視頻點播（VOD，Video On Demand）指的是用戶可以請求訪問視頻服務器上提供的視頻節目，是網絡多媒體技術的一個典型應用。

第一代VOD系統是"半自動"的，主要應用于卡拉OK點播房中。硬件設備是一臺位于控制中心的影碟機，由操作員根據用戶點播請求向影碟機中放置相應碟片，并管理影碟機運行。這種VOD系統由于要借助手工操作，穩定性差，且當多個用戶點播同一節目時，排隊等待時間較長。

第二代的VOD系統是將所有節目放在服務器硬盤中，點播終端通過局域網或有線電視同軸電纜（HFC）將點播請求上傳至服務器，服務器進行相應播放。第二代VOD系統未對視頻文件進行充分優化，客戶端需專用視頻壓縮卡及專用程序，難以支持大規模的并發點播，維護量大，不適于在較大規模的環境中應用。

第三代的VOD系統是目前最先進的，基于Web平臺進行設計，可與Internet接入平滑地結合在一起；客戶端采用瀏覽器方式進行點播，基本無需維護；由于采用了先進的機群技術，可對大規模的并發點播請求進行分布式處理，使其能適應大型住宅小區及城域級的應用環境。VOD的應用早已突破了其最初的點歌的范圍了，它將作為一種新的信息交互的理念。

關于視頻點播，有以下幾點說明：

第一，視頻點播所訪問的對象一般是帶有音頻的運動視頻，但也可以僅僅是運動視頻或是靜止圖像。

第二，視頻點播基于一個網絡環境，但并沒有規定網絡的種類和規模，也沒有規定視頻服務器安放的位置。事實上在城域網、園區網及小型局域網上提供VOD的例子都有。

第三，視頻點播是按需要訪問視頻節目，所以它隱含了交互性。但VOD并沒有規定所提供的交互性的程度。事實上VOD提供的交互程度可以有很大的區別。這一點可以從后面的討論中看出。

（一）視頻點播系統的分類

一般把視頻點播系統分為3類：

第一類稱為真視頻點播（TVOD，True Video On demand）。TVOD要求系統對任一用戶的點播請求立即作出響應。不同的用戶即使點播同一視頻節目，系統也必須分別發送視頻流，除非視頻服務器精確地在同一時刻接收到他們的點播請求。可見TVOD系統中網絡上的數據流量十分大，特別是那些有數以萬計用戶的大型系統，對網絡的要求很高(當然，具有多點播送能力的網絡可以緩解網絡上數據流量大的問題)。

第二類稱為準視頻點播（NVOD，Near Video On demand）。NVOD是針對一般網絡無法滿足TVOD的通信要求而提出來的。在NVOD中一個節目用多個視頻流來發送，每個相隔一段時間，但都是從頭開始播送。例如一個2h的節目，用間隔10d的12個視頻流周而復始播送。這樣一個用戶如要從頭開始觀看或者在觀看到某一處時離開一段時間之后想再從原來的地方繼續觀看下去，他最多只要等待10d。這種做法在寬帶有限的網絡上用來滾動播出新聞或教學節目還是有實用價值的。

第三類稱為交互式視頻點播(IVOD，Interactive Video On demand)。IVOD不僅要像TVOD一樣對每個用戶的點播立即響應，而且要給用戶提供較好的交互性。例如提供錄像機那樣的快進、快退、慢速、快速、暫停、檢索等功能以及圖像縮放、攝像機鏡頭角度改變等較高級的功能。某些用于培訓或游戲目的的VOD還需更多的交互性。IVOD中除了每個用戶有自己專用的視頻流外，還有實時交互的要求。

（二）視頻點播系統的組成

在視頻點播系統中向用戶提供視頻流，典型的為MPEG-1或MPEG-2位流。VOD系統要解決視頻數據的存儲、傳送和顯示等問題，并要提供交互性。一個視頻點播系統主要由視頻服務器、網絡和用戶終端3個部分組成（圖07-07-1）。

圖07-07-1? VOD系統的一般結構

1) 視頻服務器

其中視頻服務器是視頻點播系統的關鍵部件。它是一種專門的服務器，存儲量大，存取時間短，而且能處理多重訪問，并具有數據檢索功能。由于視頻服務器要存儲和管理的是視頻、音頻這樣的連續媒體，必須能實時進行視頻、音頻數據流的存儲和訪問。視頻服務器要能同時處理大量用戶的訪問，及時作出響應，這其中包括數據檢索、數據流的組織和分配等等。而在節目傳送過程中必須保證數據流的連續，即延時抖動很小。專門的視頻服務器從硬件結構、控制軟件、到數據存放和讀取的方法都不同于一般的服務器。好的專用視頻服務器能同時支持幾千個用戶的訪問。視頻服務器常采用磁盤陣列作為存儲部件，為了兼顧性能和價格，不少視頻服務器采用RAM、硬磁盤和光盤陣列相結合的分級的存儲方式。

