基于校园网的电视直播系统的设计与实现

基于校园网的电视直播系统的设计与实现

【摘要】从流媒体技术的原理出发，采用流媒体点播服务器Windows Media Server以及IIS WEB服务器设计了一种基于校园网的电视直播系统，利用Dreamweaver、Flash等工具软件和HTML语言开发出了用户客户端WEB界面，并组建了服务器，在校园网络上实现了电视节目的在线直播，校园网用户可以通过Internet运用系统播放器Media Player收看电视节目。

【关键词】校园网；流媒体；电视直播系统

1.引言

随着Internet和Intranet应用日益丰富，网络电视、视频点播也逐渐应用于宽带网和局域网。人们已不再满足于浏览文字和图片，越来越多的人更喜欢在网上看电视、看电影和听音乐。传统的电视直播，只能覆盖某个特定地理区域，而网上的电视直播，可以不受地理限制，甚而可以覆盖全球[1]。

目前，各高校的网络基础设施已经初具规模，网络可以延伸到校园的每一个角落。计算机的使用也已普及，学生在宿舍就可上网。在校园网内直播重要活动或卫星电视节目，不但提供了一个新的校园网的应用模式，而且丰富了学生获取信息的途径。

校园网直播系统就是把卫星电视节目信号或摄像机的音视频信号通过视频采集卡采集，编码软件压缩、编码成适合在校园网络上传输的音视频流信号，然后利用网络实现直播。利用流媒体网上直播系统可以在网络上转播电视节目、大型的活动、重要会议等[2]。

本文设计了一种基于校园网的电视直播系统。

2.系统工作原理与网络拓扑结构

直播服务系统采用流媒体的方式来传输数据。通常格式的文件必须完全下载到本地硬盘后，才能够正常打开和运行。

而由于多媒体文件通常都比较大，所以完全下载到本地往往需要较长时间的等待。而流媒体格式文件只需先下载一部分在本地，然后可以一边下载一边播放[3]。流媒体简单地说就是应用流技术在网络上传输的多媒体文件，而流技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网络服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个文件下载到自己机器后才可以观看的网络传输技术。

该技术先在客户端的计算机上建立一个缓冲区，播放前预先下载一段资料作为缓冲，当网络实际连线速度小于播放所耗用资料的速度时，播放程序就会取用

这一小段缓冲区内的资料，避免播放的中断，使得播放品质得以维持[4]。

在网上虽能够以流的方式播放标准媒体文件格式，但效率不高，需将媒体文件压缩、编码成流式文件。流式文件格式经过特殊编码，适合在网络上边下载边播放，常用的流式文件类型有ASF、RM等。就目前来看，最流行的流媒体点播服务器只有两种，即Windows Media服务和Real Server。

Windows Media的前身是微软公司的Netshow，随着流媒体的广泛应用，微软推出了一整套的流媒体制作、发布和播放软件，其服务器端的Windows Media Server集成在Windows 2000 Server中。

Windows Media服务采用流媒体的方式来传输数据。将卫星信号、摄像机和电视接收等设备的音视频信号，通过信号总线连接在视频采集卡上，通过微软公司的软件Windows Media Encoder 9.0进行信号的压缩、编码和网络的广播，实现信号的网络直播，用户通过网络可以收看到我们直播的节目。

Windows Media服务是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（Advanced Stream Format）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，我们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[5]。

Windows Media服务由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（包括实时生成的多媒体流），这些工具可以分为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；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，以及对ASF流进行检查并改正错误的ASF Check。

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。其拓扑结构如图1所示。

3.服务器系统组成

本系统服务器采用微软公司Media系列，包括编码器端、直播端和客户端，编码器端和直播端，共同采用Windows Media Encoder9，客户端采用Windows Media Player。

3.1 系统硬件

（1）视频源

视频源即要直播的视频内容来源，它可以是电视机接收的节目（如世界杯比赛）、摄像机正在拍摄的现场活动（如春节联欢晚会）。

（2）视频捕捉设备

主要指视频采集卡，将音视频信号转换成数字信号，与软件编码器（Win-dows Media Encoder9）相配合，生成音视频流。

（3）视频编码直播服务器

高性能的服务器，安装上视频采集卡和编码软件（如：MS Media Enco-de9），就可以担当视频编码和直播的工作，同时可以实现节目的录制。如果配置多块视频采集卡，可以实现多路信号的同时直播。视频编码服务器对CPU的要求较高。（4）客户端

普通个人计算机，安装播放器（如：Media Player），收看直播视频流。目前的直播系统大多采用B/S结构，客户机通过浏览器就可以收看节目。

3.2 系统软件

（1）视频编码直播服务器

Windows Media Encoder 9.0，视频采集卡驱动。

（2）客户端软件

安装Windows Media Player 9或以上版本的播放软件。

3.3 编码直播服务器的安装与配置

Windows Media服务安装完成后，将返回到“管理您的服务器”窗口。单击其中的“流式媒体服务器”右侧的“管理此流式媒体服务器”超级链接，或依次单击“开始”->“控制面板”->“管理工具”->Windows Media Services选项，将显示Windows Media Services窗口。有关Windows Media服务的所有管理工作均可在该窗口中完成。Windows Server 2003中并没有自带Windows Media编码器，需要到Microsoft官方网站上下载Windows Media编码器的简体中文版，然后再执行安装过程。

4.Windows media server与WEB服务器的搭建

Web服务可用来发布HTML文件，而视频点播服务可用来发布流媒体文件。

使用Windows Media编码器，可以将文件扩展名为.wma、.wmv、.asf、.avi、.wav、.mpg、.mp3、.bmp和.jpg等文件转换成为Windows Media服务使用的流文件。.asf、.wma和.wmv文件扩展名代表标准的Windows Media文件格式[6]。对实况信息源进行编码运算，就是指通过将音频或视频设备录入的音频、视频或图片等源信息进行编码运算，以将它们转换为流或流文件的过程。对实况源进行编码的过程与对已存储信息源的编码过程特别相似。

我们采用微软公司主推的WWW服务工具服务器IIS，IIS是Internet Inf-ormation Server的缩写，IIS与Win-dows NT Server完全集成在一起，因而用户能够利用Windows NT Server和NTFS（NT File System，NT的文件系统）内置的安全特性，建立Internet和Intranet站点。

5.系统测试

本系统在校园网上的通过了调试，测试结果表明，系统性能稳定，无论同网段与不同网段，都能正常运行，且声音和画面都比较清晰，系统具有良好的扩展性和通用性。用户客户端WEB界面操作简单、方便，适合于所有校园网用户，师生可以通过该客户端，用系统播放器Media Player收看视频信息。

参考文献

[1]刘艳丽，张峻.基于流媒体技术的校园网络直播系统的构建[J].中国现代教育装备，2010（3）.

[2]陶安，黄奕铭，王军武.网络直播电视系统发建立[J].中国有线电视，2007（16）.

[3]李清平.隧道技术在新增IPv6校园网中的实现及分析[J].计算机系统应用，2010（6）.

[4]邹刚.由Windows Media构建的VOD系统[J].中国电化教育，2002（5）.

[5]张庆海.网络电视中的流媒体技术[J].中国有线电视，2004（6）.

[6]杨慧敏.基于校园网的视频直播系统的设计和应用研究[D].重庆大学，2006.6.

赵富宝（1982—），男，大学本科，工程师，从事广播电视管理和有线电视网络建设工作。