。移动终端非常个人化德小屏幕似乎正好适合他们的口味。随着手机市场的细分，有越来越多专门针对女性和青少年的手机面世。为青少年设计的手机有新奇的形状，可以根据使用者的意愿作各种定制。这类手机通常都能用来听音乐和拍照、录像，游戏功能强大，未来也毫无疑问会在视频方面提供更多的功能。
从上面的分析中，我们可以总结出受欢迎的视频应用——包括手机游戏应该具有的基本特征，其中包括：
l 用户界面容易理解和使用。
l 可以用短时间完成一次娱乐。
l 交互性要强，用户能实现某种程度的控制，用户也会更投入其中。
l 利用照相或摄像的功能，把手机主人的图像融入其中，满足每个人的自恋心理。
l 如果游戏或视频短片中有角色，应该仔细设计，或使用其他媒体上现在受欢迎的形象。
l 如果是视频短片，故事要有趣，可以发送给朋友。
l 游戏中应包含目标，用户成功后可以获得奖励。
l 如果是联网游戏，应具有对抗性和竞争性。
六、结语
以正在世界上广泛普及的手机为代表，移动媒体相关的技术正在深刻地改变着我们的生活。实际上，从最早的蜂窝电话到今天的3G 手机，它们的发展历史并不长。
第一台蜂窝电话是1979年在美国的芝加哥和日本进行通讯测试的。到今天，全世界已经有约10亿人在使用它。截止2004年5月底，中国拥有2.6亿GSM手机用户，其中中国移动GSM用户数量1.9亿，中国联通GSM用户数量0.7亿，中国的手机网络规模和用户数量已经成为世界第一。
如果不考虑通讯这一要素，我们还看到类似MP4掌上影院这样的移动视频装置正在不断推陈出新，而像PSP这一以掌上游戏为主要诉求的设备也受到普遍的欢迎。各种媒体应用逐渐在“视频”这一高端媒体形态融合，这种高度综合的趋势在历史上不断重演——从各种单一的舞台表演艺术到戏剧，从绘画、摄影到电影，从其他的媒介形态到电视，再进一步综合到互联网——现在它们都汇聚到了我们的掌心。
我们有充分的理由相信，具有高度移动性的视频应用，未来会在兼具数据计算、数据通讯和数据存储功能的技术平台上继续发展，它们将以数据处理能力为根基，不断生长，开花结果。
如果不考虑通讯这一要素，我们还看到类似MP4掌上影院这样的移动视频装置正在不断推陈出新，而像PSP这一以掌上游戏为主要诉求的设备也受到普遍的欢迎。各种媒体应用逐渐在“视频”这一高端媒体形态融合，这种高度综合的趋势在历史上不断重演——从各种单一的舞台表演艺术到戏剧，从绘画、摄影到电影，从其他的媒介形态到电视，再进一步综合到互联网——现在它们都汇聚到了我们的掌心。
我们有充分的理由相信，具有高度移动性的视频应用，未来会在兼具数据计算、数据通讯和数据存储功能的技术平台上继续发展，它们将以数据处理能力为根基，不断生长，开花结果。
没有评论:
发表评论