DIGI-TV:N JA PAINOTUOTTEEN KONVERGENSSI KODIN MEDIAKESKUKSEN AVULLA

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Puunjalostustekniikan osasto Jussi Turunen DIGI-TV:N JA PAINOTUOTTEEN KONVERGENSSI KODIN MEDIAKESKUKSEN AVULLA Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 22.3.2005. Valvoja Professori Pirkko Oittinen Ohjaaja Diplomi-insinööri Tuomas Venho

TEKNILLINEN KORKEAKOULU DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ Tekijä, työn nimi Jussi Turunen Digi-TV:n ja painotuotteen konvergenssi kodin mediakeskuksen avulla Päivämäärä: 22.3.2005 Sivumäärä: 65 + 13 Osasto Professuuri Puunjalostustekniikan osasto Työn valvoja Professori Pirkko Oittinen, TKK Graafinen tekniikka Työn ohjaaja Diplomi-insinööri Tuomas Venho Digitaalisen television palvelut monipuolistuvat ja uusia tuotekonsepteja kehitetään yhä tehokkaammin sitä mukaa kuin digitaalisten vastaanottimien penetraatio kasvaa. MHPsovelluksilla (Multimedia Home Platform) pyritään lisäämään katsojan ja katsotun ohjelman välistä vuorovaikutusta ja uuden standardin 1.1-version myötä tarjoamaan katsojalle myös Internetin sisältöjä. Niin kutsutuilla hybridimedia-konsepteilla puolestaan pyritään lisäämään kahden tai useamman eri median synergiaa. Perinteisessä tulostusprosessin sivunkuvauksessa dokumentti muunnetaan tulostimen ymmärtämään muotoon ja lähetetään tulostimelle vasta prosessointitehoa vaativan muunnoksen jälkeen. Suoratulostus-käsitteen mukaan dokumentti on sellaisessa muodossa, että sitä voidaan tarkastella käytettävällä päätelaitteella ja se voidaan lähettää tulostimelle sellaisenaan. Tällaisia sivunkuvauskieliä on kehitetty tuotekonsepteiksi mobiililaitteille, koska niiden suorituskyky on puutteellinen vaativan sivunkuvauksen toteutukseen. Yksi tähän tarkoitukseen sopiva sivunkuvauskieli on uusi suoratulostuksen tarpeisiin kehitetty XHTML-Print. Se on kevyt sivunkuvauskieli sellaisiin toiminnaltaan rajoittuneisiin ympäristöihin, joihin ei ole mielekästä asentaa tulostinajureita. XHTML-Print on liitetty muun muassa osaksi Bluetoothin suoratulostusominaisuuksia. Bluetooth on niin ikään lähinnä mobiililaitteille suunnattu yhteyskäytäntö, jonka avulla kaksi tai useampi laite voidaan verkottaa toisiinsa. Tässä opinnäytetyössä tutkitaan digitaalisen television ja tulosteen yhteisvaikutusta ja digitaalisesta televisiosta tulostamisen toteutusvaihtoehtoja. Tavoitteena on selvittää kotitulostamiseen soveltuvat toiminnot. Kokeellisessa osuudessa suunnitellaan ja toteutetaan testausympäristö olemassa olevia laitteita ja avoimia standardeja hyväksi käyttäen. Testausympäristön toiminnan todentamista varten laaditaan MHP-sovellus, joka osoittaa suunnitellun konseptin toimivuuden MHP-ympäristössä. Avainsanat: DigiTVtoPrint, hybridimedia, mediakeskus, digitaalinen televisio, DVB, MHP, Xlet, tulostus, sivunkuvauskielet, XHTML-Print, Bluetooth, Basic Printing Profile

HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Author, Title of Thesis ABSTRACT OF MASTER S THESIS Jussi Turunen The Convergence of Digital Television and Printed Product with Home Media Center Date: 22.3.2005 Number of Pages: 65 + 13 Department Professorship Department of Forest Products Technology Graphic Arts Technology Supervisor Professor Pirkko Oittinen, HUT Instructor M.Sc. Tuomas Venho The services of the Finnish digital television are diversifying and new products are developed as the penetration of set-top-boxes is increasing. Interaction between a TVviewer and the programme is added by MHP-applications along the new MHP 1.1 - standard the viewer should be able to enjoy the Internet content as well. So called hybrid media -concepts, for one, add synergy between two or more media platforms. Page description is a part of the traditional printing process where a document is transformed into a form that a printer is able to interpret. The document is not sent to the printer until the processing power consuming page description process is ready. Direct printing defines a concept where a printable document can be viewed with a device and sent to a printer in the same form without transformation. Such page description languages (PDL) are developed mainly for mobile devices due to their restricted performance. One concept that meets these requirements is a new page description language XHTML- Print. It is relatively simple but still quite powerful PDL that is targeted at printing in environments where it is not feasible or desirable to install a printer specific driver. XHTML-Print is adopted for example by Bluetooth for its direct printing capabilities. Bluetooth is a communication protocol designed mainly for mobile devices with which two or more devices can be networked. This research is focusing on the synergy benefits between digital television and a printed product as well as the possibilities of printing from digital television. After defining the possible options, a test environment is built following the existent open standards and using real devices. The functions are verified by implementing a MHP-application that demonstrates the printing capabilities of the proof-of-concept. Keywords: DigiTVtoPrint, hybrid media, printing, media center, digital television, DVB, MHP, Xlet, page description languages, XHTML-Print, Bluetooth, Basic Printing Profile

ALKUSANAT Aloitin diplomityöni tekemisen TKK:n Viestintätekniikan laboratoriossa loppukesällä 2004, ja reilun puolen vuoden uurastuksen jälkeen työn hedelmä on kypsynyt poimittavaksi. Työ on tehty osana TKK Viestintätekniikan ja VTT Tietotekniikan yhteistä DigiTVtoPrint -projektia, jonka rahoittajiin kuuluvat TEKES, M-real, Stora Enso, Alma Media Interactive, Itella, Hewlett Packard, Multiprint, Axel Technologies, Kärkimedia ja Canon. Projekti on ollut erittäin opettavainen ja kaikin puolin mielenkiintoinen kokemus. Työ tukee erinomaisesti aiemmin suorittamiani viestintä- ja graafisen tekniikan opintoja, ja olen kiitollinen saadessani mahdollisuuden tuottaa uutta aineistoa aihepiiriin liittyen, koska aiempaa tämän projektin ulkopuolista julkista materiaalia digi-tv-to-print -konseptiin liittyen on saatavilla äärimmäisen niukasti. Haluan kiittää kaikkia projektia tukeneita yrityksiä sekä professori Pirkko Oittista mielenkiintoisen aiheen tarjoamisesta ja asiantuntevasta opastuksesta. Kiitokset myös työni ohjaajalle Tuomas Venholle lukuisista vinkeistä ja koko prosessin ajan kestäneestä kannustuksesta. Viestintätekniikan laboratorion henkilökuntaa haluan kiittää miellyttävästä työilmapiiristä, mukavista kahvitauoista ja kaikesta tuesta. Suuri kiitos myös kaikille läheisilleni työn vastapainona toimineista virikkeistä ja loputtomasta kannustuksesta. Espoossa 21.3.2005 Jussi Turunen

SISÄLLYSLUETTELO Diplomityön tiivistelmä Alkusanat Sisällysluettelo Lyhenteet ja käsitteet 1 Johdanto...1 1.1 Tavoitteet ja tutkimusmenetelmät...2 1.2 Työn rakenne ja rajaukset...3 2 Kodin mediajärjestelmien kehitys...4 2.1 Yleistä...4 2.2 Standardointitilanne...4 2.3 Mediakeskukseen liitettävät laitteet...5 3 Digi-tv kodin mediakeskuksen osana...7 3.1 Yleistä...7 3.2 DVB-standardi...7 3.2.1 DVB-lähetys...8 3.2.2 Data- ja objektikaruselli...9 3.2.3 DVB-vastaanotto...9 3.3 MHP-standardi...10 3.3.1 Paluukanava...11 3.3.2 Sovellukset...11 3.4 Graafiset elementit...13 3.4.1 Piirtotasot...13 3.4.2 Resoluutio ja kuvasuhde...14 3.4.3 Värit...14 4 Tulostus digitaalisen television osana...16 4.1 Yleistä...16 4.2 Tulostettava materiaali...16 4.2.1 Ohjelmaan sidottu materiaali...17 4.2.2 Käyttäjän valitsema materiaali...18

