摘要：視頻點播技術是隨著計算機技術特別是多媒體數(shù)據(jù)壓縮解壓縮技術、網(wǎng)絡通信技術迅速新興的一門綜合性技術。本文提出了符合高職院校應用需求的校園網(wǎng)視頻點播系統(tǒng)設計方案，給出了一個比較詳細完整的系統(tǒng)的設計。

關鍵詞:視頻點播；流媒體技術；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)28-0204-03

The Design and Development of VOD System of Vocational College Campus Intranet

ZHANG Shao

(ANHUI HuiShang Vocational College， Hefei 230001，China )

Abstract: Video-on-demand(VOD) system， an interactive system， is a comprehensive systemdevelopedfastwiththecomputertechnology， especially with the technology improvement of multimedia data compression and decompression， and of network communication. This thesis attempts to supply a detailed and comprehensive design of VOD system of vocational college campus intranet after thoroughly analysing the key technologies involved.

Key words: video-on-demand(VOD); streamingmedia; Database

1視頻點播系統(tǒng)概述

視頻點播是一種按需要的交互式點播系統(tǒng)，用戶不必要遵守傳統(tǒng)的時間表，而可以根據(jù)自己的意愿隨時點播希望收看的節(jié)目，且不受商業(yè)廣告的干擾。形象地說，使用視頻點播業(yè)務就如同在自己的影碟機或錄像機上看節(jié)目一樣方便，不僅可以調用節(jié)目，還可以對節(jié)目實現(xiàn)編輯與處理(比如倒退、暫停和搜索等等)，獲得與節(jié)目相關的詳細信息。視頻點播向用戶提供的服務的內容將遠遠超過普通的錄像帶的內容。隨著這一技術的出現(xiàn)，使廣大用戶可以自由支配自己的工作時間和娛樂時間，真正實現(xiàn)了用戶掌握收視的主動性，極大的提高和改善了人們的生活質量和工作效率。

1.1視頻點播系統(tǒng)的結構

VOD系統(tǒng)的結構及組成一般可以分為三個部分:服務端系統(tǒng)，網(wǎng)絡系統(tǒng)，客戶端系統(tǒng)。

1) 服務端系統(tǒng)

服務端系統(tǒng)一般由視頻服務器、各種管理服務器以及控制網(wǎng)絡部分組成。各種管理服務器主要完成一些用戶信息管理和計費工作，以及影視材料的整理工作和安全保密等?？刂凭W(wǎng)絡部分主要完成各種服務器中的各種信息傳遞的工作，后臺的影視材料和數(shù)據(jù)的交換。視頻服務器主要由存儲系統(tǒng)和建立其上的各種控制器管理系統(tǒng)組成，其目標是實現(xiàn)壓縮媒體數(shù)據(jù)的存儲，以及按請求進行媒體信息的檢索和傳輸。視頻服務器與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務器在很多方面有顯著不同，需要解決許多問題，以求能夠支持新功能，例如:媒體數(shù)據(jù)檢索、信息流的實時傳輸以及信息的加密和解密工作。對于交互式的VOD系統(tǒng)來說，服務端系統(tǒng)還需要完成諸如用戶實時請求處理、允許控制(Admission Control)服務等功能。

2) 網(wǎng)絡系統(tǒng)

網(wǎng)絡系統(tǒng)包含主干網(wǎng)絡和本地網(wǎng)絡系統(tǒng)兩部分，是影響連續(xù)媒體網(wǎng)絡服務系統(tǒng)性能的關鍵部件。由于媒體服務系統(tǒng)的網(wǎng)絡部分投資巨大，所以在設計時不僅需要考慮當前的媒體應用需要，而且還要考慮將來發(fā)展需要和兼容性。當前，用于建立這種服務系統(tǒng)的網(wǎng)絡物理介質主要是:CATV的同軸電纜、光纖、雙絞線和無線網(wǎng)。而采用的網(wǎng)絡技術主要是:以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術。這些網(wǎng)絡實現(xiàn)技術都有各自具體的服務對象、帶寬范圍和環(huán)境特征。

3)客戶端系統(tǒng)

