基于流媒体技术的视频点播系统

摘要：随着宽带网和计算机性能的发展，流媒体技术越来越广泛地应用于视频点播系统。本文主要介绍了流媒体技术和视频点播技术的主要方面，并介绍了流媒体技术在视频点播中的应用。

关键词：流媒体；视频点播；多媒体数据库技术

中图分类号：TP312文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)12-21620-01

Based on flows the media technology the video on demand system

LU Feng-lian

(Weihai professional institute,Weihai 264210,China)

Abstract:Along with the wide band net and the computer performance development, flows the media technology more and more widely to apply to the video on demand system. This article mainly introduced flows the media technology and the video on demand technology principal aspect, and introduced flows the media technology in the video on demand application.

Key words:Streaming media; VOD; Multimedia Database Technology

0 引言

网络视频技术的发展无疑是 20世纪以来最重要的技术进步之一。它是以声音为基础的信息传递发展到以视像为基础的信息传递，因此越来越成为世人瞩目的热点。

VOD（video on demand）即视频点播，是近年来新兴的传媒方式，该技术是计算机技术、网络通信技术、多媒体技术、电视技术和数字压缩技术等多学科、多领域融合交叉结合的产物。它从根本上改变了传统单向传播，用户无选择权的状况，使用户不仅可观看固定节目，而且还可以选择存放在视频点播系统中的视频信息，随时点播自己想看的节目。 VOD技术早在20世纪70年代就引起人们的关注，但当时其应用范围有很大的局限性。随着“信息高速公路”的兴起和发展，数字压缩技术的出现，使得视频点播系统进入了新的领域，并且为行业用户提供了多种解决方案，满足了用户的各种需求。VOD视频点播系统旨在为用户提供一种简洁、流畅、画面质量高的多媒体观看途径，达到操作简单、功能强大、系统灵活等目的。

1流媒体技术的基本原理

1.1 流媒体技术

流媒体是一种可以使音频、视频和其它多媒体文件能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术。简单来说就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放在网站服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。

实现流式传输有两种方法：实时流式传输(Realtime Streaming)和顺序流式传输(Progressive Streaming)。一般说来，如果视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTS的实时协议，即为实时流式传输；如果使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法依赖使用者的需求。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。流媒体实现的关键技术就是流式传输。

1.2 流媒体传输的基本原理

流式传输是边下载边观看，因此它的实现需要缓存。因为数据流以包的形式进行断续的异步传输。每一个实时的音频/视频源或者存储的音频/视频文件，在传输的时候被分解为许多包。因为网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，因此到达客户端的时间延迟也就不等，甚至可能先发的数据包后被收到。因此，需要缓存系统来弥补延迟和抖动带来的影响，保证数据包的顺序是正确的，从而使得音频/视频数据能连续播放。

流式传输的过程一般是这样的。用户选择某一流媒体服务后，浏览器与服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来。然后客户机上的Web浏览器启动A/N Helper程序，使用从服务器检索相关参数对程序初始化。这些参数可能包括目录信息，A/N数据的编码类型或与A/N检索相关的服务器地址。实现流式传输一般都要专用服务器和播放器。其基本原理如图1所示。

图1 流式传输基本原理图

2 VOD视频点播的技术原理

视频点播技术是当代信息,尤其是通信网络技术，多媒体技术和计算机技术发展的产物，是一项崭新的信息服务技术。与普通电视不同之处在于观众不再是被动的观看电视台安排的节目，而是主动的点播自己所需要的节目。因此，大大增加了用户在信息服务提供中的主动性。它是综合技术，主要包括多媒体数据压缩技术，多媒体网络传输技术和多媒体数据库技术。

2.1 多媒体数据压缩技术

多媒体数据压缩技术是多媒体技术中最为关键的核心技术，其研究课题包括数据压缩比，压缩和解压缩的速度和高效快速的压缩算法。以压缩/解压缩后的数据是否与压缩前的原始数据完全一致作为标准，可将数据压缩方法划分为无失真压缩（可逆压缩）和有失真压缩（不可逆压缩）两类。

2.2 多媒体网络技术

高速接入网和高速互联互通的传输网是VOD系统实现的有力保障。VOD中的视频音频数据时间相关性很强，对网络的延迟特别敏感，带宽和实时性要求尤为突出。 因此，应保证在任意的网络交换能力下提供给用户可靠稳定的带宽及高传输速率，具备合理动态分配网络带宽以适应多媒体数据高速率和突发性传输的要求，以保证实现高质量，平滑和动态视频的多媒体数据流传输。

