IPTV經(jīng)典技術(shù)盤(pán)點(diǎn)
中國電信北京研究院 魏丫丫 2006/12/21
IPTV節目?jì)热菘煞譃閷?shí)時(shí)視頻和已有的存儲節目。當節目?jì)热萁?jīng)過(guò)DRM系統的加工或授權后通過(guò)寬帶媒體傳輸協(xié)議傳給中間服務(wù)商，中間服務(wù)商通過(guò)網(wǎng)絡(luò )以xDSL/FFTx等方式將視頻流傳給終端用戶(hù)。在用戶(hù)側，用戶(hù)依靠調制解調器、個(gè)人電腦、機頂盒等多種設備播放流媒體視頻。在整個(gè)系統中，系統運營(yíng)商負責電子節目指南生成、內容加密、內容管理、鑒權認證、計費等管理功能，并將媒體流送給中間服務(wù)商。此外，IPTV的正常運轉同樣還需要健壯的運營(yíng)支撐平臺，主要包括系統管理，權限管理，用戶(hù)管理，內容管理，資源管理等基本管理模塊以及計費采集、節目管理、版權管理、流量管理等中間件系統。
視頻壓縮技術(shù)
由于視頻數據的龐大，未壓縮的數字視頻數據量對于目前的計算機和網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)無(wú)論是存儲或傳輸都是不現實(shí)的，因此在多媒體中應用數字視頻的關(guān)鍵問(wèn)題是數字視頻的壓縮技術(shù)，而視頻是由連續的圖像幀形成的圖像序列，由于景物變換速度的限制，相鄰幀之間存在很高的相關(guān)性，因此利用運動(dòng)補償技術(shù)結合變換編碼，構成了序列圖像編碼的主要方法。
目前，ITU，ISO等組織制定了許多成功的視頻圖像編碼標準，如以JPEG和JPEG-2000為代表的靜止圖像壓縮標準。以MPEG-1、MPEG-2為代表的中高碼率多媒體數據編碼標準。以H.261，H.263，和H.264為代表的低碼率、甚低碼率運動(dòng)圖像壓縮標準，以及覆蓋范圍更寬面向對象應用的MPEG-4。此外還有我國自主的第二代信源編碼標準AVS。
這些標準之間在碼率、圖像質(zhì)量、實(shí)現復雜度、差錯控制能力、延時(shí)特性及可編輯性上有很大的差別，從而滿(mǎn)足了各種多媒體應用。下表我們主要針對視頻編碼標準做一概括總結。
采用了傳統的基于塊的混合視頻編碼框架，具體包括幀內預測、幀間預測、變換、量化和熵編碼等一系列技術(shù)來(lái)實(shí)現高效率的視頻編碼。幀間預測使用基于塊的運動(dòng)矢量來(lái)消除圖像間的冗余，幀內預測使用空間預測模式來(lái)消除圖像內的冗余。再通過(guò)對預測殘差進(jìn)行變換和量化消除圖像內的視覺(jué)冗余，最后，運動(dòng)矢量、預測模式、量化參數和變換系數等用熵編碼進(jìn)行壓縮。
測試結果表明，h.264比H.263++平均編碼比特率要少48.80%，比MPEG-4ASP要少38.2%，相對H.263約提高一倍壓縮效率。H.264的碼流結構網(wǎng)絡(luò )適應性強，增加了糾錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的應用。另外，微軟公司開(kāi)發(fā)WMV9，壓縮效率和重建圖像質(zhì)量與H.264不相上下，目前正在申請成為國際標準。我國現在正在制定具有自主知識產(chǎn)權的音視頻編解碼系統(AVS)標準，其編碼效率和重建圖像質(zhì)量也與H.264相當。正是視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，使寬帶網(wǎng)上傳輸高質(zhì)量視頻信號成為可能。
多播技術(shù)
IPTV根據視頻流的兩種接收方式：廣播接收和點(diǎn)播接收。不同接收方式的承載技術(shù)也不同。廣播接收是非交互的，對IP網(wǎng)絡(luò )的承載技術(shù)提出了多播(Multicast)要求。點(diǎn)播接收具有實(shí)時(shí)交互特點(diǎn)，要求IP網(wǎng)絡(luò )承載技術(shù)能將視頻流推送到用戶(hù)接人網(wǎng)絡(luò )。IP組播將IP數據包從一個(gè)源發(fā)送到多個(gè)目的地，即將信息的拷貝發(fā)送到一組地址的所有接收者IP組播將IP數據包傳輸到一個(gè)構成組播群組的主機集合，群組的各個(gè)成員可以分布于各個(gè)獨立的物理網(wǎng)絡(luò )組播群組成員之間的關(guān)系是動(dòng)態(tài)的，成員可以隨時(shí)加入或退出。IP組播能夠有效節省網(wǎng)絡(luò )帶寬和資源，方便網(wǎng)絡(luò )容量的管理和控制開(kāi)銷(xiāo)，大大減輕發(fā)送服務(wù)器的負荷，減少主干網(wǎng)出現擁塞。
