基于校園網(wǎng)的多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

陳　群

摘 要：網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可分為點(diǎn)播、轉(zhuǎn)播和直播服務(wù)，本文探討了利用流媒體技術(shù)，集點(diǎn)播、轉(zhuǎn)播和直播功能的多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：流媒體視頻服務(wù)Windows Media Services發(fā)布點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2009）09-0043-03

隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，校園網(wǎng)的功能已由最初的網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)共享等簡(jiǎn)單應(yīng)用，發(fā)展到如今融合電子政務(wù)、教務(wù)管理、多媒體教學(xué)、遠(yuǎn)程授課、視頻會(huì)議的統(tǒng)一多業(yè)務(wù)承載平臺(tái)，視頻服務(wù)已成為這一平臺(tái)的主要應(yīng)用之一，建立一套經(jīng)濟(jì)可行、先進(jìn)可靠的校園網(wǎng)多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)，是許多學(xué)校的現(xiàn)實(shí)需要。

一、流媒體技術(shù)簡(jiǎn)介

流媒體（Stream Media），即使用流式傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸音頻、視頻多媒體數(shù)據(jù)。流媒體文件是目前網(wǎng)絡(luò)上廣為使用的媒體格式之一，這種文件允許用戶一邊下載一邊播放，而不必像非流媒體文件那樣，需等到整個(gè)文件下載完畢后才能播放。此外，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)播放流媒體時(shí)，文件本身不會(huì)在本地磁盤(pán)中存儲(chǔ)，可以節(jié)省大量的磁盤(pán)空間開(kāi)銷。

通常情況下，流媒體播放是通過(guò)用戶在網(wǎng)頁(yè)上單擊鏈接來(lái)請(qǐng)求內(nèi)容，如圖1所示。Web 服務(wù)器將請(qǐng)求重新定向到流媒體服務(wù)器，并在用戶的計(jì)算機(jī)上打開(kāi)流媒體播放器。此時(shí)，Web 服務(wù)器在流式播放媒體過(guò)程中不再充當(dāng)角色，流媒體服務(wù)器與播放機(jī)建立直接連接，并開(kāi)始直接向用戶傳輸內(nèi)容。

目前，最流行的處理流媒體技術(shù)的產(chǎn)品主要有Real Networks公司的Real Media和微軟公司的Windows Media，兩者基本性能和普及程度基本相當(dāng)，只是使用的編碼格式不同。Real Media的特點(diǎn)是能夠支持多種平臺(tái)，包括Windows、Solaris、Linux等，而Windows Media只能工作于Windows平臺(tái)，但Windows Media的制作、發(fā)布、播放軟件與Windows集成在一起，不需額外購(gòu)買。從方便性、實(shí)用性方面考慮，本多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)采用Windows Media系統(tǒng)平臺(tái)。

二、多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.Windows Media工作原理

基于Windows Media技術(shù)的流式播放媒體系統(tǒng)通常由運(yùn)行Windows Media Services的服務(wù)器、運(yùn)行Windows Media編碼器的計(jì)算機(jī)和客戶端的播放機(jī)（如Windows Media Player）組成，如圖2所示。Windows Media編碼器的作用是將實(shí)況內(nèi)容和預(yù)先錄制的音頻、視頻和計(jì)算機(jī)屏幕圖像轉(zhuǎn)換為Windows Media格式。Windows Media服務(wù)器的功能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)流媒體內(nèi)容，Windows Media 服務(wù)器可從多種不同的源接收內(nèi)容，預(yù)先錄制的內(nèi)容可以存儲(chǔ)在本地服務(wù)器上，也可以從聯(lián)網(wǎng)的文件服務(wù)器上提取，實(shí)況事件則可以使用數(shù)字錄制設(shè)備記錄下來(lái)，經(jīng)編碼器處理后發(fā)送到Windows Media服務(wù)器進(jìn)行廣播。用戶通過(guò)使用播放機(jī)接收Media Services服務(wù)器分發(fā)的內(nèi)容。

2.多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)的組成

校園網(wǎng)上的視頻服務(wù)根據(jù)視頻源的不同，可分為視頻點(diǎn)播（VOD）、轉(zhuǎn)播和直播。視頻點(diǎn)播是將已轉(zhuǎn)換為流媒體格式的多媒體課件、教學(xué)錄像、影視等文件，存儲(chǔ)于視頻服務(wù)系統(tǒng)中，供用戶隨時(shí)點(diǎn)播觀看。視頻轉(zhuǎn)播是將實(shí)時(shí)的影視信號(hào)轉(zhuǎn)換為視頻流在網(wǎng)上實(shí)時(shí)廣播，例如電視節(jié)目的轉(zhuǎn)播。視頻直播是利用視頻服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)、各類比賽、學(xué)術(shù)報(bào)告、重要會(huì)議等現(xiàn)場(chǎng)的即時(shí)播放。如圖3所示為基于校園網(wǎng)的集視頻點(diǎn)播、轉(zhuǎn)播、直播的多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。

