Comparação entre o Desenvolvimento de Aplicações MHP e OpenTV

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1 Comparação entre o Desenvolvimento de Aplicações MHP e OpenTV Paulyne Jucá 1, Andrino Coêlho 1, Rafael Duarte 1, Carlos Ferraz 2 1 Centro de Estudos e Sistemas Avançados do Recife C.E.S.A.R Rua Bione, Recife PE Brasil 2 Centro de Informática Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) Caixa Postal Recife PE Brasil {pmj, assc, rmd@cesar.org.br, cagf@cin.ufpe.br Abstract. This paper compares the development of digital television applications using the open standard MHP API and the proprietary standard OpenTV. In order to achieve this purpose, an application (SUDOKU game) was developed in both platforms. The results are detailed in this paper, with the necessary respect to all copyright and non-disclosure agreements. Resumo. Este artigo compara o desenvolvimento de aplicações de televisão digital usando o padrão aberto MHP e o padrão fechado OpenTV. Para atingir esse objetivo, uma aplicação (jogo SUDOKU) foi desenvolvida usando ambas as plataformas. Os resultados obtidos são detalhados nesse artigo, sempre respeitando os direitos de marca e contratos de não-divulgação. Palavras-chave. Sistemas de Televisão Digital, MHP, OpenTV. 1. Introdução O mercado atual de TV Digital é controlado pelos padrões fechados - as chamadas TVs por assinatura -, tendo o OpenTV como seu principal representante, já que este detém mais de 70% deste mercado. Todavia, existe uma tendência mundial para a adoção de padrões abertos. Dentre estes padrões, os principais são os já conhecidos: DVB, ATSC e ISDB - europeu, americano e japonês respectivamente. É importante ressaltar que cada padrão, seja aberto ou fechado, especifica todo o ciclo de transmissão, bem como a camada de software responsável por abstrair a complexidade do hardware, o middleware. É nele que se encontram os componentes responsáveis por executar as aplicações, desenhá-las na tela do televisor, gerenciar os eventos captados pelas mesmas, bem como controlar todas as fases de seu ciclo de vida. A interatividade é de sua total responsabilidade. Neste artigo confrontaremos o desenvolvimento de aplicações nos middlewares OpenTV e MHP 1. Procuramos comparar as características mais interessantes e importantes, embasando nossos estudos com o desenvolvimento de uma aplicação para ambos, o Sudoku. 1 Multimedia Home Plataform, o middleware do padrão DVB.

2 2. Trabalhos Relacionados Por ser um padrão fechado, o OpenTV possui uma política restrita de divulgação de seus componentes e arquitetura. Isto dificulta bastante a obtenção de dados sobre a plataforma, reduzindo a quantidade de estudos comparativos publicados. No entanto, ainda há alguns trabalhos acerca do assunto, como[1]: uma dissertação de mestrado onde é feito um estudo sobre a migração de aplicações de OpenTV para MHP. Este cenário muda completamente no caso dos padrões abertos, onde há muitas comparações e estudos aprofundados. Dentre eles, inclui-se o estudo realizado pelo Brasil, como parte do SBTVD[2], do qual estes autores participaram ativamente. Contudo faltam comparações entre middlewares abertos e fechados, a qual este artigo se propõe a realizar, embasada na nossa experiência no desenvolvimento de aplicações para ambas plataformas. 3. Comparação entre os Sistemas 3.1. Middleware O middleware OpenTV[3] é fechado e o acesso às suas APIs e arquitetura é feita através da compra de seus produtos. Ele possui uma pilha de software característica semelhante ao apresentado na Figura 1. Figura 1: Visão geral do middleware do OpenTV As aplicações desenvolvidas pelos programadores alcançam o terminal de acesso do usuário multiplexadas em um fluxo que também contém áudio e vídeo. No set-top box as aplicações fazem uso de uma API de aplicações. Esta provê uma biblioteca de funções, através da qual as aplicações obtêm acesso a serviços, como: áudio e vídeo, display gráfico e, recepção da interação dos usuários. Isto só é possível, graças ao interpretador. Este realiza a tradução de uma aplicação por vez, perfazendo a conversão das funções das aplicações para chamadas legíveis às camadas de mais baixo nível na pilha de software. Por conseguinte, utiliza uma série de bibliotecas providas pelo middleware. Bibliotecas estas, que podem ser tanto fornecidas pelo OpenTV como pelo fabricante do terminal de acesso. Voltando-se para o MHP - vide Figura 2, as aplicações são recebidas no terminal de acesso do usuário através de um processo similar ao existente no OpenTV. Uma vez no set-top box as aplicações utilizam a api de aplicações para obter acesso às funções de sistema e às bibliotecas. Dentre as últimas, destacam-se as bibliotecas gráficas especialmente desenvolvidas para a TV, como o HAVi[4].

