南京邮电学院 刘达 龚建荣
视频点播（VOD，Video On Demand），是可对视频节目内容进行自由选择的交互式电视点播系统，其本质是信息的使用者根据自己的需求主动获得多媒体信息，该双向视频音频信息系统实现了按用户需要播放视频音频节目的功能。
VOD技术是计算机技术、网络通信技术、多媒体技术、电视技术和数据压缩技术等多学科、多领域融合交叉的产物。目前，根据不同的功能需求和应用场景，主要有三种VOD客户端系统。
NVOD（Near Video-On-Demand）：准点播电视，其方式是多个视频流依次间隔一定的时间启动，并发送同样的内容。
TVOD（True Video-On-Demand）：真点播电视，真正支持即点即放。
IVOD（Interactive Video-On-Demand）：交互式点播电视，它较前两种方式有很大程度的改进，不仅支持即点即放，而且可让用户对视频流进行交互式控制。
一、VOD系统特征
1． 信息流向的不对称性
对于大多数双向通信系统来说，信息通路两个方向上的信息流量是对称的，系统要为通信的双方提供同等的通信能力；而VOD采用不对称的双向传输网络将信息提供者与用户连接起来，用户信息通过窄带的上行信道传到信息中心，而由信息中心到用户的下行信道则是具有视频音频传输能力的宽带信道。这是一种非对称双工形式的多媒体通信技术，与多媒体信息检索业务的特点是一致的。
2． 播信息内容和点播时间的集中性
对于VOD系统的广大用户，点播的信息内容往往集中在信息中的很小一部分，同时用户点播信息的时间分布也是不均匀的，这正是造成信息流量突发的根本原因。
3． 信息发送以及重现的实时性与同步要求
VOD系统的信息发送以及重现的实时性与同步要求都较其它信息检索系统高，特别是对视频音频信息的点播必须保证视频媒体与音频媒体内部的自同步以及媒体间的同步，这对系统的延时及抖动特性均提出了较高要求。
与视频点播密切相关的是交互式电视，即ITV（Interactive Television）。视频点播与交互式电视都是为用户提供交互视频服务，前者强调用户端，后者强调系统服务端。ITV业务与VOD业务的另一重要区别是ITV业务具有QoS会话需要。
交互式电视业务被设计成具有可将网络带宽减到最小的能力，而视频点播业务却不具备相同性能。VOD业务比交互式电视业务具有很多不同的QoS要求，如表1所示。
二、VOD系统组成
1． 视频服务器 ：用于存储大量视频节目信息，处理用户的交互式命令信息及发送视频数据。
2． 通信网络：包括主干网和子网，主干网要求具有较高的带宽，用于连接视频服务器和制作管理系统，子网是主干网的下一级网络，用于传递信息至每个客户端设备。
3． 端设备：完成视频节目信息的播放，提供用户操作界面及接收交互式命令信息。
4． 制作管理系统：完成视频节目的编辑及制作，进行视频数据库的管理和用户管理。
总体上说，VOD系统是一种多级服务器和多级网络交换的结构，一个基于HFC网络的VOD系统结构由中心服务器、传输系统、HFC网络及用户终端设备组成。
三、VOD关键技术
VOD系统具有三大关键技术，即多媒体数据压缩技术、多媒体网络传输技术、多媒体数据库技术。
1． 多媒体数据压缩技术
多媒体数据压缩技术是多媒体技术中最为关键的核心技术，其研究课题包括：数据压缩比、压缩/解压缩速度以及简捷快速的压缩算法。以压缩/解压缩后的数据是否与压缩前的原始数据完全一致作为标准，可将数据压缩方法划分为无失真压缩（可逆压缩）和有失真压缩（不可逆压缩）两类。
数据压缩中视频压缩占有重要地位，其标准主要由ITU-T和ISO/IEC开发。ITU-T发布的视频会议标准有H.261、H.262、H.263、H.263+、H.263++。ISO/IEC公布的MPEG系列标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7，并且计划公布MPEG-21。
