IPTV监测技术（精选7篇）
IPTV监测技术 篇1
摘要：IPTV业务正随着网络技术的发展迅速壮大, 文章通过分析IPTV监测系统架构及功能, 探讨IPTV监测技术, 为建设IPTV监测系统提供借鉴。
关键词：IPTV,IPTV监测,数据,可靠性,家庭收视
1概述
我国三网融合是一场史无前例跨行业跨专业的整合, IPTV作为三网融合中重量级业务, 备受关注。为维护IPTV用户的基本权益, 对IPTV进行监测是非常必要的。根据广电总局的要求, IPTV监管平台建设要依照中央统筹、统一规划、中央和地方协同建设、落实属地责任、资源共享、与集成播控平台同步的原则进行。
2系统结构
IPTV是基于宽带数据传输网络上, 业务传输属于组播方式, 视频业务流分散, 所以监测易采用分布式部署、一个中心的监管模式方式, 系统基于省级广电专有传输网络, 监管前端采集IPTV信号通过广电网络送到IPTV监测监管系统数据处理中心, 进行统一的业务监管。按照逻辑层次来分, 可将其划分为采集层、传输层、处理层和存储层, 如图1所示。
2.1采集层。采集前段包括播控平台前端、传输分发前端和最终用户前端。通过对比每个环节EPG和节目内容差异, 确定IPTV播出内容是否非法插播, 插播位置出现在哪一环节。终端用户监管前端是对IPTV最后一个环节的监管, 接收和采集网络运营商推送的IPTV节目内容码流、解析用户端IPTV实际的EPG信息, 并对IPTV节目进行抽查监看, 了解IPTV最真实的情况。
2.2传输层。传输层是指整个监管系统数据传输的通道, 把采集层的数据按照IPTV监测监管系统的要求, 传输到相应的数据处理服务器、数据库或监管终端。
2.3处理层。处理层是按照监管工作的需要, 实现监管数据处理功能, 即IPTV监测监管系统数据处理中心, 包括节目的监看、EPG管理与核查、违规节目识别处理、非授权节目报警、统计分析报告、系统综合管理等。
2.4存储层。存储层是指整个监测监管系统的节目及数据存储部分, 包括EPG信息数据库, 直播节目存储库, 点播节目存储库, 违规节目存储库, 报警数据库, 运行信息数据库和节目信息总库等, 存储在监测台的集中存储系统。
3监测系统功能
3.1监看和报警。系统对监管前端数据进行接收、汇总和整合, 后台统一调度监管前端资源, 通过大屏幕显示系统实现多源、多画面、多用户, 监看直播节目和点播节目, 监管人员可以通过多画面快速掌握全省IPTV节目的播出状态。
3.2 IPTV的EPG分析、管理和核查功能。对播控平台前端和终端用户前端的EPG进行采集和管理, 形成IPTV EPG信息库, 将EPG信息进行比对, 发现非法插播的频道或节目, 对EPG核查中发现的违规节目在用户审核界面中进行自动报警, 显示相关EPG核查结果和违规节目的内容信息, 提示并协助监管人员及时对违规节目进行处理, 处理结果最终录入EPG核查数据库 (图2) 。
3.3违规检测及点播节目合法性鉴别。违规检测将识别所有IPTV违规行为, 包括EPG信息违规及视频节目内容违规。建立违规节目信息数据库, 对采集到的所有IPTV点播节目的合法性进行鉴别, 及时发现有害和违规节目, 根据需求自动归类并报警。
EPG信息违规检测根据检测方式不同, 分为直播检测和点播检测;违规检测首先对接收过来的EPG信息进行变更比对和隐藏频道检测, 形成增量信息和隐藏频道进行疑似告警, 然后对增量信息进行违规检测, 将EPG信息与上级进行比对核查, 核查一致性, 对插播进行追溯;检测核查完毕对疑似违规进行取证, 对违规插播进行取证, 对隐藏频道进行取证;之后统一提交二审管理员进行合法性审核;将审核结果录入审核库, 将关键字导入敏感信息库, 将违规节目导入敏感信息库。违规内容违规检测主要通过视频分析技术对各级节目码流进行比对或检索;通过场景分割技术, 镜头分离技术对节目内容进行预处理, 之后将处理结果或与样本比对或与其他级节目码流比对, 检测到异常立即告警并产生疑似违规提交审核管理取证审核。
3.4违规取证功能。对违规节目进行取证, 对包括播控平台监管前端和用户终端监管前端在内的所有监管前端发现的各类违规情况进行下载取证, 记录违规内容, 标记违规日期。并能够对所有违规节目进行汇总、存储, 做到监管处理有据可依。
3.5 IPTV频道扫描, 新增频道/节目自动提示功能。定期扫描IPTV终端机顶盒中的直播频道列表, 与EPG中的直播频道列表对比, 发现隐藏的直播视频码流, 并标识出差异性。人工核查的方式对自动发现的隐藏频道进行审核, 以确定EPG菜单中未列出的频道合法性。对终端监管前端获取到的所有频道和节目信息中发现的新增频道或者节目进行汇总。
3.6运行数据管理功能。提供IPTV用户数据统计功能, 对IPTV集成播控平台、传输分发平台的运行数据通过标准接口定期获取, 并进行整理和汇总, 为行政部门提供业务运行及监管依据。
3.7 IPTV节目数据库构建
对监管前端采集的数据进行整理和存储, 实现统一存储和统一管理。存储内容包括EPG信息、电视节目信息总库、IPTV集成播控平台运行数据, 以及IPTV审批信息、监管审核数据、违规取证信息、系统运行维护数据、IPTV节目。存储采用网络化存储技术, 按照系统预先设定的任务, 对必要的视频内容进行录制和分类存储, 提供录像监看和录像下载等功能, 能够选择不同的时间和时长进行录像监看和下载。同时, 数据库数据采用定期备份的方式, 以保证系统和数据的可靠性。
4结论
IPTV在我国以及全世界正在以惊人的速度增长, 随着受众数量的提升规模的扩大, 电信运营商不会满足现状, IPTV的最终目标已经变成占领客厅, 成为收视第一终端。IPTV安全播出终将成为影响家庭收视的重要指标。
参考文献
[1]余成伟.IPTV业务监测技术方案, 2011.
[2]王妍.IPTV技术的特点及发展趋势, 2013.
