第26卷第Vd6期0微6电子IN技术总第124期l卯8年62N加nCROIE以孤工ROCTEO田服l刀心Y2月1视频点播系统(VOD)沈振远`现状与未来浙江省电子工业局(杭州,(X)31X3摘要本文介绍了两种:VOD系统的框架结构,、工作原理,阐述了VOD的关健。技术问题关键词机顶盒、视频服务器技术并时VOD的发展作了预测VOD机顶盒视频服务器技术li陀哭ntSitLatVioedLdSyn块n阳no雍m(v0D)nnonda地刃瑰10例nentS卜”Zhe玛咽叨(乃五山堵乃伪￡眠凡喇功亡了公勺刀此介以~nsu通场吧乃。u310以〕3)A加住,iesrdcsbctshTkeyisPaeporreviewst协。founad一itonaleo加idovetinosantdisorti嗯eapopirneiples,ecttnhfo,lo留ofVOD:tesPtoobx,esrevrstechnloyg,ndaprdecistthedevelopmenVODK勺用陷n如VODSetPto,VidorevserseTchnolo勘产概述严格地说近几年来发展起来的视频点播系统用户可在家中的电视机前,通过遥控器选择按自己的意愿来点播电视购物、、信息查询、、家庭、远程医疗、、电视教育、电子邮件旅(VOD:Vdoi,式电视的一部分是有线电视网络的拥有者。DneOnrad),它是交互邮游指南订票预约,股票交易等等……这一。技术的出现极大地提高了和改善了人们的,—电部门广播电视部门和电信网的拥有者,所虎视耽耽的一块肥肉,—VOD技生活质量和工作效率交互式电视之所以有如此大的魅力要是其现在市场和潜在市场之巨大194,主术的出现在某种意义上讲是电视技术领域,虽然的一场革命要发达国家其巨大的潜在市场。,使世界主,年全球交互式电视的市场仅为,20(刃万,都投入了大量的资金加速开美元业内专家预计,,到2(X科年其市场将。发和完善这一系统VOD上升至374亿美元。其中美国占一半以上技术之功能远远超出人们的想象:据伦敦咨询机构OVLM预测,()5年世到2X编辑部收稿日期l卯8一11一1第6期沈振远:视频点播系统(VOD)现状与未来界上将有5140万个用户将通过CATV或电话线进人交互电视。我国的交互电视的发展还难以预料,只要网络费用和机顶盒等价格大幅的下降,达到用户能承受的能力,那么VOD也许会像VCD一样火爆起来,从而形成为电子信息产业一个新的经济增长点。交互式电视的主要功能是视频点播(VOD)。早在九十年代初,一些发达国家就纷纷掀起对交互电视研究的热潮,并先后建立起几十个交互式电视试验网。位居美国CATV业务量第二位的时代华纳公司率先将这种电视系统投人商业运营。由于这些试验需建立高速传输和宽带交换,以及投资甚巨的基础设施,从而使得其建置成本过高;用户也不愿仅仅为点播而付出如此高昂的费用,加之受交互式电视相关技术尚不成熟所限,导致许多实验网纷纷夭折。其结果使得交互式电视服务未能像最初所预期的那样迅速发展起来。目前,视频点播(VOD)所采用的方案主要有二种:一是利用计算机局域网,通过视频服务器和磁盘陈列,提供动态视频(MPEIG、2,AVI、MON)、图像(JEPG、BMP、TIF、邢D、PCD等)、声频(MDII、WAV、M3P)节目的点播和交互式多媒体服务,但此系统投入巨大,一个试验小区以l万户用户计,总投资约为6千万人民币,没有政府的支持,仅仅靠用户来分担费用,那是不可思议的。此系统一般适应于城市以VT网。二是采用光盘(光驱)陈列,由宽带视频程控交换系统、视频机顶盒、上行用户点播系统、中心控制和计费系统等组成,该系统方案其中还将军用扩频技术移植于CAW网作为加载传输手段,以及采用VHF高频CATV接人技术等。该系统特别适合于和中类宾馆、花园小区,其一次性投资仅为前一方案的十分之一至百分之一,即整套设备(以20个房间为例)约为03万元人民币。这是一种适合中国国情的宾馆或小区VOD的首选方案。下面就上述二个系统方案的特点、工作原理等分别作一论述。2采用视频服务器的VOD系统21系统构成及原理图l给出了该系统结构的框图。