CDN(ContentDeliveryNet-work，內容發(fā)布網(wǎng)絡(luò ))是一種用于視頻內容分發(fā)的網(wǎng)絡(luò )，它疊加在IP基礎網(wǎng)絡(luò )之上，通過(guò)將內容發(fā)布到網(wǎng)絡(luò )邊緣，實(shí)現就近的內容提供服務(wù)其工作原理是在網(wǎng)絡(luò )各節點(diǎn)放置內容緩存服務(wù)器，CDN中心控制系統實(shí)時(shí)地根據網(wǎng)絡(luò )流量和各節點(diǎn)的連接、負載狀況以及到用戶(hù)的距離等信息，將用戶(hù)的請求導向最佳的服務(wù)節點(diǎn)上，從而大大縮短用戶(hù)的請求響應時(shí)間，并提高數據傳輸的穩定性。
流媒體
流媒體(Streaming Media)是指在網(wǎng)絡(luò )中使用流式傳輸技術(shù)的連續時(shí)基媒體，如音頻、視頻和其它多媒體文件。流媒體技術(shù)一般是指把連續的影像和聲音信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后放在流媒體服務(wù)器上，讓用戶(hù)一邊下載一邊觀(guān)看、收聽(tīng)，而不需要等整個(gè)壓縮文件下載到自己機器后才可以觀(guān)看的視頻/音頻傳輸、編解碼技術(shù)。流媒體技術(shù)不是單一的技術(shù)，它是建立在很多基礎技術(shù)之上的技術(shù)。流媒體實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)是流式傳輸。流媒體的主要技術(shù)特征就是采用流式傳輸，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將流媒體內容傳送到客戶(hù)機。大多數流媒體應用采用基于組播的應用層協(xié)議，如RTP/RTCP。RTP是一種提供端對端傳輸服務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，用來(lái)支持在單目標廣播和多目標廣播網(wǎng)絡(luò )服務(wù)傳輸實(shí)時(shí)數據，而實(shí)時(shí)數據的傳輸則由RTCP協(xié)議來(lái)監視和控制。
網(wǎng)絡(luò )電視機頂盒
IPTV的基本構想之一就是把電視播放和互聯(lián)網(wǎng)結合起來(lái)，使用戶(hù)在收看電視的同時(shí)，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲得信息。現在這項功能是通過(guò)機頂盒來(lái)實(shí)現的。網(wǎng)絡(luò )電視機頂盒(NetTVSTB)可以具有以下功能：內置操作系統，可以通過(guò)紅外線(xiàn)遙控來(lái)操作；對加密電視信號進(jìn)行解密；將數字視音頻信號進(jìn)行解壓縮；用戶(hù)身份識別和付費；可以下載運行游戲和軟件；對同一頻道上的不同節目進(jìn)行分離；可連接互聯(lián)網(wǎng)、收發(fā)電子郵件等功能。
STB已在歐洲和美國已建成的交互電視系統中得到了廣泛的應用，在我國也具有廣闊的應用前景。目前我國在廣播電視系統對有線(xiàn)電視網(wǎng)進(jìn)行的整體數模轉換，其中網(wǎng)絡(luò )電視機頂盒技術(shù)就是其中的一項關(guān)鍵的技術(shù)。雖然IPTV成為互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化的驅動(dòng)力，但面臨的一系列問(wèn)題正成為IPTV進(jìn)一步發(fā)展的阻力。這其中的一個(gè)重要問(wèn)題就是版權保護問(wèn)題(DRM)。
數字版權
IPTV傳播的數字內容具有無(wú)損地低成本復制、存儲和再傳播的特點(diǎn)，人們可以借助數字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)免費而且沒(méi)有任何質(zhì)量損失地批量復制和發(fā)行節目?jì)热荩沟脭底置襟w業(yè)遭受?chē)乐負p失。數字媒體非法復制、傳播的成本極其低廉，版權很容易受到侵害。所以，缺乏有效的數字版權保護機制，將極大地阻礙著(zhù)IPTV的發(fā)展。
目前的解決方案即數字版權管理DRM系統，DRM提供的解決方案主要強調使用技術(shù)的手段，對數字產(chǎn)品在分發(fā)、傳輸和使用等各個(gè)環(huán)節進(jìn)行控制，使數字產(chǎn)品只能被授權使用的人按照授權的方式，在授權使用的期限內使用。DRM不僅僅指版權保護，同時(shí)也提供了數字媒體內容的傳輸、管理和發(fā)行等一套完整的解決方案。因此DRM是一個(gè)系統概念，包含數字版權信息使用、受版權保護的數字媒體內容的管理和分發(fā)。
通信產(chǎn)業(yè)報
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