IPTV监测系统关键技术研究 篇2
我国的IPTV是在三网融合的大环境下不断发展起来的。三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中, 其技术功能趋于一致, 业务范围趋于相同, 网络互联互通、资源共享, 能为用户提供话音、数据和广播电视等多种服务, 这是一场史无前例跨行业跨专业的整合。而根据《广电总局关于三网融合试点地区IPTV监管平台建设要求的通知》的要求, IPTV监管平台建设要依照中央统筹、统一规划、中央和地方协同建设、落实属地责任、资源共享、与集成播控平台同步的原则进行。IPTV监管平台总体目标是:从节目源、传输分发网络、用户终端各环节监控IPTV节目内容, 及时发现违规和非法节目流入到IPTV终端, 保障安全播出, 提高管理效率。根据浙江三网融合试点工作部署, 浙江三网融合IPTV监管平台实现对浙江IPTV节目集成播控平台的播出监控和用户接收等环节IPTV节目内容监控, 及时发现违规和非法节目, 保障浙江IPTV安全播出。
2 IPTV监测系统建设
按照IPTV监管系统的逻辑层次来分, 可将其划分为采集层、传输层、处理层和存储层, 如图1所示。
(1) 采集层
采集层包括针对IPTV集成播控平台的第二前端 (集成播控平台) 和六级 (终端用户) 监管前端, 采集数据包括EPG (直播电视频道信息和点播节目信息) 、运行数据 (用户信息和相关统计数据) 、节目码流采集等。
(2) 传输层
传输层是指整个监管系统数据传输的通道, 采用数据电路专用网络实现。把采集层的数据按照IPTV监测监管系统的要求, 传输到相应的数据处理服务器、数据库或监管终端。各监管前端通过监管数据传输网络与监管中心相连, 实现数据的回传。
(3) 处理层
处理层是按照监管工作的需要, 实现监管数据处理功能, 包括电视节目的存储和监看、EPG管理与核查、违规节目识别处理、非授权节目报警、统计分析报告、系统综合管理等。
(4) 存储层
存储层是指整个监测监管系统的节目及数据存储部分, 包括EPG信息数据库, 直播节目存储库, 点播节目存储库, 违规节目存储库, 报警数据库, 运行信息数据库和节目信息总库等。
3 IPTV监测系统关键技术
在整个IPTV监管平台中, 主要用到了3个关键技术:EPG采集技术、码流采集技术、视频静态图像摘要自动生成技术。
3.1 EPG采集技术
EPG信息采集主要包括直播EPG采集和点播EPG采集。其中直播EPG采集是对直播频道列表页面以及直播节目单页面的获取和解析, 点播EPG采集是按栏目对点播节目列表页面、节目简介页面、节目演职员页面等进行获取和解析。
3.1.1 EPG采集技术原理
EPG信息采集是通过监管前端设备使用合法账号信息模拟机顶盒向EPG服务器进行认证, 使采集动作被电信服务器认为是IPTV机顶盒的常规请求, 从而使用户终端监管前端设备能够通过身份验证。然后EPG采集软件无需借助机顶盒就能自动遍历整套直播、点播EPG页面并解析出节目单元数据。
3.1.2 EPG采集流程说明
(1) 获取认证信息
监管前端设备模拟机顶盒向EPG服务器提交合法的账号鉴权信息, 请求EPG服务器做出认证通过的响应, 监管前端设备获得并保管本次发放的token标识, 为后续EPG页面获取和内容解析做好准备。token标识有效期一般在12小时以上。
(2) 爬取节目单
EPG采集程序凭借监管前端设备认证通过的身份 (token) , 按照EPG入口配置, 分别从直播频道、点播分类页面开始采集, 模拟机顶盒向EPG服务器发出请求并获得EPG页面, 自动分析页面内的可点击元素 (节目、栏目链接等) , 并递归进入下一层页面继续采集, 直至直播节目单、点播节目简介这样的最底层页面, 并对每个EPG页面进行采集取证。
(3) 节目元信息提取
EPG信息分析模块经过学习预先配置的EPG页面模板, 自动识别采集的每个页面内的所有节目元数据, 并将这些元信息抽象组织成为节目数据保存在IPTV监管平台内。
(4) 点播节目海报下载
IPTV点播节目的详情界面中一般都会有节目海报图片, 且图片所在的菜单层级、URL模型及排版位置相对固定, 监管前端设备按照预先学习的规则找到并下载这些图片, 与节目进行关联, 形成一套完整的节目数据信息。
3.1.3 EPG采集技术优势
监管前端设备通过一次认证身份鉴权并用软件形式模拟机顶盒连续向EPG服务器发送常规请求, 这一过程解决了使用红外遥控头多次外部发射红外信号而产生的信号意外丢失、响应间隔时间长等问题, 从而使整个EPG采集解析的周期缩短。经测试, EPG采集软件平均请求频率可达到1.18次/秒, 提高了监管的自动化程度和EPG采集效率, 保证了EPG信息采集的及时性有效性。
3.2 码流采集技术
3.2.1 TS视频流实时录制
TS视频流实时录制技术的实现步骤为:截获经过IPTV机顶盒网口的所有数据包, 将这些数据报文按照不同协议分别还原为实际内容, 还原后的TS流部分数据即为视频内容。
在报文解析过程中, 需要按照协议层次顺序解析PPPOE、IP、UDP、RTP、TS协议得到机顶盒接收到的视频数据流, 并将视频数据流保存成视频文件。
TS流还原流程如图2所示。
3.2.2 机顶盒数据输出录制
如图3所示, 使用视频采集卡将机顶盒输出的模拟信号转换为数字图像和数字音频。将原始的数字图像和数字音频压缩为H.264编码, 并发布为RTMP协议的直播流。客户端可以用通用的网页Active X播放器控件播放该视频流。当发送录制命令后后台录制程序可以通过解析RTMP封包结构的方式将发布的直播流录制为视频文件。
其中RTMP协议为本设备中将机顶盒视频模拟信号转化为数字信号并输出后采用的传输协议。
3.3 视频静态图像摘要自动生成技术
3.3.1 技术分析
用户输入视频节目, 系统离线生成该节目的特征帧图片摘要, 并且建立摘要图片与相应视频片段的联系。该功能主要用于监管人员审查节目, 可以快速地把握视频节目的整体内容, 并且可以方便地了解某些细节。
首先对视频文件进行解码处理, 从解码后的信息抽取底层特征, 供进一步的分析。然后利用底层特征和相应的检测模型判断出镜头的边界, 从而将整段视频划分为若干镜头。最后对特定镜头内的底层特征进行分析, 根据各个镜头的时间长短和复杂程度等规则, 得到镜头中的特征帧的位置, 并从整段视频中抽取出特征帧。
3.3.2 实现方案
从视音频节目中自动识别出相关的文本信息, 并在此基础上抽取文本内容摘要信息。
在文本摘要的抽取过程中使用了自动文摘技术。自动文摘就是利用计算机自动地从原始文献中提取文摘, 文摘是全面准确地反映某一文献中心内容的简单连贯的短文。具体过程为将文本分成适当的片段, 理想中最重要的片段应当包含该文本中最重要的信息, 并且在表述上是简明扼要的。结合片段在节目中的位置、句法结构分析和语义信息, 选择最有表现力的片段作为对该音视频节目内容的文本摘要描述。
视频摘要需要帮助用户快速把握视频的总体内容, 同时也可以快速查看细节。根据这个需求和我们在视频的结构分析方面已有的工作基础, 我们采取如下思路。
(1) 视频解码模块
采用较为成熟的解码器, 处理目前IP电视中的主流的文件格式和编码方式。
(2) 特征抽取模块
将解码器输出的信息转换为特定的底层特征。
(3) 镜头划分模块
通过判断出镜头的边界, 从而将整段视频划分为若干镜头。具体来说, 首先检测出FOI类型的边界, 然后对剩余的视频利用图分割模型计算出视频内容变化信号, 最后利用多个支持向量机模型结合多个粒度上变化信号, 检测出其他的切变和渐变边界。
(4) 关键帧抽取模块
在镜头范围内, 根据视频内容, 按照镜头的时间长短和复杂程度等规则, 抽取一个或者多个帧作为关键帧, 从而形成整个视频的静态关键帧摘要。
(5) 感兴趣区域 (ROI) 提取模块
把每个关键帧分割成若干不同的区域, 选取颜色对比度比较大的部分, 通过区域增长的方法得到最终的感兴趣区域, 并按照对比度等信息计算出其最终大小。
(6) ROI选择模块
根据拼接画的大小, 利用ROI的时间位置和图片质量等信息, 确定最终入选的ROI, 使得ROI尽可能均匀地分布在视频中以便代表视频的全部内容, 同时保证整个拼接画的整体画面效果。
(7) ROI布置和平滑模块
根据用户的选择, 按照预定义的顺序和一定的规则, 把ROI布置在拼接画中, 并确定各个ROI的边界, 最后采用某种叠加方法平滑ROI之间的边界, 得到最终的拼接画摘要。
3.4 IPTV节目采集与节目库自动构建技术
3.4.1 技术分析
在对IP电视节目视频及文字信息进行采集时, 需要研究相关IP电视节目信息抽象和节目库自动构建技术, 实现对IP电视节目基础信息采集和抽象, 并自动构建节目内容库。
3.4.2 实现方案
为实现以上需求, 采用专门针对影视节目的垂直搜索引擎技术。相对通用搜索引擎的信息量大、查询不准确、深度不够等提出来的新的搜索引擎服务模式, 通过针对某一特定领域、某一特定人群或某一特定需求提供的有一定价值的信息和相关服务。其特点就是“专、精、深”, 且具有行业色彩, 相比较通用搜索引擎的海量信息无序化, 垂直搜索引擎则显得更加专注、具体和深入。