坂性,理PC视网络节目侧作孩服工作站务仁套篇图1采用视频服务器的VOD系统结构框图其系统主要有以下几部分组成:(l)中心机房部分①视频服务器功能:存贮视频节目,提供服务,监控系统运行;硬件平台:高性能CP服务器+大容量磁盘机;软件平台:WindowsTN反vrer40+ns30+SQLeSrver63;系统管理服务器:Mla唱ersevrrel0;数据服务器:MediaeSrver10;②节目制作工作站功能:制作视频图像;硬件平台:微机+录像机十CD/VCD/超级VCD,高性能MPEG一1压缩卡;软件平台:Wnidows59;其它软件:媒体编辑制作软件包。③管理工作站功能:系统维护管理。(2)用户部分提出服务请求,实现服务。(3)远程管理部分8微。电子技术;;在远程完成部分系统管理功能2节目支持(5)22系统特点(4)灵活的客户端解压方式览器,()l面;采用WWW浏提供友好界3,集群功能VOD实际应用系统方案图2给出了一个实际应用的(2)(3)视频服务器采用,T操作系统N,硬系统件平台可选择伸缩性好;、框图还提供交互视频服务器。除视频声视节目外服务器控制单元(>姗花C一2盯V开关关工作站站图形处理机机机项盒盒TV图2实际应用的V()D系统在图2,服务器控制单元对信息码流进;只能望而却步VH28。杭州威信通公司开发的,行控制与播放视频服务器进行信号资料的,。0VOD系统,不仅价格便宜(25万人,存储及读取;多工器对信号进行加密处理、民币/套)且其性能优良、功能齐全,是适。多工混合和插人系统控制信号机负责用户资料建档及加扰单处理盘、、系统控制主、合目前我国宾馆酒店普及推广的产品3所示放大器。计费控制。节目更新主、其系统组成框图如图控日使用权限控制等邻道调制光袅陈止口图形处理机负责节目选单处理、信息选、电列陌门答路W机顶盒图像压缩以及图形处理;硬盘;光字.机TV磁带用来存储压缩后的数据信息STB用户机顶盒()用于。MPEIG、2的解压缩和上行信息的处理机顶盆V了3采用光驱陈列的VOD系统VOD图33VH口8X)(VOD系统方框图系统在国外各类大中型宾馆,、1酒,系统工作原理VH28《)系统主机在收到点X店使用十分广泛我国香港为40白。日本的普及率达56%播命令后,%,而内地基本上尚处于空,自动识别用户身份令放,、地址,以及点播要求指,由于我国经济发展相对比较落后,而国自动打开光驱陈列机电源,进行影片播。外的VOD系统价格又十分昂贵(一套系统影片信号经邻道调制器调制成数字化射通过电缆传输到用户终端机顶盒约2田万元人民币)因而国内大部分宾馆频信号上,经解调成为模拟音视频信号送至电视第6期沈振远:视频点播系统(VOD)现状与未来机。此时,客户就可以看到清晰、逼真的图像和听到声音。32系统特点(l)数字化射频信号传输V甩80系统的传输信号为音视频压缩全数字化信号,数字压缩技术采用MPEC-l;(2)字幕控制电脑采用Mic~tf公司的Windo划98平台;(3)字符显示采用505技术;(4)通信采用双音多频DIME技术;(5)数字传输技术;(6)视频宽带交换技术;(7)塔式光驱陈列结构,数据总线并列连接,具有高可靠性和可维护性;(8)无频道分配限制;具有30路影片源,可同时容纳50个客房;多用户同场不存在频道分配问题。33系统技术指标331系统指标①节目数03部影片(270分钟);②全点播妻30片库;③容纳客房数50间;④系统响应时间:a进人播入时间<105;b退出时间<55;⑤电源功耗蕊IkVA;⑥系统全自动运行,无人值守。332射频传输指标①频带范围48MHz一860MHz;②频道带宽SMHz;③图像载频输出电平39一113d;B④邻道抑制>sd;B⑤MPEG一1信号传输;⑥输出阻抗>sn⑦视频调制度785%⑧带外抑制>56d;B⑨频率准确度士ksHz333音视频指标①信号方式NISC358/PAL443②视频输出电平1士0ZVp一p负极性同步③视频输出阻抗>75n不平衡④水平清晰度)250线;⑤音频输出电平2OV⑥音频输出声道数2个;⑦音频动态范围)godB;⑧音频信噪比妻90dB;⑨音频幅频特性02Hz一02kHz士3dB。