4.3 Tulostettavan materiaalin datajakelu...18 4.4 Materiaalin muokkaus tulostuskelpoiseksi...19 5 Tulostettavan informaation koodaus...20 5.1 Tulostusprosessi...20 5.2 Sivunkuvauskielet...21 5.3 XHTML-Print sivunkuvauskielenä...23 5.3.1 Käyttökohteet...23 5.3.2 Tyylisivut...23 5.3.3 Yhdenmukaisuusvaatimukset...26 5.3.4 Kuvien esittäminen...26 5.3.5 Värien määrittely...26 5.3.6 Rajoitteet...27 6 Tiedonsiirto MHP-päätelaitteelta tulostimelle...29 6.1 Yleistä...29 6.2 Paluukanavaa hyödyntävät toteutustavat...29 6.2.1 LAN...30 6.2.2 WLAN...30 6.3 Bluetooth...31 6.3.1 Ominaisuudet...31 6.3.2 Bluetooth-protokollat...33 6.3.3 Bluetooth-profiilit...34 6.4 Bluetooth-sovelluksen toiminta yhteyden muodostamisessa...35 6.4.1 Protokollapinon alustus...36 6.4.2 Laitehallinta...36 6.4.3 Laitteiden etsiminen...37 6.4.4 Palveluiden etsiminen...37 6.4.5 Palvelujen rekisteröinti...37 6.4.6 Kommunikointi...37 7 Tulostaminen MHP-ympäristössä...39 7.1 Yleistä...39 7.2 Bluetooth-tulostus...39 7.2.1 Simple Push Transfer...39 7.2.2 Job-Based Transfer...40

7.2.3 Print By Reference...41 7.2.4 Muut Bluetooth-tulostuksen toteutustavat...41 7.3 Vaihtoehtoiset tulostamisen toteutustavat...42 7.3.1 Suoratulostus paluukanavan kautta...42 7.3.2 Tulostuspalvelin...42 7.3.3 Tulostustuen lisääminen päätelaitteen käyttöjärjestelmään...44 8 Tulostustoiminnon todentaminen MHP-ympäristössä.45 8.1 Yleistä...45 8.2 Testausympäristön suunnittelu...45 8.3 Testausympäristön arkkitehtuuri...46 8.4 Sovelluksen toiminta...47 8.5 Sovelluksen komponentit ja luokkarakenne...48 8.5.1 Toiminnalliset komponentit...49 8.5.2 Käyttöliittymä...49 8.6 Koeympäristön testaus...50 8.6.1 Testimateriaali...51 8.6.2 Havainnot...52 8.7 Sovelluksen dokumentointi...53 8.8 Sovelluksen arviointi...53 9 Yhteenveto...55 Lähdeluettelo...58 Liitteet...66 LIITE 1 Blueprint-sovelluksen käyttöliittymän näkymät...66 LIITE 2 Blueprint-sovelluksen lähdekoodi...67 LIITE 3 Blueprint-sovelluksen Javadoc-dokumentaatio...67

KUVAT Kuva 1. Skenaario kodin mediakeskuksesta /26/, /69/...6 Kuva 2. Perusbittivirtojen yhdistäminen yhdeksi siirtovirraksi /55/, /75/...8 Kuva 3. MHP-profiilit /28/, /31/...10 Kuva 4. Xlet rajapinnassa määritellyt MHP-sovelluksen tilat /31/, /56/...12 Kuva 5. MHP-piirtotasot /56/, /67/...13 Kuva 6. ICC-väriprofiilien toimintamalli /41/...14 Kuva 7. Sivutetun median sivualueiden jako /50/...25 Kuva 8. CSS2.1-spesifikaatiossa määritetyt avainsanoilla esitettävät värit ja niitä vastaavat heksadesimaaliarvot /19/...27 Kuva 9. Laitteiden yhdistäminen toisiinsa (langattoman) lähiverkon avulla /76/.31 Kuva 10. a) Yhden orjalaitteen pikoverkko, b) usean orjalaitteen pikoverkko, c) pikoverkoista muodostuva hajaverkko /14/...32 Kuva 11. Bluetooth protokollapino /14/, /39/, /61/...34 Kuva 12. Bluetooth profiilit /15/, /39/...35 Kuva 13. OBEX-asiakkaan ja palvelimen kommunikaatio /39/...38 Kuva 14. Job-Based Transfer -mallin mukainen kommunikointi...40 Kuva 15. Tulostusprosessi tulostuspalvelinta käytettäessä...43 Kuva 16. Testausympäristön kokoonpano...46 Kuva 17. Kaaviokuva testisovelluksen toiminnasta ja käyttäjän toimenpiteistä...47 Kuva 18. Blueprint-sovelluksen toimintaa kuvaava UML-luokkakaavio...49 Kuva 19. Sovelluksen toiminta käyttöliittymän näyttöjen avulla kuvattuna...50 TAULUKOT Taulukko 1. DigiTVtoPrint-projektissa esille tulleita tulostustarpeita /79/...16 Taulukko 2. Erityyppisten dokumenttien kompleksisuuden arviointia...21 Taulukko 3. Bluetooth-laitteiden teholuokat /14/...33 Taulukko 4. Testimateriaalilla testatut ominaisuudet /11/...51

LYHENTEET JA KÄSITTEET ADSL API Asymmetrinen tiedonsiirto AWT BCC CID CSS DOM DSM-CC DTD Dekoodaus Digitaalinen tekstitelevisio DLNA DVB (-C/-S/-T) ECMAScript Enkoodaus EPG GOEP GUI HAVi HTTP Hubi Asymmetric Digital Subscriber Line; Yleinen niin sanottu laajakaista Internet-yhteys (ks. asymmetrinen tiedonsiirto). Application Programming Interface; Sovellusliittymä. Yhteys, jossa siirtokapasiteetti eri suuntiin on erilainen, yleensä niin, että siirto verkosta tilaajalle voi olla huomattavasti nopeampaa kuin tilaajalta verkkoon. Abstract Windowing Toolkit; Javan graafisten käyttöliittymäkomponenttien ohjelmointiin käytetty kirjasto. Bluetooth Control Center; Ohjelmistokomponentti Bluetoothlaitteen ohjausta varten. Content-ID; Käytetään URI-viittauksissa. Cascading Style Sheets; Tyylisivujen avulla dokumentin sisältö ja ulkoasu voidaan erottaa toisistaan. Document Object Model; Alustariippumaton rajapinta, jonka kautta skriptit ja ohjelmat voivat olla yhteydessä dokumentin rakenteeseen. Digital Storage Media-Command and Control; Määrittelee digitaalisen television datakarusellin toimintamallin. Document Type Definition; Määrittelee dokumentin rakenteen. Koodin purkaminen. XHTML-sisältöjen (kuvaa, linkkejä ja tekstiä) avulla toteutettu uudistettu versio tekstitelevisiosta - digiteksti. Digital Living Network Alliance; Viihdelaitteiden avoimia standardeja kehittävä yritysyhteenliittymä. Digital Video Broadcasting (Cable/Satellite/Terrestrial); Eurooppalainen digi-tv -standardi. JavaScriptiin pohjautuva skriptauskieli. Koodin muodostaminen. Electronic Program Guide; Ohjelmaopas. General Object Exchange Profile, Bluetooth-tiedonsiirron profiili. Graphical User Interface; Graafinen käyttöliittymä. Home Audio Video Interoperability; Avoimia Java-rajapintoja kehittävä yritysyhteenliittymä. Hypertext Transfer Protocol; Verkkosivujen, esimerkiksi websivujen siirtokäytäntö IP-verkossa. Laite, jolla lähiverkon laitteet yhdistetään toisiinsa.