3 Na camada de software de sistemas destaca-se um componente, o gerenciador de aplicações. Este é quem controla o ciclo de vida das aplicações, atua como gerente de acesso aos recursos compartilhados do sistema, e ainda tem importante papel na garantia da segurança. Figura 2: Visão geral do middleware MHP 3.2. Ambiente de Programação O OpenTV é um middleware que suporta aplicações codificadas em ANSI C. Assim sendo, o desenvolvimento de aplicações para tal middleware deve seguir o paradigma imperativo. No ambiente do OpenTV, o código C desenvolvido é compilado, gerando-se código objeto; esse código objeto pode então ser executado na máquina virtual OpenTV (OpenTV Virtual Machine - OVM). Esta máquina virtual se encontra instalada nos settop boxes capazes de executar aplicações OpenTV. O conjunto de ferramentas do OpenTV inclui um ambiente de desenvolvimento próprio (OpenIDE). Este ambiente permite a edição e compilação do código fonte, além de gerar automaticamente os arquivos.make necessários para compilar um determinado projeto. Apesar disso, o ambiente de desenvolvimento é muito pobre se comparado com ambientes de desenvolvimento disponíveis para C, tais quais Visual C++ e Dev C/C++. Há a possibilidade de se usar um destes ambientes mais populares para desenvolver aplicações em OpenTV, mas é necessário realizar diversas configurações não-triviais para viabilizá-la, devido às particularidades de aplicações destinadas ao OpenTV. Usando-se MHP, o desenvolvimento de aplicações é feito com a linguagem Java, que é uma linguagem Orientada a Objetos. Por ser uma linguagem mais moderna, Java oferece diversos recursos próprios como: herança, polimorfismo, interfaces e pacotes. Além disto, há um grande conjunto de APIs disponíveis ao programador, algo que facilita bastante o desenvolvimento. Por suportar aplicações em Java, o MHP precisa de uma JVM (Java Virtual Machine) a fim de executá-las. Para se desenvolver aplicações em MHP, pode-se usar qualquer ambiente de desenvolvimento para Java, tais quais Eclipse, NetBeans ou JBuilder. É necessário apenas que se incluam nos projetos as bibliotecas específicas do MHP, e no restante, o código é compilado como um código Java qualquer. Isto permite que o desenvolvedor utilize facilmente as IDEs com as quais costuma trabalhar, além de existirem muitas delas gratuitas e bastante poderosas, como o Eclipse.

4 Emuladores Por ser uma especificação aberta, o MHP possui diversas implementações de emuladores compatíveis. Há alguns gratuitos, como o XletView 1 e OpenMHP 2 e outros pagos, como o IRT 3. Os gratuitos possuem a vantagem do custo, mas pode haver problemas quanto à compatibilidade com a especificação, já que em alguns casos há implementações vazias de algumas classes da API. Tratando-se dos pagos, eles possuem a certificação MHP para assegurar que são compatíveis com o mesmo. No caso do OpenTV, existe apenas o emulador provido como parte de seu conjunto de ferramentas de desenvolvimento, o VSTB (Virtual Set-Top Box) Especificação Fechada vs. Aberta O OpenTV é um middleware fechado. Sua especificação é restrita à empresa que o criou, além de que apenas esta provê implementações para tal middleware. Outro ponto importante é que não é permitida a existência de fóruns de discussão acerca desta tecnologia, centralizando-se todo o conhecimento sobre a plataforma nas mãos da empresa. O MHP é um middleware aberto, ou seja, sua especificação pode ser acessada livremente. Para prover uma implementação para tal middleware, porém, é necessário submetê-la à avaliação do ETSI 4, para que tal implementação seja homologada como sendo compatível com o MHP. Por ser aberto, há toda uma comunidade de desenvolvedores que trocam experiências no desenvolvimento em tal plataforma, algo que ajuda bastante o aprendizado da tecnologia Modelo de Aplicação O OpenTV apresenta um modelo de aplicação baseado no ANSI C, fazendo bastante uso das funções de callback. Desta forma, ao se desenvolver uma aplicação para este padrão, o programador deve sempre implementar uma função main, a qual será invocada quando ocorrer uma sinalização da chegada da aplicação ao terminal de acesso. Dentro desta função, é obrigatória a implementação de uma estrutura de controle de mensagens, já que o OpenTV controla suas aplicações através do envio destas. As mensagens abrangem a comunicação tanto entre os componentes internos do middleware, como o tratamento de eventos relativos à interface com o usuário. O programador precisa definir a forma como lidará com estas mensagens, decidindo quando consumi-las ou passá-las adiante. No MHP, as aplicações seguem a características semelhantes das encontradas nas aplicações Java para celular: os midlets. Todavia, foram inseridas peculiaridades inerentes apenas ao ambiente de TV Digital. Assim tem-se o xlet, o qual é simplesmente uma interface que define os métodos: initxlet, startxlet, pausexlet, destroyxlet European Telecommunications Standards Institute -