34系统功能(l)OAVT/VOD切换:(2)VOD节目点播;(3)快进、快退;(4)左右声道切换(伴音消失);(5)节目菜单浏览;(6)节目内容服务;(7)宾馆信息服务;(8)自动计费打印;()9用户开通手续管理。4VOD采用的技术途径目前,现有的有线电视的带宽为570MHz按SMHz一个模拟频道计算,大约可以有85个模拟频道,根本无法实现交互式电视系统用户对频道的选择,必须采用数字调制技术以提高在现在频带基础上的视频信号路数。数字视频压缩技术目前一般采用MEPG一2和MPEG一l,MPEG一2主要用于,高质量的图像压缩后的带宽为4SMib“s,而MEPG一1主要用于相当于录像机播放的中等质量的图像,其压缩后的带宽约lSMib口S,数字调制技术主要有:Q飞K及46QAM。Q邢K可在1路模拟频道内传递01Mib『S的数字信号,它对网络要求比较低;麟QAM调制技术可在1路模拟频道内传递40Mib口S数字信号,它对网络的要求较高。目前小区的网络质量较差,但Q邢K技术已成熟,故可采用QsPK数字调制技术,10-润~~~微一叫电子..~.技,术~侧-1路SMHz可一-一一一一一~-~~.-路一一一转送s,5MPEG一,1视频信号及1路20肠i口的图文信号如果电缆网络等;,一,--一-的开/关一选择-~---一--~~VOD或标准电视操作、一-一一-;目~一(4)控制用户的电视机(5)交互式购物(6)(7)(9)5录像机和VCD为75路,0MzH带宽考虑现有模拟频道为30可作交互电视的频道带宽为4仪)MHz;;即50个模拟频道按上述交互电视方案可传送250路MPEG一交互式教学;l视频信号MPEG一。如果能实现,与家庭用计算机接公用设备监测;口;在有线电缆内的64QAM调制技术拟频道可传送28l’,,路模则50(8)数据传输路1信号XX)路视频信号个模拟频道可传送2《若全,0)传输性能的遥测及质管(11。部采用。MPEG一2数字视频压缩技术一l个2机顶盒组成及设计,SMHz频道只能传送46套MPEC一2视频机顶盒是交互式电视系统的终端、已从、信号目,鉴此,为了提供用户大量的视频节一一个多频率调谐器和解码器变为大量电影多媒体新闻等联机数据库的前端控制。、采用MPEG1视频信号作为交互式电。它、视的主要视频方式是必然的的组成主要有:ADSL数字调谐器、AIM单元、555交互式电视的关键技术11接口、图像及声音的解压,NTSC口、以L、SECAM或RGB编码口双向通道接。,、e机顶盒(s1tTop机顶盒功能Bxo)技术远程控制接内存接,口及扩展接口机顶盒设计的重要原则是开放式结构户提供更多的服务这是因为:以便为用电视机顶盒是VOD系统用户购置的用于节目选择与VOD交互通信的用户所用设(l)术;采用开放式结构乃不会冻结现有技它能与网络有效连接,备,其功能主要有(l),:指示用户室内设备、网络传输和节(2)充性。;目资源状态在用户的电视屏幕上显示所提;;(3)采用模块化结构图4具有灵活的可扩VOD供的服务项目信息和选单(3)(2)把用户的选择传送到控制中心提供用户的基本控制功能,为典型有线电视的机顶盒方如电源框图。数字调诺器气TM_开放式音频解压缩器左声道右声道L一S甲|控ì日代叮rl聪泥针口一川妇esJ接改`十呻`!||一下遥。处理器开放式视频_解压缩器!!J苦系统}总线带外信号凋制解调器控制系统RAM扩展接口1IIR图4典型有线电视VOD的机顶盒框图第期沈振远:视频点播系统(O现状与未来13机顶盒工作原理(l控制系统:或称微处理器,它是机顶盒的心脏,它从ROM中读取启动程序,并把机顶盒功能程序和动态数据存到ARM中,与机顶盒的功能模块一起,通过系统总线,完成机顶盒的整体功能。(2)数字调谐器:它从控制系统的接收系统,通告它有关传输类型、带宽、频率、解调方式和解码信息,在初始化之后,它给ATM处理器传送一个包括多个程序和程序线路(hTread)数字或数据流。数字式调谐器要选择的每个频率可以是不同组的,并发送节目,每个组在不同频率间隔可以有2-10个节目。(3)ATM处理器:该处理器从数字式调谐器接收多组数据,通过控制系统模块、命令控制,选择相应的数据包,ATM处理器将所选择的数据分成三个流:视频数据流、音频数据流及一个反馈控制系统模块的数据流,分别送到其相关的解压缩器中。