2) 網絡

VOD系統對網絡的要求是吞吐量、延遲和延遲變化等性能指標和等時性、多點播送等特性。VOD系統的通信方面的特點之一是收發(上行／下行)數據流量的不對稱性。

大型的VOD系統可能由有線電視臺經營，并以城域寬帶網為基礎，范圍可以覆蓋一個城市。在這種情況下，視頻服務器和前端設備常常接到寬帶主干網(如ATM網)上，而用戶(一般是住戶)通過HFC或ADSL或FTTH，FTTB等接入網接到主干網上。園區范圍的VOD系統可直接采用HFC，ADSL，ATM LAN。而賓館和大樓內的用于娛樂和教學目的的小型VOD系統可以采用ATM LAN，千兆以太網，幀中繼，FDDI等。其中千兆以太網性能價格比較高，是近來采用最多的方案。

3) 用戶終端

VOD系統的用戶設備可以是多媒體PC機、工作站，也可以是電視機的機頂盒。這些用戶終端應具備相應的網絡接口，如Cable Modem，ADSL適配器，網卡等。

VOD系統還要有軟件的支持才能工作。通常需要一個網絡操作系統平臺加上點播和管理、記費等專用軟件。視頻服務提供商提供視頻資料源及其視頻服務系統的管理，其設備一般由視頻服務器、輔助存儲服務器、記賬計算機和節目選擇計算機組成，如圖07-07-2所示。用戶終端也要運行相應的用戶界面。

圖07-07-2? 視頻服務和管理設備

（三）視頻點播系統的應用和相關系統

1) 視頻點播系統的應用

視頻點播系統最主要的應用還是在于娛樂，人們希望通過VOD來點播自己想看的節目，而不必使用錄像機、光盤機和磁帶、碟片。前面已說到VOD可以是大型的、面向公眾的系統，也可以是個小型的面向一個園區，或一幢大樓的用戶。VOD的另一應用是教學，VOD還有一類應用是用于多媒體查詢、廣告系統。

2) 視頻點播系統的相關系統

與視頻點播相關的系統有電影點播、音樂點播。它們與視頻點播的原理相同，只是點播的對象被限定。這里的音樂點播指MTV音樂點播。單純的音樂點播不涉及視頻，在網絡上有更多的選擇。

• 應用層

• 應用程序接口層（API，Application Programming Interface）

• 虛擬機

• 設備接口層（DLI，Device Layer Interface）

• 系統軟件/硬件

  
  

圖07-07-4?? 機頂盒中間件

廣播應用服務器軟件（Broadcst Application Servers，簡稱BAS）是一套能通過衛星、地面廣播站或有線網絡以MPEG-2數據流傳送交互電視應用及應用和數據注射器。注射服務器完成應用的認證，組織應用和數據到MPEG-2標準片段，并調度這些片段的副本。同時，它分發這些數據到MPEG-2復用器，再由復用器將TS流復用后廣播出去。

圖07-07-5示意了BAS將數據和應用發送給復用器，然后再由衛星，地面廣播站或有線網絡廣播出去。

圖07-07-5?? 廣播應用服務器軟件

（二）交互式應用

有兩種交互技術，即“數據廣播交互”和“在線交互”。“數據廣播交互”是指類似電子節目指南的數據信息被周期性地廣播到用戶處，這樣用戶可以在本地交互使用。“在線交互”意味著應用需要與遠端服務器連接，并交換數據。通過遠端服務器，類似網絡游戲的交互式應用可以動態下載，而后通過Internet與世界上的任何一臺服務器連接。