垂直搜索引擎通常由三大部分组成:采集系统、索引系统和搜索系统。通过本技术可保证系统信息采集的有效性保证监管数据的实时性。如图4所示。
(1) 采集系统
即信息采集, 负责从信息源采集数据, 本系统的信息采集是从传输分发平台、传输分发节点及用户终端采集节目EPG及运行数据等信息, 采集系统涉及的关键技术点有路径分析、增量采集与全采集、信息构造完整性、信息唯一性识别、自动标引 (此功能也可以单独提出) 等。
(2) 索引系统
把获取的信息建立类似书目的数据文件, 以便于实现高速检索。索引系统涉及的关键技术点有分词技术、预评分和后评分、增量索引与全索引、排序技术、热点词高速缓存、标准检索语句解析等。
(3) 搜索系统
提供搜索功能, 对直播点播等节目内容及运行数据进行全文检索。
4 总结
IPTV监测技术 篇3
三网融合工作启动以来, 江苏省按照国家总体要求, 积极稳妥推进, 各项业务均保持了快速发展, 特别是IPTV业务初步实现了平稳融合、快速发展。截至2014年7月底, 江苏电信共发展了IPTV用户530万, 开机率稳定在80%左右, 日均观看时长超过5小时。全国近3000万的IPTV用户, 江苏地区IPTV用户规模占了近1/5, IPTV用户总规模居全国第一。
江苏省IPTV业务高速发展的同时, 一些涉及盗版等违规内容的出现, 包括电信运营商的自办频道、私增隐藏频道、非法插播节目、版权播放时间违规、传输质量不达标、码流篡改等违规形态的出现, 对江苏省地区的信息安全和文化安全构成了一定的安全隐患。鉴于江苏省IPTV业务的发展和建设高潮, 以及影响力日益扩大, 因此针对电信运营商IPTV业务的监测监管显得越发紧迫。
依据总局和省委、省政府关于推进三网融合工作的要求, IPTV监管平台总体目标是:从节目源、传输分发网络、用户终端各环节监管, 及时发现违规和非法节目流入到IPTV终端, 保障江苏IPTV的传输安全、内容安全和信息安全。
1 三网融合IPTV监测监管系统的建设
1.1 建设目标
江苏IPTV监测监管系统项目建设分2期进行。一期系统建设的范围主要分为:节目源、传输和分发、用户端三个环节。节目源监管是在江苏电视台第二级集成播控平台设立第二级监管前端, 接收和采集IPTV面向省级范围播出的直播节目码流;分发网抽查监管是在电信IPTV业务核心节点设立第三级监管前端, 采集和解析EPG信息;在南京和南通用户终端节点设立第六级监管前端, 回传IPTV节目远程进行实时抽查监看。根据江苏三网融合情况, 在南京地区安装25套六级监管前端, 对电信IPTV用户端实际播出内容进行24小时监管。在南通建设一个南通分中心, 安装16套六级监管前端共监测32个用户账户。每个前端具备两个用户数, 其中一路可实时监看直播、轮巡和高清节目, 一路作为前端监测信息的综合采集。同时配备2套4个用户账户的IPTV无线移动抽测终端, 实现固定监测与移动监测相结合, 提高监测覆盖范围和监测的深度。
二期开展全省地市IPTV监测监管分中心系统和六级监管前端的建设。其中每个地市建设分中心系统, 对辖区内电信IPTV业务内容的数据采集, 具备节目监看、EPG比对与核查、新增节目/频道提示、点播节目合法性鉴别、监控设备的运行状态等功能。二期地市分中心系统建设包括苏州、无锡、常州、镇江、扬州、泰州、淮安、盐城、徐州、连云港、宿迁等11个地市。同时建设六级监管前端, 采集EPG信息, 获取节目码流视频数据, 供数据处理中心对数据进行分析处理, 发现违规, 完成取证和审核工作。二期六级监管前端建设包括对232个电信IPTV业务用户账号分发内容的监测。
系统建设总体目标是运用云计算技术, 构建基于云平台集质量监测、内容监管、安全监测一体的, 集中、规范、易扩展的IPTV监测监管系统, 确保省集成播控平台、相应的传输分发节点、用户终端和其它地市分中心系统采集的信息能回传到省中心IPTV监管系统进行监管, 能对IPTV的节目码流采集、存储和管理;提供对直播节目和点播节目的实时监看、轮播监看、录像监看等多种监看模式;提供对节目内容进行比对、检索, 自动分析判断违法、违规节目;能够对违规节目进行取证, 并定位违规页面;提供缜密的权限控制和完善的审核流程, 内容违规审核可靠、准确;提供方便的视频节目切换、录制和内容下载的各种操作, 支持任务自定义。针对IPTV的业务特点, 监管系统需要通过各级监管前端对EPG服务器进行实时监测, 通过深度、广度优先的搜索, 自动进行分析与汇总, 自动发现违规节目, 完成对监管数据的统一采集和处理、统一控制、统一管理和资源统一调度, 保障IPTV电视节目的安全播出。
1.2 系统网络架构
IPTV监测监管系统采用设置一个中心、12个分中心的分布式架构。IPTV集成播控平台内容通过广电网路1G带宽的光纤送到IPTV监测监管系统, 南京用户端的IPTV信号利用移动数字电路基础网络回传到江苏广播电视监测台监测中心机房, 进行统一的业务监管。
省辖市建立监管分中心, 集中部署辖区内用户端节点的六级监管前端, 和分中心机房建立数据传输, 监管数据保存在当地的监管分中心系统。
同时利用省广电干线网将相关数据回传到省IPTV监管系统进行集中存储和数据分析。通过在中心的IPTV监管系统设置分权分域策略, 严格限制访问对象和访问内容, 省级和地市监管人员访问的都是同一个IPTV监测监管系统, 区别只是分前端监管人员默认权限只能访问本地的监管对象和内容, 实现监测设备的相对集中化和系统维护的本地化。
三级通过公网线路对电信传输分发核心节点的EPG进行采集。
如图1所示, IPTV监测监管系统网络构成包括监测云计算资源池中经过虚拟化的48台刀片服务器、1台专用数据库服务器、4台交换机、3台防火墙、5台多画面监测与报警服务器等设备组成IPTV监管专用网络。
1.3 系统软件架构
IPTV监测监管系统按照逻辑层次来分, 可将其划分为采集层、传输层、存储层、功能层、应用层、网管层、总局上报接口层等7个层次。如图2所示。
采集层:包括对二级集成播控平台的点播直播EPG和码流数据的采集、对三级江苏电信IPTV传输分发网络的EPG和码流数据的采集、对江苏电信机顶盒用户端的EPG和码流数据的采集以及对省内其它地市的电信IPTV业务内容数据的采集。
传输层:二级集成播控平台内容通过省级广电骨干网络1G专线回传到江苏广播电视监测台中心机房。三级电信IPTV传输分发网络的业务内容通过公网回传到监测台中心机房。六级电信IPTV机顶盒用户端的业务内容通过电信的IPTV数字链路采集EPG和码流, 通过广电内网网络回传到监测台中心机房。其它地市分中心系统采集分析处理的内容通过省级广电骨干网络回传。
存储层:对来自于二级监管前端、三级监管前端、六级监管前端、地市分中心的节目信息和码流, 解析后按信息条目编排存储在中央存储系统NETAPP中。
功能层:提供对播控平台、电信传输分发节点、电信用户端节点、地市分中心的节目监听监看、EPG管理与核查、节目内容分析合法性鉴别、审批信息管理核查、违规节目取证、传输质量监测、IPTV节目库、综合检索以及统计报表等功能。
应用层:提供系统管理员的日常监管操作界面, 包括采集节目信息和监看节目、任务策略制定和审批违规信息等。
网管层:提供系统管理员、权限模块划分和综合配置的制定;提供违规关键字和样本的管理;提供网内的设备运行状态监控等。
总局上报接口层:通过与总局中央IPTV监管系统对接, 实现江苏省节目信息和码流、违规信息和录制文件、统计报表信息等的共享。为行政决策提供依据。
1.4 主要功能模块
1.4.1 接入认证
集成播控平台节点, 通过SOAP+XML的方式与集成播控平台对接实现接入认证;电信用户端节点, 通过PPPo E或DHCP鉴权的方式准入电信的EPG服务器, 携带终端的信息模拟机顶盒的请求发送电信的EPG认证服务器, 通过接入的认证和首页的鉴权, 获取电信IPTV的节目信息、码流和模板信息。
1.4.2 EPG采集
集成播控平台节点, 通过soap+xml的方式获取到对方的EPG信息, 然后提取xml信息进行解析、入库、编目、排重等过程实现对播控平台的EPG信息采集。电信用户端节点, 六级监管前端模拟机顶盒请求, 通过电信的接入认证、首页鉴权和产品鉴权后, 分析电信EPG页面的逻辑, 用网络爬虫按照既定的规则策略自动爬取电信IPTV的节目信息和码流, 同样经过提取、入库、编目、排重等过程实现对电信用户端节点的EPG信息采集。
1.4.3 节目监听监看
为适应监管任务需要, 提供节目监看功能, 对直播节目和点播节目进行多画面、多用户实时监看和录像监看, 后台统一调度二三六级监管前端资源, 对直播节目和点播节目进行多画面、多用户实时监看和录像监看,
1.4.4 EPG管理与核查
对第二、三级监管前端和第六级监管前端的EPG进行采集和管理, 形成IPTV EPG信息库, 能够实现统一的管理。将第三、六级监管前端和第二级监管前端的EPG信息进行比对, 发现非法插播的频道或节目, 对EPG核查中发现的违规节目在用户审核界面中进行自动报警, 显示相关EPG核查结果和违规节目的内容信息, 提示并协助监管人员及时对违规节目进行处理, 处理结果最终录入EPG核查数据库。
1.4.5 节目内容分析合法性鉴别