Hybridimedia Hyvin muodostettu dokumentti ICC IEEE-ISTO IP ISP Kytkin LAN L2CAP LPR/LPDprotokolla MHP Middleware MPEG-2 MUX OBEX PCL PDF PDL Kahden tai useamman median yhdistelmä, joka lisää niiden välistä synergiaa. Dokumentin rakenne on spesifikaation mukaan muodostettu, mutta sen ei tarvitse noudattaa tiettyä dokumenttityyppiä (DTD). Engl. well formed. The International Color Consortium ; Väriprofiileja kehittävä yritysyhtenliittymä. The Institute of Electrical and Electronics Engineers-Industry Standards and Technology Organization; Teollisuustandardeja kehittävä ja tarjoava organisaatio Internet Protocol; Määrittää Internetin kautta lähetettävien pakettien sisältämän tiedon muodon sekä osoitekäytännöt. Kun IP TCP:hen kahden palvelimen välille muodostuu virtuaalinen yhteys ja niiden välillä voidaan lähettää viestejä. Internet Service Provider; Internet palveluntarjoaja. Hubista kehittyneempi laite, jolla lähiverkon laitteet liitetään toisiinsa verkon muodostamiseksi. Local Area Network; Lähiverkko. Logical Link Control and Adaptation Protocol; Bluetoothin protokolla, joka vastaa tiedon paketoinnista. Line Printer Requester, Line Printer Daemon; Yleisin UNIXpohjaisissa TCP/IP-verkoissa käytetty tulostusprotolla. LPR lähettää tulostusprosessiin liittyviä pyyntöjä, jotka LPD ottaa vastaan ja käsittelee. Toiminta määritellään RFC 1179-spesifikaatiossa. Multimedia Home Platform; Digitaalisessa televisiossa käytetty vuorovaikutteisten palvelujen standardi. Väliohjelmiston avulla varmistetaan sovelluksien toiminta varsinaisen käyttöjärjestelmän päällä. Esim. MHP on väliohjelmisto. Moving Picture Experts Groupin kehittämä liikkuvan kuvan ja äänen pakkausmenetelmä. Multiplex, multipleksi, kanavanippu. Object Exchange Protocol; OBEX:in avulla voi siirtää tietyn tyyppisiä objekteja laitteesta toiseen. Printer Control Language; Hewlett Packardin kehittämä yleinen sivunkuvauskieli. Portable Document Format; Adoben kehittämä yleisesti käytetty laitteistoriippumaton tiedostoformaatti, jossa dokumentin ulkoasu on kiinnitetty. PDF-dokumentit ovat laajasti käytössä myös painoteollisuudessa. Page Description Language; Sivunkuvauskieli.

PID PPP PS Päätelaite PWG-standardi SOAP srgb STB Superteksti-tv Symmetrinen tiedonsiirto TCP TEKES Tristimulusarvo URL USB UUID Validi dokumentti vobject W3C WLAN XHTML Xlet Packet Identifier; DVB-perusbittivirran (kanavan) tunniste, jonka perusteella se erotetaan siirtovirrasta. Point-to-Point; Pisteestä pisteeseen -yhteys. PostScript; Erittäin yleinen Adoben kehittämä sivunkuvauskieli. Digitaalisen television vastaanotin (tässä yhteydessä). The Printer Working Groupin määrittelemä, vakaa, ymmärretty, teknisesti pätevä, useita itsenäisiä ja yhteensopivia toteutuksia sisältävä määrittely, joka on tunnustettu julkisesti. Simple Object Access Protocol; Kevyt protokolla XMLmuotoisten viestien vaihtamiseen hajautetussa ympäristössä. Standard RGB (Red-Green-Blue); Väriavaruus, jossa kukin väri muodostetaan punaisen, vihreän ja sinisen valon yhdistelmänä. Set-top-box; Digitaalinen TV-vastaanotin, digi-boksi. Vanhentunut termi, ks. Digitaalinen tekstitelevisio. Yhteys, jossa siirtonopeus on sama tilaajalta verkkoon päin ja verkosta tilaajalle. Transmission Control Protocol; Verkkosivujen, esimerkiksi websivujen siirtokäytäntö IP-verkossa. Teknologian kehittämiskeskus; Rahoittaa ja aktivoi yritysten ja tutkimusyksikköjen haastavia tutkimus- ja kehitysprojekteja. Kolmivärikomponentti, joka määrittää havainnon jostakin väristä. Uniform Resource Locator (tai Universal Resource Locator); on Internet-osoitteen merkintätapa. URL koostuu protokolla-osasta (http:/), palvelin-osasta (/www.palvelin.fi) ja hakemisto-osasta (/hakemisto/). Esim. http://www.hut.fi/opinnot/ Universal Serial Bus; Eräs PC-tietokoneen tiedonsiirtoväylä. Universally Unique Identifier; Jokaisella Bluetooth-palvelulla on oma yksilöllinen 16, 32 tai 128 bittinen tunniste. Dokumentti on hyvin muodostettu ja lisäksi se noudattaa jotain tiettyä dokumenttityyppiä. Yksinkertainen standardoitu sähköinen dokumenttiformaatti, joka sisältää muodot vcard, vcalendar, vmessage ja vnotes. The World Wide Web Consortium; W3C kehittää ja hyväksyy Internetin käyttöä helpottavia standardeja, sääntöjä ja ohjeita. Wireless Area Network; Langaton lähiverkko. The Extensible HyperText Markup Language; Merkkauskieli, joka perustuu HTML 4.0 määrittelyihin ja XML-kielioppiin. MHP-ympäristössä ajettava Java-sovellus.

1 1 JOHDANTO Digitaalinen televisio on tehnyt tuloaan suomalaisiin talouksiin jo muutaman vuoden ajan. Alkukangertelun jälkeen digitaalisten vastaanottimien myynti on kääntynyt voimakkaaseen kasvuun, minkä ansiosta myös uusia palveluja on ryhdytty kehittämään tehokkaammin, ja niin sanottu muna-kana-ongelma (kuluttajat eivät osta tuotteita, joille ei ole palveluja ja palveluja ei suunnitella, koska kuluttajia ei ole riittävästi) ratkennee vähitellen. Digitaalisen television MHP-ympäristöineen (Multimedia Home Platform) on ajateltu kehittyvän osaksi kodin mediakeskusta, joka tarjoaa audiovisuaalisen kokemuksen lisäksi Internetin palveluja ja mahdollisuuden tallentaa television sisältöjä sekä digitaalisessa muodossa että paperille tulostettuna. MHP-ympäristöön voidaan laatia vuorovaikutteisia palveluja, jotka voivat liittyä esimerkiksi sähköiseen lipunmyyntiin, pankkipalveluihin, paikkatietoon tai lapsille kohdistettuihin peleihin. Edellä mainittujen esimerkkien yhteydessä syntyy väistämättä tarvetta tulostamiselle, koska siihen on totuttu jo muidenkin ympäristöjen yhteydessä. Ostetut liput, pankkipalveluiden kuitit ja paikkatietoon liittyvät kartat on tärkeää saada tulostettua paperille. Lapsille suunnattu palvelu voi olla vaikkapa tulostettava pelilauta tai väritystehtävä. Tämä diplomityö on osa TKK:n Viestintätekniikan laboratorion ja VTT Tietotekniikan yhteistyöhanketta DigiTVtoPrint: Digi-TV:n ja painotuotteen konvergenssi kodin mediakeskuksen avulla (myöhemmin DigiTVtoPrint). TEKES:in vuorovaikutteisen tietotekniikan FENIX-ohjelmaan kuuluva hanke käynnistyi elokuussa 2004. Hankkeessa käsitellään kaupallisen painamisen ja kotitulostamisen problematiikkaa digi-tv - ympäristössä sekä selvitetään erilaisia liiketoimintamalleja ja palveluja DigiTVtoPrint - konseptin ympärille. /82/ Projektin ensimmäisessä osassa pyritään selvittämään digitaalista televisiosta tulostamisen edellytykset sekä teknisessä että taloudellisessa mielessä. Projektissa selvitetään myös uusia digitaalisen television palvelumahdollisuuksia mediakeskuksen yhteydessä ja kartoitetaan kuluttajan tarpeita tulostettavan materiaalin osalta. Projektin yhteydessä tehtiin tämän diplomityön lisäksi toinen diplomityö, joka käsittelee tulostustoiminnallisuuden liittämistä osaksi digitaalista televisiota hieman eri näkökulmasta. Timo Laitisen diplomityössä Print Support for MHP tarkastellaan tulostustoimintojen integroimista osaksi päätelaitteen käyttöjärjestelmää /50/. Sähköisen- ja painetun median konvergenssia on viimeaikoina tutkittu myös muista näkökulmista. Muun muassa painotuotteesta kännykkäkameralla luetun viivakoodin hyödyntäminen Internetiin kytkeytymisessä kuuluu samaan aihepiiriin hybridimediaan /80/. Hybridimedian ratkaisuissa pyritään kehittämään konsepteja ja tuotteita, joissa kahden tai useamman median ominaisuuksia yhdistellään synergiaa lisäten. Useimmin tarkastellaan tilannetta, jossa painetun median sisällöt tukevat sähköisen median käyttöä tai

