1、基于Web的視頻點播系統(tǒng)的設計與實現Designing and Implementing of the Web-based VOD System鄭 健南京師范大學現代教育技術中心E-mail: 本文就目前的視頻點播解決方案作了分析，介紹了基于WEB的視頻點播系統(tǒng)的方案，針對系統(tǒng)的設計目標、需解決的問題、系統(tǒng)的構成和實現作了分析討論。本系統(tǒng)采用了Realmedia格式視頻，使用瀏覽器-服務器模式。筆者認為這是普通學校可以實現、并且值得推廣的視頻點播解決方案。關鍵詞： 視頻點播 Web Realmedia1 引言視頻資料是現代化教學中的重要內容。以往我們在教學中如

2、需要視頻教學資料，要先去電教部門或圖書館借錄像帶、VCD光盤等。如果資料碰巧被其他人借走，麻煩就會更多。目前，各高校和許多中小學都建成了校園網。通過校園網和因特網，視頻資料的共享已成為可能。各個教育軟件商也紛紛開發(fā)了各種視頻點播系統(tǒng)。按用戶使用環(huán)境劃分，視頻點播系統(tǒng)可分為傳統(tǒng)的客戶機-服務器模式（Client-Server，縮寫為C-S）和瀏覽器-服務器模式（Browser-Server，縮寫為B-S）兩種。C-S模式的缺點是客戶機需要安裝特定的客戶端軟件，而且維護、升級不方便。B-S模式是種特殊的C-S模式，它的客戶端軟件就是WEB瀏覽器。因此這就免除了客戶機軟件維護的麻煩，用戶只要會使用W

3、EB瀏覽器，就能正常使用服務器提供的資源，并且WEB瀏覽器大多是廉價或免費的，易于獲得，軟件的升級、維護也較C-S模式容易。按視頻點播系統(tǒng)使用的視頻資料格式劃分，可分為MPEG、ASF、QuickTime和Realmedia幾種格式。MPEG格式是通用的視頻格式，至今已有MPEG 1、MPEG 2、MPEG 4、MPEG 7等多個標準。MPEG格式的視頻畫面質量較好，但對網絡帶寬要求較高，如MPEG 1格式約為1-1.5Mbps。ASF視頻采用MPEG 4編碼壓縮，畫面質量較好，但對網絡帶寬的要求較高，達到VCD畫質時一般為1Mbps左右，播放視頻的客戶端也要求較好的配置（CPU為PIII以上

4、，128M內存）。QuickTime格式的視頻畫面質量較好，但國內的用戶數量不多。Realmedia格式的視頻壓縮率較高，可針對用戶網絡帶寬的不同情況，選擇不同的視頻編碼格式。在畫面質量與VCD相當的情況下，帶寬也僅為350Kbps左右?；谝陨系姆治觯P者認為在廣域網上實現視頻點播系統(tǒng)，采用Realmedia格式視頻是個較好的選擇。2 視頻點播系統(tǒng)的設計在設計視頻點播系統(tǒng)前，應做好需求分析，用戶是誰？用戶需要什么？我們能夠提供什么？等等問題都應考慮詳細。以下結合筆者的工作實踐，談談視頻點播系統(tǒng)的設計問題。2.1 系統(tǒng)設計目標作為教育技術部門，我們主要為師生提供教學所需的視頻資料以及一些經典的

5、影視劇作品。目前南京地區(qū)的教育和科研計算機網（CERNET）帶寬已達到1Gbps，這為網上的教學資源共享提供了硬件保障。在國家積極開展的現代遠程教育之際，我們學校正在將常用的教學片、影視片等送上因特網，建立一個網絡視頻資源庫。該資源庫將為CERNET的用戶提供常用的視頻資料，為現代遠程教育的開展服務。目前該庫的設計容量為400GB。近期將擴容到1TB，滿足500個用戶同時訪問的需求。2.2 需要解決的問題（1）視頻資料的質量在設計視頻點播系統(tǒng)時，我們需要考慮用戶的網絡帶寬以及對視頻資料的視聽覺質量要求。鑒于CERNET的用戶桌面帶寬均較高，一般都為10Mbps或100Mbps，因此，我們在制作