只有利用終端設備，使用者才能與某種服務或服務提供者進行互操作。實際上，在計算機系統(tǒng)中，它是由帶有顯示設備的PC終端完成;在電視系統(tǒng)中，它是由電視機加機頂盒(SetTopBox)完成。在客戶終端系統(tǒng)中，除了處理硬件問題外，還需要處理與之相關的各種軟件技術問題。例如，為了滿足用戶的多媒體交互需求，客戶系統(tǒng)的界面必須加以改造。此外，在進行連續(xù)媒體演播時，媒體流的緩沖管理、聲頻與視頻數(shù)據(jù)的同步、網(wǎng)絡中斷與演播中斷的協(xié)調等問題都需要進行充分的考慮。

1.2系統(tǒng)工作原理及流程

該系統(tǒng)的視頻點播就是讓用戶通過點擊web頁面上的視頻播放超鏈接，實現(xiàn)播放視頻節(jié)目。在這一過程中，用戶端瀏覽器獲取了超鏈接中的URL，通過URL機制向服務器請求視頻節(jié)目，并調用媒體播放器來接受和播放視頻節(jié)目。系統(tǒng)中采用動態(tài)網(wǎng)頁技術和數(shù)據(jù)庫技術實現(xiàn)響應用戶點播需求，動態(tài)生成web頁面(包括用戶點播的視頻節(jié)目信息和視頻播放超鏈接)，采用流媒體技術響應播放視頻節(jié)目需求，向用戶端傳送視頻節(jié)目，并保障視頻節(jié)目的實時傳送。

1.3符合高職院校應用需求的校園網(wǎng)VOD系統(tǒng)的設計意義

1.3.1不同于其他各種環(huán)境中的VOD

目前，VOD技術應用于電信的寬帶網(wǎng)絡和有線電視網(wǎng)等方面的探討比較深入此外，應用于賓館、酒店、娛樂場所，住宅小區(qū)的VOD系統(tǒng)也有應用。但是以上各環(huán)境中的VOD系統(tǒng)與高職院校校園網(wǎng)的VOD系統(tǒng)在很多方面存在差異，比如，前者是營利性的系統(tǒng)，其系統(tǒng)結構不僅包括點播子系統(tǒng)，還包括收費和結帳等財務方面的子系統(tǒng)，而后者是非營利性質的;前者的用戶終端是電視機，而后者的用戶終端是計算機;前者與后者的用戶接入網(wǎng)也有所區(qū)別。

1.3.2符合高職院校應用需求的校園網(wǎng)VOD系統(tǒng)的意義

基本設計思想是從高職院?，F(xiàn)有網(wǎng)絡資源實際情況出發(fā)，以現(xiàn)有網(wǎng)絡系統(tǒng)為基礎，基于標準的TCP/IP架構，采用高性能價格比的服務器作為前端視頻服務器，采用以PC作為網(wǎng)絡用戶接入終端，并集成節(jié)目管理、用戶管理等軟件模塊及相關配套產品，提供符合高職院校特點的“端一端”的、低成本的整體解決方案。

鑒于高職院校應用需求建立的是一套綜合的視頻點播服務系統(tǒng)，而且所要服務的對象不僅包括在校師生，還要包括職工家屬，所以在設計系統(tǒng)方案時考慮系統(tǒng)建成后必須達到以下目標:

1) 系統(tǒng)能提供穩(wěn)定的視頻流，滿足點播、組播的要求，并確保多人同時點播同一節(jié)目和不同節(jié)目的服務質量。

2) 提供盡量小的等待時間和最大化的用戶并發(fā)數(shù)量。

3) 根據(jù)用戶身份提供相對應的視頻內容，內容盡可能豐富。

4) 具有視頻節(jié)目源的管理功能。能方便有效地加載視頻節(jié)目，并生成一個內容目錄，供系統(tǒng)管理員查詢、維護視頻節(jié)目庫。

5) 用戶界面盡可能的簡單、實用，不同層次用戶均能快速掌握。

6) 系統(tǒng)對用戶能提供全方位的管理、認證。

2基于高職院校應用需求的校園VOD開發(fā)實踐

根據(jù)系統(tǒng)的設計與各種問題的分析與解決方案，本節(jié)將著重介紹如何基于高職院校應用需求開發(fā)校園VOD系統(tǒng)。

2.1系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1.1系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