5 É através da implementação de um xlet que o Gerenciador de Aplicações do MHP controlará o ciclo de vida da aplicação, podendo carregá-la na memória, executála, destruí-la e, eventualmente, pausá-la. Isto é possível usando-se dos métodos definidos na interface Xlet. A implementação de xlets segue alguns guidelines, mas nada que restrinja a liberdade do programador Facilidade de Implementação e Bibliotecas Disponíveis O OpenTV provê um conjunto bastante extenso de funções em suas bibliotecas. Há funções que fazem parte do núcleo (core) da linguagem; enquanto outras fazem parte de extensões opcionais do middleware. As funções oferecidas servem para os mais diversos propósitos, tais como criação de componentes gráficos (chamados de gadgets), acesso a propriedades do sistema, tratamento de eventos do usuário, etc. O problema é que a grande maioria das funções é de baixo nível, ou seja, para que o desenvolvedor possa de fato criar algo significativo, é necessário um esforço razoável de codificação, mesmo com o uso das bibliotecas oferecidas. Um exemplo deste fato é a biblioteca gráfica, que oferece apenas recursos para se desenhar textos e formas geométricas, em vez de oferecer componentes de mais alto nível, como botões, rótulos e caixas de texto. As bibliotecas oferecidas pelo MHP são um subconjunto das bibliotecas disponibilizadas pelo ambiente padrão do Java versão 1.1, com algumas APIs específicas para aplicações para TV Digital, tais quais JavaTV, HAVi e Davic. Estas APIs fornecem funcionalidades de alto nível, diminuindo o esforço ao se construir novas aplicações. 4. Estudo de Caso A fim de permitir uma comparação mais precisa, desenvolvemos a mesma aplicação - jogo Sudoku - para ambos os middlewares. Os resultados serão detalhadamente descritos, contudo uma limitação é imposta: não é possível divulgar as funções da API OpenTV. Assim, sempre que um código fizer uso de uma função específica de OpenTV, esta função será substituída por uma equivalente, cujo nome traduz sua principal funcionalidade, como na Erro! A origem da referência não foi encontrada.. Tabela 1: Mapeamento de Funções que Equivalem às Funções OpenTV Equivalente à Função OpenTV Aloca_memoria() Tela Cria_objeto() Verifica_integridade() Ativa() Novo_objeto(tipo) FIGURA TEXTO Funcionalidade Função responsável pela alocação dinâmica da memória Tela da aplicação Cria um novo objeto gráfico de um tipo determinado Verifica se não houve erro na criação do objeto Ativa o objeto Cria um objeto gráfico de algum tipo. Um dos tipos conhecidos da plataforma é FIGURA. Macro para o tipo gerado a partir do tratamento de imagens na plataforma Macro para o tipo gerado para guardar textos na plataforma

