宽带IP网视频点播技术

 宽带IP网视频点播技术

 

视频点播的产生是多媒体技术和网络技术发展而迅速兴起的一门综合技术，主要包括了数字化技术、压缩技术、计算机技术和网络技术。
①数字化技术
在视频点播系统中，制作好的节目都放在节目库中，节目库实际上是视频存储器，我们知道，存储器只能用来保存数值（更确切地说只能保存二进制数），所以要把节目保存到存储器中，首先应把声音和图像转换成数字形式，这种技术被称为音频、视频数字化技术。
②压缩技术
说到压缩技术，必须强调一下视频点播中数据压缩的必要性。假设不使用压缩，一个标准的个人电脑上的80兆硬盘空间只可存储约8分钟的具有CD品质的立体声，或约3.5秒钟的电视广播品质的运动视频。而压缩后一张CD ROM可以存储72分钟的高保真的音乐。在数据传输，立体声的CD品质的声音如果不压缩的话，要求网络以1.5Mbps的恒定速率传送比特流。对于PAL品质的数字运动视频，当不压缩时则需要160Mbps的带宽。这种高带宽的要求对于广域网建设来说是不可能接受的。
并且进行数据压缩也是可行的。这是因为在原始信息中往往存在大量冗余，比如电视图像内相邻像素之间及前后帧之间存在很大的空域和时域相关性。另一方面，在多媒体系统的应用领域，人是信息的主要接收者，人的视觉系统对于图像的亮度敏感，对边缘急剧变化和色差信息不敏感。根据这一特性，可以实现高比例压缩，并且能够使恢复后的图像信号仍有满意的主观质量。

多媒体技术的核心不是媒体的展示技术而是多媒体数据的压缩技术。多媒体数据压缩技术研究的主要问题包括：数据压缩比、压缩／解压缩速度以及简捷的算法。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，可以把数据压缩方法划分为无失真压缩（可逆压缩）和失真压缩（不可逆压缩）两类。主要的视频压缩标准有H.261、JPEG和MPEG等。MPEG标准是一种在高压缩比的情况下，仍能保证高质量画面的压缩算法，最适于视频VOD的存储、点播和网上传输。MPEG已经不单是一种技术，它已经成为一种工业标准，促进了多媒体有关技术的发展，对于VOD这样的应用系统的产生和发展具有重要作用。在VOD应用中主要将采用MPEG压缩标准中的MPEG-１（1.5Mbps）及MPEG-２（3Mbps）标准。 MPEG-１标准形成的画面质量相当于VCD、录像等效果，而MPEG-２标准形成的画面质量则等同于广播电视品质的效果。
③计算机技术
计算机技术包括视频服务器技术和多媒体计算机（MPC）。
视频点播系统需要通过一个存储和检索系统进行点播电视服务，这个设备被称作视频服务器。视频服务器是点播电视系统中最重要的组成部分，也是最贵重的设备。由于运动图像和高速信息流传输需要大量存储空间，因而视频服务器和其它计算机服务器相比有着显著不同的特点。视频服务器最大的特点是要求数据流的平稳性，视频流希望能以精确的每秒29.97帧传输，速度过大、过小或出现延迟都将影响视频效果，而不像一般计算机网络服务器那样希望尽可能快地进行数据传输。视频服务器能较好地满足这一要求，并具有良好的交互性、可*性及可扩展性。

为满足多媒体方面的需要，多媒体计算机至少应满足以下条件：Pentium MMX 166以上的CPU、32M的存储器（RAM）、500M字节的磁盘存储（硬盘）、一个以传送速度是1.2M字节进行操作的CD-ROM驱动器。一个像素为640×480和16bit色的图形显示器、一个具有16位采样频率的A/D和D/A转换的声卡、扬声器或耳机以及一个MIDI接口。
④网络技术
网络技术则包括高速骨干网和接入网。
3. 视频点播系统组成
视频点播系统由VOD视频信息中心、VOD用户终端及宽带网络三个部分组成。
VOD视频信息中心由视频服务器与MPEG Encoder工作站构成，视频服务器以100M快速以太网的方式通过交换机接入IP骨干网，视频服务器用于存储视频数据的同时为用户提供视频点播服务。MPEG Encoder则用于视频节目的编码，此编码器可将视频信号转化为多种标准的压缩的数字信号，如MPEG-1或MPEG-2标准并可即时通过以太网将压缩好的视频数据文件传递到视频服务器上。
宽带网络包括高速骨干网和用户接入网，视频点播用户主要将采用局域网接入方式。

4.视频点播实施策略
实际用于视频点播方案实施的网络服务主要有TVOD和NVOD。
TVOD方案（纯视频点播）
从技术角度上讲，VOD业务是一种“拉”模式网络服务业务。“拉”模式是对服务内容的传送方式而言的。由用户提出要求并需要从业务提供商那里得到服务。首先用户决定在业务提供商提供的所有节目源中选择什么，什么时候看；其次根据需要进行检索；最后才进行选择。“拉”模式传送的主要特点是：业务提供商在下行方向采用固定的，将事先确定的格式传送数据到用户。在“拉”模式环境下，理论上没有两个观众在同一时刻观赏同一部电影。因而，不同的数据流连接被不同的用户分别建立起来，每一个用户对应一个单独的连接，每个连接需要占用一定的网络带宽。

NVOD（准视频点播）
“准视频点播”是一种视频点播的代替业务，采用这种技术，业务提供商可每隔一段时间开始播放同一部电影，例如15分钟一次，而相同的内容提供不多的同个频道线路。业务提供商必须决定什么时候开始播放电影及播放在那个频道上。观众可以选择同频道线路中的任意一路，这实际上是在某一特定时间段内的电影广播。如果用户需要“倒回”功能，可以切换到比他当前频道晚15分钟播放的频道，需要“快进”功能时切换到比当前频道早15分钟的频道即可。显然，这种方式不能给用户提供精确的“倒回”与“快进”功能，但这种技术的主要目的是减少用户连接，从而减少网络带宽与费用。从技术角度上来讲，符合“推”模式的定义：业务提供商将数据媒体流送到用户，而不是用户从服务器上把数据“拉”下来。与VOD相比，在用户端产生的硬件费用是一样的，但物理的服务器和网络的价格要便宜得多。

为保证服务质量，VOD服务器需要进行分布式的设计方案。根据用户对日后的业务的需求不同，对用户群进行合理的估计并划分。在用户群较集中的区域，连接到某一台服务器中，其它用户连接到其它服务器中。服务器之间采用高带宽连接，并采用复制技术，将中心制作完成的节目发送到分前端的服务器中，供分前端的用户访问。
实行分前端的VOD系统结构，用户数的增加不至于使系统陷入瘫痪状态，VOD可将一部分的用户点播需求分担给前端系统，从而保证系统和网络能够承载一定数量的用户的应用需求。