6、視頻資料時，主要考慮了畫面質量，在保證畫面質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、聲音采樣頻率44.1KHZ的參數制作視頻，視頻帶寬要求為220Kbps-350Kbps。（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給用戶的信息和頁面的版式設計。呈現給用戶的信息除了視頻資料名稱外，還應包括播放時長、音頻和視頻的質量參數等。此外，還應提供資料檢索服務，便于用戶查找所需的內容。版面設計上力求樸

7、素大方，結構合理，便于用戶瀏覽?？傊赪EB頁面設計中，我們強調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、數據庫服務器和流服務器。我們應根據可能同時訪問的用戶數量，決定服務器的數量。如果用戶數量不多，可考慮將三項服務置于一臺服務器上；如果訪問的用戶數量較多，數據庫又較大，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）視頻數據庫的管理各類數據庫產品均提供了客戶端供用戶通過網絡管理。但這種方式存在一定的不便，管理員須在客戶

8、機上安裝數據庫的客戶端軟件才能維護數據庫。因此，在實現視頻點播系統(tǒng)時，應設計好基于WEB的視頻數據庫管理程序，實現隨時隨地的數據維護。2.3 視頻點播系統(tǒng)的構成視頻點播系統(tǒng)應包括流服務器、WEB服務器、數據庫服務器、WEB瀏覽器和視頻播放器幾個部分。如圖1所示。圖1 視頻點播系統(tǒng)的構成示意圖當用戶使用WEB瀏覽器訪問視頻點播系統(tǒng)的WEB頁面時，向WEB服務器發(fā)出請求，要求查看某段資料的信息；WEB服務器接收請求后向數據庫服務器發(fā)出查詢的請求，并取得查詢結果；然后將關于該資料的信息傳送到WEB瀏覽器，呈現給用戶；如果用戶要求播放該段資料，則由WEB瀏覽器向流服務器發(fā)出請求，流服務器獲得請求后，傳

9、送一個包含了通信地址的頭文件到用戶端，視頻播放器由頭文件中的地址找到流服務器；接著視頻播放器開始接收來自服務器的流式視頻文件并進行播放。3 視頻點播系統(tǒng)的實現下面以筆者的工作實踐為例，介紹視頻點播系統(tǒng)的實現方案。我們在選擇服務器時，考慮到在視頻點播系統(tǒng)中，負荷最大的是流服務器，而WEB服務器和數據庫服務器相對而言負荷較小。因此，WEB服務器選用了HP LH3（雙PII400，256M內存），數據庫服務器選用了聯(lián)想萬全2400（雙PII400，256M內存），流服務器則采用了雙機集群，由兩臺曙光I225G（雙PIII650，512M內存，200G硬盤）承擔。所有服務器均安裝了Windows 20

10、00 Server操作系統(tǒng)。WEB服務器的WEB服務由Windows 2000 Server中內置的IIS5.0提供?？紤]到IIS對ASP腳本支持較好，我們在制作WEB頁面時，采用了VBScript腳本語言編寫ASP腳本程序，實現對視頻資料數據庫的查詢。同時也為管理員提供基于WEB的視頻數據管理。數據庫服務器上安裝了Microsoft SQL Server 2000。管理員可在管理工作站上安裝Microsoft SQL Server 2000的客戶端程序（Client），通過網絡遠程管理數據庫服務器，進行數據的添加、更新、刪除等操作。對于視頻數據庫的結構我們是這樣安排的：一部分字段為資料的分類

