高職院校校園網(wǎng)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)

摘要：視頻點(diǎn)播技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是多媒體數(shù)據(jù)壓縮解壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅速新興的一門綜合性技術(shù)。本文提出了符合高職院校應(yīng)用需求的校園網(wǎng)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，給出了一個比較詳細(xì)完整的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:視頻點(diǎn)播；流媒體技術(shù)；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)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(diǎn)播系統(tǒng)概述

視頻點(diǎn)播是一種按需要的交互式點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)播業(yè)務(wù)就如同在自己的影碟機(jī)或錄像機(jī)上看節(jié)目一樣方便，不僅可以調(diào)用節(jié)目，還可以對節(jié)目實(shí)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(guān)的詳細(xì)信息。視頻點(diǎn)播向用戶提供的服務(wù)的內(nèi)容將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的錄像帶的內(nèi)容。隨著這一技術(shù)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(shí)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(zhì)量和工作效率。

1.1視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

VOD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成一般可以分為三個部分:服務(wù)端系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，客戶端系統(tǒng)。

1) 服務(wù)端系統(tǒng)

服務(wù)端系統(tǒng)一般由視頻服務(wù)器、各種管理服務(wù)器以及控制網(wǎng)絡(luò)部分組成。各種管理服務(wù)器主要完成一些用戶信息管理和計(jì)費(fèi)工作，以及影視材料的整理工作和安全保密等。控制網(wǎng)絡(luò)部分主要完成各種服務(wù)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(wù)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(biāo)是實(shí)現(xiàn)壓縮媒體數(shù)據(jù)的存儲，以及按請求進(jìn)行媒體信息的檢索和傳輸。視頻服務(wù)器與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)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(shí)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(wù)端系統(tǒng)還需要完成諸如用戶實(shí)時請求處理、允許控制(Admission Control)服務(wù)等功能。

2) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含主干網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩部分，是影響連續(xù)媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件。由于媒體服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部分投資巨大，所以在設(shè)計(jì)時不僅需要考慮當(dāng)前的媒體應(yīng)用需要，而且還要考慮將來發(fā)展需要和兼容性。當(dāng)前，用于建立這種服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)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(luò)技術(shù)主要是:以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術(shù)。這些網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)都有各自具體的服務(wù)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(shè)備，使用者才能與某種服務(wù)或服務(wù)提供者進(jìn)行互操作。實(shí)際上，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，它是由帶有顯示設(shè)備的PC終端完成;在電視系統(tǒng)中，它是由電視機(jī)加機(jī)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(guān)的各種軟件技術(shù)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(jìn)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(luò)中斷與演播中斷的協(xié)調(diào)等問題都需要進(jìn)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(diǎn)播就是讓用戶通過點(diǎn)擊web頁面上的視頻播放超鏈接，實(shí)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(jī)制向服務(wù)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(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)響應(yīng)用戶點(diǎn)播需求，動態(tài)生成web頁面(包括用戶點(diǎn)播的視頻節(jié)目信息和視頻播放超鏈接)，采用流媒體技術(shù)響應(yīng)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(shí)時傳送。

1.3符合高職院校應(yīng)用需求的校園網(wǎng)VOD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義

1.3.1不同于其他各種環(huán)境中的VOD

目前，VOD技術(shù)應(yīng)用于電信的寬帶網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)等方面的探討比較深入此外，應(yīng)用于賓館、酒店、娛樂場所，住宅小區(qū)的VOD系統(tǒng)也有應(yīng)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(jié)構(gòu)不僅包括點(diǎn)播子系統(tǒng)，還包括收費(fèi)和結(jié)帳等財(cái)務(wù)方面的子系統(tǒng)，而后者是非營利性質(zhì)的;前者的用戶終端是電視機(jī)，而后者的用戶終端是計(jì)算機(jī);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(yīng)用需求的校園網(wǎng)VOD系統(tǒng)的意義

基本設(shè)計(jì)思想是從高職院校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)際情況出發(fā)，以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP架構(gòu)，采用高性能價(jià)格比的服務(wù)器作為前端視頻服務(wù)器，采用以PC作為網(wǎng)絡(luò)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(guān)配套產(chǎn)品，提供符合高職院校特點(diǎn)的“端一端”的、低成本的整體解決方案。