3.系統(tǒng)的軟硬件配置

圖3中的服務(wù)器是系統(tǒng)的核心設(shè)備，它不但是Media Services服務(wù)器，而且是視頻發(fā)布的Web服務(wù)器，同時(shí)兼為視頻點(diǎn)播的文件服務(wù)器。因此，服務(wù)器性能要求較高，本系統(tǒng)中服務(wù)器選用如下配置：兩顆Xeon 2.2G的CPU，2GB內(nèi)存，3塊250G硬盤(pán)設(shè)置為RAID 5，2塊千兆網(wǎng)卡，其中IP為210.45.168.39的網(wǎng)卡將編碼后的有線電視信號(hào)轉(zhuǎn)送至本W(wǎng)indows Media Services服務(wù)器上，另一塊IP為210.45.168.39的網(wǎng)卡用于向校園網(wǎng)發(fā)布Web和視頻流信號(hào)。服務(wù)器安裝Windows 2003 Servers操作系統(tǒng)、Windows Media Services及Internet信息服務(wù)（IIS）管理器等軟件。

有線電視轉(zhuǎn)播的信號(hào)采集采用普通計(jì)算機(jī)來(lái)完成，每臺(tái)計(jì)算機(jī)完成一套頻道節(jié)目的采集。計(jì)算機(jī)參考配置為：Intel Atom 1.6G CPU，512M內(nèi)存，80G硬盤(pán)，兼容聲卡，另外配一塊內(nèi)置電視卡，本系統(tǒng)使用的電視卡為天敏TM-400。計(jì)算機(jī)安裝Windows XP SP2操作系統(tǒng)和Windows Media 9編碼器軟件。

視頻直播與電視轉(zhuǎn)播的工作原理相同，兩者只是獲取的視頻源不同，電視轉(zhuǎn)播的視頻源為電視信號(hào)，而直播的信號(hào)源來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的信號(hào)。校園網(wǎng)內(nèi)用戶，只需一臺(tái)安裝了Windows Media編碼器的筆記本電腦和一臺(tái)數(shù)碼攝像機(jī)，即可隨時(shí)申請(qǐng)，通過(guò)視頻服務(wù)器平臺(tái)直播現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。

4.多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)置

（１）視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)置

本系統(tǒng)中，供點(diǎn)播的視頻文件存放于圖3中的視頻服務(wù)器中，存放目錄為D:MOVIE。如果可供點(diǎn)播的視頻文件很多，超過(guò)了視頻服務(wù)器存儲(chǔ)空間，可以通過(guò)增加文件服務(wù)器或存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)視頻文件。在服務(wù)器上啟動(dòng)Windows Media Services，選擇“添加發(fā)布點(diǎn)”后進(jìn)行視頻點(diǎn)播的相關(guān)設(shè)置，如圖4所示：“發(fā)布點(diǎn)類型”為“點(diǎn)播”，給發(fā)布點(diǎn)取名為“VOD”并設(shè)置供點(diǎn)播的視頻文件位置為“D:MOVIE”。

（２）電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的設(shè)置

電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的設(shè)置包括電視信號(hào)采集端的設(shè)置和視頻服務(wù)器端的設(shè)置。

電視信號(hào)采集端一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成一套電視節(jié)目的信號(hào)采集任務(wù)，計(jì)算機(jī)上電視卡設(shè)置好頻道后即可啟動(dòng)Windows Media 9編碼器，并如圖5所示進(jìn)行相關(guān)設(shè)置：①設(shè)置“源”，選擇本計(jì)算機(jī)上的電視卡為“視頻”設(shè)備，聲卡為“音頻”設(shè)備；②設(shè)置“輸出”，自定義“自編碼器拉傳遞”的端口，本系統(tǒng)端口統(tǒng)一設(shè)為1080；③設(shè)置“壓縮”，通常以播出效果最佳為準(zhǔn)，設(shè)置壓縮的比特率；④設(shè)置“視頻大小”，可以根據(jù)實(shí)際使用情況和節(jié)目源的情況調(diào)整，通常越大效果會(huì)越好，但網(wǎng)絡(luò)傳輸消耗的帶寬也就越大，本例采用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置320×240。以上設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“開(kāi)始編碼”，即實(shí)現(xiàn)有線電視信號(hào)采集編碼。依以上步驟，對(duì)其他采集計(jì)算機(jī)進(jìn)行相似設(shè)置。

在視頻服務(wù)器端，啟動(dòng)Windows Media Services，如圖6所示添加電視轉(zhuǎn)播發(fā)布點(diǎn)：“發(fā)布點(diǎn)類型”為“廣播”，發(fā)布點(diǎn)命名為對(duì)應(yīng)的電視頻道名，“內(nèi)容的位置”與有線電視信號(hào)采集端對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)的IP及端口保持一致，例如：http://192.168.0.1:1080。每套節(jié)目進(jìn)行一次“添加發(fā)布點(diǎn)”設(shè)置。

