基于校園網(wǎng)的電視廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周群

（湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)部，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

基于校園網(wǎng)的電視廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周群

（湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)部，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與視音頻編碼技術(shù)的發(fā)展，視頻、音頻點(diǎn)播與直播系統(tǒng)在高速校園網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)成為可能。本文通過(guò)分析現(xiàn)有學(xué)校電視臺(tái)、廣播臺(tái)的不足與搭建網(wǎng)絡(luò)電視、廣播點(diǎn)播與直播系統(tǒng)的需求，給出了系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)與具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)步驟。

電視廣播；校園網(wǎng)；視頻點(diǎn)播；直播系統(tǒng)

隨著學(xué)校的發(fā)展與規(guī)模的擴(kuò)大，為了使全校師生能夠及時(shí)了解學(xué)校的動(dòng)態(tài)信息與國(guó)內(nèi)、國(guó)際發(fā)展形勢(shì)，很多學(xué)校建立了自己的校內(nèi)電視臺(tái)和廣播臺(tái)。但是傳統(tǒng)電視、廣播的傳輸、播放方式由于受播放時(shí)段與覆蓋范圍的限制，很難真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建電視臺(tái)和廣播臺(tái)的目標(biāo)，滿足廣大師生對(duì)信息了解的需求。而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和推廣，很多學(xué)校還建立了自己的校園網(wǎng)，它為全校師生提供了一個(gè)隨時(shí)、隨地了解和共享信息的平臺(tái)；并且隨著視頻與音頻技術(shù)的發(fā)展，視頻與音頻通過(guò)網(wǎng)絡(luò)高速、實(shí)時(shí)傳播成為可能。因此，依托校園網(wǎng)平臺(tái)，結(jié)合先進(jìn)的視頻、音頻傳輸技術(shù)，可以整合學(xué)校電視臺(tái)、廣播臺(tái)與校園網(wǎng)，建立一個(gè)公共的電視、廣播點(diǎn)播與直播系統(tǒng)，為全校師生提供電視廣播服務(wù)。這樣不僅可以讓全校師生隨時(shí)、隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解學(xué)校的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，調(diào)閱以前的歷史視頻、音頻信息；而且可以擴(kuò)大校園網(wǎng)的應(yīng)用范圍，改變師生獲取信息的方式，激發(fā)師生體驗(yàn)校園網(wǎng)的興趣和熱情，從而更充分地發(fā)揮校園網(wǎng)的功能。

一、需求分析

學(xué)校電視臺(tái)與廣播臺(tái)是學(xué)校主要的實(shí)時(shí)宣傳渠道，在學(xué)校的宣傳工作中發(fā)揮著十分重要的作用。但由于受播放時(shí)段與覆蓋范圍的限制，傳統(tǒng)的電視臺(tái)、廣播臺(tái)不能滿足廣大教職員工與學(xué)生對(duì)實(shí)時(shí)信息獲取的需求。具體表現(xiàn)在：

（1）平時(shí)電視臺(tái)與廣播臺(tái)錄制和實(shí)時(shí)播放的新聞節(jié)目和宣傳、教育節(jié)目只能通過(guò)傳統(tǒng)電視傳輸方式在有限的區(qū)域內(nèi)播放幾次，然后就會(huì)納入到歷史資料庫(kù)中不再對(duì)外開(kāi)放，甚至沒(méi)有存檔，從而無(wú)法達(dá)到更好的宣傳效果。

（2）廣播電臺(tái)的音頻節(jié)目?jī)?nèi)容只能通過(guò)廣播播放，而且很多時(shí)候?qū)儆谝淮涡圆シ?，而無(wú)法進(jìn)行數(shù)字化及有效地保存，這樣也就不能隨時(shí)重放，同樣達(dá)不到理想的宣傳效果。

（3）對(duì)于已經(jīng)保存的大量錄像帶、錄音帶等媒體資料，以及一些經(jīng)典的教育片、專題片等教育視頻資料，沒(méi)有一個(gè)有效的方法展現(xiàn)給全校師生，造成資源的擱置與浪費(fèi)。