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

1) 系統(tǒng)能提供穩(wěn)定的視頻流，滿足點(diǎn)播、組播的要求，并確保多人同時點(diǎn)播同一節(jié)目和不同節(jié)目的服務(wù)質(zhì)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(yīng)的視頻內(nèi)容，內(nèi)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(nèi)容目錄，供系統(tǒng)管理員查詢、維護(hù)視頻節(jié)目庫。

5) 用戶界面盡可能的簡單、實(shí)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(rèn)證。

2基于高職院校應(yīng)用需求的校園VOD開發(fā)實(shí)踐

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yīng)用需求開發(fā)校園VOD系統(tǒng)。

2.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(luò)系統(tǒng)兩個方面來說明。

1) 視頻點(diǎn)播服務(wù)器:它是硬件環(huán)境的最核心部件，視頻點(diǎn)播服務(wù)器的性能規(guī)格通常要考慮到內(nèi)存大小、CPU速率、硬盤總線帶寬、網(wǎng)絡(luò)適配卡的帶寬、MCA或PCI總線帶寬等。本系統(tǒng)在服務(wù)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(wù)器。

2) WEB服務(wù)器:用以發(fā)布系統(tǒng)網(wǎng)站，服務(wù)器上安裝Mierosoft Intemet Information Server6.0。系統(tǒng)網(wǎng)站的頁面和應(yīng)用程序?qū)惭b在這臺服務(wù)器上。

3) 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:用以儲存視頻數(shù)據(jù)信息，在服務(wù)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(wù)器上。

4) 硬盤陣列:由于視頻點(diǎn)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(shè)備。

5) 客戶端就是普通的PC機(jī)即可。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含主干網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩部分，是影響連續(xù)媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件。由于媒體服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部分投資巨大，所以在設(shè)計(jì)時不僅要考慮當(dāng)前的媒體應(yīng)用要求，而且還要考慮將來發(fā)展需要和兼容性。當(dāng)前，用于建立這種服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)物理介質(zhì)主要是:光纖、同軸電纜、雙絞線和無線網(wǎng)。而采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是:以太網(wǎng)(Ethemet)、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)(FDD工網(wǎng))和星型網(wǎng)絡(luò)ATM技術(shù)。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(shù)是100M以太網(wǎng)技術(shù)。

2.1.2軟件實(shí)現(xiàn)

服務(wù)器端的軟件系統(tǒng)如下:

操作系統(tǒng):Windows2003 server

Web服務(wù)器:Tomcat4. 1. 18 C J2dkl. 4

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:SQL Server 2000

流媒體服務(wù)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(diǎn)工作在于服務(wù)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(wù)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(diǎn)播系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1視頻點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)播應(yīng)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(zhuǎn)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(yuǎn)端的視頻點(diǎn)播服務(wù)器。

3) 點(diǎn)播功能:能為觀眾提供操作方便、結(jié)構(gòu)清晰、外觀時尚的點(diǎn)播平臺。

4) 客戶層面:為觀眾提供節(jié)目內(nèi)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(diǎn)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(hù)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(diǎn)播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在對用戶的需求進(jìn)行調(diào)研后，將視頻點(diǎn)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(jié)構(gòu)。

其中，最低層管理層主要解決節(jié)目制作、發(fā)布和維護(hù)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(nèi)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(guān)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(shè)計(jì)服務(wù)對象是收看節(jié)目的觀眾，所以客戶層界面設(shè)計(jì)必須考慮到應(yīng)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(jìn)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(nèi)容簡介功能(便于用戶了解節(jié)目內(nèi)容，收看自己感興趣的節(jié)目)等。

2.3 Real視頻點(diǎn)播服務(wù)器配置和應(yīng)用

1) Realserver的配置

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

2) RealPlay播放器的安裝

在安裝和配置了服務(wù)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(fèi)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。可以通過此軟件及專用的視頻采集卡將各類模擬視頻信息轉(zhuǎn)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(shè)置壓縮比例和選擇適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。Real視頻格式還可支持自動偵測網(wǎng)絡(luò)速率的功能。

3結(jié)束語

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

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