時(shí)移電視點(diǎn)播系統(tǒng)交互技術(shù)研究

朱凌

摘要：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)及有線電視網(wǎng)絡(luò)均向傳統(tǒng)的單向電視廣播、用戶被動(dòng)收看的被動(dòng)模式中進(jìn)行轉(zhuǎn)變，大力發(fā)展的時(shí)移電視等增值業(yè)務(wù)，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：時(shí)移電視；點(diǎn)播系統(tǒng)；交互技術(shù)

傳統(tǒng)的電視廣播網(wǎng)經(jīng)歷的主要發(fā)展過(guò)程是無(wú)線傳輸?shù)接芯€傳輸。傳輸信號(hào)主要經(jīng)歷了模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩階段。近年來(lái)，在電視技術(shù)快速發(fā)展的背景下，比如液晶電視、離子電視的出現(xiàn)，導(dǎo)致模擬信號(hào)也出現(xiàn)一些比較文明的問(wèn)題，比如清晰度不高、噪聲累計(jì)嚴(yán)重等，無(wú)法滿足用戶觀看電視的需求。但是，在數(shù)字電視的作用下，這些問(wèn)題均得到有效的解決。

一、時(shí)移電視的概述

時(shí)移電視指的是在向用戶提供電視直播服務(wù)的基礎(chǔ)上，還為用戶提供VCR操作功能，比如快退、快進(jìn)、跳轉(zhuǎn)及暫停等，方便用戶觀看。傳統(tǒng)模式下，電視節(jié)目使用的是以廣播為形式的播放，并基于固定時(shí)間以及頻道向用戶播放，用戶處于被動(dòng)地位。同時(shí)，用戶必須按規(guī)定時(shí)間觀看、不然就會(huì)錯(cuò)過(guò)觀看的機(jī)會(huì)。這是說(shuō)明傳統(tǒng)的電視服務(wù)束縛于時(shí)間框架下，存在一定程度的局限性。時(shí)移電視就很好地解決傳統(tǒng)電視服務(wù)受限于時(shí)間框架的問(wèn)題?；谟脩魧用娣治觯脩裟軌?qū)﹄娨暪?jié)目的播出進(jìn)行一定程度的掌控，使電視節(jié)目的播出時(shí)間軸不再固定，能夠根據(jù)用戶的要求進(jìn)行移動(dòng)。顯然時(shí)移電視業(yè)務(wù)的產(chǎn)生對(duì)于電視廣播及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是具備積極意義的，且進(jìn)一步推動(dòng)了交互式電視時(shí)代的發(fā)展。

隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬與計(jì)算機(jī)能力的發(fā)展以及用戶需求的不斷提升，毫無(wú)疑問(wèn)IVOD是VOD發(fā)展的趨勢(shì)，其實(shí)是向用戶提供完全的交互式能力才是VOD發(fā)展的方向。時(shí)移電視結(jié)合了傳統(tǒng)電視的播出技術(shù)與VOD的流媒體的技術(shù)，。因此無(wú)論互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展的IPTV還是廣電運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展的數(shù)字電視雙向改造中使用的時(shí)移電視技術(shù)從本質(zhì)上是一樣的。

二、時(shí)移電視點(diǎn)播系統(tǒng)交互技術(shù)研究

（一）用戶交互式技術(shù)

在時(shí)移電視系統(tǒng)中，交互式技術(shù)是最關(guān)鍵的技術(shù)。在交互式技術(shù)的作用下，時(shí)移電視才能將節(jié)目的控制權(quán)交給用戶，進(jìn)而使交互式電視成為現(xiàn)實(shí)。交互式技術(shù)主要體現(xiàn)在快進(jìn)、快退、定位、跳轉(zhuǎn)及暫停等方面。其中，定位指的就是用戶能夠精確獲得某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的播出節(jié)目。通常應(yīng)用定位技術(shù)有兩類：一是時(shí)間定位方式；二是回看方式。時(shí)間定位方式用戶可以以機(jī)頂盒為途徑，通過(guò)機(jī)頂盒所提供的信息對(duì)前端系統(tǒng)所錄制節(jié)目繼續(xù)查找，獲得準(zhǔn)確的內(nèi)容，在機(jī)頂盒上進(jìn)行時(shí)間暫停后可以通過(guò)輸入固定時(shí)間或拖動(dòng)時(shí)間軸來(lái)對(duì)節(jié)目進(jìn)行檢索，這樣就可以能夠收看某一頻道的電視節(jié)目了，回看的方式指的是以Web界面為途徑，進(jìn)而基于電視向用戶供應(yīng)頻道指南，用戶利用遙控器，并在界面上選擇自己喜愛(ài)的節(jié)目進(jìn)行收看，是暫停、快進(jìn)、快退及挑戰(zhàn)聯(lián)合起來(lái)的稱呼。

（二）單組播切換技術(shù)

