基于web实现校园网络视频点播系统设计_学士学位论文(编辑修改稿)

基于web实现校园网络视频点播系统设计_学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

流的时间和肉容是不由客户端决定的，不论客户端是否愿意接收，服务器都将发布单播流，当然客户端有权不接受，点播是指用户主动的点播媒体流，仅当客户端发出请求时，服务器端才发送单播流。 基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 6 （ 2）广播 (broadcast) 广播时服务器端将发布一流媒体副本到网络中的所有用户，在带宽资源利用方面，单播和广播都存在弱点，当将同 一 数据发往网络上的某一部分客户的时候，单播 （ 不论是点播单播还是广播单播 )和广播都将浪费网络资源。 单播是通过发送数据的多个副本而浪费带宽的。 广播则是将数据发往整个网络，而不管数据是 否都是用户需要的，因而浪费带宽 ， 违背了某些不想观看该广播节目的用户的意愿。 （ 3） 多播 (multicast) 在多播中，用户通过监视特定的 IP 地址接收多播流（以与特定频率从电视台接收信号类似 )，它克服了广播和单播方法的弱点。 多播是由客户端决定是否监听多播地址。 多播通过让网络只在需要时才复制数据包而节省了带宽，并且控制了网络流量。 其最大好处是节省网络带宽 ， 多播服务器将媒体流传递到许多客户端，但只使用单个流的带宽。 基于实用性和交互性的分类 1． 准 视频点播 (NVOD, near VideoonDemand) 准视频点播 (Near Video On Demand)是真视频点播的替代物。 准视频点播就是将一个节目每隔一段时间 (如 10 分钟 )重播 ， 收视者能在等待最短时间收看自己点播的节目。 用户观看电视节目时 ， 交换机将用户终端与最近将要从头开播的频道连通，用户等待的时间不会超过某个时间间隔。 如在视频服务器内一个时间长度为 N 的节目 ， 经视频服务器 9 个输出通道分别输出 ， 第二个通道相对第一个通道延时 N/9 时间播放，第三个通道相对第二个通道延时 N/9时间播放，依此类推。 这样相邻通道播放的是相同节目，但时间间隔均是 N/9， 用户在点播后的 N/9时间内就可看到自己点播的节目。 2． 真视频点播 (TVOD,True VideoonDemand) 真视频点播 TVOD 也被称为视频点播 VOD,前面所讨论的都是真视频点播概念 , TVOD系统是通过为每个点播用户开设单独的播放流来实现的 ， 并根据用户的请示对播放流进行各种控制 ， 为每个点播用户分配相应的带宽， TVOD 系统的每个用户都可随时点播收看节目，可以控制节目的播放、暂停、快进和快退等， TVOD 系统视频服务器对用户的点播能做到及时响应 ， 但是 TVOD系统对有线电视网络前端和传输网络都有 比较严格的技术要求。 3． 交互式视频点播 (IVOD, Interactive VideoonDemand) 它比前两种方式有很大程度上的改进 ， 它不仅可以支持即点即放 ， 而且还可以让用户对基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 7 视频流进行交互式控制。 这时 ， 用户就可像操作传统的录象机一样 ， 实现节目的播放、暂停、快进、快退和自动搜索等。 基于系统服务的规模分类 1．小型视频点播系统。 一般适用于 50个用户以内的小型网络，用它可构造多媒体教室，公司内部培训系统和银行、旅游等特殊服务行业视频信息服务系统。 2．中型视频点播系统。 一般适用于服务的用 户数目为 50100之间，可在学校的多媒体网络教学、宾馆的娱乐和大公司职工的技术培训等领域使用。 3．大型视频点播系统。 一般适用于城市有线电视的发展以及大型连锁店的商品浏览、网上超市等，用户数目为 1000以上。 基于 Web方式校园网 VOD系统的设计意义 不同于其他各种环境中的 V0D 目前， VOD技术应用于电信的宽带网络和有线电视网等方面的探讨比较深。 此外，应用于宾馆、酒店、娱乐场所，住宅小区的 VOD系统也有应用。 但是以上各环境中的 VOD系统与基于 Web方式校园网的 VOD系统在很多方面存在差异 ，比如，前者是营利性的系统，其系统结构不仅包括点播子系统，还包括收费和结帐等财务方面的子系统 ； 而后者是非营利性质的 ； 前 者的用户终端是电视机，而后者的用户终端 可以是电视机也可以是 计算机 ， 前者与后者的用户接入网也有所区别。 