一種音視頻點播系統的製作方法
2023-10-06 01:43:59 1
專利名稱：一種音視頻點播系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種音視頻點播系統，尤其涉及一種基於單一音視頻文件格式 的簡單的音視頻點播系統的數據傳輸。
背景技術：
V0D (VideoonDemand)即^L頻點^番，也稱交互式電^UU番系統。傳統的電 視系統信息單向傳送，用戶只能被動接收。而V0D是以"用戶自主"的嶄新概 念為基礎的雙向視音頻信息系統，實現了按用戶需要播放視音頻節目的理想。 VOD是未來信息高速公路構架的重要組成部分，是未來信息服務中寬帶業務的靈 魂。該技術是計算機技術、網絡通信技術、多媒體技術、電視技術和數字壓縮 技術等多學科、多領域融合交叉結合的產物。
國外九十年代末興起的V0D服務已廣泛應用於各大星級酒店和高檔住宅小 區等，成為其提高服務水準，增加竟爭力的必備設施。通過V0D系統，人們足 不出戶便可觀賞最流行的影視節目，查詢眾多服務信息，進行網上購物，了解 最新財經動態，欣賞高品質多々某體視頻節目……盡享全方位多功能的信息服務。
音視頻點播是當前國際上最熱門的高科技應用項目之一，它綜合了計算機、 通信、多士某體、電視4支術等多項現代先進技術成果，代表著娛樂生活信息化發 展的方向。視頻點播時一種多媒體服務，用戶可以瀏覽、搜索可用的電影節目 資料庫或其它多媒體內容。
目前，文本、圖像以及窄帶視音頻信號已經能被數位化，並可通過網絡存 儲、傳送和再現；但是，這些傳統手段並不能充分滿足當今社會對高質量、連 續多媒體如高保真音頻和電視質量視頻的應用要求，包括對海量數據存儲和連 續播放的要求。它們要求大容量存儲設備，要求寬帶網絡環境，最重要的是必 須保證實時傳輸。傳統的技術不能滿足嚴格的實時性和大容量要求，其技術瓶 頸特別反映在網絡帶寬、文件系統和存儲設備I/O性能這三個方面。音4見頻點播系統在酒店、KTV、大型客機、高檔客車等場所和環境下被大量 使用。目前比較多的音視頻點播系統都是基於雙PC架構，即伺服器和點播客戶 端都採用PC，但這種架構的成本高，且穩定性和效率都比較差。
發明內容
基於上述缺陷，本發明的目的是提供一種構造簡單，適應性強，可以在FPGA 上採用硬體描述語言進行邏輯電路設計的音視頻點播系統，在最大程度上節約 了設計時間與成本。
本發明的另一個目的是提供一種音視頻點播系統，主要是一種基於單一視 頻文件格式的簡單的音視頻點播系統數據傳輸協議。
本發明的技術方案是， 一種音視頻點播系統，包括音視頻數據存儲器、數 據讀取單元和點播終端，數據讀取單元根據點播終端的請求從音視頻數據存儲
器讀取相應的音^f見頻數據，其特徵在於，還包括至少兩個數據緩存單元，數據 讀取單元將讀取的音視頻數據存儲至數據緩存單元，數據分配單元從數據緩存 單元讀取音視頻數據並將音視頻數據順序分配至點播終端進行播放。
作為本發明一個優選實施例，在所述的數據讀取單元首先將讀取的音視頻 數據存儲至第一數據緩存單元，第一數據緩存單元完成音-見頻數據存儲後，數 據讀取單元發送第一指令至數據分配單元，數據分配單元根據第一指令開始讀 取第 一數據緩存單元中的音視頻數據並分配至點播終端。
作為本發明一個優選實施例，在所述的數據分配單元在開始讀取第一數據 緩存單元的音視頻數椐時，發送第一響應指令至數據讀取單元，數據讀取單元 接收第一響應指令後，開始從音視頻數據存儲器中讀取音視頻數據並並存儲至 第二數據緩存單元。
作為本發明一個優選實施例，在所述的第二數據緩存單元完成音視頻數據 存儲後，數據讀取單元發送第二指令至數據分配單元，若數據分配單元在讀取 第一數據緩存單元的數據，則暫時不響應該第二指令；直到數據分配單元讀取 完第一數據緩存單元的數據後，數據分配單元響應該第二指令並發送第二響應指令至數據讀取單元，數據分配單元開始讀取第二緩存單元的音視頻數據。