päinvastoin. Tässä yhteydessä pyritään luomaan edellytykset digitaalisen television ja paperitulosteen synergialle kotona tapahtuvassa tulostamisessa. Tällä hetkellä digitaaliset vastaanottimet ovat pääosin melko rajoittuneita suorituskyvyltään ja ominaisuuksiltaan. Päätelaitteiden vähäisen laskentatehon ja tulostuksen kannalta puutteellisten liitäntöjen vuoksi tässä tutkimuksessa keskitytään kodin mediakeskuksen teknisten osa-alueiden digitaalisen television, tulostimen ja niiden välisten tietoliikenneyhteyksien yhteensovittamiseen. Yhteensovittamisessa pyritään löytämään olemassa olevia kevyitä ratkaisuja tulostustoiminnon toteuttamiseksi. Mobiililaitteista kuten matkapuhelimista tulostamisen tueksi on jo kehitetty toimivia konsepteja, joten ongelmakenttää lähestyttiin mobiililaitteita varten kehitettyjen ratkaisujen kautta. Matkapuhelimien myötä myös kodin viihdelaitteiden langaton verkottaminen on viimeaikoina yleistynyt merkittävästi. Kotitulostimen liittäminen osaksi kodin langatonta verkkoa monipuolistaa tulostimen käyttökohteita. Käytettävästä tekniikasta riippuen tulostimelle lähetettävät dokumentit voivat olla peräisin muun muassa tietokoneelta, matkapuhelimesta tai tässä tapauksessa digitaalisen television päätelaitteelta. Varsinkin mobiililaitteiden yhteydessä paljon käytetty Bluetooth-tekniikka havaittiin soveltuvaksi yhteysmuodoksi myös digitaalisen television tarpeisiin. Bluetoothin avulla dokumentteja voidaan tulostaa ilman perinteisesti välttämättömiä tulostinajureita, joiden asennus digi-tv -ympäristöön havaittiin tutkimuksen perusteella ongelmalliseksi. Muun muassa tämän niin kutsutun suoratulostustuen vuoksi Bluetoothin ominaisuuksia tarkastellaan muita yhteyskäytäntöjä tarkemmin. 1.1 Tavoitteet ja tutkimusmenetelmät Tutkimuksen tavoitteena on selvittää tekniikoita, joiden avulla kotitulostamiseen liittyvät toiminnot voidaan liittää osaksi digitaalista televisiota. Tekniikoita yhdistelemällä pyritään suunnittelemaan konsepti, joka voidaan myös toteuttaa olemassa olevia laitteita hyödyntäen. Konseptin toiminta todennetaan käytännössä suunnittelemalla ja rakentamalla testausympäristö, jonka avulla digitaalisen television sisältöjä voidaan tulostaa. Testausympäristön toimintaa testataan sitä varten laaditulla MHP-sovelluksella ja tarkoitukseen sopivalla testausaineistolla. Toteutettavan testausympäristön on tarkoitus toimia jatkokehityksen tukena ja antaa pohja sekä jatkossa suunniteltaville sovelluksille että konseptin ympärille kehitetyille uusille testausympäristöille. Diplomityön kirjallisuusosassa käsitellään digitaalisesta televisiosta tulostamisen vaatimuksia edellä määritellyillä mediakeskuksen osa-alueilla. Selvitystyö suoritetaan kirjallisuustutkimuksella eri osa-alueiden standardeja ja muita tutkimuksia tarkastelemalla, ja etsimällä niistä toisiaan tukevia ominaisuuksia. Standardeja vertaamalla osa-alueet pyritään sovittamaan yhteen, minkä perusteella määritellään soveltuvia tekniikoita DigiTVtoPrintkonseptin tueksi ja kokeellisessa osassa rakennettavaa testiympäristöä varten. 2

Kirjallisuustutkimuksessa kartoitettiin ensin karkeasti aihepiiriin soveltuvia tekniikoita ja pyrittiin löytämään niistä tähän yhteyteen parhaiten soveltuvat ominaisuudet. Tämän jälkeen keskityttiin valittuihin tekniikoihin ja jätettiin muut kombinaatiot kevyemmälle tarkastelulle. 1.2 Työn rakenne ja rajaukset Työssä käsitellään aluksi yleisellä tasolla kodin mediajärjestelmien kehitystä ja luodaan lukijalle mielikuva kodin mediakeskus -käsitteestä. Mediakeskuksesta rajataan tarkasteltavat osa-alueet: digitaalinen televisio, tulostaminen sekä mediakeskuksen langattomat yhteyskäytännöt, ja perehdytään kunkin lohkon teknisiin ominaisuuksiin. Ennen varsinaisen tulostusprosessin käsittelyä selvitetään tulostuksen tarpeet mitä ja miksi tulostetaan sekä miten tulostettavat aineistot saadaan toimitettua television katsojalle. Aiheiden käsittelyjärjestys on täten pääpiirteissään sama kuin tulostettavan dokumentin siirtyminen prosessin sisällä palveluntarjoajalta loppukäyttäjälle. Kun eri tekniikoiden mahdollisuudet on selvitetty, käsitellyt ominaisuudet nivotaan yhteen luvussa 7 Tulostaminen MHP-ympäristössä. Tähän mennessä selvitetyn teorian perusteella lukijalle tulisi olla muodostunut mielikuva digi-tv -tulostuksen mahdollistavasta kokonaisuudesta, ja työssä siirrytään kokeelliseen osaan. Kokeellisessa osassa rakennetaan testausympäristö ja laaditaan MHP-sovellus, joiden avulla todennetaan edellä esiteltyjen teknologioiden yhteensopivuus MHP-ympäristössä. Teoriaosuudessa paneudutaan valittujen tekniikoiden ominaisuuksiin ajoittain erittäin syvällisesti, mikä on tarpeen kokeellisen osan perinpohjaisessa ymmärtämisessä. Työ sisältää runsaasti tietoteknisiä englanninkielisiä termejä ja lyhenteitä, joista osa on suomennettu luettavuuden parantamiseksi. Osa termeistä kuvaa niiden tarkoitusta paremmin englanninkielisenä, joten näiden kohdalla on pitäydytty alkuperäiskielessä. Käytetyt lyhenteet on selitetty johdantoa edeltävässä sanastossa. Tässä työssä oli tarkoitus perehtyä tutkimusalueen teknisiin ratkaisuihin, joten tekijänoikeudelliset sekä tietoturvaan ja käytettävyyteen liittyvät kysymykset on rajattu tutkimuksen ulkopuolelle. Myös kaupallinen suuressa mittakaavassa tapahtuva painaminen on jätetty tämän työn ulkopuolelle. 3

