多媒体点播系统概述

多媒体点播系统概述-ixJet Streaming VOD System前言 Intranet和Internet技术的发展、以及基于Server/Client、Web/Browser技术的发展改变了信息基础设施的结构，这包括信息的生成、存储、传送和表现形式。目前，传统的数据格式例如文本、图形或图像、以及极窄带的音视信号已被数字化，可通过网络存储、传送和再现；但是，依赖传统信息格式并不能充分满足当今社会对高质量、连续多媒体如高保真音频和电视质量视频的应用要求。 这些应用覆盖着各行业广泛的领域，如公司培训、远程教学、书报亭、广告亭、卡拉OK、其它视频点播等等。把连续媒体引入信息基础建设中，对计算机开发这带来新的挑战-因为连续媒体中存在其固有属性，包括大容量的数据卷组和连续播放的要求。它需要转换到大容量存储器中，需要宽带网络环境，最重要的是必须能够实时传输。传统的手段不可能满足严格的定时和容量要求，特别是在文件系统和I/O处理部分。 针对传送连续媒体的需求产生了许多解决方法：其中一些使用专用的硬件平台或昂贵的超级计算机作为多媒体服务器；依赖硬件的解决方法会给今后的扩展、升级和维护带来问题，且代价沉重。另一些采用低带宽连接，传送低质量、小屏幕的视频内容，例如你偶尔拨号上网收看一些节目，这种方法只能局限在某些应用，无法保证更高质量的视频点播（VOD）。 ixJet Streaming VOD System就是在这种呼唤下应运而生的，它提供了一种经济有效的解决方法来适应多媒体内容的传送。它的设计遵循以下四个原则：（1）使用现在流行的基于Windows NT的PC技术，以及Client/Server、Web/Browser技术。（2）所有硬件和软件采用开放式标准。（3）支持跨平台。（4）传送高质量的视频内容。视频服务器 视频服务器的工作过程如下：用户在客户端启动播放请求，这个请求通过网络发出，到达并由服务器的网卡接收，传送给服务器。经过请求验证后，服务器把存储子系统中可访问的节目名准备好，使用户可以浏览到所喜爱的节目单。用户选择节目后，服务器从存储子系统中取出节目内容，并传送到客户端播放。系统整体设计目的是：经过网络通道对视频传输，使用户接收并播放平滑、连续的视频。通常，一个回放连接被定义为一个回放流（本文称为流-Stream）。可支持流的数量是衡量视频服务器能力的一个重要指标。影响服务器性能的因素有很多，其中两个重要因素是：存储子系统和视频传输机制。存储子系统决定了存储设备怎样快速地提供视频数据，而视频传输机制决定了怎样有效地通过网络传输视频。 ixJet Streaming Server运行于Windows NT环境下，它能够把多种符合工业标准的多媒体格式传输到连接在宽带网络上的客户端，支持的多媒体格式有：MPEG-1、MPEG-2、AVI、Quick Time。多媒体内容以原有格式存储，不需要额外的转换。而其它公司一些产品往往需要把标准MPEG格式转换为其专有格式，这种转换带来额外开销，这对于要求实时传输的动态馈入程序会造成一些问题。 ixJet Streaming Server基于软件解决思想，对硬件没有特殊要求。服务器可以支持IDE或SCSI接口的硬盘；这意味着对小规模视频流的需求，可以使用廉价的IDE接口硬盘。 现在已经可以做到，在使用一块SCSI接口的视频硬盘时，一台服务器可以支持高达50个MPEG-1并发流；通过增加额外的SCSI通道和硬盘驱动器，一台服务器可以支持高达100个并发流。而且在点播时，上述两种配置的启动延迟都小于2秒钟。存储子系统：容量与结构 有两个因素涉及到视频服务器的存储子系统设计：存储容量和访问容量。对于前者，它的意思是存储设备全部可利用的存储空间对于后者，存储访问能力是指是指存储设备所提供的访问能力。正如上面提到的，要保证平滑的视频回放，服务器需要从存储子系统中取得视频资料，并且满足视频回放率的要求。因此根据一台服务器计划支持多少个流的数量，可以对相应的存储子系统进行伸缩调节。具有优良管理能力的存子系统设计，成为提供视频传输服务的一项重要组成。 除了容量因素以外，还有一个重要的因素要考虑：存储结构。众所周知，把全部视频内容都存储到计算机内存上绝对不是经济的办法，尽管内存提供了高速的访问能力（在纳秒级），但成本太高了，会使多媒体技术难以推广。有一种选择就是按照和当前计算机系统类似的层次体系结构组织存储设备。层次体系存储子系统的主要构想是只使用少量的、昂贵的高速缓存存储频繁（当前）使用的视频内容，利用大量的、价格便宜的存储设备（例如硬盘）保存视频内容。总体来说，这种体系结构是最经济的手段。如何利用视频服务器的层次存储体系结构，将影响到整个系统的价格和性能。