（３）視頻直播系統(tǒng)的設(shè)置

現(xiàn)場(chǎng)視頻直播系統(tǒng)的設(shè)置與電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的設(shè)置相同，視頻直播信號(hào)采集端的計(jì)算機(jī)IP地址根據(jù)直播地點(diǎn)不同而改變，不是固定的，圖7中“LIVE”發(fā)布點(diǎn)，即是建立好的直播發(fā)布點(diǎn)。

Windows Media Services服務(wù)器最終設(shè)置結(jié)果如圖7。

5.通過(guò)Web發(fā)布視頻服務(wù)公告

成功創(chuàng)建了點(diǎn)播、轉(zhuǎn)播、直播發(fā)布點(diǎn)后，為了讓用戶知道已發(fā)布的視頻服務(wù)內(nèi)容，方便用戶點(diǎn)播、收看所需視頻，應(yīng)該創(chuàng)建發(fā)布公告告訴用戶。在視頻服務(wù)器上，利用Windows Media Services的“添加發(fā)布點(diǎn)向?qū)А笨梢院苋菀讋?chuàng)建公告文件（.asx）或網(wǎng)頁(yè)（.htm）來(lái)發(fā)布公告，但以這種方式發(fā)布公告不夠靈活。本系統(tǒng)中，利用Internet信息服務(wù)（IIS）管理器，將視頻服務(wù)器同時(shí)配置為Web服務(wù)器，建立專門的視頻服務(wù)網(wǎng)站，通過(guò)IP為210.45.168.38的網(wǎng)卡向校園網(wǎng)發(fā)布Web視頻服務(wù)公告，Web頁(yè)面如圖8所示。頁(yè)面發(fā)布的關(guān)鍵是在網(wǎng)頁(yè)源文件中正確加入編輯鏈接語(yǔ)句，電視轉(zhuǎn)播和現(xiàn)場(chǎng)直播的鏈接語(yǔ)句格式為：mms://流媒體服務(wù)器IP地址或域名/發(fā)布點(diǎn)名稱，例如圖8中“CCTV1（央視一套）”的超級(jí)鏈接可設(shè)置為mms://210.45.168.38/cctv1；視頻點(diǎn)播的鏈接語(yǔ)句格式為：mms://流媒體服務(wù)器IP地址或域名/發(fā)布內(nèi)容的文件夾/視頻文件名，例如圖8中電影“大灌籃”的超級(jí)鏈接可設(shè)置為mms://210.45.168.38/movie/dagl.wmv，dagl.wmv為對(duì)應(yīng)的已轉(zhuǎn)換為Windows Media格式的視頻文件。

至此，多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)即實(shí)現(xiàn)，用戶可通過(guò)訪問(wèn)視頻服務(wù)網(wǎng)站，獲取所需視頻服務(wù)。

三、多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)的性能分析

1.網(wǎng)絡(luò)帶寬對(duì)視頻服務(wù)系統(tǒng)的影響

網(wǎng)絡(luò)帶寬對(duì)視頻服務(wù)系統(tǒng)的性能影響很大，在計(jì)劃流式媒體部署時(shí)，要確保網(wǎng)絡(luò)帶寬大于視頻內(nèi)容的帶寬要求。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以視頻內(nèi)容的帶寬不要超過(guò)網(wǎng)絡(luò)帶寬的60％為宜，按一個(gè)流媒體影視節(jié)目傳輸速率為500Kbps計(jì)算，本系統(tǒng)提供的1G帶寬可滿足1200人同時(shí)在線觀看的要求。

2.服務(wù)器對(duì)視頻服務(wù)系統(tǒng)的影響

除網(wǎng)絡(luò)帶寬外，服務(wù)器性能是影響視頻服務(wù)系統(tǒng)性能的又一重要因素。本方案中，服務(wù)器集Web服務(wù)、Media Services服務(wù)和視頻點(diǎn)播存儲(chǔ)服務(wù)于一身，作為Web服務(wù)、Media Services服務(wù)器，按照上述的服務(wù)器硬件配置，基本可以滿足1200人同時(shí)在線的要求。作為視頻點(diǎn)播的存儲(chǔ)服務(wù)器，服務(wù)可使用的硬盤(pán)存儲(chǔ)容量為500G，假設(shè)20G用于系統(tǒng)分區(qū)，用于存儲(chǔ)流媒體影視文件的硬盤(pán)空間則為480G，按每部影視300M計(jì)算，最多能存放約1600部影視文件。如需要存儲(chǔ)更多的視頻點(diǎn)播文件，在本系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一套存儲(chǔ)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)更大視頻文件的存儲(chǔ)。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于校園網(wǎng)的多功能視頻服務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)用Windows Media流媒體技術(shù)，充分利用了已有的校園網(wǎng)硬件設(shè)施，具有實(shí)用性、高效性、投入少、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。校園網(wǎng)提供多種視頻服務(wù)，豐富了校園網(wǎng)資源，提高了校園網(wǎng)的服務(wù)品質(zhì)。

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