時(shí)移電視系統(tǒng)中，用戶的觀看過(guò)程具備兩個(gè)過(guò)程：一是單播狀態(tài)；二是組播狀態(tài)。用戶在觀看電視時(shí)，可以組播或廣播倍道對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行接收，基于該情況下用戶所收看的電視節(jié)目就是最新內(nèi)容。同時(shí)，該過(guò)程僅僅存在一路節(jié)目流，用戶可利用廣播技術(shù)對(duì)此信道進(jìn)行共享。但是，在用戶對(duì)某些交互操作選擇后進(jìn)而以繼續(xù)的方式進(jìn)行節(jié)目的播放時(shí)，用戶和時(shí)移電視服務(wù)器交互信令，使時(shí)移電視服務(wù)器為用戶提供過(guò)期的數(shù)據(jù)。用戶的客戶端要與服務(wù)器端進(jìn)行配合，才能使播放器以平滑的形式過(guò)度至單播狀態(tài)。目前，單組播切換技術(shù)在時(shí)移系統(tǒng)當(dāng)中還是一個(gè)比較難的問(wèn)題。

（三）碼率平滑技術(shù)

碼率平滑技術(shù)能使傳輸過(guò)程變得簡(jiǎn)單，并提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。碼率平滑算法所使用的方法主要有兩類：一是在線平滑；二是離線平滑。其中，在線平滑算法是基于媒體數(shù)據(jù)包發(fā)送的情況下，以實(shí)時(shí)的對(duì)和用戶端之間的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量為依據(jù)，進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送加以決定，具有代表性的有MTFC。該算法無(wú)需媒體數(shù)據(jù)的預(yù)先知識(shí)，以客戶端的緩沖為途徑，進(jìn)而對(duì)若干個(gè)臨界區(qū)進(jìn)行劃分。當(dāng)客戶端基于緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)跨過(guò)，某一個(gè)緩沖區(qū)的情況下，便能夠向服務(wù)器端對(duì)自身的緩沖區(qū)水平進(jìn)行有效的反饋，最終使客戶不會(huì)出現(xiàn)上溢會(huì)下溢等現(xiàn)象，進(jìn)一步使發(fā)送碼率的波動(dòng)得到有效的控制。離線平滑算法的VID影片的幀信息是能夠提前得到的，且可以引進(jìn)一定的播放延時(shí)，所以能夠?qū)@方面的想信息進(jìn)行有效的利用，進(jìn)一步對(duì)碼流的平滑度進(jìn)行優(yōu)先發(fā)送。

三、對(duì)于時(shí)移電視服務(wù)器需要解決的問(wèn)題

（一）服務(wù)模型研究

時(shí)移電視服務(wù)方式有別于數(shù)字電視廣播流推送的服務(wù)方式，它采用用戶點(diǎn)播某一欄目或時(shí)間點(diǎn)的方式，并由時(shí)移電視媒體服務(wù)以單播的方式流化相應(yīng)的電視節(jié)目流，其實(shí)就是單播數(shù)字電視流是通過(guò)用戶點(diǎn)播后產(chǎn)生的拉的作用來(lái)完成的。因此，在服務(wù)形式上，可以有多種方式：（1）按欄目劃分節(jié)目，點(diǎn)播后只收看該欄目的內(nèi)容，欄目結(jié)束后點(diǎn)播結(jié)束；（2）按欄目劃分節(jié)目，點(diǎn)播后從欄目開(kāi)始處連續(xù)收看；（3）按時(shí)間劃分節(jié)目，其實(shí)就是電視節(jié)目按是時(shí)間分割，播放時(shí)按時(shí)間段收看；（4）按時(shí)間劃分節(jié)目，播放后從點(diǎn)播處連續(xù)收看；那么直播狀態(tài)下用戶通過(guò)回退方式進(jìn)行入點(diǎn)播方式，提供電視服務(wù)的VCR操作功能，支持多種服務(wù)模型是時(shí)移電視服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)之一。

（二）存儲(chǔ)系統(tǒng)

磁盤(pán)性能的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)，到了2000年他們的差距已經(jīng)達(dá)到了六個(gè)數(shù)量級(jí)，特別是隨著并行結(jié)構(gòu)的采用，系統(tǒng)計(jì)算性能越來(lái)越強(qiáng)，IO成為了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要瓶頸。因此無(wú)論在時(shí)移電視系統(tǒng)中還是在VOD系統(tǒng)中存儲(chǔ)系統(tǒng)均被認(rèn)為是系統(tǒng)的瓶頸。時(shí)移電視系統(tǒng)一方面由于其時(shí)移深度、碼率、頻道數(shù)量等的影響肯能對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)有海量的要求，另一方面由于其時(shí)性的特點(diǎn)，要求存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠提高及其高的數(shù)據(jù)讀取帶寬以滿足實(shí)時(shí)性要求以及VCR等交互式請(qǐng)求。與VOD等系統(tǒng)所不同的是除了以上所說(shuō)的共同需求之外，由于時(shí)移電視服務(wù)器需要實(shí)時(shí)的將電視流錄制并持久化的保存與存儲(chǔ)系統(tǒng)中，要求存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠提供比較高的寫(xiě)入速度。