三级存储层次体系结构： 从第三级设备（CD-ROM和/或光磁Jukebox）、到第二级设备硬盘驱动器、到第一级物理主存储器。为了克服由单个硬盘驱动器所限制的访问能力（即：对于存储于一个硬盘驱动器的任何视频内容，可访问的特定视频内容的流的最大数量受视频内容硬盘驱动器能力的限制），ixJet支持以基带条（Striping）的形式把视频内容分布式存储在多个硬盘上，从而利用全部的硬盘驱动器提升对视频内容的访问能力。任何基于硬件的、支持Windows NT的RAID（廉价硬盘冗余阵列）系统，都可以加入到ixJet中。而且，这种内部为基带条的、基于软件的解决方案也非常适合那些对价格敏感的顾客。 采用RAID控制器的硬件解决方案将增加整个系统的成本，尽管ixJet支持这种选择。这种技术把RAID作为底层存储设备，用RAID控制器同时连接多个磁盘设备，达到站在应用的角度逻辑地把它们看作是单个硬盘。在访问时，某个视频流请求所需的数据可能由RAID系统的多个物理磁盘提供，但从外界看来，它可以为数据访问增加了许多倍的磁盘带宽。 上面已经提到，ixJet支持内置的、基于软件的磁盘基带条能力，磁盘基带条机制把多个物理硬盘驱动器组成一套逻辑磁盘驱动器。换句话说，这种机制把数据条状地分布在多块硬盘上面。在任何时候，对外界是把数据存储在一块逻辑磁盘上，但这个逻辑磁盘会利用所有硬盘驱动器带宽的总和传输数据。但ixJet解决方案的基带条机制和微软公司Windows NT的基带条机制有所不同，ixJet把视频硬盘格式化成自己的格式。微软Windows NT的基带条机制是不可见的（其技术是不开放的），因此应用程序不能利用它的优势，同时也为NT文件系统带来开销；另外，尽管ixJet Server基于Windows NT，但因为在实时传输服务中的实时限制，Windows NT 的FAT文件分区和NTFS分区都不可能满足严格的实时要求。而ixJet磁盘基带条机制能够识别基带条配置，能够直接访问硬盘设备，充分发挥它的效能。 提供CD-ROM和光磁（MO）Jukebox档案设备存储能力是ixJet的重要特性，它被证明是一种经济有效的方案。它服务于两个目的：第一，是把不经常点播的多媒体内容存储到低速存储设备中，为频繁点播的多媒体内容留出宝贵的磁盘空间和带宽。第二，对于音像制作和电影发行行业，因为他们使用CD-ROM和DVD-ROM发布资料，所以用光磁（MO）或CD-ROM Jukebox进行归档是十分自然的。尽管这些是ixJet的内在功能，但它是可选的。这种对第三级存储设备的内置支持，给用户的调整、应变和规模变化带来了极大便利，也意味着最大限度帮助用户考虑节省投资。视频传输机制：解释下载与流 视频传输服务涉及到连接至网络的两个以上的用户。它要求服务器把视频内容发送给客户端播放。目前，有两个通用的传输方案供使用：下载和流。下载机制的意思是：通过网络传输整个视频文件，把它存储到客户端的存储设备中。在全部内容到达客户端以前，不能开始视频播放。采用下载方法视频传输机制，用户必须考虑两个因素：播放启动延时和客户端存储需求。后者表示在播放之前，客户端用于高速缓存视频内容的主存容量；前一个因素是指从选择到显示视频内容的时刻所经过的时间。下载机制能够较好地满足一些低质量和时间短的视频片段点播应用。但对于（象VOD、公司培训）远距离教学等）要求播放启动延迟时间短和视频质量高的应用，下载过于简单而不能工作。例如，传送10分钟长的MPEG-1编码（要求1.5Mbps网络带宽）视频片段，通过流行的10Base-T以太网连接，它的播放启动延迟时间大约1.5分钟（假定整个以太网带宽可以全部分配和利用时），同时要求大约110MB的客户端空余存储空间。这个情况在更高质量的视频（例如MPEG-2视频编码）或长时间的视频（如100分钟的电影）将使品质变坏。 ixJet采用的流机制解决了这个问题：一旦客户端可利用的数据量足够大时，就允许客户启动播放所选择的视频文件。这表示客户端可以在无需等待所有数据都到达之前就能够进行播放。 根据具体的实践，启动延时范围可能从几秒到几十秒。通过释放已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间，来存放以后仍未播放的内容。它解决了下载机制中的那种简单方法所遇到的长时间启动延时和对大容量缓存空间需求的问题。多种现有的多媒体传输产品如Microsoft NetShow、Real Plater都使用流的技术（但他们主要应用于Internet的窄带传输，而不是象ixJet用于高质量的宽带传输）。 一般的流技术也有它的短处，简单的流不提供任何流量控制。例如，如果服务器一直以比客户端消化率还快的速度向Client端传送数据的话，会带来客户端上数据累积，造成更大的存储容量需求。