节目合法性鉴别主要包括对点播节目片头片尾是否篡改的识别和点播文件篡改、违规频道、私增隐藏频道、版权播放时间违规、传输质量监测、EPG一致性核查等方面。
现有用于IPTV监测监管场景的视频内容分析方法主要是视频指纹 (video copy-detection) 技术, 是一种视频识别、提取、压缩的技术, 针对样本和输入的视频流产生指纹文件。其中指纹提取:利用demux和PED Filter技术, 将数字视频数据直接从文件中分离出来, 输入视频以一个固定的帧速率 (每秒S帧) 被重新采样, 以应对帧速率的变化。每个重复采样帧被转换为灰度, 以使拟议的指纹识别方法足以抵抗色彩的变化。每个灰度帧的大小被调整, 以使它的宽度和高度分别规范化为两个固定的值:X&Y, 这一步骤使拟议的指纹识别方法能抵抗任何一个因素引起的大小变化, 可以是不同的分辨率 (更大或更小) , 也可以略加修改 (对帧片段进行模糊、旋转、裁剪、加速、减速、插入元素) 。每个调整后的帧被分成了N行和M列, 形成了N×M的矩阵。最后, 矩阵中的每一块都被计算出它的质心梯度方向, 进而每一帧都得到了一个三维的指纹向量。
而指纹匹配是在指纹向量的检索中, 考虑一段视频的K个指纹, 样本指纹匹配是进行一次范围搜索找到的。然而, 单独的一个低维度指纹是不足以保证一次可靠的匹配的。为了解决这个问题, 在本系统中, 一个指纹序列是通过将从连续的K帧中提取的指纹相联系而得到的, 并且整个的指纹序列仅仅在匹配环节中才用到。在指纹匹配过程中, 如果两个视频片段的指纹距离小于一个固定的阈值T, 那么就认为这两个视频片段是相似的。
1.4.6 审批信息管理与核查
系统检测到违规节目后, 生成违规告警并以疑似告警的形式提交一审管理员进行取证、审核, 一审管理员对EPG信息进行核查, 对节目实际播出内容进行查看, 对违规行为取证并做主观界定, 分析违规类型, 最后对违规原因进行标注后提交二审管理员进行复审;二审管理员根据一审提交的违规证据、违规类型级违规原因进行进一步确认, 确认最终违规情况。
1.4.7 违规节目取证
对系统自动发现的违规节目和人工发现的违规节目进行记录和取证, 记录内容包括违规日期、节目名称、机构节点等, 对相应的视频进行录制/下载取证。
1.4.8 播出质量监测
播出质量主要是针对电信TS流出现的静帧、黑场、彩条、彩场、无伴音、音量过高、音量过低等异态进行监测报警, 同时通过与二级播控进行相比较, 判断其播出质量异常的源头在哪。静帧是采用相邻间重要区域对应像素差的绝对值的均值来判断。黑场是以检测当前帧的灰度直方图, 如果持续一定时间, 某一个灰度值的比例超过设定的阀值, 则判断为黑场。彩条和彩场判断方法, 是以检测当前帧和模板的相似度, 如果持续一定时间的比较相似度大于设定阈值, 则判断为彩条或彩场。无伴音的判断方法, 是以计算某一段音频的d BFS值。如果持续一定时间, 音量值低于无伴音阀值则判断为无伴音。音量过高/低的判断方法, 是以计算某一段音频的d BFS值。如果持续一定时间音量值在音量低的阀值和无伴音阀值之间则判断为音量低;如果持续一定时间音量值高于无伴音阀值, 则判断为音量过高。
1.4.9 IPTV节目库
通过第二级、六级监管前端采集播控平台和电信用户端节点的EPG和码流数据, 打包回传到IPTV监测监管系统。开发类CMS功能的后台程序对数据入库、排重、编排、关联, 形成可查询、可检索、可播放、可共享节目的一套海量在线节目平台。
1.5 建设概况
自2012年12月江苏省三网融合IPTV监测监管系统上线以来, 截止至2014年6月, 二级监管前端采集江苏电视台播控平台73个直播频道, 近万条点播节目。实现直播频道常规性监测, 按10天73路24小时策略进行常规化监测, 录制的内容为六级监管前端采集数据和码流提供了违规和取证的依据。
三级监管前端采集点播节目11202条。统计六级监管前端上传信息, 直播频道73, 新增直播18032点播节目91472, 轮播频道20。依据违规关键字库, 监管系统根据二六级比对程序自动分析报警, 发现直播疑似违规239条记录, 发现点播疑似违规517条记录, 发现回看疑似违规83条记录。违规取证录制的内容达280小时。
试运行以来江苏省三网融合IPTV监测监管系统对辖区内的三网融合IPTV视听节目内容实现了采集、上报、分析、分类、跟踪、管理、监控等综合性监管。监管系统提供有效的技术管理手段, 掌握监管区域内视听节目传播趋势与动态, 及时发现有害和违规节目。有效的保障了视听节目内容传输、内容安全、运营监管、安全播出等要求。
2 IPTV监测监管系统接口标准探讨
监测监管系统需要对播控平台、电信传输分发节点、电信用户端的IPTV业务内容数据进行采集, 就必然涉及到与第三方系统的对接。每个系统都有自己的体系架构, 与第三方系统的对接如何做到不影响对方的系统、安全以及开发量, 显然对接口标准的探讨很有必要。
2.1 基于SOAP协议的二三级监管接口
SOAP消息是与具体指令内容无关的通用消息, 仅仅用于表达命令请求。而具体的命令及参数利用独立的XML文档来描述。采用与具体指令无关的通用SOAP消息有利于指令扩展及在异步环境中实现通用的可靠消息传递机制。播控平台和电信传输分发节点以SOAP+XML指令文档的方式主动向IPTV监测监管系统发布内容, 监管系统根据SOAP消息中的文件URL获取XML并解析执行。如图3所示。
2.2 基于Socket方式的六级、地市分中心监管接口
IPTV监测监管系统与六级监管前端及地市分中心系统接口采用socket方式实现。如图4所示协议框架。
IPTV监测监管系统与六级监管前端及地市监管分中心系统之间的数据传输通讯采用非持续连接类型。通讯模式采用“请求—应答”方式。其中, 根据通讯的具体情况, IPTV监测监管系统、六级监管前端及地市分中心监管系统都可以充当通讯的“请求方”和“应答方” (图5) 。
IPTV监测监管系统与六级监管前端及地市监管分中心系统的接口包括实时录制、终端视频监看、直播/点播/回看/轮播视频监看/录制、历史视频查看/下载、报警参数设置、直播异态报警主动上报、遥控器控制、违规关键字设置、违规主动上报、EPG采集任务设置、EPG采集状态上报、录制结束时间上报、控制视频查看等接口。
另外, IPTV监测监管系统与地市分中心监管系统的交互过程分为两类, 一类是IPTV监测监管系统向六级监管前端发送协议成功后再向分中心发送一份一样的协议, 用于中心同步任务信息, 记录中心IPTV监管系统用户是否正在查看视频的状态, 中心IPTV监管系统用户正在查看视频时分中心系统用户查看视频需要向中心IPTV监管系统发送审批请求, 否则不需要;另一类是分中心向六级监管前端发送协议前需要向中心IPTV监管系统发送审批请求 (历史视频查看/下载, 控制视频不需要) 。如图6和图7所示。
3 对IPTV监测监管系统建设的思考
IPTV监测监管系统上线以来, 为我省广电行政管理提供了很好的技术手段和数据支持。但IPTV随着业务的发展和用户规模的扩大, 一些监管的盲区也随之浮现。
1.业务种类。
最近一两年来, 伴随着互联网技术的发展, 以OTT为代表的一种新兴IP电视业务形式出现, 尤其是以电信运营商为了应对OTT的冲击, 以IPTV+OTT的形式大力发展IP电视业务。市面上OTT终端汇聚的内容基本不是通过具有授权资质的集成服务牌照方或内容服务牌照方来汇聚的。另外OTT终端设备还提供各种第三方视频APP的下载通道。以上的实际情况很难从源头、传输网络和终端节点进行监管。
2.内容繁多。
电信运营商IPTV业务内容的种类繁多。除电影、电视剧外, 常见的有娱乐、生活、财经、军事、纪实、法治、历史、音乐等多种分类的大量短视频。这种大量的碎片化的短视频基本都是电信运营商的CP/SP提供或自营内容。播控平台不具备, 很难以样本为模式的方式去匹配来深度发现其违规情况。
3.内容隐藏性。
在通过接入认证和首页鉴权后, 通过EPG采集程序自助访问电信运营商IPTV业务页面, 中间由于有一些跳转或重定向的过程, 给EPG的采集带来一定的复杂性和效率执行滞后情况出现。另外采集内容上报后, 再拿着这个内容的URL去请求监管前端调度播放监看, 由于电信负载均衡的机制, 这个请求的URL可能很快就失效导致监看失败。以上2个方面都属于在内容隐藏方面给监管带来了一定的复杂度。
4.视频内容识别。
视频内容识别主要在于对非直播业务视频的一种违规有效判断方法。但实际业务运营中, 播控分发给电信的大量点播类视频和常规化24小时的直播视频文件, 大量碎片化的视频内容识别判断违规无疑会增加大量资源的消耗, 给系统建设带来很高的成本。
4 结束语
IPTV监测监管系统的建设, 实现了对我省IPTV业务内容分发情况和违规情况的实时监控, 为我省广电行政管理和决策提供了很好的技术支撑。保障了IPTV业务的健康发展, 及时防范非法节目流入, 有效避免出现责任事故。同时IPTV监测监管系统的建设, 也为其它地区对IPTV监测监管的系统建设提供了一定的借鉴意义。
参考文献
[1]国家广播电影电视总局.广局[2010]344号, 关于三网融合试点地区IPTV集成播控平台建设有关问题的通知[Z].