作為本發明一個優選實施例，所述的點播終端包括N個，所述的第一緩存 單元和第二緩存單元均劃分為N個緩沖區，所述的每個緩衝區劃分為P個數據 包。
作為本發明一個優選實施例，在所述的數據讀取單元順序掃描N個點播終 端的請求，並相應的響應點播終端的請求，從音視頻數據存儲器讀取音視頻數 據。
作為本發明一個優選實施例，在所述的數據讀取單元在響應當前點播終端 請求並讀取音視頻數據時，相應的將音視頻數據存儲至與當前點播終端順序號 一致的緩沖區。
作為本發明一個優選實施例，在所述的數據讀取單元將當前點播終端對應 的數據緩衝區存滿後，順序掃描下一點播終端，直至完成對所有點播終端的掃 描，結束對第 一數據緩存單元的數據存儲並發送第 一指令至數據分配單元。
作為本發明一個優選實施例，在所述的數據分配單元和點播終端之間，採 用總線式的拓樸結構進行數據傳輸。
作為本發明一個優選實施例，在所述數據分配單元將讀取的數據包批量上 傳到總線，點播終端按需接收數據包。
本發明構造筒單，適應性強，可以在FPGA上採用^/f牛描述語言進行邏輯電 路設計，在最大程度上節約了設計時間與成本。本發明揭示的音視頻點播系統， 可以實現單一格式音視頻點播條件下，音視頻數據的讀取和各終端的接收實現 了不間斷的實時操作，提高了數據傳輸效率，保證了顯示連續性。
附圖1為本發明較佳實施例的系統框附圖2為本發明較佳實施例中緩存空間分配方式示意附圖3為本發明較佳實施例中音視頻數據發送格式原理示意附圖4為本發明較佳實施例中時分多路復用示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的較Zf圭實施例進行詳細闡述，以4吏本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
本發明主要用於電視機，也可用於其它音視頻點播系統以及具有音視頻點播功能的多媒體顯示終端網絡，適合應用於音視頻互動的環境。本發明實施例中，以電視機為例來進行示意性說明，但本發明並不限於此。
如圖1所示，本發明實施例中，點播系統主要分為五個功能單元音視頻數據存儲器，例如硬碟或者類似存儲介質，主要用於存儲各類音視頻資源，例如各種電影、MTV或者歌曲等；數據讀取單元，在本實施例中中為DMA1;數據緩存單元，本實施例中為兩個雙口 RAM，亦可設置多個RAM,並且可以釆用其他存儲介質；數據分配單元，本實施例中是DMA2;以及點^番終端，本實施例中為n個，適用於娛樂場所。兩個數據緩存單元分別為第一數據緩存單元為RAMI,第二數據緩存單元為RAM2。
當音視頻點播系統開始工作時，數據讀取單元DMA1通過CAN總線接收到各個點播終端的點播請求後，從音視頻數據存儲器中讀取被用戶選中的音視頻數據，然後存儲到其中一片雙口 RAM (此處以第一數據緩存單元RAM1為例)中，在本實施例中，每片雙口 RAM都被劃分為與點播終端數目相對應的大小相等的數據緩存空間。數據讀取單元DMA1按照各個點播終端的預先排序，將音視頻數據存儲器中讀取的不同點播終端的音視頻數據寫入第一數據緩存單元RAMI的指定空間中，當數據讀取單元完成對全部點播終端的掃描並且將相應點播終端請求的數據在第 一數據緩存單元RAMI進行存儲後，數據讀取單元DMA1通過CAN總線通知數據分配單元DMA2，令其讀取第一數據緩存單元R認1中數據，並送到各個點播終端進行解碼顯示。
