基于通信量控制的流媒体视频点播系统的设计与研究

２００９年９月　渭南师范学院学报　ｓｅｐｔ．２０Ｏ９　第２４卷第５期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗｅｉｎａｎ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．２４　ＮＯ．５　基于通信量控制的流媒体　视频点播系统的设计与研究　陈莉萍，哈渭涛　（渭南师范学院计算机科学系，陕西渭南７１４０００）　摘要：文章详细的分析了基于Ｈａａｒ小波的视频通信量控制的实现原理，并将它应用在了远程教学的流媒体视频点　播系统中，设计了该系统的结构图和工作流程．　关键词：Ｈａｍ＂小波：视频通信量；流媒体；视频点播系统　中图分类号：ＴＰ３１１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９－－５１２８（２００９）０５—ｏｏ５０—ｏ３　收稿日期：２００８一ｌ１—０３　基金项目：陕西省教育厅科研计划项目（０９ＪＫ３５）；渭南师范学院研究生专项科研计划项目（０９ＹＫＺ０１４）　作者简介：陈莉萍（Ｉ９７６一），女，甘肃天水人，渭南师范学院计算机科学系讲师，工学硕士．　Ｏ　引言　随着高等教育信息化的迅速发展，我们越来越多的想利用远程教学丰富的资源、便捷的协同交流、友　好的互动等独特的优势，来替代常规的课堂教学．流媒体资源点播是远程教学的主要环节，是远程教学支　撑环境的重要组成部分，而视频传输的质量将直接的制约着远程教学的教学效果，所以在此我们将视频通　信量控制机制引入流媒体资源点播中，实现高质量的平滑的视频传输．　１　基于Ｈａａｒ小波的视频通信量控制思想　在流媒体资源点播中视频数据是ＶＢＲ（可变码率）的视频数据，这样对于ＶＢＲ压缩视频流就具有突发　性，为了应对这种情况，我们在客户端分配的一个动态的缓存分配机制是比较适用的．为了保证提供给客　户的视频的连续性，在服务器端发送的通信量必须不能低于客户缓冲的下限，为了防止溢出也不能高于客　户端上限．另外还要使通信量变化比较的平滑，从而减少客户端缓存的分配次数，节省客户端资源．　针对这个问题，我们采用Ｈａａｒ小波做通信量的平滑．采用离散Ｈａａｒ小波变换在多个分辨率下刻划一　个长度为Ⅳ的一维信号　（ｔ）时，不同尺度上的分析可以用一棵小波尺度系数二叉树７１ｍ　表示，如图１所　示．假定　的深度为．，…，在小波变化中　定位为分辨率，Ｊ＝０表示最低的分辨率，与小波尺度系数二叉树　的根相一致，　越大分辨率越高．我们利用数组“　索弓Ｉ深度为　的　的每个节点，而该小波系数计算为：　Ⅳ　！　Ｊ　，）Ｊ　ｆ』　＝　（ｉ），ｋ＝０，……，２　一１　Ｖ一Ｎｋ　＝我们还可以利用递归计算得到“　＝ｕ　＝（Ｍ　＋　ｆＪ＋ｌＩ２“，）／２　　，Ｕｊ＋１２ｋ＝　ｕ）／　，ｊ＋２。４ｋ＋３）／２　图１　Ｈａｒｒｌ＂￣ｌ通小波系数的二叉树　２００９年第５期　陈莉萍，等：基于通信量控制的流媒体视频点播系统的设计与研究　。５１．　由于可以获得视频数据的帧字节数的先验知识，所以该二叉树司以计算出来．然后，对于每个小波尺　度系数，我们根据一个广泛应用的排队模型计算一个相应的逼近误差：　：　蒜　ｌ譬　在这种定义下，逼近误差　的含义是：当我们用　，　，　｝　作为［～告，Ⅳ　一１］期间的发送速率时，则　・　为所需要的客户缓冲区大小．最后，由于重构业务流数据信号时所采用的分辩率越低，所得到的视频传输　计划就越平滑．我们可以自上而下地搜索图１的二叉树并在具有合适的逼近误差的节点处停止搜索．而对　，…２Ｊ—Ｉ　于服务器向某客户机ｉ在ｔ时刻发送的通信量我们用表示表示ａｉ（￡）＝∑∑　，　（￡），其中　．　（￡）为低　通Ｈａａｒ基本函数，它表示为　≤　：　２　基于视频通信量控制的流媒体资源点播系统的设计　系统采用ｃ／ｓ模式，主要包括视频服务器和客户机两个部分，它的框架　构如图２所示．　视频点播服务器　图２流媒体资源点播系统框架结构图　２．１　视频点播服务器基本工作流程　（ａ）通信量控制及视频帧调度模块收到客户提出的请求，启动通信量控制功能计算出“　ｅ　，ａ　（ｔ），利　用。　（ｔ）来指导经过调度后的进人发送缓冲区的视频流的数量；　（ｂ）发送缓冲区监控模块随时监控发送缓冲区状况，保障无损传输时要求的缓冲区的信息量，若低于　要求则通知通信量控制及视频帧调度模块向发送缓冲区输送通信量；　（ｃ）传输子系统利用“　来作为发送速率，将客户机ｉ所要求的视频数据压缩传播．　２．２　客户机基本工作流程　（ｎ）客户机ｉ根据ｅｉ　动态的分配缓冲区，激活播放器；　（ｂ）客户端播放器完成初始化后，在客户端播放器与流媒体服务器之间建立连接；　（ｅ）连接建立后，流媒体服务器开始向播放器传送节目数据流，播放器开始播放；　（厂）在点播交互过程中，用户对节目播放进程进行操作，包括正常播放、快进、快退、暂停、继续、停止　等．　３　结束语　本系统在远程教学中实现了高质量的流媒体资源的传输，并实现了一种自适应的传输过程，提高了网　络资源的利用率，节省了用户的处理时间，通过在我校校园网上的试运行取得了较好的效果．　・５２・　渭南师范学院学报　第２４卷　参考文献：　［１］Ｈ．Ｈｕａｎｇ．Ｎｅｗ　Ｖｉｄｅｏ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｆｌｏｗ—Ｔｈｒｅａｄ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ＭＰＥＧ一４　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　［Ｊ］，Ｐｒｏｃ．Ｉｍａｇｅ　ａｎｄ　Ｖｉｄｅｏ　Ｃｏｍｍ．ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＳＰＩＥ　Ｐｒｅｓｓ，２０００，（１０）：７６—７８．　［２］鄢仁祥，高远．基于代理的视频点播系统设计［Ｊ］．计算机工程，２００２，（２８）：２６—２８．　［３］达新宇．现代通信新技术［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，２００１．