4 2 KODIN MEDIAJÄRJESTELMIEN KEHITYS 2.1 Yleistä Tulevaisuuden kodin teknisistä valmiuksista on viimeaikoina esitetty mitä moninaisimpia visioita. Nopeinta on ollut viihde-elektroniikan kehitys ja erityyppisten kodin mediakeskusten tuonti markkinoille. Mediakeskuksella voidaan tarkoittaa joko yksiin kuoriin rakennettua laitetta, joka sisältää kaikki kodin viihdelaitteiden toiminnot, tai sen voidaan ajatella olevan kokonaisuus, joka muodostuu kun useita viihdelaitteita liitetään toisiinsa verkkotekniikoiden avulla. Myös koko kodin kattavia taloteknisiä ratkaisuja, jossa muun muassa valaistus, lämmitys ja kodinkoneet on kytketty kodin hallintajärjestelmään, on kehitelty, mutta näiden ratkaisujen tuonti markkinoille on hitaampaa. Niin kutsuttuja älykkäitä kodinkoneita on tullut markkinoille jo jonkin verran, ja verkotettavia kodinkoneita arvellaan saapuvan markkinoille vuoden 2006 aikana. /3/, /26/, /70/ Merkittävimpänä yhdistävänä tekijänä eri visioilla on laitteiden keskinäinen kommunikointi ja niiden langaton liittäminen toisiinsa verkottaminen. Myös laitteiden älykkyys on merkittävä osa kehitysprosessia: jääkaappi osaa valvoa sisälämpötilaansa, imuri käy päivän aikana imuroimassa asunnon itsenäisesti, tulostin tulostaa itsenäisesti aamun kootut uutisotsikot ja niin edelleen. Kodin tekniikan on ajateltu olevan laajennettavissa myös kodin ulkopuolelle verkotettavien laitteiden avulla. Tulevaisuudenkuvissa esimerkiksi auton audiojärjestelmän musiikkikappaleet voidaan ladata ja synkronoida kodin mediakeskuksesta. /1/, /70/ 2.2 Standardointitilanne Koko kodin kattavien mediajärjestelmien kehitystä hidastaa myös avoimien standardien ja yhteisten käytäntöjen puute, mikä vaikeuttaa eri järjestelmien yhteensovittamista. Tällä hetkellä laitteet kommunikoivat keskenään vain yksinkertaisten audio- ja videoliitäntöjen kautta, kun tarvetta olisi monipuolisemmille yhteyskäytännöille. Eri osa-alueiden standardien yhdistämistä ja yhteisten käytäntöjen löytämistä varten onkin viimeaikoina alettu perustaa yhteisöjä ja yritysten välisiä yhteenliittymiä. /3/, /26/ Eräs merkittävä yhteenliittymä on vuonna 2003 perustettu Digital Living Network Alliance (DLNA), johon kuluu yli sata alalla toimivaa suurta yritystä. DLNA:n päämääränä on laatia yleisiä ohjeita ja kehittää rajapintoja olemassa olevien avoimien teollisuusstandardien pohjalta viihde-elektroniikan tueksi. Ohjeiden on tarkoitus auttaa kodin viihdeelektroniikan, mobiili- sekä PC-laitteiden valmistajia kehittämään yhteensopivia alustoja, laitteita ja sovelluksia kodin mediakeskusta. /26/ DLNA:n mukaan tietotekniset multimedialaitteet jakautuvat kolmeen saarekkeeseen: PC ja Internet-laitteisiin, mobiililaitteisiin ja perinteisiin kodin viihdelaitteisiin, kuten televisioon ja audiolaitteistoihin. Tavoitteena on näiden saarekkeiden saumaton yhteen liittäminen, jolloin esimerkiksi kännykkäkameralla otettu kuva olisi tarkasteltavissa ja lähetettävissä eteenpäin sekä tietokoneen että tv-laitteiston avulla. /26/

5 2.3 Mediakeskukseen liitettävät laitteet Tämänhetkinen tekniikka mahdollistaa älykkäiden mediakeskusten rakentamisen käyttämällä pohjana multimediatietokoneen monipuolisia liitäntöjä ja muokattavia sovelluksia. Yhteensovittaminen vaatii kuitenkin melko paljon osaamista ja tietotaitoa, mikä rajoittaa mediakeskusten yleistymistä. Jotkut laitevalmistajat ovat jo tuoneet markkinoille omia näkemyksiään tietokoneen ympärille rakennetuista kodin viihdekeskuksista, mutta kyseiset tuotteet ovat usein toteutettu jonkin suljetun käyttöjärjestelmän ja hyvin suppean laitevalikoiman ympärille. Kodin viihteellinen digitaalinen media voidaan nykyisin jakaa pääpiirteissään kolmeen kategoriaan: audioon, videoon ja digitaalisiin kuviin, joiden perusteella viihdelaitteiden toiminnot suunnitellaan ja toteutetaan. Nykyisin esimerkiksi monilla DVD-soittimilla voi kuunnella musiikkia CD-levyltä, katsella elokuvia DVD-levyltä ja selata kuvia standardimuotoiselta kuvalevyltä. Kaikkiin edellä mainittuihin toimintoihin tarvitaan oma tallennusmedia, mikä ei kuulu tulevaisuuden visioihin. Erillisten tallennusvälineiden sijaan kodin mediakeskuksen yhteydessä mainitaan usein media- tai sisältöpalvelin, jossa on tallennettuna kaikki kodin viihteellinen aineisto sekä mahdollisesti myös muuta digitaalista sisältöä. Mediapalvelin voi toimia linkkinä kodin muiden viihdelaitteiden välillä: laitteet voivat ladata palvelimelta sisältöä ja tallentaa sinne uutta materiaalia, esimerkiksi digitaalisen television ohjelmaa. Kun tieto on tallennettu keskitetysti yhteen paikaan, jokaisessa laitteessa ei tarvitse välttämättä olla niin suurta tallennuskapasiteettia vaan laitteet toistavat sisällön suoraan palvelimelta tai nopeiden Internet-yhteyksien myötä reaaliajassa suoraan Internetistä. /3/, /26/, /70/ Palvelimen lisäksi mediakeskukseen voi kuulua useita muita laitteita, jotka kommunikoivat joko suoraan tai välillisesti keskenään esimerkiksi langattoman lähiverkon (Wireless Local Area Network, WLAN) tai Bluetooth-yhteyden välityksellä /1/. Myös molempien verkkojen rinnakkainen läsnäolo on mahdollista /72/. Kodin sisäisestä verkosta on myös kiinteä yhteys Internet-palveluntarjoajan palvelimelle (Internet Service Provider, ISP). Internet-yhteyttä voidaan joissakin ratkaisuissa käyttää myös mediakeskuksen etähallintaan kuten televisio-ohjelmien tallennuksen käynnistämiseen normaalin kauko-ohjaimen ohella /34/. Seuraavassa kuvassa (Kuva 1. ) on esitetty skenaario kodin mediakeskukseen liitettävistä erityyppisistä laitteista ja laitteiden välisistä langattomista yhteyskäytännöistä. Tässä tutkimuksessa käsitellään pääasiassa katkoviivalla rajatun alueen toimintoja.

6 Kuva 1. Skenaario kodin mediakeskuksesta /26/, /70/ Kuvan mukaisessa ympäristössä laitteet kommunikoivat keskenään WLAN-tukiaseman kautta tai ovat suoraan yhteydessä toisiinsa Bluetooth-yhteyden avulla. WLAN-yhteys soveltuu erityisesti sellaisten laitteiden välille, joiden välillä siirretään suuria datamääriä. Esimerkiksi videon suora toistaminen sisältöpalvelimelta vaatii suuria tiedonsiirtonopeuksia. Bluetooth-yhteys on soveltuvin mobiililaitteille ja vähäisempien datamäärien siirtoon, ja soveltuu täten esimerkiksi matkapuhelimesta tai muista laitteista tulostamiseen. Bluetooth soveltuu mobiililaitteille myös vähäisen virrankulutuksensa ansiosta /3/. Yhteyskäytäntöjä käsitellään tarkemmin luvussa 6 Tiedonsiirto MHP-päätelaitteelta tulostimelle. Seuraavaksi käsitellään kuvassa katkoviivalla rajattua aluetta: digitaalista televisiota, sisältöjä ja tulostusprosesseja.