典型的應用舉例

■ 瀏覽應用

◆ TV節目瀏覽

這些應用顯示每個頻道當前的和將要播出的節目信息，而且可以在頻道間切換，這些信息通過標題條或鑲嵌式菜單方式顯示在電視機屏幕上。

◆ 音頻瀏覽

這些應用提供了當前播出和將要播出的音樂或其他音頻節目選擇的能力，同TV瀏覽一樣，可以在頻道切換。

◆ 節目指南

這種應用能夠以全屏方式顯示未來一星期的每個頻道的所有節目清單。

◆ 多頻道切換

這種應用使用戶能夠在同一時刻關注多個頻道，它利用事件消息在TV屏幕上通知用戶其他頻道將要播放的節目，如果用戶需要觀看，可立即切換到該頻道。

■ 付費應用

◆ 在線的購買節目（PPV，Pay-Per-View）

這種應用能夠顯示詳細的被出售的節目信息，同時也能夠通過在線方式或基于稱為電子貨幣購買節目，電子貨幣儲存在用戶的智能卡中。

◆ 在線訂購文件（PPF，Pay-Per-File）

與廣播訂購文件方式不同，PPF讓用戶能夠象上面描述的PPV方式一樣，下載文件到用戶與DSTB相連的PC中。

◆ 電子購物

使用戶能夠通過電視交互訂購商品，比如書籍、CD或其他任何東西。付費是通過信用卡方式，而且由于有條件接收系統，這種付費是很安全的。

■ 數據廣播服務應用

這類應用提供給用戶連續的數據流信息，如股票交易信息和賽馬信息等。

■ Internet應用

◆ PC高速互聯網接入

把PC與DSTB連接，這個應用能夠提供給用戶更高的Internet訪問速度和IP多播服務。這也使運營商能夠提供實時的視頻服務和Push服務。

◆ TV高速互聯網接入

這種應用使用戶能用TV在Internet上沖浪，而無須通過PC。衛星、有線電視網和地面廣播都可以作為這個應用的傳輸介質。

◆ 電子郵件

基于標準的電子郵件協議，這個應用允許用戶在電視機上收發電子郵件。

■ 信息顯示應用

有三種交互應用使用戶能夠搜索和獲取相關的信息：

◆ 電子銀行

這使用戶能在TV上查訊其銀行賬務信息，進行轉賬等交易。DXTB的信用卡閱讀器使用密碼認證用戶，來確保交易的安全。

◆ 按需天氣預報

這個應用與天氣預報頻道相連接，用戶可以通過遙控器來選擇獲取某個地區或城市的天氣預報信息。

◆ 數據庫信息服務

這類應用使運營商能夠提供某些特殊數據庫存信息的瀏覽服務，例如招聘信息的搜索服務。

■ 娛樂應用

◆ 游戲

這種應用能夠使TV和STB成為游戲平臺。它也支持多個參與者的網絡游戲。

◆ 競猜

用戶可以利用這個應用參與各種競猜活動，回答問題同時得到實時結果。

■ 產品促銷應用

有兩種應用能夠用于產品促銷：

◆ 試聽室

這種應用讓用戶能夠試聽新CD的片段和觀看產品圖片等。

◆ 交互式廣告

這種應用能夠在TV上顯示一個廣告服務扉頁，如果用戶需要某個詳細的信息，可以用遙控器選中進入。然后，DSTB就與相應的服務器連接，這樣廣告商就能收到來自用戶的信息。

三．機頂盒

機頂盒(STB，Set-Top Box)是適合普通電視用戶使用的終端設備，它是信號傳輸介質與電視機的一種接口，讓數字化的信息被模擬裝置顯示出來，并提供附加服務。機頂盒的最初引進是為了彌補電視調諧器能力的不足。如果調諧器屏蔽不夠好，那么無線廣播的電視信號就會混入電纜傳輸的有線電視信號中，影響電視的圖像質量。于是，就出現了一個類似于黑盒子的設備，用于接收電纜信號，進行外差振蕩，把信號的頻率移到廣播所不占用的頻帶上。這便是最早的機頂盒。

第二代機頂盒增加了可編址的能力，即每個機頂盒對于視頻服務器具有惟一的地址。這樣，用戶可以從有線電視的信號中選擇接收與自己地址匹配的數據。通過這種方法，第二代機頂盒無論在解碼能力、顯示效果方面，還是在交互性方面都遠遠超過了第一代機頂盒機。

目前，機頂盒的功能已從一個多頻率的調諧器和解碼器演變成為一個可以訪問和接收包括電影、新聞、數據等大量多媒體信息的控制終端。

按照接收源劃分，機頂盒可分為如下幾類：

（1）衛星直播數字電視廣播系統（DVB-S）機頂盒：此類機頂盒又稱為綜合業務接收機，用來接收數字衛星廣播節目。該類機頂盒的主要功能是接收數字電視廣播，同時也支持數據廣播、圖文電視等應用。但由于它的傳輸平臺是衛星信道，支持交互式應用比較困難。

（2）有線電視數字視頻廣播（DVB-C）機頂盒：現有的有線電視采用模擬信號，用戶無法直接收看數字電視節目，此類機頂盒能將接收的數字視音頻信號解碼為模擬信號再輸送到現有的模擬電視機上，從而達到用模擬電視機收看數字電視節目的目的。此外，有線電視網絡較好的轉輸質量以及電纜調制解調技術的成熟，通過該類機頂盒可充分利用有線電視網絡的較寬帶實現各種交互功能。