（4）對(duì)于很多需要直播的活動(dòng)，比如學(xué)校的大型文藝晚會(huì)、專家教授講課、各種學(xué)術(shù)交流與報(bào)告、開(kāi)學(xué)/畢業(yè)典禮、運(yùn)動(dòng)會(huì)等活動(dòng)，由于參與人數(shù)與場(chǎng)所的限制，不能營(yíng)造應(yīng)有的氛圍，而且通過(guò)傳統(tǒng)的電視、廣播進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播，也不能讓全校師生通過(guò)有效的信息獲取方式實(shí)時(shí)了解相關(guān)信息。

（5）由于電視、廣播覆蓋范圍的限制，不能讓全校師生通過(guò)電視、廣播了解校外的動(dòng)態(tài)信息，并且由于校園網(wǎng)出口帶寬的限制，也無(wú)法讓學(xué)生通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上的電視、廣播服務(wù)有效地了解外部動(dòng)態(tài)。

因此，如果學(xué)校電視、廣播臺(tái)通過(guò)直播的方式將有關(guān)的國(guó)內(nèi)、國(guó)際電視、廣播臺(tái)通過(guò)高速的、覆蓋范圍廣泛的校園網(wǎng)傳送，則能夠很好地解決這些問(wèn)題。所以，一個(gè)綜合的電視、廣播網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播和直播系統(tǒng)，隨時(shí)隨地為全校人員進(jìn)行電視和廣播的網(wǎng)上服務(wù)就顯得尤為重要。

二、系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

基于校園網(wǎng)的電視、廣播點(diǎn)播與直播系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校電視和廣播節(jié)目、重大教育專題片的歷史點(diǎn)播和學(xué)校新聞、各類重大活動(dòng)與學(xué)術(shù)活動(dòng)、相關(guān)電視臺(tái)節(jié)目的同步直播與轉(zhuǎn)播服務(wù)，同時(shí)包括歷史片、經(jīng)典教育影片的視頻點(diǎn)播服務(wù)。在已有校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，其主要內(nèi)容為電視廣播臺(tái)的網(wǎng)站管理系統(tǒng)、視頻點(diǎn)播系統(tǒng)和視頻直播系統(tǒng)、音頻點(diǎn)播和廣播直播系統(tǒng)。具體內(nèi)容為：

1.電視廣播臺(tái)網(wǎng)站管理系統(tǒng)

建立一套面向客戶端的網(wǎng)站管理系統(tǒng)，能夠?qū)Ω黝愋侣?、視頻、音頻節(jié)目按時(shí)、按類進(jìn)行分類、公布、預(yù)告等管理。對(duì)節(jié)目相關(guān)的信息完整有效地進(jìn)行展示，并可以按照各類關(guān)鍵詞，如節(jié)目名稱、發(fā)布日期、相關(guān)類型等進(jìn)行搜索查詢，根據(jù)用戶的點(diǎn)播、收看情況進(jìn)行排序。提供用戶留言系統(tǒng)，為系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和更好地為用戶服務(wù)提供交互平臺(tái)。而且根據(jù)學(xué)校不同時(shí)期的專題活動(dòng)建立專題欄目，提高宣傳效果。

2.視頻點(diǎn)播系統(tǒng)

根據(jù)視頻節(jié)目的制作、發(fā)布與點(diǎn)播要求建立一套公共點(diǎn)播系統(tǒng)，主要功能包括：

（1）視頻制作：能夠?qū)浿频墓?jié)目轉(zhuǎn)化成適合于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髅襟w文件格式。

（2）視頻發(fā)布：能夠通過(guò)FTP方式將制作的視頻文件發(fā)布到視頻點(diǎn)播服務(wù)器。

（3）視頻點(diǎn)播：結(jié)合網(wǎng)站管理系統(tǒng)為用戶提供方便、快捷、賞心悅目的點(diǎn)播平臺(tái)。

（4）實(shí)時(shí)服務(wù)監(jiān)控：能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控服務(wù)器的工作狀態(tài)，包括系統(tǒng)資源占用率、流量以及帶寬占用等動(dòng)態(tài)信息。能夠監(jiān)控任意客戶的點(diǎn)播狀態(tài)，如點(diǎn)播賬戶名稱、帶寬占用情況、點(diǎn)播優(yōu)先級(jí)分配、節(jié)目名稱及點(diǎn)播時(shí)間等各種信息。