7 3 DIGI-TV KODIN MEDIAKESKUKSEN OSANA 3.1 Yleistä Digitaaliset maanpäälliset televisiolähetykset aloitettiin Suomessa ensimmäisten maiden joukossa syksyllä 2001. Vuoden 2004 loppuun mennessä digitaalinen vastaanotin oli hankittu vajaaseen puoleen miljoonaan suomalaiseen talouteen, mikä vastaa reilua viidennestä kaikista Suomen talouksista. MHP-vastaanotinten osuus kaikista vastaanottimista oli samalla hetkellä noin viisi prosenttia /33/. Hallituksen periaatepäätöksen mukaan kaikki televisiolähetykset on määrä muuttaa digitaalisiksi vuoden 2007 elokuun loppuun mennessä /23/. Digitaalinen vastaanotin on niin kutsuttu sulautettu järjestelmä, jossa laitteen käyttöjärjestelmä on kiinteämpi osa itse laitetta kuin esimerkiksi PC-ympäristössä. Vastaanottimessa on mikroprosessori ja muistia, kuten tavallisessa pöytätietokoneessakin, joten on perusteltua olettaa, että vastaanottimella on mahdollista tehdä osittain samoja toimintoja kuin kotitietokoneella. Tämän hetkisten päätelaitteiden suorituskyky on useimmissa tapauksissa kuitenkin niin rajoittunutta, että laskentatehoa vaativien toimintojen liittäminen osaksi digitaalista vastaanotinta on vaikeaa tai jopa mahdotonta. Tutkimuksen kohteena oleva digi-televisiosta tulostaminen vaatii tietyissä tapauksissa melko paljon prosessointitehoa, jota tämän hetken laitteissa ei ole riittävästi. Tässä luvussa perehdytään digitaalisen television tämän hetken standardeihin ja ominaisuuksiin. Tulostusongelman ratkaisuvaihtoehtoihin perehdytään tarkemmin luvussa 5 Tulostettavan informaation koodaus. 3.2 DVB-standardi Digital Video Broadcasting (DVB) on eurooppalainen digi-tv -standardi, joka on valittu Suomessa digitaalisten televisiolähetysten perustaksi. Lisäksi DVB-standardi on valittu käyttöön laajalti myös Aasiassa ja Australiassa. DVB-merkinnän yhteydessä käytetään monesti lisämerkintää T (maanpäällinen), C (kaapeli) tai S (satelliitti), joka ilmoittaa lähetyksen siirtotien. /23/ Lähetettävän tiedon kannalta kaikki siirtotiet ovat samanlaisia, mutta eri siirtokanavien ratkaisut eroavat toisistaan kanavakoodaukseltaan eli modulaation osalta, joten vastaanottimissa täytyy täten olla kutakin ratkaisua vastaava dekooderi. Kustannussyistä tällä hetkellä kullekin tekniikalle on omat erilliset digi-vastaanottimet, mutta tulevaisuudessa vastaanottimiin tullaan todennäköisesti rakentamaan purkulaitteet kaikille kolmelle tekniikalle. Tällöin käyttäjä voi hyödyntää samaa laitetta niin maanpäällisten kuin kaapelilähetystenkin vastaanottamiseen. /56/, /77/

8 3.2.1 DVB-lähetys DVB pohjautuu MPEG-2-videonpakkausstandardiin ja signaali lähetetään MPEG-2- siirtobittivirtana (transport stream), joka voi sisältää useita eri kanavia. Siirtobittivirrasta käytetään myös nimeä multipleksi tai kanavanippu, ja sen kapasiteetti vaihtelee käytetyn siirtotien mukaan. Suomessa yleisesti käytössä olevan terrestriaalilähetyksen kapasiteetti on noin 22 megabittiä sekunnissa (Mbit/s). Kun yhden kanavan kapasiteettitarve on keskimäärin 4 5 Mbit/s, voidaan DVB-T-siirtotiellä yhdessä kanavanipussa käytännössä siirtää 4 5 kanavaa. Suomessa digitaalisen televisiotoiminnan käytössä on kolme kanavanippua, ja neljäs on koekäytössä mobiilien palveluiden tarjontaan. /49/, /77/ Multipleksin sisältämät kanavat jakautuvat edelleen pienempiin osiin. Kanavat koostuvat pienemmistä perusbittivirroista (elementary stream), jotka sisältävät MPEG-2 enkoodatun ääni- ja videodatan sekä lisäksi mukana voi olla MPEG-2 virtaan paketoitua muuta dataa (Kuva 2. ). Data voi sisältää muun muassa tekstitystiedot, metatietoa ohjelmasta tai se voi olla myös mitä tahansa muuta bittimuotoista dataa. Jokaisella perusbittivirralla on 13- bittinen pakettitunniste (Packet Identifier, PID), jonka avulla se tunnistetaan vastaanottopäässä /56/, /77/. Seuraavassa kuvassa on esitetty eri bittivirtojen rakenne, perusbittivirtojen kokoaminen yhdeksi siirtovirraksi ja eri kanavanippujen ja kanavien dekoodaus DVBvastaanottimella (Kuva 2. ). Kanava 1 Audio Video Data Kanava 2 Audio Video Data Kanava n Audio Video Data MPEG-2 - enkoodaus MPEG-2 - enkoodaus MPEG-2 - enkoodaus Perusbittivirta Perusbittivirta Perusbittivirta M U L T I P L E K S E R I - Mux 1 Siirtobittivirta 1 (kanavanippu) Mux n Mux 2 Modulointi ja taajuusmuunnos Kanavanippu 2 Kanavanippu n DVB-vastaanotin, Dekoodaus SI Data Kuva 2. Perusbittivirtojen yhdistäminen yhdeksi siirtovirraksi /56/, /77/ Ennen lähetystä perusbittivirrat yhdistetään yhdeksi siirtovirraksi MPEG-2-multiplekserin avulla, moduloidaan ja taajuusmuunnetaan sopivalle lähetystaajuudelle. Multiplekseri antaa jokaiselle perusbittivirralle PID-tunnisteen, ja jakaa siirtovirran pienemmiksi siirtopaketeiksi (transport packet). PID-tunniste ei kuitenkaan kerro paketin sisältämän

datan tyyppiä, eli onko se ääntä, videota, vai kenties jotain muuta dataa. Siirtovirtaan lisätään siksi myös niin sanottu palveluinformaatio (Service Information, SI), joka on periaatteessa pieni tietokanta, joka kuvaa siirtovirran rakennetta ja eri datatyyppien suhteita toisiinsa. /56/, /77/ 3.2.2 Data- ja objektikaruselli Sovellustiedostojen lähetyksessä käytetään DSM-CC-tekniikkaa (Digital Storage Media- Command and Control), jossa tiedostot lähetetään osana siirtovirtaa. Sovellukset paketoidaan osaksi MPEG-2-signaalia, ja lähettäminen tapahtuu niin kutsutun objektikarusellin avulla. Objektikaruselli noudattaa DSM-CC:n datakaruselin periaatetta, jossa tarvittavat tiedon pirstaleet lähetetään lähetysvirrassa tietyssä järjestyksessä tietyin väliajoin. Kun kaikki tietopirstaleet on lähetetty, alkaa prosessi uudestaan ensimmäisestä tietomoduulista. Tietyin väliajoin toistuva saman tietomoduulin lähettäminen vastaa perinteisen tekstitelevision toimintatapaa. /57/, /74/ Datakaruselli ei erottele sen kautta lähetettävän datan sisältöä, ja tiedon parsiminen onkin vastaanottimen vastuulla. Sovellustiedostojen lähetyksessä käytetty objektikaruselli on datakarusellista kehittyneempi ratkaisu, jonka rakenne muistuttaa tavallista tiedostojärjestelmää ja kerralla lähetettävä data voi tiedostokoosta riippuen koostua yhdestä tai useammasta tiedostosta. /57/, /68/, /74/ 3.2.3 DVB-vastaanotto Lähetyksen vastaanottaminen on lähes käänteinen operaatio lähettämiseen verrattuna. Ensin vastaanottimen on eroteltava lähetysvirrasta perusbittivirrat, dekoodattava kunkin virran sisältämä MPEG-2-signaali ja näyttää valittu kanava televisioruudusta sekä käynnistettävä mahdolliset mukaan paketoidut sovellukset. /56/ Televisiolähetyksen vastaanottoon riittää DVB-standardin mukainen vastaanotin, mutta lähetykseen paketoitujen sovellusten hyödyntäminen vaatii tuen myös MHP-määrittelyille /57/. MHP-standardia ja sovelluksia on tarkasteltu tarkemmin kohdassa 3.3. Standardit määrittelevät minimivaatimukset, jotka jokaisen vastaanottimen tulee täyttää, mutta laitevalmistajat voivat tuoda markkinoille myös huomattavasti tehokkaampia ja monipuolisempia laitteita, joihin on rakennettu myös valmistajakohtaisia, standardin ulkopuolisia ominaisuuksia /30/, /31/. Suomessa käytetään NorDig II määrittelyn mukaisia vastaanottimia. NorDig-organisaatio on pohjoismaisten televisio- ja teleyhtiöiden yhteenliittymä. Organisaatio antaa suosituksia pohjoismaissa markkinoille tuleville laitteille, ja näin helpottaa Pohjoismaiden välistä yhteistyötä ja siirtymistä digitaaliseen televisioon. NorDig-spesifikaatioissa määritellään myös käytettävät standardit, joiden mukaan digi-tv:n kehitys etenee Pohjoismaissa. /60/ Marraskuussa 2004 valmistunut mobiilitelevision standardi /47/, DVB-H, saattaa tuoda mukanaan uusia ulottuvuuksia television käyttötottumuksiin. Varsinkin tietyntyyppisten 9