另一方面，由于网络拥挤的原因，如果服务器传输数据比客户端上的回放速度慢，这样，视频的视觉质量是很差的。 ixJet采用一种称为具有控制的流的技术来解决这个问题。它一直监视播放速率的需求、网络交通（流量）和客户端缓冲区，并动态调整这些参数，以确保系统连贯性和协调运行。具有控制的流可以保证视频的连续播放。 ixJet Streaming Server支持把上百的高品质的可控制的视频流传送给网络上的客户端。这种技术不象下载或简单的流，它能够动态调整系统的工作状态，以适应以外出现的网络流量拥挤，维持恒定的、有保证的视频质量。 ixJet甚至支持多媒体流在Jukebox与硬盘驱动器之间的结合使用。例如，如果客户选择一个多媒体节目，在客户作出选择时（假定这个节目因为不经常被收看而没有存放在硬盘驱动器中），ixJet可以在Jukebox与硬盘驱动器之间，智能地建立一个流通道。客户不必等待整个视频内容从Jukebox加载到硬盘驱动器，而只要当有一部分数据传至硬盘驱动器后，就可以开始播放。与此同时，剩余数据继续保持从Jukebox流向硬盘驱动器。这就是所谓的链式流技术。对于处于第三级存储设备和硬盘驱动器之间的额外的流，任何客户享受平等处理，并不强迫用户选择位于第三级存储设备的多媒体节目。 网络协议和网络要求网络协议： 使用TCP/IP作为连网协议标准。在传输多媒体视频内容时，采用UDP/IP协议。网络要求： 交换式以太网或ATM网。 为了确保必要质量的视频传送，必须在传输通道上分配或保留足够的网络资源，一个十分重要的资源就是网络带宽。目前有两个最流行的选择：交换式以太网Switched Ethernet或ATM网。 共享式以太网是总线结构的，如果多个终端同时发送/接收数据，它可引起数据丢失，将要求在重传机制上重新传送数据。连接到同一个共享式以太网的终端越多，数据冲突的可能性就越高。 交换式以太网（使用以太网交换机进行数据交换和传输）的采用将提高网络性能。这是一种基本的网络选择要求。 当然更好的解决方案还属ATM网络。在数据传输建立连接的之前，终端设备可以协商它的带宽需求，一旦建立连接，将保持这种约定。这意味着所需要的资源被固定保留或分配。 应用 ixJet的战略目标是：提供面向数字视频点播所有要求的完整解决方案，但首先从某些方面的应用入手和完善，例如多媒体视频图书馆、远程教学和VCD/卡拉OK。 多媒体视频图书馆和远程教学-重要的在于把ixJet Streaming Server/Client和Web/Browser很好地结合起来。高品质的视频传输能力和Web服务器结合，无疑会增强教学表达的质量和方便阅览者轻松操作。大量多媒体资料和讲课过程可以用视频格式记录和存储，供读者、学生以后使用或复习。正如许多教育者所建议的那样：把视频能力结合到基于Web的教学过程中，必然大幅度提高教学质量和生产率。另外，正在定制、完善ixJet专门适合教学环境的Web著作工具，Web著作工具将消除那些不熟悉深奥的计算机机理和Web技术的教员的心理障碍，让他们轻松制作课件。 VCD/卡拉OK点播-这里所讲的不仅仅应用在专门的影视播放场所（如电影院）或卡拉OK点播娱乐场所。越来越多的新建社区出现了，很多住户（几百、上千家）对生活质量和家庭娱乐的追求兴趣日益增强，多媒体电脑开始进入千家万户，这就给物业管理部门或商业单位来潜在的商机和利润，完全可以建立起一套集中管理和存放电影VCD/卡拉OK的多媒体系统，让用户完全根据自己的需要点播喜爱的节目，一切工作无需人工管理或劳神费力，ixJet系统会自动记帐和跟踪。 当然，还有很多其它方面的典型应用：企业培训、广告亭、自动销售的书报亭、医疗服务等，您完全可以发挥自己的想象。 客户端回放 客户端操作系统要求：Windows 95/98/2000 Professional、NT Workstation或Mac OS。 在客户端，可以采用ixJet专门设计的程序播放视频节目；也可以采用Web浏览器播放。这是通过提供对Netscape浏览器的插件（plug-in）和对IE浏览器的ActiveX来实现的。在异种计算环境中，跨平台和跨Web浏览器的支持是十分重要的。 服务器管理工具 ixJet提供服务器管理器程序，允许系统管理员控制和监视视频传输服务。管理员可以使用服务器管理器去做： *启动/停止ixJet服务器。*管理视频对象，允许管理员生成、下载、输出和删除视频磁盘上的视频对象。*配置系统。这个功能允许管理员对系统进行设定，例如启用/禁用磁盘基带条功能，进行视频磁盘格式化，检测存储设备包括视频磁盘、CD-ROM和光磁（MO）Jukebox的访问能力。其中，性能检测是评估系统整体能力的重要部分，它直接关系到系统可以支持的流的数量。