[2]国家广播电影电视总局.广局[2010]357号, 广电总局关于三网融合试点地区IPTV监管平台建设要求的通知[Z].
[3]中国电信集团公司.Q/CT XXXX.01-2001, 中国电信IPTV业务技术体制[S].
IPTV技术研究 篇4
IPTV是Internet Protocol Television的英文缩写，其意是互联网协议电视，简称网络电视。是一种基于Internet的新兴技术，是一种个性化、交互式服务的崭新的媒体形态。它通过电信通道，利用ADSL或以太网或者有限电视网络等接入宽带网，通过互联网协议(IP协议)来传送电视信号，以家用电视机或电脑作为主要终端电器。提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务。其关键技术是利用电脑或“机顶盒+电视”完成信号接收，还原成原始数据以便在PC软件或电视中播放。
IPTV的主要特点在于它的交互性和实时性。它主要有以下功能：点播功能：即用户可以在任何时候点播收看节目库中喜欢的节目内容。广播时移功能：即广播时，用户可以实现“暂停”、“再继续”等播放功能。双向互动功能：用户可以参与感兴趣节目的互动讨论，可以主动选择节目。此外，你还可参与节目互动，享受信息速递、时尚游戏、电子商务等各种形式的服务。所有这一切的实现，只需用电脑鼠标或电视遥控器轻轻一点。
1 IPTV视频编解码技术
目前IPTV的主要技术包括：视频编解码、流媒体、数字版权管理、CDN、组播、电子节目单和中间件等，这些技术目前仍处于不断地发展更新之中。而视频编解码技术是IPTV的最关键技术之一，目前适用于IPTV的视频编码技术标准有MPEG-4、H264、WMV9和WMV等几种，其特点各不相同。
MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Expert Group)的缩写，是国际标准化组织IEC/JTC1/SC2/WG11的一个小组。在数字电视技术中，MPEG-4是MPEG系列中发展潜力最大的一个。MPEG-4制订于2000年经ITU和ISO批准为国际视频压缩标准。在IPTV中应用的是MPEG-4Part2(MPEG-4的第二部分)，其特点如下：
(1)MPEG-4是集合并支持不同性质的对象和不同来源的素材(如：自然视频、图形、文字等)用于不同应用(如：Internet、视觉编辑、消费视频、专业视频、2D/3D计算机图形、移动通信等)、考虑了各类网络性能很大差异性的、允许多媒体信息“通用接入”的第一个使用户视听方式由被动转为主动(不再只是观看，而是允许用户加入其中的交互观看)的动态图像标准。
(2)MPEG-4在较低的数据率下还有着相当高的视频图像质量，提供了比MPEG-1和MPEG-2编码更好更强的“算法”，实现了低比特率下的多媒体交互应用中“AV对象”的综合。
2 IPTV视频H.264技术特点
H.264是2003年7月经ITU批准通过的国际视频压缩标准。它由ITU-T的VCEG和ISO/IEC的MPEG联合视频组JVT开发，既是ITU-T的H.264;也是ISO/IEC的MPEG-4Part10(MPEG-4的第十部分);同时还是一些行业协会所称的MPEG-4AVC标准，其特点如下：
(1)H.264最大的特点或最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍，总体节省码率在50%以上。因此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps～2Mbps的传输速率。H.264将是MPEG-4的强有力竞争者，更有专家认为，H.264是MPEG-4以及WMV9的掘墓人。
(2)H.264“算法”的复杂程度比MPEG-2高出两倍以上，因此不断提高的硬件处理能力和不断优化的软件算法是H.264得以风行的生存基础。展望其未来，H.264最有可能成为IPTV和流媒体业务的主流格式标准。虽然不同媒体格式发展的前景并不相同，但面对纷杂的网络，H.264兼容全格式还是非常必要的。
3 IPTV视频编解码技术存在问题
从目前全球视频编解码技术的发展和应用看，H.264很可能将纵向战胜MPEG-4，横向击败WMV9，从而主导未来的视频压缩标准。在技术上，H.264加强了对多种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，对于误码和丢包进行了适当的处理，因而同样适合在无线网络中传输。由于H.264可满足不同速率、不同解析度以及不同传输场合和不同存储媒介的需要，因而其应用范围极其广泛。H.264要实现成功的商业应用还面临着诸多挑战，其中兼容性和专利费的两大问题是横亘在H.264面前的最大阻碍。假如这两大问题处理不慎，H.264的命运就会像MPEG-4一样，迟早将被洗牌出局。
MPEG-4没能快速形成规模应用的原因之一就是其专利使用分类和收费规则太复杂，而即将出台的H.264专利授权方案会在某种程度上改变这一现状。业界一直有传言称，开发者将免费提供H.264的Baseline Profile(基本规范)，但一直未得到证实。由于厂商要求降低授权费的呼声很高，预计H.264的专利收费要比MPEG-2和MPEG-4低很多，这对国内外厂商无疑是一个利好消息。
4 IPTV视频技术的应用
IPTV视频编解码MPEG4、H.264以及AVS之间的标准之争趋于白热化，中国提出的具有自主知识产权的标准AVS成为改变市场格局的生力军。2005年年底，AVS标准通过国家信息产业部科技司组织的技术鉴定，它是我国第一个具有自主知识产权、达到国际先进水平的数字音视频编解码标准，可用于高清晰度数字电视、高清晰度激光视盘机、网络电视、视频通信等领域。MPEG4是新一代全球多媒体标准，能够在各种带宽范围内提供专业质量的音频和视频流服务，是目前商用化程度最高的标准，同时在节目源基础方面占有先天优势。H.264采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施，比MPEG4节约了50%的码率，在当前带宽条件下能够实现更好的视频传输效率和更稳定的图像效果。目前，国内的大部分IPTV试点采用了MPEG4标准，而最新宣布的上海IPTV试点项目中，9个营业厅里有7个采用了H.264标准。目前业界认为，H.264是未来发展方向，但是何时规模采用该标准，业界说法不一。日前，有关部门领导提出，IPTV选择标准将主要考虑几个方面的因素，包括先进性、开放性、低成本以及产业化基础等。而AVS标准的问世让我国在IPTV标准选择方面具有更充分的选择空间。
5 结束语
IPTV市场在韩国、日木、印度和加拿大等国家已得到一定程度的发展、IPTV虽然在国内刚刚起步，但有较大的市场空间，因为在我国电视用户和宽带用户数量庞大，而技术上已小成问题(视频编码技术已比较成热)，再加上众多设备商积极推进以及电信运营商和广电部门的积极推动等，相信会很快得到大规模的商用、日前，北京、上海、广东等经济发达地区以及部分高校已经开展了IPTV业务。
参考文献
[1]蔡泽光.计算机组装与维护(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2007.
[2]范爱平,周常森.数字电子技术基础[M].北京:清华大学出版社,2008.
[3]匡松.新编微机组装与维护实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[4]江晓安.数字电路[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.
