時移電視點播系統交互技術研究

朱凌

摘要：互聯網技術的快速發展，通信網絡及有線電視網絡均向傳統的單向電視廣播、用戶被動收看的被動模式中進行轉變，大力發展的時移電視等增值業務，為用戶提供更優質的服務。

關鍵詞：時移電視；點播系統；交互技術

傳統的電視廣播網經歷的主要發展過程是無線傳輸到有線傳輸。傳輸信號主要經歷了模擬信號和數字信號兩階段。近年來，在電視技術快速發展的背景下，比如液晶電視、離子電視的出現，導致模擬信號也出現一些比較文明的問題，比如清晰度不高、噪聲累計嚴重等，無法滿足用戶觀看電視的需求。但是，在數字電視的作用下，這些問題均得到有效的解決。

一、時移電視的概述

時移電視指的是在向用戶提供電視直播服務的基礎上，還為用戶提供VCR操作功能，比如快退、快進、跳轉及暫停等，方便用戶觀看。傳統模式下，電視節目使用的是以廣播為形式的播放，并基于固定時間以及頻道向用戶播放，用戶處于被動地位。同時，用戶必須按規定時間觀看、不然就會錯過觀看的機會。這是說明傳統的電視服務束縛于時間框架下，存在一定程度的局限性。時移電視就很好地解決傳統電視服務受限于時間框架的問題?；谟脩魧用娣治觯脩裟軌驅﹄娨暪澞康牟コ鲞M行一定程度的掌控，使電視節目的播出時間軸不再固定，能夠根據用戶的要求進行移動。顯然時移電視業務的產生對于電視廣播及互聯網的發展是具備積極意義的，且進一步推動了交互式電視時代的發展。

隨著網絡帶寬與計算機能力的發展以及用戶需求的不斷提升，毫無疑問IVOD是VOD發展的趨勢，其實是向用戶提供完全的交互式能力才是VOD發展的方向。時移電視結合了傳統電視的播出技術與VOD的流媒體的技術，。因此無論互聯網運營商開展的IPTV還是廣電運營商開展的數字電視雙向改造中使用的時移電視技術從本質上是一樣的。

二、時移電視點播系統交互技術研究

（一）用戶交互式技術

在時移電視系統中，交互式技術是最關鍵的技術。在交互式技術的作用下，時移電視才能將節目的控制權交給用戶，進而使交互式電視成為現實。交互式技術主要體現在快進、快退、定位、跳轉及暫停等方面。其中，定位指的就是用戶能夠精確獲得某個時間點的播出節目。通常應用定位技術有兩類：一是時間定位方式；二是回看方式。時間定位方式用戶可以以機頂盒為途徑，通過機頂盒所提供的信息對前端系統所錄制節目繼續查找，獲得準確的內容，在機頂盒上進行時間暫停后可以通過輸入固定時間或拖動時間軸來對節目進行檢索，這樣就可以能夠收看某一頻道的電視節目了，回看的方式指的是以Web界面為途徑，進而基于電視向用戶供應頻道指南，用戶利用遙控器，并在界面上選擇自己喜愛的節目進行收看，是暫停、快進、快退及挑戰聯合起來的稱呼。

（二）單組播切換技術

時移電視系統中，用戶的觀看過程具備兩個過程：一是單播狀態；二是組播狀態。用戶在觀看電視時，可以組播或廣播倍道對數據流進行接收，基于該情況下用戶所收看的電視節目就是最新內容。同時，該過程僅僅存在一路節目流，用戶可利用廣播技術對此信道進行共享。但是，在用戶對某些交互操作選擇后進而以繼續的方式進行節目的播放時，用戶和時移電視服務器交互信令，使時移電視服務器為用戶提供過期的數據。用戶的客戶端要與服務器端進行配合，才能使播放器以平滑的形式過度至單播狀態。目前，單組播切換技術在時移系統當中還是一個比較難的問題。

（三）碼率平滑技術

碼率平滑技術能使傳輸過程變得簡單，并提高網絡帶寬的利用率。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據包發送的情況下，以實時的對和用戶端之間的網絡進行測量為依據，進一步對數據的發送加以決定，具有代表性的有MTFC。該算法無需媒體數據的預先知識，以客戶端的緩沖為途徑，進而對若干個臨界區進行劃分。當客戶端基于緩沖區的數據跨過，某一個緩沖區的情況下，便能夠向服務器端對自身的緩沖區水平進行有效的反饋，最終使客戶不會出現上溢會下溢等現象，進一步使發送碼率的波動得到有效的控制。離線平滑算法的VID影片的幀信息是能夠提前得到的，且可以引進一定的播放延時，所以能夠對這方面的想信息進行有效的利用，進一步對碼流的平滑度進行優先發送。