本VOD系統(tǒng)的硬件環(huán)境從硬件配置和網(wǎng)絡系統(tǒng)兩個方面來說明。

1) 視頻點播服務器:它是硬件環(huán)境的最核心部件，視頻點播服務器的性能規(guī)格通常要考慮到內存大小、CPU速率、硬盤總線帶寬、網(wǎng)絡適配卡的帶寬、MCA或PCI總線帶寬等。本系統(tǒng)在服務器上安裝RealServer 8，它的功能就如同是電視信號發(fā)射臺。盡可能多使用較高配置的服務器。

2) WEB服務器:用以發(fā)布系統(tǒng)網(wǎng)站，服務器上安裝Mierosoft Intemet Information Server6.0。系統(tǒng)網(wǎng)站的頁面和應用程序將安裝在這臺服務器上。

3) 數(shù)據(jù)庫服務器:用以儲存視頻數(shù)據(jù)信息，在服務器上安裝Microsoft SQLServer 2000。系統(tǒng)網(wǎng)站的后臺數(shù)據(jù)信息都存儲在這臺服務器上。

4) 硬盤陣列:由于視頻點播系統(tǒng)的視頻信息量很大，有大量的視頻文件需要儲存，因此需配置大容量存儲設備。

5) 客戶端就是普通的PC機即可。

網(wǎng)絡系統(tǒng)包含主干網(wǎng)絡和本地網(wǎng)絡系統(tǒng)兩部分，是影響連續(xù)媒體網(wǎng)絡服務系統(tǒng)性能的關鍵部件。由于媒體服務系統(tǒng)的網(wǎng)絡部分投資巨大，所以在設計時不僅要考慮當前的媒體應用要求，而且還要考慮將來發(fā)展需要和兼容性。當前，用于建立這種服務系統(tǒng)的網(wǎng)絡物理介質主要是:光纖、同軸電纜、雙絞線和無線網(wǎng)。而采用的網(wǎng)絡技術主要是:以太網(wǎng)(Ethemet)、令牌環(huán)網(wǎng)絡(FDD工網(wǎng))和星型網(wǎng)絡ATM技術。本VOD系統(tǒng)的主干接入網(wǎng)是混合光纖同軸接入網(wǎng)(HFC)，采用的技術是100M以太網(wǎng)技術。

2.1.2軟件實現(xiàn)

服務器端的軟件系統(tǒng)如下:

操作系統(tǒng):Windows2003 server

Web服務器:Tomcat4. 1. 18 C J2dkl. 4

數(shù)據(jù)庫服務器:SQL Server 2000

流媒體服務器:RealServer 10.0

流媒體壓縮軟件:RealProducer Plus

多媒體制作軟:FlashMX ， Photoshop CS2， Snagit6.0 ， Authorware7.0， 3DMAX，Office2000等。

開發(fā)工具:Visual C++ 6.0， Ultraedit等。

本系統(tǒng)的重點工作在于服務器端，主要包括:①多媒體素材的采集與制作;②流媒體的壓制;③視頻服務器的配置;④系統(tǒng)的開發(fā)與發(fā)布。

客戶端:普遍安裝windows系統(tǒng)。

2.2視頻點播系統(tǒng)功能與結構設計

2.2.1視頻點播系統(tǒng)的用戶需要

系統(tǒng)要求能為視頻節(jié)目的“制作”、“發(fā)布”與“點播”提供完全解決方案。并建立涵蓋“客戶”、“數(shù)據(jù)”和“管理”3個層面的基于互聯(lián)網(wǎng)的視頻點播應用平臺。具體功能如下:

1) 制作功能:能將錄制好的模擬信號視頻節(jié)目轉換成Real格式的流媒體文件。

2) 發(fā)布功能:能通過FTP的方式將視頻文件上傳至遠端的視頻點播服務器。

3) 點播功能:能為觀眾提供操作方便、結構清晰、外觀時尚的點播平臺。

4) 客戶層面:為觀眾提供節(jié)目內容簡介和舊期節(jié)目重播等功能。

5) 數(shù)據(jù)層面:建立可靠的視頻文件庫和視頻信息庫，為用戶點播、管理員查詢和資料歸檔提供支持。

6) 管理層面:建立易于操作的后臺維護系統(tǒng)，可為電視中心管理人員提供新聞發(fā)布、編輯信息、刪除舊檔等功能。

2.2.2視頻點播系統(tǒng)結構

在對用戶的需求進行調研后，將視頻點播系統(tǒng)從下至上劃分為“管理層”、“數(shù)據(jù)層”和“客戶層”3層結構。

其中，最低層管理層主要解決節(jié)目制作、發(fā)布和維護等功能，操作對象是電視中心的管理員。具體功能包括上傳制作完成的視頻文件、節(jié)目分類管理以及管理員根據(jù)需要添加、修改和刪除視頻節(jié)目的基本信息(如節(jié)目期號、發(fā)布時間、內容簡介等)的功能。

中間層數(shù)據(jù)層主要由“視頻信息庫”和“視頻文件庫”兩部分組成。用以儲存視頻文件和信息。其中，視頻信息庫用于儲存視頻節(jié)目的各類相關信息。視頻文件庫用于儲存視頻節(jié)目的視頻文件。

最上層客戶層的設計服務對象是收看節(jié)目的觀眾，所以客戶層界面設計必須考慮到應用操作簡便、分類明確的要求。主要功能包括在線收看(用戶可進行播放、暫停、全屏等操作)、舊期節(jié)目重播(用戶根據(jù)需要重播舊期節(jié)目視頻檔案)以及節(jié)目內容簡介功能(便于用戶了解節(jié)目內容，收看自己感興趣的節(jié)目)等。

2.3 Real視頻點播服務器配置和應用

1) Realserver的配置

要實現(xiàn)視頻點播功能須正確地安裝和配置RealServe:8視頻服務器。RealServer8安裝方便，并提供了操作簡便的維護界面。在安裝系統(tǒng)后，用戶可以自如地監(jiān)控服務器的使用情況，可以通過界面了解服務器的資源使用情況和當前的視頻流量。

2) RealPlay播放器的安裝

在安裝和配置了服務器軟件后，還必須在客戶端安裝RealPlay播放器，此客戶端軟件可以在Real公司的網(wǎng)站上免費下載安裝。

3) Real視頻文件的制作

Real公司為用戶提供了專用的Real文件制作軟件RealProdueterPlus?？梢酝ㄟ^此軟件及專用的視頻采集卡將各類模擬視頻信息轉換為Real數(shù)據(jù)視頻格式文件。Rea格式的視頻文件可由用戶自由設置壓縮比例和選擇適應的網(wǎng)絡環(huán)境。Real視頻格式還可支持自動偵測網(wǎng)絡速率的功能。

3結束語

本文完成的是符合高職院校應用需求的校園網(wǎng)視頻點播系統(tǒng)設計、開發(fā)，因此涉及的內容比較復雜，有系統(tǒng)的軟、硬件選型、設計和調試，數(shù)據(jù)庫的設計，后臺管理系統(tǒng)的建立等多方面的內容。創(chuàng)立符合高職院校應用需求的視頻點播平臺，目的就是將教學、娛樂、資訊與網(wǎng)絡集成在一個動態(tài)、交互和實時的管理和服務的平臺上。將學習與娛樂結合在一起，實現(xiàn)綜合信息共享和交互。與傳統(tǒng)信息服務相比，它具有多樣性、友善性、和交互性特點，使信息服務為人們易于接受和掌握，極大改善人們在信息服務中的被動地位。系統(tǒng)的使用者和管理者可以通過網(wǎng)絡按照自己的意愿瀏覽、查詢、管理多媒體信息。

參考文獻：

[1] 王耀.視頻點播[M].北京:北京郵電大學出版社，2002.

[2] 魏含宇.視頻點播系統(tǒng)及廣播系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].東北大學碩士學位論文，2002.

[3] 鐘玉琢，向哲等.流媒體和視頻服務器[M].北京:清華大學出版社，2003.

[4] 楊夏，陳軍.基于web方式校園網(wǎng)視頻點播系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].廣西科學院學報，2003(11): 189-192.

[5] 周繼茂.視頻點播技術綜述[J].有線電視技術2004，(19)：70-74.