IPTV技术发展的回顾与探析 篇5
1.1 IPTV定义
IPTV (Internet Protocol Television) 是指:通过IP网络传输具有广播级质量的电视节目的宽带电视业务, 即网络电视。既可以提供LTV (电视节目直播) 、VOD (视频点播业务) 、NVOD (准视频点播) 、TSTV (时移电视点播) 、Web—TV (电视网络冲浪) 等一些基本的业务, 也可以提供如:视频即时通信、电视短信、互动广告、在线游戏、在线购物等的视频增值业务, 由于这些业务用于电视机终端后, 受众面极为广泛, 同时因为它的交互式特点, 人们又称它为“交互式电视”。
1.2 IPTV与传统电视的比较
传统电视是一种广播级的服务, 操作简单、反应实时、画面稳定和服务可靠。和传统的电视以及当前比较热的数字电视相比, IPTV具有: (1) 接入的带宽不足; (2) 画面质量不高; (3) 用户的使用费用较高; (4) 产品不成熟等一些缺点点。但是, IPTV的出现可以让人们通过互联网收看世界上各个国家的影视节目、进行VOD点播、浏览最新的信息、聆听最流行的音乐等, 尽享互联网高新新技术带来的益处。
2 IPTV的技术探析
2.1 IPTV的系统组网图
IPTV系统分为前端设备和终端设备两部分, 前端的服务器用于媒体采集、节目制作、媒体流化和媒体分发, 终端设备包括网络接入设备和机顶盒, 用于播放媒体流和提供与用户的交互界面 (1) 。具体结构如图1所示。
通过上面的整个流程图的展示, 我们可以清晰的看出IPTV的运作过程。图中, 视频采集服务器从不同的内容提供商那里得到媒体源后, 按照网络传输的要求对其进行转码和流化, 并编辑成节目, 然后存储在流媒体库中。系统应用服务器主要是用作流媒体引擎向用户播放节目, 同时还向用户提供电子节目指南 (EPG) 和数字版权管理 (DRM) 。内容分发网络服务器 (CDN) 会将近期热播的节目“推”到边缘服务器上缓冲边缘服务器会根据所在服务小区的点播统计, 将小区内的高收视率节目“拉”到本地进行缓冲, 边缘服务器提供的缓冲, 能节省主干网络的传输负担并降低响应时延。
2.2 IPTV的关键技术
(1) 编码技术。
编码问题是IPTV发展的焦点问题。05年左右, 我国红极一时的DVD, 由于从日出, 走向了日落, 给我国的编码技术带来了很大的挑战。当时有很好的编码技术, 但是因为综合的因素, 很难选择, 因为没有自己的核心技术。当前, 国内外的IPTV业务, 基本上都是使用MPEG—2编码方式。
(2) DRM (数字版权管理) 技术。
IPTV里最为主要的节目来源就是数字多媒体内容。DRM (Digital Rights Manage ment) 技术为保护内容提供者的私有视频、音乐或其他数据的版权提供了一种有效的技术手段。目前, 国内为应用比较普遍的D RM技术是数字水印 (Digital watermark) 技术。它使用一定的算法, 在被保护的数字格式的音乐、歌曲、图片或影片中, 嵌入一些特别的标志性信息, 以求证明版权和追踪侵权行为, 达到保护的目的。
(3) EPG (电子节目指南) 技术。
EPG, 也就是电视节目导航系统, 主要是用来描述提供给电视观众的所有节目的信息的一种技术系统, 该技术是让IPTV形成“交互电视”的重要技术之一。EPG系统主要包括两个部分:发生器子系统与解码器子系统。发生器子系统负责产生IPTV业务信息, 解码器子系统负责对业务信息进行解析并生成电子节目菜单 (2) 。
(4) STB (机顶盒) 技术。
IPTV终端有三种基本类型, 分别是计算机、手机和电视机。计算机配备相应的软件, 就可以用作IPTV的终端;作为流媒体移动平台的多媒体手机也可直接使用;但对于电视机来讲, 情况就一样了。因为电视机自身没有存储的功能, 也不支持软件的安装, 更无法像手机那样安装流媒体的支持功能, 因此也就没法实现IP支持功能。要想收看IPTV节目, 则需要加装一个将IP数据流转换为电视机能够接受的信号机顶盒作为中介设备。所以机顶盒技术, 成为作为普及面最广的电视终端, 收看IPTV关键的一环。
3 结语
当前, 我国的数字电子又掀起一股热潮。但是IPTV的发展, 也是一种历史的发展趋势。我们要加大IPTV的技术研究和探讨, 在未来的IPTV的竞争中, 占据主动。随着三网融合时代的到来, IPTV必将也迎来一次重要的发展契机。
摘要：IPTV, 从2005年开始, 掀起了一股强大电视收播技术的变革热潮。随着科技的进步和相关部分的推动, 相关的技术有了一定的发展, 我根据自己工作以及阅读了相关的资料, 写了此篇相关的文章。对IPTV的相关内容进行探析、总结和介绍。本文主要是介绍以机顶盒为终端的IPTV系统功能组网, 同时对IPTV系统应用中的一些关键的技术进行了介绍与分析, 如:IPTV关键技术中的编码技术、STB (机顶盒) 技术、DRM (数字版权管理) 技术、CDN (内容分发网络) 技术、EPG (电子节目指南) 技术。
关键词：IPTV,组网系统,关键技术
参考文献
[1]孙波, 王军宁, 贾文.IPTV的组网及关键技术分析[J].中国有线电视, 2006 (2) .
[2]徐贵宝.IPTV关键技术研究与标准制定[J].电信网技术, 2006 (4) .
基于流媒体技术的IPTV系统 篇6
随着互联网的普及,利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。广播电视等媒体上网后,也都希望通过互联网来发布自己的音视频节目。但是,音视频在存贮时文件的体积一般都十分庞大。在网络带宽还很有限的情况下,花几十分钟甚至更长的时间等待一个音视频文件的传输,不能不说是一件让人头疼的事。流媒体技术的出现,在一定程度上使互联网传输音视频难的局面得到改善。流媒体技术发端于美国,在美国目前流媒体的应用已很普遍,比如惠普公司的产品发布和销售人员培训都用网络视频进行。与传统的播放方式不同,流媒体在播放前并不下载整个文件,只将部分内容缓存,使流媒体数据流边传送边播放,这样就节省了下载等待时间和存储空间。网络电视正是结合了流媒体技术的特点应运而生,能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势,充分有效地利用网络资源。因此,网络电视的发展离不开流媒体技术,本文着重研究基于流媒体技术的网络电视的应用和发展。
1 流媒体的技术
1.1 流媒体技术的原理
流媒体又叫流式媒体,它是指商家用一个视频传送服务器把节目当成数据包发出,传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后,节目就会像发送前那样显示出来。 这个过程的一系列相关的包称为“流”。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式,而非一种新的媒体。流媒体技术全面应用后,人们在网上聊天可直接语音输入;如果想彼此看见对方的容貌、表情,只要双方各有一个摄像头就可以了;在网上看到感兴趣的商品,点击以后,讲解员和商品的影像就会跳出来;更有真实感的影像新闻也会出现[1]。
如果将文件传输看作是一次接水的过程,过去的传输方式就像是对用户做了一个规定,必须等到一桶水接满才能使用它,这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的影响。而流式传输则是,打开水头龙,等待一小会儿,水就会源源不断地流出来,而且可以随接随用,因此,不管水流量的大小,也不管桶的大小,用户都可以随时用上水。从这个意义上看,流媒体这个词是非常形象的。
流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输,对一个实时A/V源或存储的A/V文件,在传输中它们要被分解为许多包,由于网络是动态变化的,各个包选择的路由可能不尽相同,故到达客户端的时间延迟也就不等,甚至先发的数据包还有可能后到。为此,使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响,并保证数据包的顺序正确,从而使媒体数据能连续输出,而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大,因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据:通过丢弃已经播放的内容,流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销,故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中,一般采用HTTP/TCP来传输控制信息,而用RTP/UDP来传输实时声音数据。流式传输的过程一般是这样的:用户选择某一流媒体服务后,Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来;然后客户机上的Web浏览器启动A/V Helper程序,使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。
需要说明的是,在流式传输中,使用RTP/UDP和RTSP/TCP两种不同的通信协议与A/V服务器建立联系,是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行A/V Helper程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器,其基本原理如图1所示[2]。
1.2 流媒体技术的实现过程
流媒体系统包括以下五个方面的内容:
(1) 编码工具:用于创建、捕捉和编辑多媒体数据,形成流媒体格式。
(2) 流媒体数据。
(3) 服务器:存放和控制流媒体的数据。
(4) 网络:适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络。
(5) 播放器:供客户端浏览流媒体文件。
这五个部分有些是网站需要的,有些是客户端需要的,而且不同的流媒体标准和不同公司的解决方案会在某些方面有所不同[3]。