6 Atribui_figura(objeto, arquivo_plataforma) Desenha() Atribui_posicao(objeto, x, y) Atribui_alinhamento(objeto, modo) Atribui_texto(objeto, texto) Atribui a figura em si, representada nos moldes da plataforma para o objeto que suporta a figura Desenha o objeto na tela Atribui a posição do objeto Atribui o modo de alinhamento do texto no objeto Atribui o texto ao objeto 4.1. Iniciando o Desenvolvimento da Aplicação O primeiro passo para construção de uma aplicação é entender seu modelo, como visto na seção 3.3. Os trechos de código a seguir mostram como começar a codificação da aplicação nos dois casos MHP public class Sudoku implements Xlet, HKeyListener{ // métodos obrigatórios de um xlet public void initxlet(xletcontext context) throws XletStateChangeException { public void startxlet() throws XletStateChangeException { public void pausexlet() { public void destroyxlet(boolean unconditional) throws XletStateChangeException { // métodos obrigatórios de um HKeyListener public void keypressed(keyevent evt) { public void keytyped(keyevent evt) { public void keyreleased(keyevent evt) { OpenTV // incluir arquivo de definições também void main(){ for (;;) { // loop de execução da aplicação e recebimento de mensagens de callback 4.2. Construindo a Tela Para ser vista, a aplicação precisa ter uma tela onde serão inseridos os elementos gráficos. Esta seção mostra como fazer isso em ambos os casos MHP // Tela principal da aplicação private HScene scene; // variável que vai guardar o contexto private XletContext context; // Elemento que irá receber os componentes da tela

7 private HContainer container; public void initxlet(xletcontext context) throws XletStateChangeException { this.context = context; // Cria uma cena padrão, exibe esta cena e adiciona o listener de teclas scene = HSceneFactory.getInstance().getDefaultHScene(); scene.setvisible(true); scene.addkeylistener(this); public void startxlet() throws XletStateChangeException { this.estado = Sudoku.INTRO; scene.setvisible(true); scene.requestfocus(); OpenTV // declara a tela da aplicação Tela tela_app; main () { // cria a tela da aplicação tela_app = Cria_objeto(); // verifica a integridade(se todos os componentes foram criados de maneira adequada) Verifica_integridade( tela_app ); Ativa( tela_app ); 4.3. Definindo o Fundo Esta seção mostra como colocar uma imagem de fundo na aplicação MHP // Atribui a figura ao fundo da cena scene.setbackgroundimage( Toolkit.getDefaultToolkit().getImage("/sudoku_intro.png")); OpenTV A operação de inserção de uma figura nessa plataforma exige que a figura seja convertida para um formato compatível. Existem duas possibilidades de inserção de imagens: no plano de background, onde as figuras são imagens MPEG com um único quadro; no plano da aplicação, onde as figuras são convertidas para o formato específico da plataforma (pix) e o arquivo gerado é incluído no código como uma biblioteca. A segunda opção foi escolhida para o exemplo de aplicação.

8 Um objeto ícone foi criado, e um de seus atributos é a figura propriamente dita. A plataforma já reconhece o tipo FIGURA, o que facilita a criação desse primeiro atributo que é o objeto gráfico que conterá a figura. // inclui o arquivo de definição da figura #include arquivo_figura.pix // O primeiro atributo do objeto recebe um novo objeto do tipo figura Icone->atributo[0] = Novo_objeto(FIGURA); // atribui a figura adicionada ao elemento Atribui_figura(Icone->atributo[0], arquivo_figura); // Desenha o objeto na tela principal Desenha(tela_app, Icone); 4.4. Carregando as Informações do Jogo MHP O carregamento dos jogos é feito com arquivos, os quais definem os diversos níveis. O trecho abaixo mostra o método de carregamento de jogos. private void carregajogo(int jogo) { int linha = 0; int posicao = 0; try { // Abre arquivo para leitura FileReader fr = new FileReader (String.valueOf(jogo) + ".jogo"); // enquanto puder ler, pega o caractere e insere no atributo de texto // do componente correspondente while (fr.ready()) { int caracter = fr.read(); char c = ((char) caracter); if (Character.isDigit(c)) { int numero = Character.getNumericValue(c); if (numero == 0) { ((Vector)this.valores.elementAt(linha)).insertElementAt( else { new Elemento(0), posicao); ((Vector)this.valores.elementAt(linha)).insertElementAt( new Elemento(numero, true), posicao); posicao = posicao + 1; if (posicao == 9) { linha = linha + 1; posicao = 0; catch (FileNotFoundException e) { System.out.println("Arquivo nao encontrado!");