（三）可用性

電信級(jí)時(shí)移電視服務(wù)器的可用性一直是一個(gè)重要的研究課題，作為雙向數(shù)字電視或者是IPTV的一部分，時(shí)移電視服務(wù)器必須能夠提供7X24小時(shí)不間斷的服務(wù)能力。通常對(duì)服務(wù)器的這種要求使用RAS指標(biāo)來(lái)描述，RAS是可靠性、可用性和可維護(hù)下的統(tǒng)稱。

可靠性是指系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力，可靠性指標(biāo)通常平均無(wú)故障時(shí)間表示，可維性是指系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)采取維修手段快速恢復(fù)系統(tǒng)的能力，可維性指標(biāo)可用故障的平均修復(fù)時(shí)間表示?？捎眯允怯脩糇铌P(guān)心的，是RAS指標(biāo)向用戶的直觀展現(xiàn)，用于衡量對(duì)象向用戶提供的平均可使用時(shí)間。

四、時(shí)移電視系統(tǒng)框架研究

PVR其實(shí)是一種利用數(shù)字機(jī)頂盒的存儲(chǔ)能力，將節(jié)目存儲(chǔ)在機(jī)頂盒的硬盤(pán)上，從而可以向用戶提供已經(jīng)存儲(chǔ)節(jié)目的時(shí)移功能，但是由于機(jī)頂盒的存儲(chǔ)能力一般比較小，并且其接入帶寬比較小，因此只能向用戶提供有限頻道的時(shí)移服務(wù)，但是用戶的興趣是隨著頻道播出的節(jié)目?jī)?nèi)容快速變化的，因此很難做到任何用戶需要時(shí)移電視功能時(shí)，此頻道恰好被錄制在了機(jī)頂盒上。因此在本質(zhì)上技術(shù)把所設(shè)計(jì)好的時(shí)移電視系統(tǒng)要求向所有用戶提供統(tǒng)一的時(shí)移電視功能，其實(shí)就是時(shí)移電視服務(wù)不是針對(duì)個(gè)人的，而是作為頻道的一部分，其過(guò)去的一段時(shí)間的節(jié)目總是作為一個(gè)服務(wù)向所有用戶提供的，從而可以讓用戶感受到每個(gè)頻道都是可以自己控制的。

（一）時(shí)移電視服務(wù)器軟件架構(gòu)

針對(duì)時(shí)移電視所需求的功能要求，提出了以下的解決方法。

從功能上主要分為量大模塊：流化錄制模塊和流服務(wù)模塊。流化錄制模塊負(fù)責(zé)接收TV數(shù)據(jù)的組播流，并對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行解析、封幀以及MP4文件的錄制功能，同時(shí)向流化服務(wù)模塊提供數(shù)據(jù)獲取接口。流化服務(wù)模塊提供具體的流化服務(wù)，包括請(qǐng)求處理、操作切換響應(yīng)、媒體內(nèi)容流化發(fā)包等。流化服務(wù)內(nèi)容從文件管理模塊獲取，對(duì)服務(wù)器來(lái)說(shuō)此模塊只有一個(gè)，各節(jié)目的文件模塊對(duì)它是均等的，并不進(jìn)行特別的區(qū)分。

（二）時(shí)移電視系統(tǒng)交互技術(shù)

交互式技術(shù)是時(shí)移電視的最大亮點(diǎn)之一，也是本文的重點(diǎn)研究對(duì)象，在本文中，交互操作主要指：定位、暫停、快進(jìn)、快退等。那么需要將交互式操作分為定位和VCR兩類，VCR包括暫停、快進(jìn)、快退等。之所以將定位與VCR分開(kāi)是因?yàn)閭鹘y(tǒng)喪VCR在VOD系統(tǒng)內(nèi)被廣泛的研究，并且其技術(shù)與方法很多均適用于時(shí)移電視系統(tǒng)，但是定位是一種時(shí)移電視特有的方法。這個(gè)已經(jīng)在上述中描述出來(lái)。因?yàn)檫@在本質(zhì)上就是為了提供一種方便用戶操作的方法。

五、小結(jié)

以上所述，認(rèn)識(shí)到時(shí)移電視點(diǎn)播系統(tǒng)所存在的交互技術(shù)，比如用戶交互式技術(shù)、單組播切換技術(shù)及碼率平滑技術(shù)等。在時(shí)移電視點(diǎn)播系統(tǒng)交互技術(shù)日益完善下，需要對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行考慮，但由于該技術(shù)對(duì)資源有著比較高的要求，所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)遭遇到很大的阻礙。鑒于此，目前，要想使交互式電視時(shí)代更具發(fā)展空間，就需要在完善技術(shù)的基礎(chǔ)上制定有效的應(yīng)用策略，以期促進(jìn)數(shù)字電視行業(yè)的發(fā)展。

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