在运用流媒体技术时,音视频文件要采用相应的格式,不同格式的文件需要用不同的播放器软件来播放,所谓“一把钥匙开一把锁”。目前,采用流媒体技术的音视频文件主要有三大“流派”,即RealNetworks公司的RealMedia、Microsoft的Windows Media和Apple公司的QuickTime。
按照内容提交的方式,流媒体可以分为两种:实况流媒体广播(即Web广播)和由用户按需访问的存档的视频和音频。不论是哪一种类型的流媒体,其实现从摄制原始镜头到媒体内容的回放都要经过一定的过程。下面以RealMedia为例说明流媒体的制作、传输和使用的过程[4]:
(1) 采用视频捕获装置对事件进行录制。
(2) 对获取的内容进行编辑,然后利用视频编辑硬件和软件对它进行数字化处理。
(3) 经数字化的视频和音频内容被编码为流媒体格式。
(4) 媒体文件或实况数据流被保存在安装了流媒体服务器软件的宿主计算机上。
(5) 用户点击网页请求视频流或访问流内容的数据库。
(6) 宿主服务器通过网络向最终用户提交数字化内容。
(7) 最终用户利用桌面或移动终端上的显示媒体内容的播放程序进行回放和观看。
由于流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制,因此被广泛运用于网上直播、网络广告、视频点播、远程教育、远程医疗、视频会议、企业培训、电子商务等多种领域。
2 流式技术的主要解决方案
由于其成熟稳定的技术性能,互联网巨人美国在线(AOL)、ABC、AT&T、Sony和Time Life等公司和网上主要电台都使用RealSystem向世界各地传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。在我国,大量的影视、音乐点播和春节晚会、昆明世博会开幕式的网上直播都采用了RealSystem系统[5]。
Windows Media Technology是Microsoft提出的信息流式播放方案,其主要目的是在Internet和Intranet上实现包括音频、视频信息在内的多媒体流信息的传输。其核心是ASF文件,ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息在内数据格式,通过分成一个个的网络数据包在Internet上传输,实现流式多媒体内容发布。因此,把在网络上传输的内容就称为ASF Stream。ASF支持任意的压缩/解压缩编码方式,并可以使用任何一种底层网络传输协议,具有很大的灵活性。Microsoft已将Windows Media技术捆绑在Windows 2000中,并打算将ASF用作将来的Windows版本中多媒体内容的标准文件格式,这无疑将对Internet特别是流式技术的应用和发展产生重大影响。
Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player工具构成。Media Tools是整个方案的重要组成部分,它提供了一系列的工具帮助用户生成ASF格式的多媒体流,分创建工具和编辑工具两种,创建工具主要用于生成ASF格式的多媒体流,包括Media Encoder,Author,VidToASF,WavToASF,Presenter五个工具;编辑工具主要对ASF格式的多媒体流信息进行编辑与管理,包括后期制作编辑工具ASF Indexer与ASFChop,以及对ASF流进行检查并改正错误的ASFCheck。Media Server可以保证文件的保密性,不被下载,并使每个使用者都能以最佳的影片品质浏览网页,具有多种文件发布形式和监控管理功能。Media Player则提供强大的流信息的播放功能。
Apple公司于1991年开始发布QuickTime,它几乎支持所有主流的个人计算平台和各种格式的静态图像文件、视频和动画格式,具有内置Web浏览器插件技术,支持IETF流标准以及RTP,RTSP,SDP,FTP和HTTP等网络协议。通过好莱坞影视城检索到的许多电影新片片段,都是以QuickTime格式存放的。
QuickTime包括服务器、带编辑功能的播放器QuickTime Player、制作工、图像浏览器以及使Internet浏览器能够播放QuickTime影片的QuickTime 插件。QuickTime 4支持两种类型的流:实时流和快速启动流。使用实时流的 QuickTime 影片必须从支持 QuickTime 流的服务器上播放,是真正意义上的Streaming Media,使用实时传输协议(RTP)传输数据。快速启动影片可以从任何Web Server上播放,使用超文本传输协议(HTTP)或文件传输协议(FTP)传输数据[5]。
目前,FOX新闻在线、FOX体育在线、BBC WORLD、气象频道等机构都加入QuickTime内容供应商行列,使用QuickTime 技术制作实况转播节目除了上述的流媒体技术的三种主要格式外,在多媒体课件和动画方面的流媒体技术还有Macromedia的Shockwave技术和MeataCreation公司的Meta Stream技术。
通过Shockwave技术可以方便地在Web页面中加入图像、动画以及交互式界面等操作。利用这种Streaming Shockwave, 即通过流的方式使用户在客户端实现边下载边播放的功能,节省了等待时的时间。Shockwave与Macromedia产品紧密联系在一起,包括Flash,Shockwave for Authorware,Shockwave for Director等技术。
MetaStream 3D的图形设计软件是Ray Dream Studio 5 以及Ray Dream 3D,可以方便地在网上创建、发布及浏览被缩放的3D图形,它具有小文件量及流传输的特点,比其它任何一种已存在的Internet 3D技术压缩率都高。主要应用于游戏开发厂商、页面设计者、电子商务、科学研究者、专业设计者等[6]。
3 流媒体技术在网络电视中的应用
目前我国通信事业正在迅猛地发展,用户对信息服务的要求越来越高,特别是宽带视频信息。可以说中国已基本具备了大力发展IPTV的技术条件和市场条件,而且IPTV网络电视市场竞争越来越激烈。市场竞争竞争对普通的消费者比较有利,抛开这些不管,这里关心的是怎样才能实现网络电视。对于一般的用户来说,一般是采用网络机顶盒+普通电视机。如图2所示,电脑与机顶盒共用一台ADSL Modem宽带上网。通常ADSL用户的电脑和ADSL Modem都在一个地方,因此,ADSL Modem引出五类网线连接到机顶盒上。考虑到大多数ADSL Modem只有一个10BaseT网口,因此要多加一个HUB[7]。网络电视可以提供远程教育、视频点播、网络直播、视频会议等服务,使人们的生活更加丰富多彩,下面就从这几个方面探讨流媒体的应用。
3.1 远程教育
电脑的普及、多媒体技术的发展以及互联网的迅速崛起,给远程教育带来了新的机遇。世界各国都正大力开展包括网络教育在内的远程教育。 在远程教学过程中,最基本的要求是将信息从教师端传递到远程的学生端,需要传递的信息可能是多元化的,这其中包括各种类型的数据:如视频、音频、文本、图片等。将这些资料从一端传递到另一端是远程教学需要解决的问题,而如何将这些信息资料有效的组合起来以达到更好的教学效果更是人们思考的重要方面。由于当前网络带宽的限制,流式媒体无疑是最佳的选择,学生可以在家通过一台计算机、一条电话线、一只Modem就可以参加到远程教学当中来。对于教师来讲,也无须做过多的准备,授课方法基本与传统授课方法相同,只不过面对的是摄像头和计算机而已。
就目前来讲,能够在互联网上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体,像RealSystem,Flash,Shockwave等技术就经常应用到网络教学中。远程教育是对传统教育模式的一次革命,它能够集教学和管理于一体,突破了传统“面授”的局限,为学习者在空间和时间上都提供了便利。
除去实时教学以外,使用流媒体中的VOD(视频点播)技术,更可以达到因材施教、交互式的教学目的,学生也可以通过网络共享自己的学习经验和成果。大型企业可以利用基于流技术的远程教育系统作为对员工进行培训的手段,这里不仅可以利用视频和音频,计算机屏幕的图形捕捉也可以被用流的方式传送给学员。现在微软公司自己内部就大量使用了其自己的流技术产品作为其全球各分公司间员工培训和交流的手段[8]。
随着网络及流媒体技术的发展,越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式。
3.2 宽带网视频点播
在前面的远程教育中曾经提到过VOD视频点播,视频点播技术已经不是什么新鲜的概念了,最初的VOD应用于卡拉OK点播,当时的VOD系统是半自动的需要人工参与。随着计算机的发展,VOD技术逐渐应用于局域网及有线电视网中,此时的VOD技术趋于完善,但有一个困难阻碍了VOD技术的发展,那就是音视频信息的庞大容量。 这样服务器端不仅需要大量的存储系统,同时还要负荷大量的数据传输,导致服务器根本无法进行大规模的点播。同时由于局域网中的视频点播覆盖范围小,用户也无法通过互联网等网络媒介收听或观看局域网内的节目。此时流媒体技术的出现,在视频点播方面完全可以遗弃局域网而使用互联网,由于流媒体经过了特殊的压缩编码,使得它很适合在互联网上传输。客户端采用浏览器方式进行点播,基本无需维护。由于采用了先进的机群技术,可对大规模的并发点播请求进行分布式处理,使其能适应大规模的点播环境[9]。
随着宽带网和信息家电的发展,流媒体技术会越来越广泛地应用于视频点播系统,也许有一天你也可以在自己的家中欣赏到与电视节目相当的流式视频节目。就当前而言,很多大型的新闻娱乐媒体都在Internet上提供基于流技术的音视频节目,如国外的CNN、CBS以及我国的中央电视台、北京电视台等,有人将这种Internet上的播放节目称之为“Webcast”。
3.3 互联网直播
也许大家只听说过现场直播、卫星转播之类的名词,对于互联网直播(或称为网络直播)的概念还并不太熟悉,随着互联网的普及网民越来越多,从互联网上直接收看体育赛事、重大庆典、商贸展览成为很多网民的愿望。而很多厂商希望借助网上直播的形式将自己的产品和活动传遍全世界,这也许是任何一种媒体都不能达到的。这一切都促成了互联网直播的形成。但是网络带宽问题一直困扰着互联网直播的发展,不过随着宽带网的不断普及和流媒体技术的不断改进,互联网直播已经从实验阶段走向了实用阶段,并能够提供较满意的音、视频效果。流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色,首先流媒体实现了在低带宽的环境下提供高质量的影音。其次,像Real公司的SureStream这样的智能流技术可以保证不同连接速率下的用户可以得到不同质量的影音效果。此外,流媒体的Multicast(多址广播)技术可以大大减少服务器端的负荷,同时最大限度地节省了带宽[10]。