vuorovaikutteisten digi-tv -sovellusten käyttäminen mobiililaitteella voi olla jopa ymmärrettävämpää kuin niiden käyttäminen perinteisellä vastaanottimella. Esimerkiksi karttasovelluksen hyödyntäminen liikenteessä tuntuu perustellummalta kuin sen käyttäminen olohuoneessa. DVB-H-teknologiassa hyödynnetään DVB-T-verkkoa ja lisäksi siinä on huomioitu mobiililaitteiden erityisominaisuuksia esimerkiksi verkon parametrien hallinnan, virran kulutuksen ja häiriötoleranssien osalta. DVB-H-lähetys muodostuu jatkuvan tiedonsiirron sijaan datapurskeista, jotka saadaan aikaan IPDC-tekniikalla (Internet Protocol Datacast). Tiedon siirtäminen purskeissa vähentää laitteiden virran kulutusta jopa 90%, koska vastaanotin on aktiivisena vain purskeiden vastaanoton aikana. Tämän dokumentin kirjoitushetkellä Suomessa on käynnissä pilottilähetykset ja palvelujen odotetaan tulevan tuotantoon vuoden 2005 aikana. /29/, /32/ 3.3 MHP-standardi DVB-standardiin perustuva MHP-ohjelmistorajapinta (Multimedia Home Platform) on Suomen digitaaliseen televisioon valittu vuorovaikutteisten palvelujen standardi. MHP on rajapinta laitteen käyttöjärjestelmän ja sen päälle toteutettavien sovellusten välissä, minkä avulla varmistetaan, että sovellukset sopivat yhteen vastaanottimien kanssa. MHP on luonteeltaan avoin standardi, jossa käytetään muita avoimia standardeja kuten Javaohjelmointikieltä, joten periaatteessa kuka tahansa voi tuottaa palveluja ja sisältöä MHPympäristöön. /23/ Rajapinnan ominaisuudet määritellään kolmessa eri profiilissa (Kuva 3. ). Enhancedprofiili on profiileista suppein ja sopii käytettäväksi vastaanottimissa, joilla katsotaan normaalia tv-ohjelmaa ja käytetään paikallisesti Java-virtuaalikoneen (Java VM) avulla suoritettavia sovelluksia. Interactive-profiili tarjoaa lisäksi paluukanavan, joka lisää vuorovaikutteisuutta sovelluksia käytettäessä. Internet Access on laajin profiili, ja se mahdollistaa pääsyn Internetin palveluihin ja MHP-sovellusten lataamisen tai muiden dokumenttien tallentamisen päätelaitteen pysyväismuistiin esimerkiksi kiintolevylle. /23/, /28/ 10 Kuva 3. MHP-profiilit /28/, /31/

11 Koska Enchanced- ja Interactive-profiilit ovat hyvin samantyyppisiä, ne molemmat on kuvattu MHP-standardin 1.0-versiossa. Sen sijaan Internet Access -profiili on kuvattu standardin versiossa 1.1. /28/ 3.3.1 Paluukanava Interactive ja Internet Access -profiileissa määritellyn paluukanavan kautta digivastaanotin voi vastaanottaa ja lähettää IP-muotoista tietoa. MHP ei määrittele paluukanavan toteutustekniikkaa, joten se voidaan implementoida millä tahansa tiedonsiirtotekniikalla, kunhan se tukee ainakin TCP/IP-protokollaperhettä. Paluukanavana voi toimia normaali puhelinverkkomodeemi, kaapeli-modeemi, ADSL-laajakaista, Ethernet tai jokin muu Internet-yhteys /77/. Tämän tutkimuksen kannalta mielenkiintoisia tutkimuskohteita ovat erityisesti langattomat ratkaisut. MHP:ssa on tuki myös salatulle paluukanavayhteydelle. /68/ Paluukanavan yhteys voidaan muodostaa joko Internet-verkon yli tai paluukanava voi olla yhteydessä suoraan digi-tv -palveluntarjoajan omiin soittosarjoihin. Suomessa on käytössä ensin mainittu malli, jolloin asiakas voi itse valita paluukanavan toteutustavan, ja hyödyntää esimerkiksi olemassa olevaa Internet-liittymäänsä. /24/ Eräänlainen paluukanava voi olla toteutettu myös perinteisiä ratkaisuja hyödyntäen, eikä sen tarvitse välttämättä olla suoraan sovelluksen käytettävissä. Sovellus voi vaatia esimerkiksi käynnistyksen yhteydessä aktivointikoodia, jonka saa vastauksena tiettyyn maksulliseen numeroon lähetettyyn tekstiviestiin. Tämänkaltainen menettely on jo todettu toimivaksi analogisen television palveluissa, ja se mahdollistaa helpon laskuttamisen. /68/ 3.3.2 Sovellukset Digitaalisen television sovellukset voidaan toteuttaa joko Javalla tai MHP:n 1.1-version myötä myös HTML-kielellä. Kielistä on määritelty MHP-ympäristöön sopivat versiot DVB-J ja DVB-HTML, joissa on otettu huomioon tv- ja DVB -ympäristöjen erityisvaatimukset ja korvattu PC-keskeiset elementit sopivammilla vaihtoehdoilla /57/, /58/. Tekniikat eivät kilpaile toistensa kanssa vaan niillä voidaan toteuttaa erityyppisiä sovelluksia ja täten ne siis ennemminkin täydentävät toisiaan. DVB-J pohjautuu Java-standardin 1.1-versioon, ja lisäksi siihen on liitetty tv-ympäristöön ja käyttöliittymien rakentamiseen soveltuvia luokkakirjastoja. Ensin mainituista käyttöön on valittu JMF 1.0 (Java Media Framework), jonka avulla sovellukset voivat toistaa videoja audiovirtaa sekä JavaTV, joka tarjoaa monia apuvälineitä vastaanottimen toiminnan säätelyyn /58/, /75/. Käyttöliittymien ohjelmoinnissa käytetyt Javan java.awt-kirjaston tarjoamat komponentit on pääosin korvattu HAVi-spesifikaatiossa määritellyillä käyttöliittymäkomponenteilla, koska java.awt-kirjasto on kehitetty tietokoneympäristöön eikä se täten ole täysin soveltuva tv-näytöille /57/. Sovellusten ohjelmoinnissa käytetään samoja toimintamalleja kuin perinteisesti Java-kielellä ohjelmoitaessa.