（3）地面數字電視廣播系統（DVB-T）機頂盒：用于接收和轉換地面廣播的數字信號。目前大約有60%以上的用戶仍然利用無線特高頻和超高頻接收電視節目，地面無線電視廣播改用數字式以后，將要求所有的普通電視機加裝DVB-T來將數字信號轉變為模擬信號。

交互式電視中的機頂盒既是用戶選擇節目的選擇器，又是保障用戶終端正常運行的控制器。按照此要求，機頂盒應具有如下功能：?

(1) 能指示用戶室內設備、CATV網絡和節目資源的狀態，能利用用戶電視屏幕顯示服務公司及信息提供者發出的消息和菜單。?

(2) 將用戶的選擇信息傳送到服務中心或信息提供者。?

(3) 能向用戶提供基本的終端控制功能，如在選擇收看視頻點播 (VOD) 節目時，能進行快進、快倒、暫停和記錄等 VCR 所具有的功能，以及電源的開/關、選擇 VOD 或標準電視操作。?

(4) 具有雙向通信能力，能實現電視購物、遠程教學和VOD等。?

(5) 能與家用電腦相連。?

(6) 能進行信號傳輸、調制和解調，能處理 ATM 協議。?

(7) 能監控公用設備，進行信號傳輸性能的遙測和反饋。?

機頂盒設計有如下特點：?

1）芯片應具有處理多媒體數據的能力；?

2）OS容量不宜太大，一般在幾十K字節；?

3）初期可以不用IC卡，而用將繳費信息儲存在EEPROM中的辦法減少機頂盒的成本；?

4）應用程序設計成可下載，靈活使用；?

5）應用程序選用HTML或MHEG。

DAVIC規定用MHEG語言，資源消耗小，適合小容量STB使用，但實現較為復雜，目前，沒有廠家采用這種語言。HTML消耗資源較大，交互性由C/S方式實現。一般有兩種方法實現：

1）將有關超連接數據下載，機頂盒與本地內存交互；

2）直接與碼流交互，使用特別的方法解決超連接問題。?

一般機頂盒的硬軟件層次結構由硬件、嵌入式操作系統、表述引擎和執行虛擬機、中間件及應用程序組成，見圖07-07-6。

圖07-07-6? 機頂盒

四．多媒體家庭平臺

（一）DVB的MHP方案

利用MHP（Multimedia Home Platform，多媒體家庭平臺），你只需要一個機頂盒（Set Top Box）就能接受所有的服務和應用。

DVB-MHP (TS101-812) 定義交互數字應用和執行這些應用的終端之間的通用接口。這些接口將不同提供商的應用與特定的硬件和不同的MHP終端具體實現軟件分開。它使得數字內容供應商能夠處理各種類型的終端，包括從低端到高端的機頂盒，集成數字電視裝置和多媒體PC等等。MHP擴展了現有的成功的DVB開放標準，這些標準是用于所有傳輸網絡（包括衛星、電纜、地面和微波系統等）的廣播和交互服務。

圖07-07-7? MHP的輪廓

1. 輪廓

（1）增強的廣播（輪廓1）

需要有限的交互作用（電話/纜線調制解調器返回通道）。

（2）交互TV（輪廓2）

這一輪廓使用與上述方案相似的返回通道路徑，但是交互活動更大。因此，對交互應用的軟件平臺需要更強大的支持。

（3）Internet輪廓（輪廓3）

最復雜的輪廓。它考慮的是寬頻帶交互和返回通道，符合纜線調制解調器或其他的比較大的帶寬返回波道技術。此外，這些平臺也將不得不支持直接從因特網商下載的Internet類型內容。隨著時間的推移，問題變得越來越清晰：僅需要2個規范就可以覆蓋這三個輪廓。輪廓1和2在技術上是十分相似，并被嵌入在MHP1.0中（TS 101 812 V1.1.1，2000年6月出版）。輪廓3在MHP1.1中說明（TS 102 812 V1.1.1, 2001）（圖07-07-8）。

圖07-07-8? MHP1.1

2. 總的關鍵需求

MHP的總的關鍵需求包括：

o 互操作性（ interoperability ）

o 漸變，伸縮性，向后（evolution, scalability, backwards）

o 模塊化，穩定度（modularity, stability ）

o 遷移路徑（migration pat

h）

o 基於開放的標準

o 提升/下載性（upgradability/ downloadability）

o 被控開發路徑

o 簡單化和費用受約束的運算

??? 寬帶效率格式: 數據和應用程序之間的分離

o 一般API從CA分開

MHP的體系結構是根據三層來定義的（但是規范本身沒有定義硬件）：資源，系統軟件和應用程序。 典型的MHP資源是MPEG處理、I/O設備、處理器、內存和一個圖形系統。系統軟件使用可用的資源以便給應用程序提供平臺的抽象視圖。實施包括一個應用程序管理器（也稱為"導航器"） 控制MHP和在它上面運行的應用程序。

?