*查看事件运行。一个事件日志窗口在服务运行时来报告网络的通信量及其它。*监视流的状态。ixJet提供了一个显示窗口，显示当前流的连接和它的播放信息。 开发工具SDK ixJet也向系统集成商和开发者提供客户端的软件开发工具（SDK），可以让您最在喜欢的各种编程语言环境中进行再开发。SKD对在VB、VC、VJ环境下的开发加以指导，使您能够按照用户的要求进行定制。它提供ixJet ActiveX控件和ixJet Java Package，支持对Windows 95/98/2000/NT、Mac OS和UNIX跨平台操作。使用简单的HTML指令就能把视频播放功能添加到基于网页的应用中。 系统技术指标 1、系统指标 最大同时使用用户数： 300 选择同一个节目的最大用户数： 300 响应时间： 小于3秒钟 系统安装用户数： 不限2、客户端 节目控制：播放、暂停、停止、快进、快倒、重播、全屏。 节目选择：节目清单选择、快速查询选择、关闭。 图像质量：MPEG-1&2、AVI、ASF、QuickTime格式；录像机、VCD、DVD图像质量。3、网络要求 网络：交换式以太网Switched Ethernet或ATM网。 客户端接入：10Mbps或25Mbps。 视频服务器端接入：100Mbps或155Mbps。4、视频服务器 磁盘阵列容量：18-144GB 响应时间：小于3秒钟 编码算法：MPEG-1、MPEG-25、Web应用 支持Netscape和IE 支持ActiveX控件Web页面制作 支持VB Script、Java Script编程接口 系统设备配置要求 1、ixJet Streaming Server视频服务器 PCI总线、Pentium 233Mhz以上 内存：64MB以上 系统硬盘：IDE接口，2GB以上 视频硬盘：SCSI-3/FC-AL接口，18GB以上 网卡：100Base-TX或155Mbps ATM网卡 操作系统：Windows NT4.0以上 数据库接口：Jet database engine3.52、客户端工作站 PCI总线、Pentium 166Mhz MMX以上 内存：64MB以上 显示卡：支持DirectX 5.0以上，2MB显存以上（推荐4MB） 声卡：支持DirectX 5.0以上 网卡：10Base-T以太网卡、或25Mbps ATM网卡 视频回放卡（可选）：支持Active Movie 操作系统：Windows 95/98/2000/NT、Mac OS 数据库接口：Jet database engine3.5 播放软件：专用ixJet Streaming Player播放器；或使用Netscape 3.0/IE 3.0以上 多媒体广播系统概述-ixJet Live Broadcasting System ixJet Live Server是用于流式多媒体实时广播的一个产品，它和ixJet Streaming VOD System一同丰富了ixJet产品族。 它可以将金融资讯、新闻、广告、教学讲座、研讨会、公共电视节目，通过Intranet、无线网、卫星网、Internet实时地传送到PC客户端上。在进行视频广播的同时，还可以进行节目录制，供日后（通过ixJet Streaming VOD System）进行视频点播使用。值得强调的是，它允许以Web的形式进行播放，使得人们可以很方便收看和操作。 ixJet Live适应多种网络环境。它符合工业MPEG-1&2标准，它的数据流可以支持从96Kbps到3Mbps的画面质量。通过它内置的一点对多点IP的广播技术，ixJet Live Server允许对网络上无限多的客户实时播放。 ixJet Live既允许现场直播，也可以结合ixJet Streaming VOD System来播放存储起来的多媒体资料。ixJet Live Server运行于Microsoft Windows NT和Windows 95/98/2000环境中。特点是高分辨率实时播放流式多媒体的理想应用和解决方案基于Web的远程频道/编程管理支持IP广播和虚拟的一点对多点广播使用方便的服务器端管理工具能够用ActiveX构件的API来定制客户端编程指南和频道搜寻（surfing）能力允许预先计划编排实时广播的节目通用的客户端界面同时支持流式视频点播和收看实时频道广播在live server服务器端，可以用MPEG硬件协助解码采用NTSC或PAL制电视电缆/录像机的信号输入方式如果使用MPEG-1解码器，可以把NTSC/PAL模拟信号输出到电视监视器上要编码的视频解像力可以选择SIF或QSIF格式可以规定数据流传输速率从96Kbps到3Mbps重点通过Internet和Intranet