2.3 多媒体数据库技术

多媒体数据量非常巨大，随着应用的扩展，系统会积累大量的多媒体数据。VOD的数据库管理系统必须保证用户能迅速方便地找到所需的素材，有效地完成对素材的各种管理任务。 因此，在VOD系统的结构设计中必须采用优化策略，可以利用数字图书馆技术，使VOD系统中的多媒体存储部分与信息处理部分在逻辑上分开实现，以改善系统性能。

3 视频点播系统的组成

3.1 前段系统

前端系统一般由视频服务器、各种档案管理服务器以及控制网络部分的设备组成。各种档案服务器主要完成一些用户信息管理和计费工作，以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。视频服务器主要有存储系统和建立其上的各种控制器管理系统组成，其目标是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。

3.2 网络系统

网络系统包含主干网络和本地网络系统两部分，是影响连续媒体网络服务系统性能的关键部分。

由于流媒体服务系统的网络部分投资巨大，所以在设计时不仅需要考虑当前的媒体应用需要，而且还要考虑将来发展需要和兼容性。当前，用于建立这种服务系统的网络物理介质主要是：CATV 的同轴电缆、光纤、双绞线和无线网。而采用的网络技术主要是以太网、FDDI和ATM技术。这些网络实现技术都有各自具体的服务对象、带宽范围和环境特征。

3.3 客户端系统

只有利用终端系统，使用者才能与某种服务或服务提供者进行互操作。实际上，在计算机系统中，它由带有显示设备的PC终端完成；在电视系统中，它由电视机加机顶盒（Set Top Box）完成。在客户端系统中，除了处理硬件问题外，还需要处理与之相关的各种软件问题。如：为了满足用户的多媒体交互需求，客户系统界面必须加以改造。此外，在进行连续媒体演播时，对媒体流量的缓冲管理、声频与视频同步、网络中断与演播中断的协调等问题都需要进行充分的考虑。

4 流媒体技术在VOD中的应用

视频会议技术和流媒体技术相结合产生的视频点播技术使人足不出户就能选择想看的电影，感兴趣的节目，甚至是学习课程。视频点播是计算机技术，网络技术和多媒体技术相结合的产物，是一项全新的服务。

视频点播技术已经不是什么新鲜的概念了,最初的VOD应用于卡拉点播,当时的系统是半自动的,需要人工的参与。随着计算机的发展,流媒体技术逐渐应用于局域网及有线电视中，此时的技术趋于完善,但有一个困难阻碍了技术的发展,那就是音视频数据量庞大。这样服务器端不仅需要大量的存储系统，同时数据传输的负荷也很大，导致服务器无法进行大规模的点播，随着流媒体技术的出现，在视频点播方面我们可以放弃局域网而使用来实现了。由于流媒体经过了特殊的压缩编码，使得它很适合在互联网上传输。客户端采用浏览器方式进行点播，基本无需维护。同时随着宽带网的不断普及和流媒体技术的不断改进，互联网直播已经从试验阶段走向了实用阶段，并且能够提供比较满意的音频视频效果。

目前国内任何一所综合性大学或理工类大学的校园网上都有自己的VOD视频点播系统，借助局域网的高带宽，能实现高速稳定的音视频传输，为高校学生提供在线教育（课程），电影，电视转播，专家讲座，名师课程等服务，学生们可以自己决定上课时间和学习内容。在校园网上，在线点播已大学生必要的学习和娱乐手段。

5 总结语

近年来，流媒体技术在世界范围内已经有较广泛的应用。互联网的发展为流媒体提供了广阔的市场。流媒体在我国的宽带建设中被列为最主要的应用之一，越来越多提供网络在线服务的运营商开始采用网络视频媒体服务解决方案，以增强在网络服务上的优势。随着宽带网和信息家电的发展，视频点播与流媒体技术会越来越广泛地应用于办公，教学，娱乐等领域。

参考文献：

[1]胡泽，赵新梅.流媒体技术与应用[M].中国广播电视出版社,2006.

[2]周朋红，.多媒体技术与应用[M].中国水利水电出版社,2005.

[3]郭宁宁.多媒体实用技术[M].清华大学出版社,2006.

[4]王颖.流媒体技术及其在视频点播VOD中的应用[M].辽宁大学广播影视学院.

[5]张爱芹.视频点播系统VOD技术原理和应用[M].河北唐山有线电视网络公司.

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