IPTV經(jīng)典技術(shù)盤點

視頻壓縮技術(shù)

由于視頻數(shù)據(jù)的龐大，未壓縮的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量對于目前的計算機和網(wǎng)絡(luò)來說無論是存儲或傳輸都是不現(xiàn)實的，因此在多媒體中應(yīng)用數(shù)字視頻的關(guān)鍵問題是數(shù)字視頻的壓縮技術(shù)，而視頻是由連續(xù)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，

目前，ITU，ISO等組織制定了許多成功的視頻圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，如以JPEG和JPEG-2000為代表的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。以MPEG-1、MPEG-2為代表的中高碼率多媒體數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)。以H.261，H.263，和H.264為代表的低碼率、甚低碼率運動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，以及覆蓋范圍更寬面向?qū)ο髴?yīng)用的MPEG-4。此外還有我國自主的第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS。

這些標(biāo)準(zhǔn)之間在碼率、圖像質(zhì)量、實現(xiàn)復(fù)雜度、差錯控制能力、延時特性及可編輯性上有很大的差別，從而滿足了各種多媒體應(yīng)用。下表我們主要針對視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)做一概括總結(jié)。

采用了傳統(tǒng)的基于塊的混合視頻編碼框架，具體包括幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換、量化和熵編碼等一系列技術(shù)來實現(xiàn)高效率的視頻編碼。幀間預(yù)測使用基于塊的運動矢量來消除圖像間的冗余，幀內(nèi)預(yù)測使用空間預(yù)測模式來消除圖像內(nèi)的冗余。再通過對預(yù)測殘差進行變換和量化消除圖像內(nèi)的視覺冗余，最后，運動矢量、預(yù)測模式、量化參數(shù)和變換系數(shù)等用熵編碼進行壓縮。

測試結(jié)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(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強，增加了糾錯恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。另外，微軟公司開發(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(biāo)準(zhǔn)。我國現(xiàn)在正在制定具有自主知識產(chǎn)權(quán)的音視頻編解碼系統(tǒng)(AVS)標(biāo)準(zhǔn)，其編碼效率和重建圖像質(zhì)量也與H.264相當(dāng)。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(jù)視頻流的兩種接收方式：廣播接收和點播接收。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。點播接收具有實時交互特點，要求IP網(wǎng)絡(luò)承載技術(shù)能將視頻流推送到用戶接人網(wǎng)絡(luò)。IP組播將IP數(shù)據(jù)包從一個源發(fā)送到多個目的地，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(shù)據(jù)包傳輸?shù)揭粋€構(gòu)成組播群組的主機集合，群組的各個成員可以分布于各個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)組播群組成員之間的關(guān)系是動態(tài)的，成員可以隨時加入或退出。IP組播能夠有效節(jié)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銷，大大減輕發(fā)送服務(wù)器的負荷，減少主干網(wǎng)出現(xiàn)擁塞。

CDN(ContentDeliveryNet-work，內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò))是一種用于視頻內(nèi)容分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)，它疊加在IP基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上，通過將內(nèi)容發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)邊緣，實現(xiàn)就近的內(nèi)容提供服務(wù)其工作原理是在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點放置內(nèi)容緩存服務(wù)器，CDN中心控制系統(tǒng)實時地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點的連接、負載狀況以及到用戶的距離等信息，將用戶的請求導(dǎo)向最佳的服務(wù)節(jié)點上，從而大大縮短用戶的請求響應(yīng)時間，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)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(xù)時基媒體，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(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放在流媒體服務(wù)器上，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個壓縮文件下載到自己機器后才可以觀看的視頻/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(chǔ)技術(shù)之上的技術(shù)。流媒體實現(xiàn)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，即通過網(wǎng)絡(luò)將流媒體內(nèi)容傳送到客戶機。大多數(shù)流媒體應(yīng)用采用基于組播的應(yīng)用層協(xié)議，如RTP/RTCP。RTP是一種提供端對端傳輸服務(wù)的實時傳輸協(xié)議，用來支持在單目標(biāo)廣播和多目標(biāo)廣播網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傳輸實時數(shù)據(jù)，而實時數(shù)據(jù)的傳輸則由RTCP協(xié)議來監(jiān)視和控制。

STB已在歐洲和美國已建成的交互電視系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在我國也具有廣闊的應(yīng)用前景。目前我國在廣播電視系統(tǒng)對有線電視網(wǎng)進行的整體數(shù)模轉(zhuǎn)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)進化的驅(qū)動力，但面臨的一系列問題正成為IPTV進一步發(fā)展的阻力。這其中的一個重要問題就是版權(quán)保護問題(DRM)。

數(shù)字版權(quán)

IPTV傳播的數(shù)字內(nèi)容具有無損地低成本復(fù)制、存儲和再傳播的特點，人們可以借助數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)免費而且沒有任何質(zhì)量損失地批量復(fù)制和發(fā)行節(jié)目內(nèi)容，

目前的解決方案即數(shù)字版權(quán)管理DRM系統(tǒng)，DRM提供的解決方案主要強調(diào)使用技術(shù)的手段，對數(shù)字產(chǎn)品在分發(fā)、傳輸和使用等各個環(huán)節(jié)進行控制，使數(shù)字產(chǎn)品只能被授權(quán)使用的人按照授權(quán)的方式，在授權(quán)使用的期限內(nèi)使用。DRM不僅僅指版權(quán)保護，同時也提供了數(shù)字媒體內(nèi)容的傳輸、管理和發(fā)行等一套完整的解決方案。因此DRM是一個系統(tǒng)概念，包含數(shù)字版權(quán)信息使用、受版權(quán)保護的數(shù)字媒體內(nèi)容的管理和分發(fā)。