系统 意义 基本设计思想是从学院现有网络资源实际情况出发，以现有网络系统为基础，基于标准的 TCP/IP架构，采用高性能价格比的服务器作为前端视频服务器 ， 采用以 PC作为网络用户接入终端，并集成节目管理、用户管理等软件模块及相关配套产品，提供符合学院特点的 “ 端一端 ” 的、低成本的整体解决方 案。 鉴于学院建立的是一套综合的视频点播服务系统 ， 而且所要服务的对象不仅包括在校师生，还要包括职工家属，所以在设计系统方案时考虑系统建成后必须达到以下目标： 基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 8 ，满足点播、组播的要求，并确保多人同时点播同一节目和不同节目的服务质量。 ，内容尽可能丰富。 能方便有效地加载视频节目，并生成一个内容目录 ， 供系统管理员查询、维护视频节目库。 ，不同层 次用户均能快速掌握。 3 基于 Web 的视频点播简介 需要解决的问题 1． 视频资料的质量 在设计视频点播系统时，我们需要考虑用户的网络带宽以及对视频资料的视听觉质量要求。 鉴于 CERNET 的用户桌面带宽均较高，一般都为 10Mbp/s或 100Mbp/s，因此，我们在制作视频资料时，主要考虑了画面质量，在保证画面质量较好的情况下尽量降低带宽要求。 一般我们采用视频帧速 30 帧 /秒、声音采样频率 的参数制作视频，视频带宽要求为220Kbp/s350Kbp/s。 2． 视频资料的分类 视频资料的类别应有确定的标准，能为用户所公认，也 便于用户的检索。 对于一般的教学资料，我们按照学科分类的标准划分， 对于影视剧作品，主要按出品国或地区分类。 3． WEB 页面的设计 在页面设计中，主要考虑的问题是呈现给用户的信息和页面的版式设计。 呈现给用户的信息除了视频资料名称外，还应包括播放时长、音频和视频的质量参数等。 此外，还应提供资料检索服务，便于用户查找所需的内容。 版面设计上力求朴素大方，结构合理，便于用户浏览。 总之，在 WEB 页面设计中，我们强调的是以实用性和易用性为主。 4． 服务器 的选择 基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 9 视频点播系统的服务器包括 WEB 服务器、数据库服务器和流服务器。 我们应根据可能同时访问的用户数量，决定服务器的数量。 如果用户数量不多，可考虑将三项服务置于一台服务器上；如果访问的用户数量较多，数据库又较大，则应将各项服务分别安装于不同的服务器；尤其是对于流服务，甚至还可用多台服务器提供集群服务，以满足用户的需求。 此外，还应考虑系统将来的扩展和用户的增加，服务器在性能上应留有余量。 5． 视频数据库的管理 各类数据库产品均提供了客户端供用户通过网络管理。 但这种方式存在一定的不便，管理员须在客户机上安装数据 库的客户端软件才能维护数据库。 因此，在实现视频点播系统时，应设计好基于 WEB 的视频数据库管理程序，实现随时随地的数据维护。 系统 工作原理及流程 基于 Web 方式的视频点播就是让用户通过点击 Web 页面上的视频播放超链接，实现播放视频节目。 在这一过程中，用户端浏览器获取了超链接中的 URL，通过 URL 机制向服务器请求视频节目，并调用媒体播放器来接受和播放视频节目。 系统中采用动态网页技术和数据库技术实现响应用户点播需求，动态生成 Web 页面（包括用户点播的视频节目信息和视频播放超链接 )，采用流媒体技术响应播放视 频节目需求，向用户端传送视频节目，并保障视频节目的实时传送。 系统主要流程是响应用户点播要求，并实时传送用户点播的媒体文件。 图 31 所示的是用户通过浏览器检索视频节目信息并点播视频节目时，系统所发生的流程。 首先，用户通过浏览器向 Web 服务器发出请求视频节目的信息（如节目名称、编号、介绍、图片、视频节目在流媒体的路径等 )； Web 服务器响应用户的请求到数据库中检索相关视频节目信息（根据节目名称或编号来检索）后，将该信息返回给用户；然后用户根据返回的视频节目信息，获取要点播视频节目的节目路径后，向流媒体服务器发出 请求；流媒体服务器获取传送过来的节目路径后，检查改路径是否正确，如果正确，流媒体服务器就向发出请求的用户传送点播的视频文件，最后用户通过媒体播放软件接收视频文件并进行播放。 基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 10 图 31 视频 点播流程 流媒体技术 简述 流媒体概念 流媒体 (Streaming Media)是指运用可变带宽技术，在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音 /视频数据的一种格式。 