9 catch (IOException e) { System.out.println("Erro ao ler o arquivo!"); OpenTV Na versão do jogo para esta plataforma, o carregamento dos dados foi feito de uma maneira diferente. Foram criados objetos para receber os valores dos diversos níveis, pois a leitura das informações nessa plataforma é feita de através de recursos, que são arquivos bem similares a um código fonte C, mas contêm apenas dados. Deste modo, as informações das fases são acessados de modo bem similar a variáveis globais, como pode ser observado no trecho a seguir: for (i = 0; i < NUM_ELEMENTOS; i++){ // Cria novo objeto de texto Labels->atributo[i] = Novo_objeto(TEXTO); // posiciona o objeto na tela Atribui_posicao(Labels->atributo[i], x, y); Atribui_alinhamento(Labels->atributo[i], CENTRAL); // Adiciona o texto Atribui_texto(Labels->atributo[i], texto); 4.5. Controlando Eventos e Foco MHP O tratamento de eventos no MHP é feito da mesma maneira que nas aplicações Java. Um evento é recebido por um dos métodos do HKeyListener, segundo o tipo do evento, e cabe ao programador tratar o evento da maneira desejada. Além das teclas de um teclado convencional, existem outras teclas específicas de controles remotos que são definidas e podem tratadas de forma particular (como tecla GUIDE e botões coloridos). Há também um controle da ordem de foco. Assim, basta transferir o foco (método transferfocus()) que o próximo componente com a propriedade Focusable o receberá OpenTV Nessa plataforma, todos os eventos são recebidos através de mensagens de callback. Assim como no MHP, existem algumas teclas específicas de controle remoto. Quando um usuário aperta uma tecla qualquer, o sistema gera um evento que cabe ao desenvolvedor tratar da maneira mais adequada. O tratamento de foco nessa plataforma é feito totalmente pelo programador. Cabe a ele guardar o elemento com foco e passá-lo para o próximo objeto que pode recebê-lo.

10 4.6. Screenshots da Aplicação Apresentamos, em duas telas, o resultado da implementação do jogo Sudoku. Perceba que o design é mantido por completo em ambas, bem como a navegação e interatividade. As mudanças de uma aplicação para outra é praticamente imperceptível aos olhos do usuário. Figura 3: Screenshots do Sudoku 5. Conclusões Este trabalho apresentou um estudo comparativo entre o desenvolvimento de aplicações nas plataformas MHP e OpenTV. Os resultados foram resumidos na tabela abaixo para facilitar o entendimento. Tabela 2: Resumo Comparativo Critério MHP OpenTV Ambiente de Programação Java Subconjunto de ANSI C Especificação Fechada vs. Aberta Aberta Proprietária Modelo de Aplicação JavaTV (Xlet) Padrão C (main) e callback Principais Bibliotecas JavaTV, HAVi, Davic, subconjunto de Java 1.1 Tempo de Aprendizado Facilidade de Exemplos Suporte Oficial para Desenvolvedores Curto - especialmente para programadores Java Grande variedade de códigos disponível, nem sempre corretos. Não Subconjunto de C Standard Médio para programadores C e Longo para programadores de outras linguagens Baixa disponibilidade de exemplos. Apenas os fornecidos com as ferramentas OpenTV. Este estudo não pretendeu apontar a melhor plataforma de desenvolvimento de aplicações. Cada plataforma serve a um propósito e ambas são muito utilizadas em sistemas comerciais do mundo inteiro. A principal contribuição foi divulgar a experiência adquirida em ambas plataformas, servindo como guia para desenvolvedores Sim

11 que desejem migrar entre plataformas e contribuir para ampliar o conhecimento da comunidade de desenvolvedores e pesquisadores na área de TVDi. 6. Agradecimentos Este trabalho contou com a contribuição dos membros do grupo de televisão digital do C.E.S.A.R e do Centro de Informática da UFPE. Gostaríamos de agradecer a todos e em especial a Mário Fried, Walberg Caribé e Átila Bezerra. 7. Referências [1] Fagerqvist, Magnus; Mascussen, Arno - Application and System Migration from OpenTV to DVB-MHP - Master Thesis, 2000:75, ISSN: , ISRN: LTU- EX--00/075 SE [2] SBTVD. Chamadas Públicas Carta Convite para middleware do SBTVD. =8&codFundo=7. visitada em 23 de setembro de [3] OpenTV (2003). Software Developer s Kit: API Q [4] HAVi (2001). The HAVi Specification: Specification of the Home Audio/Video Interoperability (HAVi) Architecture, Version 1.1.