４０—１８０．　［４］Ｄｅｊｉｎａ　Ｙｅ，Ｃａｍ　Ｂａｒｋｅｒ．Ｗａｖｅｌｅｔ—Ｂａｓｅｄ　Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ　ｏｆ　ＶＢＲ　Ｖｉｄｅｏ　Ｔｒａｆｉｆｃ［Ｊ］．ｔｏ　ａｐｐｅａｒ　ｏｎ　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，２００２，（３）：　１２６—１２９．　［５］Ｄｅｊｉｎａ　Ｙｅ，Ｑｉｕｆｅｎｇ　Ｗｕ，Ｚｕｏ　Ｚｈａｎｇ．Ａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ—Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｖｉｄｅｏ　Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＩＣＥ　Ｔｒａｎｓ・　ａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．２００３，（２）：５８５—５９４．　［责任编辑牛怀岗］　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　Ｍｅｄｉａ　Ｖｉｄｅｏ　ｏｎ　Ｄｅｍａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＴｒａｆｆｉＣ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ＣＨＥＮ　Ｌｉ。ｐｉｎｇ．ＨＡ　Ｗｅｉ．ｔａｏ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｗｅｉｎａｎ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｉｎａｎ　７１４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｖｉｄｅｏ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｈａａｒ　Ｗａｖｅｌｅｔ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｍｅｄｉａ　ｖｉｄｅｏ　ＯＮ　ｄｅｍａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｗｏｒｋ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈａａｒ　Ｗａｖｅｌｅｔ；ｖｉｄｅｏ　ｔｒａｆｉｆｃ；ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｍｅｄｉａ；ｖｉｄｅｏ　ＯＨ　ｄｅｍａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　（上接第４９页）效率的目的．除此之外，ＶＢＡ还有很多其它方面的用途，只要我们去认识它、使用它，它将给　我们带来更多的方便与快捷．　参考文献：　［１］博彦科技．Ｏｆｉｆｃｅ　ＶＢＡ编程高手［Ｍ］．北京：北京大学出版社，２０００．　［２］晶辰工作室．Ｗｏｒｄ　２０００　ＶＢＡ开发实例［Ｍ］．北京：北京电子工业出版社，２００８．　［３］胡焕然，陈奉英．Ｗｏｒｄ　ＶＢＡ的几种应用［Ｊ］．新余高专学报，２００７，１２（４）：７４—７６．　［４］陈媛．中文Ｅｘｃｅｌ应用精选问答［Ｍ］．北京：北京石油工业出版社，２００４．　［５］舒易资讯．帮你学：Ｏｆｉｆｃｅ２００３使用详解与技巧［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６．　［责任编辑牛怀岗］　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＶＢＡ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｉｎ　Ｏｆｉｆｃｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ＬＩＵ　Ｊｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｇｕｏ－ｊｕｎ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｅｉｎａｎ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｉｎａｎ　７１４０００。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｆｉｆｃｅ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｃｏｍｍｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ　ＶＢＡ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆｆｅｒｅｄ　ｂｙ　Ｏｆｆｉｃｅ．Ｔｗｏ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　ａｐ－　ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＶＢＡ　ａｒｅ　ｌｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ＶＢＡ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｅｘｐａｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＯＡ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＶＢＡ；ＯＡ；Ｏｆｉｆｃｅ