11、信息；一部分字段為資料的內在屬性，如主講教師、導演、出品國/地區(qū)等信息；還有一部分字段為視頻的客觀信息，如聲音采樣頻率、幀速、視頻文件大小等。詳細字段分配見表1。表1 視頻數據庫字段分配字段名稱字段類型說明編號int視頻資料的編號學科char資料所屬的學科適用對象char適用于何種人群（成人、高中生等等）來源char視頻片源種類（錄像帶、VCD、DVD等等）名稱char視頻資料的名稱路徑char存放視頻的路徑關鍵詞char檢索資料的關鍵詞教師char資料中授課的教師導演char視頻資料的導演年代char視頻資料的年代出品國/地區(qū)char視頻資料的出品國/地區(qū)語種char語言種類色彩char彩色

12、片或黑白片播放時長smallint視頻資料的播放時間（分）分辨率_寬度smallint原始視頻資料的寬度 （像素）分辨率_高度smallint原始視頻資料的高度（像素）采樣頻率decimal聲音采樣頻率（KHZ）幀速tinyint視頻的播放速度（幀/秒）文件大小smallint視頻資料的文件大?。∕B）上載日期smalldatetime視頻資料的上載日期評價tinyint從畫面、聲音和內容等方面綜合評價等級（共5級）點擊次數int用戶觀看本資料的次數內容簡介text視頻資料的內容簡介縮略圖image視頻資料的靜態(tài)圖片流服務器上需要安裝流式服務器軟件，我們選擇RealNetworks的RealS

13、erver產品。RealServer 分Basic版、Plus版、Professional版和Intranet版等幾種。其中Basic版是可以免費獲得的，它可支持25個流（25個用戶同時訪問）；Plus版可支持60個流；Professional版和Intranet版則可支持100至500個流（需安裝相應的協(xié)議）。RealServer具有良好的適應性、可管理性及可靠性，能滿足用戶的身份驗證、帶寬控制、實現基于WEB的管理等多種需求。安裝Real Server時，安裝程序會提供視頻流的工作端口，包括RTSP端口（默認值為554）、PNA端口（默認值為7070）、HTTP端口（默認值為8080）、M

14、onitor端口（監(jiān)控端口，默認值為9090）和Admin端口（管理端口，默認值為27809）。對于端口的設置，一般我們選用默認值即可。在配置Real Server時，要注意修改視頻資料的存放路徑，在管理面板的ConfigureGeneral SetupMount Points選項中，設定根目錄“/”為存放視頻資料的路徑（默認值為C:Program FilesRealRealServerContent）。當我們制作WEB頁面中視頻資料的存放路徑時，只要按如下格式即可：http:/流服務器的IP地址:8080/ramgen/存放視頻資料的路徑 或者 rtsp:/流服務器的IP地址:554/存放視

15、頻資料的路徑。上述工作完成后，視頻點播系統(tǒng)也就基本實現了。剩下的主要工作就是維護數據庫和增加視頻資料。制作Realmedia格式的視頻資料，需要一臺配置較好的計算機，以縮短制作時間，提高制作效率。計算機上需要安裝視頻采集卡和制作軟件RealProducer。RealProducer支持AVI、QuickTime、MPEG等多種視頻格式文件；還可以通過視頻采集卡抓取錄像機、電視機、VCD機、DVD機等輸入的視頻信號。此外，RealProducer還可將視頻實時壓縮后送至Real Server，由Real Server實時廣播至網絡上，實現節(jié)目的網上直播。4 結論較C-S模式而言，基于WEB的視頻點播系統(tǒng)實現簡單、支持的用戶數量多、系統(tǒng)可覆蓋的范圍廣、價格也不高，而且在網絡帶寬保證的情況下，視頻的畫面質量可接近DVD效果，筆者認為這是值得推廣的視頻點播系統(tǒng)。參考文獻1 M. A. Sportack, F. C. Pappas, E. Rensing, et al, 高性能網絡技術教程. 清華大學出版社, 1998.The article analyses kinds of VOD projects and introduces the VOD system base