12 DVB-HTML on tarkasti määriteltyä XHTML-sisältöformaatin mukaista merkkauskieltä, joten dokumenttien tarkastelu tapahtuu vastaanottimeen rakennetulla selaimella. DVB- HTML -sovelluksissa käytetään CSS-tyylisivuja (Cascading Style Sheets) ulkoasun määrittelyyn, DOM-mallin (Document Object Model) versiota 2.0 sisällön ja rakenteiden hallintaan ja komentokielenä käytetään ECMAScript-kielen versiota 1.0 /63/. Lisäksi MHP-spesifikaatiossa määritellään DVB-HTML:n ja Java-sovelluksien yhteistoiminta niin kutsuttua Java-siltaa (Java Bridge) apuna käyttäen, jolloin Java sovelluksia voidaan upottaa HTML-sisältöjen osaksi /58/. Sovellustyypistä riippumatta sovellukset voivat olla asennettuina valmiiksi vastaanottimeen, niitä vastaanotetaan siirtovirran mukana automaattisesti tai ne ladataan paluukanavan kautta itse /84/. Vastaanottimeen sisäänrakennetut sovellukset ovat täysin riippuvaisia valmistajasta, jolloin sovellus voi olla esimerkiksi valmistajan oma toteutus ohjelmaoppaasta. Siirtovirran mukana automaattisesti ladattavia sovelluksia ovat esimerkiksi MHPohjelmaopas ja digitekstitelevisio-sovellus. Vastaanottimen hallintaohjelmistoon toteutettu komponentti sovellusten hallinta vastaa sovellusten alustuksesta, käynnistyksestä, lopetuksesta ja niiden näytöstä ruudulla. Ennen sovelluksen käynnistämistä vastaanottimen on saatava tieto lukuisista sovelluksen ominaisuuksista kuten sovelluksen tyypistä ja sijainnista. Lisäksi on varmistettava, että kyseinen sovellus on olemassa, käyttäjällä on oikeus käyttää sitä ja että vastaanotin pääsee käsiksi kaikkiin sovelluksessa määritettyihin resursseihin kuten luokkakirjastoihin ja tiedostoihin. Tarvittavat tiedot sovelluksesta saadaan lähetyksen palveluinformaation mukana tulevasta sovellusinformaatiotaulukosta (Application Information Table, AIT). /57/ MHP-sovellukset eivät ole täysin itsenäisiä sovelluksia, vaan niiden toimintaa ohjataan niin kutsutun Xlet-rajapinnan avulla. Jokaisella DVB-J sovelluksella on niin sanottu Xletluokka, joka toteuttaa kyseisen rajapinnan ja sisältää metodit, joiden avulla hallintaohjelmisto ohjaa sovelluksen toimintaa. Xlet-rajapinta määrittelee sovellukselle neljä tilaa ladattu, käynnistetty, pysäytetty ja tuhottu. Tilat ja niihin vievät Xlet-rajapinnan metodit on esitetty seuraavassa kuvassa (Kuva 4. ). /31/, /57/ startxlet() Ladattu initxlet() Pysäytetty Käynnistetty pausexlet() destroyxlet() destroyxlet() Tuhottu destroyxlet() Kuva 4. Xlet rajapinnassa määritellyt MHP-sovelluksen tilat /31/, /57/

Sovellusta ladattaessa hallintaohjelmisto kutsuu initxlet()-metodia, jonka suorittamisen jälkeen hallintaohjelmisto käynnistää sovelluksen kutsumalla startxlet()- metodia. Sovelluksen käynnistyttyä se on valmis ottamaan vastaan käyttäjän syötteitä. Kun televisioympäristössä ajetaan useita sovelluksia yhtäaikaisesti, taustalla suoritettavat sovellukset on asetettava pysäytettyyn tilaan pausexlet()-metodilla resurssien vapauttamiseksi aktiiviselle sovellukselle. Ominaisuudesta on hyötyä myös, jos katsoja haluaa välillä katsoa televisiota ja jatkaa sovelluksen ajamista samasta tilasta myöhemmin. Kun sovellus lopetetaan, sovelluksen hallintaohjelmisto kutsuu destroyxlet()- metodia, jolloin kaikki sovelluksen viemät resurssit vapautetaan eikä sovelluksen kyseistä instanssia voi enää käynnistää. /57/ 3.4 Graafiset elementit 3.4.1 Piirtotasot Laiteympäristöstä riippumatta sovelluksia varten täytyy olla jokin käyttöliittymä, jolla käyttäjä ohjaa sovelluksen kulkua. MHP-ympäristön graafinen malli on erittäin monimutkainen ja siinä käytetään kahden eri spesifikaation yhdistelmää: HAVi-spesifikaation (Home Audio Video Interoperability) graafisten käyttöliittymien rajapintaa (GUI) ja rajoitettua versiota Javan Abstract Windowing Toolkitista (AWT). Monimutkaisuutta lisää se, että tv- ja video-sovellutuksissa käytetään yleensä suorakaiteen muotoisia pikseleitä, kun taas tietokoneen grafiikkarajapinnoissa pikselit ovat neliön muotoisia. /57/ DVB-standardissa visuaaliset elementit esitetään eri tasoilla, ja rakenne muodostuu kolmesta tasosta: taustatasosta, videotasosta ja grafiikkatasosta (Kuva 5. ). Jokaisen tason ominaisuuksia kontrolloidaan erillisesti edellä mainittujen rajapintojen avulla. /57/, /68/ 13 Kuva 5. MHP-piirtotasot /57/, /68/

14 Taustatasolle voidaan asettaa jokin tietty taustaväri tai niin sanottu I-Frame-taustakuva. I- Frame-kuva on MPEG-2-standardin mukainen still-kuva, joka on aina täysvärinen. Videotasolla näytetään nimensä mukaisesti liikkuva tv-kuva, joka voi olla kokoruudun lisäksi useimmiten myös neljännesruudun kokoisena missä tahansa kohtaa ruutua. MHPsovellusten piirtämä grafiikka näytetään grafiikkatasolla. Tällä tasolla voi olla erilainen resoluutio ja pikselien muoto kuin tausta- ja video-tasoilla. Pikselit voivat olla myös neliön muotoisia (square-pixel-resolution), mikä helpottaa grafiikan piirtämistä. Tuki neliön mallisille pikseleille riippuu päätelaitteesta eikä se ole välttämättömyys grafiikan piirtämisen kannalta. Myös käytössä oleva väriavaruus saattaa olla päätelaitteesta riippuen rajoittuneempi grafiikkatasolla kuin muilla piirtotasoilla (ks. 3.4.3). /57/, /68/ 3.4.2 Resoluutio ja kuvasuhde Piirtotasojen resoluutio on 720 576 pikseliä kuvasuhteesta riippumatta tason kuvasuhde on siis 5/4. Kuva-ala venytetään vaakasuunnassa tv-lähetyksen mukaisesti vastaamaan tvkuvan leveyttä. Tilanteesta riippuen tv-kuvan suhde on 4:3 tai 16:9, joten venytyksen jälkeen grafiikkatason kuvasuhteeksi tulee 16:15 tai 64:45 /68/. Mikäli käytössä ei ole edellisessä kappaleessa mainittua square-pixel-resoluutiota, on esimerkiksi tietokoneympäristössä käytetyt kuvat skaalattava, jotta ne näkyisivät oikeassa suhteessa tv-ruudulla. 3.4.3 Värit Värinesitystapa on televisioympäristössä erittäin keskeisessä asemassa. Parhaassa tapauksessa värit olisi kuvattu tavalla, joka on täysin käytettävistä laitteista riippumaton, jolloin värit näkyisivät käyttäjälle juuri sellaisina kuin sisällöntuottaja on ne suunnitellut. Laitteistoriippumaton värinesitystapa voidaan toteuttaa esimerkiksi niin kutsutuilla ICCväriprofiileilla. ICC-mallissa muunnos väriavaruudesta toiseen tapahtuu laitteistoriippumattoman yhdysavaruuden (Profile Connection Space, PCS) kautta. Tällöin riittää kun kullekin laitteelle tehdään profiili, jossa on kuvattu muunnokset laitteen ja yhdistävän väriavaruuden välillä /30/, /31/, /41/. Ilman yhdysavaruutta jokaisen laiteparin välille olisi luotava oma profiili jossa kuvattaisiin laitteiden väriavaruuksien suhteet toisiinsa. Syöttölaite 1 Näyttölaite 1 Lähdeprofiili L1 Kohdeprofiili K1 Syöttölaite 2 L2 PCS yhdysavaruus K2 Näyttölaite 2 Ln Kn Syöttölaite n Näyttölaite n Kuva 6. ICC-väriprofiilien toimintamalli /41/