无论从技术上还是从市场上考虑,现在互联网直播是流媒体众多应用中最成熟的一个。已经有很多公司提供网上直播服务,每年一度的《春节晚会》就提供网上现场直播。
3.4 视频会议
市场上的视频会议系统有很多,这些产品基本都支持TCP/IP网络协议,但采用流媒体技术作为核心技术的系统并不占多数。视频会议技术上涉及到数据采集、数据压缩、网络传输等多项技术。 流媒体并不是视频会议必须的选择,但是流媒体技术的出现为视频会议的发展起了很重要的作用。采用流媒体格式传数影音,使用者不必等待整个影片传送完毕,就可以实时的连续不断的观看,这样不但改善观看前的等待问题,也可以达到即时的效果。虽然损失了一些画面质量,但就视频会议来讲,并不需要很高的音视频质量。视频会议是流媒体的一个商业用途,通过流媒体还可以进行点对点的通信,最常见的例子就是可视电话。只要有一台已经接入互联网的电脑和一个摄像头,就可以与世界任何地点的人进行音视频的通信。此外,大型企业可以利用基于流技术的视频会议系统来组织跨地区的会议和讨论,从而节省大量的开支。一个实际的例子是美国第二大证券交易商从1998年开始,采用Starlight Network公司提供的流技术方案,为其分布在全球500多个城市和地区的分公司经纪人和投资咨询员实时提供到桌面的财经新闻,使他们的客户获取更多的投资利润[11]。
4 结 语
随着网络通信的不断发展,IPTV必将成为发展趋势,流媒体技术作为IPTV的关键技术之一,它的发展和应用倍受关注。虽然流媒体服务系统和传统的网络文件服务系统有许多相似之处,但是,流媒体技术更为强调对高速、稳定和边疆的寻体流的访问支持,以及对不同媒体同步的支持,从而确保媒体数据以最小的时延到达并在本地终端同步回放。由于当前的流媒体服务系统存在着对连续性、实时性的严格要求以及对数据巨
量需要,现阶段的网络尚有些免为其难。随着计算机网络的进一步发展,网络带宽的不断扩大,网络多媒体平台将不断完善,流媒体技术必将会在未来的网络应用中发挥更大的作用。正如当初图像处理要求对计算机的影响一样,可以预见,流媒体服务系统也将对网络和终端的硬件和软件设计产生重大影响。
参考文献
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DRM技术在IPTV中的应用 篇7
IPTV(TV over Internet protocol)即交互式网络电视，它是一种利用宽带来传输有线电视的节目，集互连网、多媒体、通讯等多种技术于一体，能够向家庭和单位用户提供包括上网、有线电视、数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。随着IPTV市场和用户群的不断增长，如何防止这些数字内容版权被盗成为业界头痛的问题。IPTV要取得成功，DRM(数字版权管理)的应用是重要技术，因为这样才能保护作者的权限，促进行业的健康发展
2 DRM技术介绍
DRM的英文全称Digital Rights Management,内容数字版权加密保护技术。由于IPTV的数字化信息特点决定了必须有另一种独特的技术，来加强保护这些数字化的音视频节目内容的版权，该技术就是数字权限管理技术———DRM(digital right management。另外一类是加密文档，例如Word,Excel,PDF等。DRM主要通过技术手段来保护文档、电影、音乐不被盗版。这项技术通过对数字内容进行加密和附加使用规则对数字内容进行保护，其中，使用规则可以断定用户是否符合播放。
3 IPTV DRM的背景分析
由于数字内容具有无损地低成本复制、存储和再传播的特点，IPTV的数字内容可以被借助数字技术和互联网免费而且没有任何质量损失地批量复制和发行节目内容，使得数字媒体业遭受严重损失。数字媒体非法复制、传播的成本极其低廉，版权很容易受到侵害。IPTV DRM技术原理是：首先建立数字节目中心，媒体制作者在节目制作阶段将版权信息嵌入到媒体内容之中，利用密钥(KEY)进行加密，加密的数字节目头部存放着KEYID和节目授权中心的URL。当用户在点播的时候通过数字节目授权中心验证后送出对应的密钥解密，节目方可播放。
目前的解决方案即数字版权管理DRM系统，DRM提供的解决方案主要强调使用技术的手段，对数字产品在分发、传输和使用等各个环节进行控制，使数字产品只能被授权使用的人按照授权的方式，在授权使用的期限内使用。DRM不仅仅指版权保护，同时也提供了数字媒体内容的传输、管理和发行等一套完整的解决方案。因此DRM是一个系统概念，包含数字版权信息使用、受版权保护的数字媒体内容的管理和分发。
4 IPTV DRM技术的应用
4.1 IPTV DRM的特点
IPTV是基于电信宽带网络和宽带业务平台，以机顶盒做为终端音频解码的数字化设备，通过聚合SP的各种流煤体服务内容和增值应用，为用户提供多种互动多煤体服务。由于IPTV的业务和3G、网络上其他的应用有许多的不同。所以，IPTV DRM相对他们也有很大的不同：
1)IPTV DRM授权的对象权利与其他有很大不同。
2)IPTV DRM对保护的视频内容需要更高的安全措施，比如更高安全性的私钥保护。
3)IPTV DRM应支持不同运营商管理(由于IPTV运营是以合作运营为主)。
4)IPTV DRM应该与数字水印相结合，解决版权纠纷并为法庭提供证据。
4.2 IPTV内容面临的风险
为了能够更有效的保护IPTV内容，就必须分析目前IPTV内容所面临的一些风险，这样才能通过IPTV DRM进行有效的防护。IPTV内容目前主要风险有以下几个方面：
1)非法进行复制节目内容
非法进行复制节目内容只要是指：非法用户通过破解IPTV的密钥后，从IPTV中复制出数字化内容，并对内容进行复制和非法传播。为了保证IPTV能够向用户提供最新的、高质量的音频内容，就必须为内容提供商提供不被盗版的技术。
2)黑客通过非法手段获得节目。
黑客可以通过攻击内容库来获得未加密的节目内容。
3)机顶盒复制节目内容
由于机顶盒是放在用户家里，用户可以通过录象设备从音频模拟端口把节目内容复制下来或者通过摄象机把显示器内容保存下来。目前，有机顶盒厂商能够通过芯片产生特殊的信号使的录制信号受到干扰。
4.3 IPTV DRM保证内容安全的技术手段
理论上面，任何一个加密的技术系统都有可能被破解，但是如果破解一个DRM系统需要耗费巨大的成本，而获得回报很少的话，就会让破解的需求和非法用户大大减少。当然如何通过DRM来保护内容安全是技术的关键。
1)采用高强度的128bit AES算法加密节目内容。而AES的算法如果使用穷举法进行破解的话，就算是目前世界上最快的计算机也要几十年时间。
2)采用更加安全的私钥保存方案。可通过芯片保存私钥，或者类似于UKEY的银行证书的方式，保证私钥的安全。每次开机顶盒能够动态的再生成密码。
3)数字水印(Digital Watermark)
数字水印技术是通过使用一定的算法，在被保护的数字格式的音乐、歌曲、图片或影片中嵌入某些标志性信息(称为数字水印)，来达到证实版权归属和跟踪侵权行为的目的。数字水印信息一般包括作者的序列号、公司标志连同一些有特别意义的文本信息。虽然这些数字水印一般很难被清除掉，但他们并不影响原内容的价值和使用，而且为了不影响用户观看正常节目内容，也常常不易被人的感知系统所察觉出来，只有通过专用的检测机器或阅读器才能提取。数字水印技术虽然不能阻止盗版活动的发生，但它可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播、真伪鉴别和非法拷贝、解决版权纠纷并为法庭提供证据。
嵌入数字多媒体作品中的数字必须具有以下的特性：
a)不可见性;
b)不易清除性;
c)隐蔽性;
d)不影响数字作品的原来的图象质量。
4)数字签名
数字签名就是附加在数据单元上的一些数据，或是对数据单元所作的密码变换，这种数据和变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元来源和数据单元的完整性，并保护数据，防止被人(例如接收者)进行伪造。
5 IPTV DRM解决方案标准
IPTV DRM在国外已经部署使用，在国内也刚刚起步，但是国外的运行情况可以给我们以很大的借鉴和参考，有助于我们能够在下去IPTV DRM方案的时候能够少走弯路。综合前面谈过的内容安全和IPTV的网络发展情况，主要有以下几个方面：
1)安全性。这是选择任何一个系统都要首先考虑的问题，也是DRM的基本特征。保证内容的安全性和不可复制性。
2)可扩展性。随着市场不断变化和技术的不断更新，能够及时对DRM系统进行升级和扩容，保证业务的正常开展。
3)兼容性。由于IPTV是由不同的运营商管理，网络设备和组网方式的不同，要求DRM能够保证不同厂家系统之间的互通及内容的共享。目前DRM的系统很多，大家都有各自的标准，这给产品的开发增加了很多的问题。
4)付费性。DRM系统需要能够有效记录用户的消费记录，使供应商能够有效的向用户提供个性化的商品和服务。
IPTV DRM方案涉及的技术很多，特别是DRM技术涉及到知识产权的问题，而知识产权又涉及到专利费用的一些问题，知识产权可能成为IPTV DRM方案发展的绊脚石,也可能成为一块国际化的敲门砖。因此，我们在标准制订的过程中更应该注意这一点，而且更应该保护和支持具有自主知识产权的技术和产品。
6 总结
IPTV DRM(数字版权管理)确保了媒体数字化后的版权控制问题，通过有条件的访问加密认证方式，为IPTV的版权管理提供了重要的保护。本文主要针对目前DRM技术在IPTV中的应用进行探讨，也对DRM技术方案在IPTV的选择上提出了一些建议，这其中制定一个跨行业、国家性的DRM标准显得至关重要。由于IPTV DRM在国内还没有过成功的应用，所以应该说DRM技术在IPTV上面的应用还需要进行摸索和前进。
参考文献
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