【文章內(nèi)容簡介】 效地加載視頻節(jié)目，并生成一個內(nèi)容目錄，供系統(tǒng)管理員查詢、維護視頻節(jié)目庫。，不同層次用戶均能快速掌握。3 基于Web的視頻點播簡介 需要解決的問題1．視頻資料的質(zhì)量在設計視頻點播系統(tǒng)時，我們需要考慮用戶的網(wǎng)絡帶寬以及對視頻資料的視聽覺質(zhì)量要求。鑒于CERNET的用戶桌面帶寬均較高，一般都為10Mbp/s或100Mbp/s，因此，我們在制作視頻資料時，主要考慮了畫面質(zhì)量，在保證畫面質(zhì)量較好的情況下盡量降低帶寬要求。一般我們采用視頻幀速30幀/秒、視頻帶寬要求為220Kbp/s350Kbp/s。2．視頻資料的分類視頻資料的類別應有確定的標準，能為用戶所公認，也便于用戶的檢索。對于一般的教學資料，我們按照學科分類的標準劃分，對于影視劇作品，主要按出品國或地區(qū)分類。3．WEB頁面的設計在頁面設計中，主要考慮的問題是呈現(xiàn)給用戶的信息和頁面的版式設計。呈現(xiàn)給用戶的信息除了視頻資料名稱外，還應包括播放時長、音頻和視頻的質(zhì)量參數(shù)等。此外，還應提供資料檢索服務，便于用戶查找所需的內(nèi)容。版面設計上力求樸素大方，結(jié)構(gòu)合理，便于用戶瀏覽?？傊?，在WEB頁面設計中，我們強調(diào)的是以實用性和易用性為主。4．服務器的選擇視頻點播系統(tǒng)的服務器包括WEB服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和流服務器。我們應根據(jù)可能同時訪問的用戶數(shù)量，決定服務器的數(shù)量。如果用戶數(shù)量不多，可考慮將三項服務置于一臺服務器上；如果訪問的用戶數(shù)量較多，數(shù)據(jù)庫又較大，則應將各項服務分別安裝于不同的服務器；尤其是對于流服務，甚至還可用多臺服務器提供集群服務，以滿足用戶的需求。此外，還應考慮系統(tǒng)將來的擴展和用戶的增加，服務器在性能上應留有余量。5．視頻數(shù)據(jù)庫的管理各類數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品均提供了客戶端供用戶通過網(wǎng)絡管理。但這種方式存在一定的不便，管理員須在客戶機上安裝數(shù)據(jù)庫的客戶端軟件才能維護數(shù)據(jù)庫。因此，在實現(xiàn)視頻點播系統(tǒng)時，應設計好基于WEB的視頻數(shù)據(jù)庫管理程序，實現(xiàn)隨時隨地的數(shù)據(jù)維護。 系統(tǒng)工作原理及流程基于Web方式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(diào)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。系統(tǒng)主要流程是響應用戶點播要求，并實時傳送用戶點播的媒體文件。圖31所示的是用戶通過瀏覽器檢索視頻節(jié)目信息并點播視頻節(jié)目時，系統(tǒng)所發(fā)生的流程。首先，用戶通過瀏覽器向Web服務器發(fā)出請求視頻節(jié)目的信息（如節(jié)目名稱、編號、介紹、圖片、視頻節(jié)目在流媒體的路徑等)；Web服務器響應用戶的請求到數(shù)據(jù)庫中檢索相關視頻節(jié)目信息（根據(jù)節(jié)目名稱或編號來檢索）后，將該信息返回給用戶；然后用戶根據(jù)返回的視頻節(jié)目信息，獲取要點播視頻節(jié)目的節(jié)目路徑后，向流媒體服務器發(fā)出請求；流媒體服務器獲取傳送過來的節(jié)目路徑后，檢查改路徑是否正確，如果正確，流媒體服務器就向發(fā)出請求的用戶傳送點播的視頻文件，最后用戶通過媒體播放軟件接收視頻文件并進行播放。 用戶端Web 服務器數(shù)據(jù)庫流媒體服務器返回檢索到的信息檢索視頻節(jié)目信息獲取視頻節(jié)目信息請求視頻節(jié)目傳送請求視頻節(jié)目存放視頻節(jié)目存放視頻節(jié)目相關信息圖31視頻點播流程 流媒體技術簡述流媒體(Streaming Media)是指運用可變帶寬技術，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)的一種格式。流媒體在播放前只將部分內(nèi)容緩存，并不下載整個文件，在數(shù)據(jù)流傳送的同時，用戶可在計算機上利用相應的播放器或其他的硬件、軟件對壓縮的動畫、視音頻等流式多媒體文件解壓后進行播放，這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間，使時延大大減少，而多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務器內(nèi)繼續(xù)下載。