流媒体在播放前只将部分内容 缓存， 并不下载整个文件，在数据流传送的同时，用户可在计算机上 利用相应的播放器或其他的硬件、软件对压缩的动画、视音频等流式多媒体文件解压后进行播放，这样就节省了下载等待时间和存储空间，使时延大大减少，而多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。 如果将文件传输看作是一次接水的过程，过去的传输方式就像是对用户做了一个规定，必须等到一桶水接满才能使用它，这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的 影响；而 流式传输则是，打开水龙头等待一小会儿水就会源源不断地流 出来，而且可以随接随用，因此，不管水流量的大小也不管子的大小，用户都可以随时用上水。 从这个意义上看，流媒体这 个词是非常形象的。 流媒体实现 流媒体是在目前的网络带宽还不能完全满足巨大的音频、视频、 3D 等多媒体数据流量 用户端 Web 服务器 数据库 流媒体服务器 返回检索到的信息 检索视频节目信息 获取 视频节目信息 请求视频节目 传送请求视频节目 存放视频节目 存放视频节目相关信息 基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 11 要求的情况下产生的，所以在流媒体通信技术中，应首先对音频、视频、 3D 等多媒体文件数据进行预处理后才能进行流式传输。 它主要包括降低质量和采用先进、高效的压缩算法两个方面。 其次，在整个的传输和控制过程中，必须采用一定的网络协议来实现流式传输。 流媒体实现原理简单地说就是首先通过采用高效的压缩算法。 在降低文件大小的同时伴随质量的损失 ， 让原有的庞大的多媒体数据适合流式传输 ， 然后通过架设流媒体服务器 ，修改 MIME标志 I通过各种实时协议传输流数据 I其原理框图如图 32所 示： 图 32 流媒体实现原理框图 1． 预处理 多媒体数据必须进行预处理才能适合流式传输，这是因为目前的网络带宽相对多媒体巨大的数据流量来说还显得远远不够。 预处理主要包括两方面： 一 是采用先进高效的压缩算法；二是加入一些附加信息把压缩媒体转为适合流式传输的文件格式。 其技巧在于压缩原始的音频、视频内容，使其能够在窄带或宽带通道上以流的方式传给用户，预处理在编码器内完成。 编码方式的选择可以是多种多样的。 Microsoft,Heal Networks, Apple Computer以及其他各方均提供关于编码、流式传送以及客户观看等方面的享有专用权的方案。 常规视频编码速度的范围从 20Kb/s到目前的 300Kb/s,并且有望达到 1Mb/s及以上的速度。 音、视频编码器在功能上有相当大的差别。 最终的编码资料可以利用文本、图形、脚本形式进行多路传输，并且放在能够实现流方式的文件结构中。 也就是意味着该文件有时间标记以及其他易于实现流方式的特点，然后再在客户端进行解码。 编码过程应该综合考虑不同编码速度的定制性能 ,包损失的容错性与网络的带宽波动，最低速度下好 的音频、视频品质，编码 /流式传送的成本，流的控制以及其他方面。 2． 支持流媒体传输的网络协议 实时传输协议 (Real time Transport Protocol， RTP)： 这是 Inter上针对多媒 体数据流的一种传输协议。 RTF被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作 ， 其目的是提供时间信息和实现基于 WEB 实现校园网络视频点播系统设计 12 流同步。 实时传输控制协议 (Realtime Transport Control Protocol， RTCP)和 RTP— 起 提供流量 控制和拥塞控制的服务。 实时流协议 (Real time Streaming Protocol, RTSP)： 定义了一对多的应用程序 如何有 效地通过 IP网络传送多媒体数据。 资源预订协议 (Resource Reserve Protocol， RSVP)： 由于音频、视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感 ， 要在网络中传输高质量的音频、视频信息 ， 除带宽要求之外 ， 还需其他更多的条件。 RSVP是 正 在 开发的 Inter 上 的资源预订协议， 使用 RSVP预留一部分网络资源。 3． 识别流媒体类型的途径 —— MIME Web 服务器和 Web 浏览器可通过 MIME(Multipurpose Inter Mail Extensions, 通用因特网邮件扩展 )来识别流媒体并对其进行相应的处理。 MIME 不仅用于电子邮件 ， 还能用来标记在 Inter上传输的任何文件类型。 视频点播 压缩技术 常用的。