（5）視頻文件管理：能夠?qū)?jié)目進(jìn)行分組管理和分類別編輯制作等非常細(xì)致的管理。所帶的視頻截取工具能夠任意截取片段及畫面，也能單獨(dú)截取視頻流或者音頻流。

（6）客戶管理：能夠?qū)τ脩魧?shí)施分組管理和嚴(yán)密的賬號(hào)、IP地址、流量分配與優(yōu)先級(jí)等的管理。

（7）權(quán)限管理：能夠?qū)ξ募A、視頻文件以及用戶進(jìn)行嚴(yán)格的權(quán)限級(jí)別限制和管理。

（8）安全管理：能夠?qū)τ脩艉凸芾韱T實(shí)施周密的應(yīng)用層安全認(rèn)證和服務(wù)器核心認(rèn)證雙重安全控制管理。

（9）系統(tǒng)管理：能夠?qū)σ曨l廣播點(diǎn)播系統(tǒng)本身和服務(wù)器系統(tǒng)全方位地實(shí)施資源、流量、帶寬、碼率、性能、控制等管理。

（10）統(tǒng)計(jì)功能：能夠?qū)c(diǎn)播的人數(shù)、點(diǎn)播的次數(shù)、持續(xù)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)流量、詳細(xì)點(diǎn)播日志、點(diǎn)播排行等信息進(jìn)行細(xì)致準(zhǔn)確的管理和統(tǒng)計(jì)查詢。

3.數(shù)字廣播系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是將音頻信號(hào)以TCP/IP協(xié)議形式在以太網(wǎng)上進(jìn)行傳送，徹底解決傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)存在的音質(zhì)不佳、易受干擾、維護(hù)管理復(fù)雜、互動(dòng)性能差等問(wèn)題。通過(guò)和網(wǎng)絡(luò)音頻點(diǎn)播結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)廣播節(jié)目的點(diǎn)播和直播。在建設(shè)中實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)廣播臺(tái)實(shí)時(shí)收聽(tīng)的功能，并可以點(diǎn)播歷史廣播。

4.電視與廣播直播系統(tǒng)

電視廣播直播系統(tǒng)是校園網(wǎng)視頻、音頻服務(wù)更高層的應(yīng)用，將有線電視信號(hào)、廣播音頻信號(hào)，通過(guò)視頻、音頻轉(zhuǎn)換和流媒體編碼技術(shù)，壓縮、轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)上流行的流媒體編碼格式。直播系統(tǒng)基于校園網(wǎng)高速骨干網(wǎng)絡(luò)，以數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的高清晰電視廣播節(jié)目的采集、直播與錄制。

該系統(tǒng)將面向全校師生提供學(xué)校電視臺(tái)與廣播臺(tái)、全國(guó)教育電視臺(tái)的各種節(jié)目、中央臺(tái)和相關(guān)地方臺(tái)的新聞節(jié)目、學(xué)校名師講課與學(xué)術(shù)交流、學(xué)校大型活動(dòng)等的同步直播，在全校師生了解學(xué)校信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以有效的手段增進(jìn)對(duì)未來(lái)教育發(fā)展趨勢(shì)的了解和對(duì)外界社會(huì)的接觸。利用該系統(tǒng)搭建自己的電視、廣播系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)在于延時(shí)低，畫面流暢，接收效果能夠得到保障，不占用網(wǎng)絡(luò)出口帶寬，可以控制各種節(jié)目源來(lái)屏蔽不適合學(xué)生觀看的內(nèi)容。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

視頻點(diǎn)播直播系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器模式（B/S），通過(guò)安裝在采集工作站上的視頻采集捕捉設(shè)備將視音頻信號(hào)編碼成適合網(wǎng)絡(luò)傳送的流媒體信號(hào)，并通過(guò)流媒體服務(wù)器提供給用戶點(diǎn)播與收看。[1]當(dāng)用戶使用瀏覽器訪問(wèn)視頻點(diǎn)播的Web頁(yè)面時(shí)，通過(guò)向Web服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器查詢，由流媒體服務(wù)器傳送給視頻播放器一個(gè)播放地址，通過(guò)播放器接收來(lái)自服務(wù)器的流媒體文件而實(shí)現(xiàn)客戶端的播放，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