视频数据压缩编码可分为三类方法：
考虑图像信源的统计特性，采用预测编码、变换编码、矢量量化编码、子带-小波编码、神经网络编码等，均以仙农信息论为基础；
采用基于方向滤波的图像编码、基于图像轮廓-纹理编码，这利用人眼视觉特性，充分考虑了信息接受者的主观特性；
采用分形编码、基于模型的编码，这是考虑了图像传递的景物特征，它代表着新一代的压缩编码方向，是目前最为活跃的研究领域。
JPEG、H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2主要采用了以仙农信息论为基础的第一代数据压缩编码技术，其中MPEG标准在高压缩比的情况下，仍能保证高质量画面，最适于视频VOD的存储、点播和网上传输。目前MPEG已成为工业标准，对于VOD的产生和发展有重要作用。这里需要强调的是MPEG-4标准，它是一种面向对象、基于内容的压缩编码标准，侧重于对多媒体信息内容的访问以及更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4可根据应用的不同要求现场配置解码器，通过引入AV对象（Audio/Visual Objects），使更多的交互操作成为可能，这为多媒体数据压缩提供了广阔的发展平台。
2． 多媒体网络传输技术
高速接入网和高速互联互通的传输网是VOD系统实现的有力保障。VOD中的视频音频数据时间相关性很强，对网络的延迟特别敏感，带宽和实时性要求尤为突出。因此应保证在任意的网络交换能力下提供给用户可靠稳定的带宽及高传输速率，具备合理动态分配网络带宽以适应多媒体数据高速率和突发性传输的要求，以保证实现高质量、平滑和动态视频的多媒体数据流传输。
3． 多媒体数据库技术
多媒体数据量非常巨大，随着应用的扩展，系统会积累大量的多媒体数据。VOD的数据库管理系统必须保证用户能迅速方便地找到所需的素材，有效地完成对素材的各种管理任务。因此在VOD系统的结构设计中必须采用优化策略，可以利用数字图书馆技术，使VOD系统中的多媒体存储部分与信息处理部分在逻辑上分开实现，以改善系统性能。
四、VOD实现方案
实现视频点播要具有一种整体的思维观念和崭新的发展策略，首先必须明确节目层面和建设层面是视频点播涉及的两个重要层面。节目层面是指在视频点播系统中，要求电视台所制作的影视、广播、数据等节目不仅信息量要大，而且节目源的内容之间要相互链接，能够用多个线索描述一个主题或从不同角度描述一个主题。建设层面是指视频点播服务器到用户需要使用数据广播的方式，通过对节目源进行非循环广播、循环和同步广播，使用户通过数字机顶盒来实现交互功能。
发展宽带交互业务的核心是要能够处理大容量的多媒体信息，这与数据压缩、宽带信息服务器、窄带网络宽带化建设等是密不可分的。目前，传输网络基本上已实现光纤化，带宽的瓶颈在接入网部分，发展视频点播必须首先解决用户的宽带接入问题。
此外，应该挖掘电信网、有线电视网和因特网等公众网络的潜力和价值，使这些网络能够支持综合业务和宽带业务，各种信息包括图像、视频、音频、话音、资讯数据等要有统一的编码基础，才能将各自业务以统一的方式传输和接收。
总之, 视频点播技术是以计算机技术、通讯技术和电视技术为基础的综合性技术，它的出现是视频信息技术领域的一场革命。视频点播产业是未来信息高速公路构架的重要组成部分，具有无限广阔的发展前景。它是一项系统工程，以有线电视网、电信网和计算机互联网的发展为基础，它的建立和发展又将推动上述产业，并为三网融合提供新的契机，正是这种相辅相成和互相促进，不断加快着全球数字化、网络化和信息化的进程。
----《通信世界》
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