(4)ADSL接口:在电信系统oVD中,需要ADAL接口,它的任务是将电信非对称数字式用户线路数据传送给机顶盒,以及该机顶盒的数据传送给ADSL,它能把压缩的数字式音频、视频从信号处理器传送给开放式视频、音频解码的电路。()5开放式音、视频解压缩器:它们分别从控制系统中接收视频、音频的解压算法,及以ATM处理器中接收压缩的音频、视频数据,经解压后分别送到TV的左右声道,和NISC/以口SECAM编码器中。(6)NTSC/PAUSECAM编码器:MSC/PAUSECAM编码器的功能是将解压缩的视频信号y刀V或RGB编码成现行标准电视接收机能接收的NISC/以USE以M制式。(7)带外信号调制解调器:它提供了机顶盒控制系统和CATV前端的视频服务器之间的接口。(8)RI远程接口:RI远程接口功能是提供通用的IR远程控制设备的接口。(9)系统功能的操作实现,机顶盒所有功能是通过对控制系统(CPU)的编码,由机顶盒的硬件选择机构去执行。52视频服务器技术视频服务器是交互式电视(ITV)的心脏,服务器的主要存储媒体是硬盘陈列、光盘和8~磁带,其核心技术是数字压缩技术。用于视频服务器的数字压缩技术除了MPEG技术外,还可采用一些专用技术。视频服务器的作用是存贮所有节目源,接收并存储来自所有用户的全部信息后,对其进行检查和服务,并快速传递信息。视频服务器的最大特点是要求数据流的平稳性,它希望视频数据流以精确的2979帧/s传输,还应具备较好的交互性,可靠性和可扩展性。所采用的视频磁盘还应满足下述要求:(l)以识别纠误而不中止视频数据流的方式完成修正;(2)利用顺序寻址适应视频数据的固有特性;(3)尽可能顺着视频数据流,利用有识别的嵌人地址,而不必重新校准;(4)提供适于视频记录和重播的简单命令。12微电子技术结束语6上面我们较详细地讨论了两类的组成、工作原理、关键技术等。前一类是以视频服务器存贮节目源的,它主要依托于光纤到小区(FFIK)、光纤到用户临Tlll)、及光纤同轴混合电缆(HFC)接人网的CATV网或ADSL,其用户可以是ro-1(D为户,VOD服务器的容量可以是几十到几千套的MPEG一1或MEPG一2的节目源。它可将远方的VOD服务器上的节目传输到家中的机顶盒上,由机顶盒对节目的数字码流进行解码,然后送到电视机播出所点的节目,其优点是极为方便。但此方案至今在全世界未能得到广泛的应用,主要原因是投资非常大,建立一个含有一万个用户的小区系统,投资额需要1仪X)一6汉刃万元人民币,如此巨大的投资若要用户在3年内分担,这是难以承受的。为了解决此问题,有人提出了NVOD方案,即所谓的准点播电视方案,这种NVOD的上行点播数据是通过一般电话线传输的,下行的电影节目数据是通过现有的CATV网向下广播,用户打电话点播后要等15一30分钟后才能看到节目,这种NVOD是利用了现有的CATV网才使成本降低,但是它失去了标准VOD的任意切换、快进快退、定格、慢动作等播放效果,也就失去了VOD的特色和优点。本文介绍的后一种方案,即适合于宾馆、公寓的利用光驱陈列,作为节目源的VOD,该系统方案除容量VOD不够大以外,一般用户在50个以下,其它性能均能满足VOD的要求V,OD其成本只在30万元人民币/套左右,是进口同类产品的十分之一,是具有良好性价比的产品,估计在未来3一5年内在我国各类大中型宾馆、公寓等将会得到广泛的应用。总之,随着我国改革开放的不断深人,人民大众的物质、文化生活的不断改善和提高,VOD这种先进的信息传播工具一定会走人千家万户,同时VOD的附属产品也将成为我国信息产业新的经济增长点。参考文献1陆雪萍交互式电视的关键技术电视技术,l卯8;(3)2VH口8(刃型交互式影视点播系统技术报告威信通通信工程(杭州)有限公司3关于开展交互电视(VOD)试验工作的汇报浙江大学浙江省广播电视科研所4VOD技术及其在HFC网中的应用ntIemitaon司BarDdc、itgnTechilol卿198;(3)沈振远1349年or月出生l%3年毕业于中国人民解放军重庆通信兵技术学校电子情报专业;1%3一1984年原电子部第十七研究所1984年一至今浙江省电子工业局、中国电子学会高级会员副处级调研员。