如果將文件傳輸看作是一次接水的過程，過去的傳輸方式就像是對用戶做了一個規(guī)定，必須等到一桶水接滿才能使用它，這個等待的時間自然要受到水流量大小和桶的大小的影響；而流式傳輸則是，打開水龍頭等待一小會兒水就會源源不斷地流出來，而且可以隨接隨用，因此，不管水流量的大小也不管子的大小，用戶都可以隨時用上水。從這個意義上看，流媒體這個詞是非常形象的。流媒體是在目前的網(wǎng)絡帶寬還不能完全滿足巨大的音頻、視頻、3D等多媒體數(shù)據(jù)流量要求的情況下產(chǎn)生的，所以在流媒體通信技術中，應首先對音頻、視頻、3D 等多媒體文件數(shù)據(jù)進行預處理后才能進行流式傳輸。它主要包括降低質(zhì)量和采用先進、高效的壓縮算法兩個方面。其次，在整個的傳輸和控制過程中，必須采用一定的網(wǎng)絡協(xié)議來實現(xiàn)流式傳輸。流媒體實現(xiàn)原理簡單地說就是首先通過采用高效的壓縮算法。在降低文件大小的同時伴隨質(zhì)量的損失，讓原有的龐大的多媒體數(shù)據(jù)適合流式傳輸，然后通過架設流媒體服務器，修改MIME標志I通過各種實時協(xié)議傳輸流數(shù)據(jù)I其原理框圖如圖32所示：圖32流媒體實現(xiàn)原理框圖1．預處理多媒體數(shù)據(jù)必須進行預處理才能適合流式傳輸，這是因為目前的網(wǎng)絡帶寬相對多媒體巨大的數(shù)據(jù)流量來說還顯得遠遠不夠。預處理主要包括兩方面：一是采用先進高效的壓縮算法；二是加入一些附加信息把壓縮媒體轉(zhuǎn)為適合流式傳輸?shù)奈募袷?。其技巧在于壓縮原始的音頻、視頻內(nèi)容，使其能夠在窄帶或?qū)拵ǖ郎弦粤鞯姆绞絺鹘o用戶，預處理在編碼器內(nèi)完成。編碼方式的選擇可以是多種多樣的。Microsoft,Heal Networks, Apple Computer以及其他各方均提供關于編碼、流式傳送以及客戶觀看等方面的享有專用權(quán)的方案。常規(guī)視頻編碼速度的范圍從20Kb/s到目前的300Kb/s,并且有望達到1Mb/s及以上的速度。音、視頻編碼器在功能上有相當大的差別。最終的編碼資料可以利用文本、圖形、腳本形式進行多路傳輸，并且放在能夠?qū)崿F(xiàn)流方式的文件結(jié)構(gòu)中。也就是意味著該文件有時間標記以及其他易于實現(xiàn)流方式的特點，然后再在客戶端進行解碼。編碼過程應該綜合考慮不同編碼速度的定制性能,包損失的容錯性與網(wǎng)絡的帶寬波動，最低速度下好的音頻、視頻品質(zhì)，編碼/流式傳送的成本，流的控制以及其他方面。2．支持流媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡協(xié)議實時傳輸協(xié)議(Real time Transport Protocol，RTP)：這是Internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議。RTF被定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現(xiàn)流同步。實時傳輸控制協(xié)議(Realtime Transport Control Protocol，RTCP)和RTP—起提供流量控制和擁塞控制的服務。實時流協(xié)議(Real time Streaming Protocol, RTSP)：定義了一對多的應用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)。資源預訂協(xié)議(Resource Reserve Protocol，RSVP)：由于音頻、視頻數(shù)據(jù)流比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡的延時更敏感，要在網(wǎng)絡中傳輸高質(zhì)量的音頻、視頻信息，除帶寬要求之外，還需其他更多的條件。RSVP是正在開發(fā)的Internet上的資源預訂協(xié)議，使用RSVP預留一部分網(wǎng)絡資源。3．識別流媒體類型的途徑——MIMEWeb 服務器和 Web 瀏覽器可通過 MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions, 通用因特網(wǎng)郵件擴展)來識別流媒體并對其進行相應的處理。MIME不僅用于電子郵件，還能用來標記在Internet上傳輸?shù)娜魏挝募愋汀?視頻點播壓縮技術對視頻和音頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼的國際標準很多，主要由ITU(國際電信聯(lián)盟)和ISO(國際標準化組織)制定。, ,AC3 等，前三種主要用于視頻會議和可視電話中，而AC3則廣泛應用于LD、CD、DVD 和有線電視中。視頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼標準同樣紛繁復雜，、, +++ 主要面向窄帶視頻應用，比如128K的ISDN和更低速的連接，它們主要用于可視電話和視頻會議中，當然通過提高網(wǎng)絡帶寬也可以用于視頻點播中。而目甜較廣泛使用的則是 MPEG 壓縮編碼標準，包括:MPEG1, MPEG2, MPEO3,MPEG4 和 MPEG7 等。MPEG標準既包括了視頻縮編碼標準，也包括了音頻壓縮編碼標準，以及它們 之間的同步問題。其中MPEG1是為工並級標準而設計的，可適用于如CDROM, VCD, CDI等不同帶寬的設備，；MPEG2的設計目標則是高級工業(yè)標準的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率， MPEG2所要求的傳輸速率介于310Mbps之間，在NTSC制式下分辨率可達720*486，提供廣播級圖像和CD級音質(zhì)，同時MPEG2的音頻編碼可提供和AC3 ，包括左、中、右及左后和右后兩個環(huán)繞聲道，并有一個輔助的超重低音聲道()。MPEG2的一個廣泛應用就是DVD，同時由于它的出色表現(xiàn)使其替代未出臺的MPEG3標準應用于HDTV(高清晰度電視)而且MPEG2向下兼容，即大多數(shù)MPEG2解碼器也可播放MPEG1格式的數(shù)據(jù)；MPEG4標準與前面兩種標準的根本區(qū)別在于它是一種基于內(nèi)容的壓縮編碼方法,它能夠?qū)崿F(xiàn)將圖像中的場景、物體單獨截取出來進行編碼處理，同時，它要求的傳輸速率一般比較低，可在480064000bp/s之間的速率下提供分辨率為176*144的圖像質(zhì)量。由于是基于內(nèi)容進行壓縮編碼的，所以MPEG4更適合交互式的多媒體服務；最新推出的MPEG7標準的正式名稱為“多媒體內(nèi)容描述接口”，目標是對音視頻數(shù)據(jù)進行基于內(nèi)容的檢索，它不對編碼方式進行規(guī)定，而是規(guī)定多媒體信息的數(shù)據(jù)描述格式，從而支持多媒體內(nèi)容的快速、高效檢索。1. 綜合視頻點播業(yè)務對編碼方法的要求主要出于三個方面：（1）視頻服務器存儲空間對編碼方式的高效性有要求；（2）點播業(yè)務的實時性對碼流傳輸?shù)姆绞接幸?；?）當前網(wǎng)絡狀態(tài)的復雜現(xiàn)狀對碼流結(jié)構(gòu)有要求。2．編碼效率保持圖象質(zhì)量的編碼效率是所有壓縮編碼方法追求的直接目標，也是視頻服務器存儲空間限制的結(jié)果。在實現(xiàn)視頻點播業(yè)務時，需要考慮視頻質(zhì)量與編碼方式的不同選擇。3．用戶終端在前幾年用戶如果需要欣賞網(wǎng)絡上的視頻文件，采用的方式只能是下載此文件,然后在本地播放。這種方式造成的后果是：（1)用戶需要等待很長時間，以便于文件下載完畢；（2)用戶需要準備足夠的磁盤空間存儲下載下來的視頻文件。這種基于文件下載的方式給用戶帶來了很多的麻煩，而隨著流媒體技術的應用，則徹底的改變了這種困境?？梢酝ㄟ^在10Mbit/s以太網(wǎng)上觀看10分鐘VCD影片為例來對比流媒體方式和傳統(tǒng)下載方式對用戶使用上的不同情況。表31 兩種播放方式的性能對比情況媒體傳播方式特點舉例下載播放采用下載方式，首先將全部媒 體內(nèi)容存放在本地，然后開始 播放。啟動播放延時長,本地存儲要求大啟動時間長：30 秒；存儲空間人： 90MB流媒體技術客戶端僅收到一小部分數(shù)據(jù) 后。即可以開始播放，以后的數(shù)據(jù)由服務器經(jīng)過網(wǎng)絡連續(xù)傳輸至客戶端。服務器根據(jù)播放速率。網(wǎng)絡流量、緩存狀況動態(tài)地調(diào)節(jié)流的速率，啟動播放延時短，智能流控，保證品質(zhì)。啟動時間短：35 秒，存儲空間兒乎無。由表31可以看出適合于視頻點播業(yè)務的視頻編碼方法，要支持流式的傳輸。目前支持流式傳輸?shù)木幋a主要有：Rm、MPEG4等。4 校園網(wǎng)視頻點播系統(tǒng)的構(gòu)建當前，視頻點播技術正日益受到教育界和商界的普遍關注。各廠商對學校視頻點播系統(tǒng)都投以了極高的熱情，紛紛提出了自己的解決方案。但是對于大多數(shù)學校而言，在有限的資源條件下，完全依據(jù)廠商的方案重新構(gòu)建校園視頻點播系統(tǒng)是不切實際的，“因校制宜”，在現(xiàn)有的軟硬件基礎上進行升級改造才是一種經(jīng)濟實用的選擇。下面我們介紹怎樣構(gòu)建基于校園網(wǎng)的視頻點播系統(tǒng)，以使學?，F(xiàn)有的硬件資源得到充分利用。 系統(tǒng)功能我們所要構(gòu)建的基于校園網(wǎng)視頻點播系統(tǒng)，功能框圖如圖41所示。各教室、實驗室、教研室、行政辦公室、會議室、圖書館、學生寢室等都裝有計算機終端或帶有機頂盒的電視終端，學校領導、教師、學生等都可以