圖07-07-9? MHP的系統核心

3. 系統核心

MHP的核心是基于平臺DVB－J。這包括一個虛擬機，就像升陽微系統公司（Sun Microsystems）Java虛擬機規范定義的一樣。許多的軟件包都為這個平臺各個方面特性提供通用應用程序接口（APIs）。 MHP應用程序 只能通過上述API訪問平臺。MHP的實現需要在這些特定的API和支撐資源與系統軟件之間完成映射（圖07-07-9）。

（二）MHP體系結構

MHP 規格的第一個版本的主要元素是:

·?? MHP體系結構

（圖07-07-10）

·??? 增強的廣播和交互式廣播輪廓的詳細定義

·?? 內容格式，包括 PNG、 JPEG、MPEG-2視頻/音頻、子標題以及駐留的和可下載的字體

·?? 強制性的傳輸協議，包括DSM-CC對象匯集（廣播）和 IP（返回通道）

·?? DVB-J應用模型和信令

·?? HTML內容格式鉤子（DVB- HTML應用模型和信令）

·?? DVB-J平臺，帶DVB定義的API以及從現存的Java APIs、JavaTV、HAVi（用戶接口）和 DAVIC APIs選擇的部分

（圖07-07-11）

·?? 安全框架結構，用于廣播應用程序或數據認證（簽名，證書）以及返回通道加密碼（TLS）

（圖07-07-12）

·?? 圖形參考模型

·?? 附件，帶DSM-CC對象匯集（object carousel ）輪廓、文本表現、最小平臺能力、各種API。?

MHP規格提供一組一致的特征及功能，這些是增強的廣播和交互式廣播輪廓所需要的。增強的廣播輪廓主要用于廣播（單向）服務，而交互式廣播輪廓支持附加交互式服務中并且允許MHPs使用因特網提供的遍及全球的通信網絡。新的輪廓以后將基于DVB項目的工作再添加新內容。

非技術性方面的特征：

• MHP（家庭復合媒體平臺）是一個完全獨立于它運行的硬件平臺上的公用API。

• MHP（家庭復合媒體平臺）是一個開放的標準平臺，將會改變專有的或垂直的現存軟件平臺市場為這樣一個市場，此市場能夠使內容創作一次就能到處“運行”。

• 來自不同的供給者的增強的廣播、交互式廣播和Internet內容經過一個使用此公共DVB-MHP API的單一裝置（例如機頂盒或IDTV）就能被訪問。

• 它將會真正用通過多重遞交機制（纜線、衛星、地面等)的內容、應用程序和服務環境使水平市場發揮作用

• 業務含意是巨大的，因為新的和激動人心的內容和應用將會刺激廣播工業的生長，進入多媒體時代，將廣播和Internet世界聯接在一起。?

(a)

（b）

圖07-07-10? MHP 體系結構?

（a）不帶Plug-ins

（b）帶plug-ins

圖07-07-11? DVB-J平臺

?

圖07-07-12? 安全框架

（三）MHP支持的應用

MHP支持多種類型的應用，包括下述的典型例子：

·電子節目指導（EPG，electronic program guides ）（圖07-0713）

圖07-07-13? ZDF顯示EPG

·? 信息服務 (“超級電傳文本（Super teletext）”, 新聞自動收報機，股票自動收報機)（圖07-07-14）

（a）

（b）

圖07-07-14? 機場信息系統

·與電視內容同步的應用----記分卡，本地玩游戲（圖07-07-15）

圖07-07-15? 與電視內容同步的應用：高爾夫賽

·電子商務（e-commerce）和安全交易（圖07-07-16）

交互廣告:

? 根據進入的增強內容,視頻大小發生變化...

? 觀看的同時，音頻視頻繼續可用。

（a）

(b)

(c)

圖07-07-16? 電子商務

·教育（圖07-07-17）

圖07-07-17?? Top of the pops

例

圖07-07-18給出了MHP電視屏幕可能提供的一些服務。

圖07-07-18? MHP電視屏幕可能提供的一些服務（承蒙德國RTL準許使用）