下面就以一臺(tái)Windows Server 2003服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與流媒體服務(wù)器，借助于Real公司提供的流媒體服務(wù)器軟件Helix Server建立視音頻點(diǎn)播與直播系統(tǒng)介紹其實(shí)現(xiàn)步驟。

在服務(wù)器操作系統(tǒng)安裝完成后，安裝IIS，配置Web服務(wù)器，系統(tǒng)網(wǎng)站的頁(yè)面和應(yīng)用程序?qū)惭b在這臺(tái)服務(wù)器上提供網(wǎng)站訪問(wèn)服務(wù)。

通過(guò)安裝Microsoft SQL Server配置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用來(lái)儲(chǔ)存視音頻數(shù)據(jù)與用戶等信息。系統(tǒng)網(wǎng)站的后臺(tái)數(shù)據(jù)信息都存儲(chǔ)在這臺(tái)服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)配置磁盤陣列用來(lái)儲(chǔ)存大量的視音頻文件。

然后從網(wǎng)上下載相關(guān)軟件并安裝、配置Helix Server，并設(shè)置HTTP的偵聽(tīng)端口數(shù)值為未被占用的端口號(hào) (如8080等)，以避免由于端口沖突而導(dǎo)致服務(wù)失敗，其他參數(shù)一般取默認(rèn)。最后通過(guò)重啟或者“控制面板”中的“服務(wù)”選項(xiàng)列表，選擇啟動(dòng)Helix Server服務(wù)。Helix Server提供了操作簡(jiǎn)便的管理、維護(hù)界面。在啟動(dòng)系統(tǒng)后，可以自如地監(jiān)控服務(wù)器的使用情況，并通過(guò)操作窗口了解服務(wù)器的資源使用情況和當(dāng)前的視頻流量。

所有工作完成后，在客戶端只要安裝有RealPlayer播放器，在瀏覽器中輸入“RSTP：//Real服務(wù)器的IP地址/文件夾/RM格式文件名”就可以實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。同樣由于Helix Server同時(shí)還支持MMS協(xié)議，所以它可以支持ASF、WMV、WMA和MP3等文件的播放，因此通過(guò)MMS協(xié)議方式可以實(shí)現(xiàn)音頻的點(diǎn)播。

在已搭建的Helix Server服務(wù)器上要實(shí)現(xiàn)直播功能，必須安裝Real Producer。啟動(dòng)Real Producer后，選擇當(dāng)前直播的音頻、視頻設(shè)備，如果直播電視臺(tái)則選擇需要直播的電視頻道，并設(shè)置好流媒體文件要發(fā)送的實(shí)時(shí)視頻服務(wù)器，包括：流媒體文件名、廣播方法、服務(wù)器IP、HTTP端口以及登錄服務(wù)器的用戶名與密碼等信息，所有參數(shù)設(shè)置完成后，單擊“編碼”按鈕。[2]這個(gè)時(shí)候客戶端只要在RealPlayer播放器中輸入與點(diǎn)播相似的鏈接地址和對(duì)應(yīng)的直播文件名，就可以收看直播了。如果需要同時(shí)直播多個(gè)視頻來(lái)源，則重復(fù)以上步驟。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于Helix Server的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)與Helix Server+ RealPlayer Producer的直播系統(tǒng)，具有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快捷，性能穩(wěn)定，管理高效、方便等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)于小規(guī)模的學(xué)校，將幾臺(tái)服務(wù)器功能集中于一臺(tái)高性能的計(jì)算機(jī)上可以滿足點(diǎn)播與直播需求。但是在規(guī)模大、特別是跨區(qū)域的園區(qū)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視音頻點(diǎn)播與直播，則需要單獨(dú)使用不同性能優(yōu)良的計(jì)算機(jī)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性與高效性。☉

[1]金蕾，曹茜，周恕義.用基于W indowsMedia的流媒體技術(shù)搭建校園網(wǎng)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)[J].（中國(guó)）教育信息化,2003(6):38-39.

[2]盧朝暉,劉家寧.一個(gè)校園網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)直播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].海南師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005（9）:223-225.

（編輯：楊馥紅）

TP393.18

B

1673-8454（2010）05-0069-03