三、對于時移電視服務器需要解決的問題

（一）服務模型研究

時移電視服務方式有別于數字電視廣播流推送的服務方式，它采用用戶點播某一欄目或時間點的方式，并由時移電視媒體服務以單播的方式流化相應的電視節目流，其實就是單播數字電視流是通過用戶點播后產生的拉的作用來完成的。因此，在服務形式上，可以有多種方式：（1）按欄目劃分節目，點播后只收看該欄目的內容，欄目結束后點播結束；（2）按欄目劃分節目，點播后從欄目開始處連續收看；（3）按時間劃分節目，其實就是電視節目按是時間分割，播放時按時間段收看；（4）按時間劃分節目，播放后從點播處連續收看；那么直播狀態下用戶通過回退方式進行入點播方式，提供電視服務的VCR操作功能，支持多種服務模型是時移電視服務器的實現的難點之一。

（二）存儲系統

磁盤性能的發展遠遠落后于CPU、內存和網絡，到了2000年他們的差距已經達到了六個數量級，特別是隨著并行結構的采用，系統計算性能越來越強，IO成為了計算機系統的主要瓶頸。因此無論在時移電視系統中還是在VOD系統中存儲系統均被認為是系統的瓶頸。時移電視系統一方面由于其時移深度、碼率、頻道數量等的影響肯能對存儲系統有海量的要求，另一方面由于其時性的特點，要求存儲系統能夠提高及其高的數據讀取帶寬以滿足實時性要求以及VCR等交互式請求。與VOD等系統所不同的是除了以上所說的共同需求之外，由于時移電視服務器需要實時的將電視流錄制并持久化的保存與存儲系統中，要求存儲系統能夠提供比較高的寫入速度。

（三）可用性

電信級時移電視服務器的可用性一直是一個重要的研究課題，作為雙向數字電視或者是IPTV的一部分，時移電視服務器必須能夠提供7X24小時不間斷的服務能力。通常對服務器的這種要求使用RAS指標來描述，RAS是可靠性、可用性和可維護下的統稱。

可靠性是指系統穩定運行的能力，可靠性指標通常平均無故障時間表示，可維性是指系統出現故障時采取維修手段快速恢復系統的能力，可維性指標可用故障的平均修復時間表示?？捎眯允怯脩糇铌P心的，是RAS指標向用戶的直觀展現，用于衡量對象向用戶提供的平均可使用時間。

四、時移電視系統框架研究

PVR其實是一種利用數字機頂盒的存儲能力，將節目存儲在機頂盒的硬盤上，從而可以向用戶提供已經存儲節目的時移功能，但是由于機頂盒的存儲能力一般比較小，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移服務，但是用戶的興趣是隨著頻道播出的節目內容快速變化的，因此很難做到任何用戶需要時移電視功能時，此頻道恰好被錄制在了機頂盒上。因此在本質上技術把所設計好的時移電視系統要求向所有用戶提供統一的時移電視功能，其實就是時移電視服務不是針對個人的，而是作為頻道的一部分，其過去的一段時間的節目總是作為一個服務向所有用戶提供的，從而可以讓用戶感受到每個頻道都是可以自己控制的。

（一）時移電視服務器軟件架構

針對時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模塊。流化錄制模塊負責接收TV數據的組播流，并對其內容進行解析、封幀以及MP4文件的錄制功能，同時向流化服務模塊提供數據獲取接口。流化服務模塊提供具體的流化服務，包括請求處理、操作切換響應、媒體內容流化發包等。流化服務內容從文件管理模塊獲取，對服務器來說此模塊只有一個，各節目的文件模塊對它是均等的，并不進行特別的區分。

（二）時移電視系統交互技術

交互式技術是時移電視的最大亮點之一，也是本文的重點研究對象，在本文中，交互操作主要指：定位、暫停、快進、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、快退等。之所以將定位與VCR分開是因為傳統喪VCR在VOD系統內被廣泛的研究，并且其技術與方法很多均適用于時移電視系統，但是定位是一種時移電視特有的方法。這個已經在上述中描述出來。因為這在本質上就是為了提供一種方便用戶操作的方法。

五、小結

以上所述，認識到時移電視點播系統所存在的交互技術，比如用戶交互式技術、單組播切換技術及碼率平滑技術等。在時移電視點播系統交互技術日益完善下，需要對其應用進行考慮，但由于該技術對資源有著比較高的要求，所以在實際應用過程中會遭遇到很大的阻礙。鑒于此，目前，要想使交互式電視時代更具發展空間，就需要在完善技術的基礎上制定有效的應用策略，以期促進數字電視行業的發展。

參考文獻：

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