當數據分配單元DMA2開始讀取第一數據緩存單元RAM1中數據時，會回傳給數據讀取單元DMA1 —個響應信號，表明自己已經接收到音視頻數據，並開始讀取。此時，數據讀取單元DMA1收到此響應信號後，會將硬碟中各個點播終端接下來的音視頻數據讀取出來寫入第二數據緩存單元RAM2中進行緩存。如同對第一數據緩存單元存儲數據相類似，數據讀取單元掃描完全部點播終端，完成對第二數據緩存單元RAM2的數據存儲後，數據讀取單元DMA1同樣會向數據分配單元DMA2發送命令，此時，若數據分配單元DMA2仍在讀取第一數據緩存單元RAM1中數據，則暫時不響應數據讀取單元DMA1的命令，直到第一數據緩存單元RAM1讀取完成後，才響應數據讀取單元DMA1的命令，並進行回復，同時開始讀取第二數據緩存單元RAM2中的數據。
按照上述兵乓操作的設計方法，音視頻數據存儲器的讀取和各點播終端的接收實現了不間斷的實時搡作，提高了數據傳輸效率，保證了顯示連續性。
如圖2所示，為本發明的雙口 RAM數據緩存單元中數據空間的分配方法示意圖。
本實施例中，假設兩片雙口 RAM均為N個K的byte ( N為點播終端數目)，將其分為N個連續數據空間，分別作為N個終端的數據緩衝區。為方便數據分配單元DMA2從雙口 RAM中讀取數據並發送到對應的各個終端，再將每個數據區劃分為P個大小相同的數據包，每次發送都以一個數據包為一次性連續發送數據量。
在工作狀態下，數據讀取單元DMA1根據點播終端發出的點播請求，把該點播終端的數據從音視頻數據存儲器中讀出，並寫入為該點播終端分配的RAM數據緩存空間中(共1KB)，直至該部分空間被填滿。當DMA1完成該終端數據塊的讀取後，將掃描下一個終端的工作狀態，若申請點播，則重複上述步驟，從硬碟中讀M目應數據送入緩存區；若無點播信息，則跳過該點播終端，繼續掃描下一點播終端，直到數據讀取單元DMA1完成對全部點播終端的掃描。
如圖3所示，為本發明的音視頻數據發送格式原理示意圖。
在系統的高速視頻壓縮數據傳輸通道的設計上，本發明採用總線式的拓樸結構，由伺服器以"廣播，，方式向所有終端發送數據包，各終端以"收聽"方式對數據包進行選擇性接收，如圖1所示。
為了提高信道利用率，使多個信號沿同一信道傳輸而互相不幹擾，稱多路復用。時分多路復用用於數字通信，例如PCM通信。時分多路復用通信，是各路信號在同一信道上佔有不同時間間隙進行通信。具體說，就是把時間分成一些均勻的時間間隙，將各3各信號的傳輸時間分配在不同的時間間隙，以達到互相分開，互不幹"l尤的目的。
圖4為時分多路復用示意圖，各路信號經低通濾波器將頻帶限制在3400Hz
以下，然後加到快速電子旋轉開關(稱分配器)、，&開關不斷重複地作勻速旋轉，每旋轉 一周的時間等於一個抽樣周期T,這樣就做到對每一路信號每隔周期T時間抽樣一次。由此可見，發端分配器不僅起到抽樣的作用，同時還起到復用合路的作用。合路後的抽樣信號送到PCM編碼器進行量化和編碼，然後將數字信碼送往信道。在收端將這些從發送端送來的各路信碼依次解碼，還原後的PAM信號，由收端分配器旋轉開關K2依次接通每一路信號，再經低通平滑，重建成話音信號。由此可見收端的分配器起到時分復用的分路作用，所以收端分配器又叫分路門。
以所有終端播放的文件均為MPEG-1格式為例，要求播放的數據流速率為1.416Mb/s，即177KB/s。在傳輸介質允許的條件下，採用時分多路復用(TDM)技術，各點播終端的點播數據按一定規模分塊打包排序，並根據不同的點播終端對每個發送的悽史據包加入包頭ID,然後定時向總線上廣4番出去。其^:據傳輸格式如圖3所示。
在圖3中，定時周期的長度是由數據包的大小唯一確定的。由於每個點播終端都需要滿足1.416Mb/s的數據率要求，因此，定時周期可由如下公式計算
得到
T = P + 177(KB/s)
其中，T為定時周期，單位為s; P為每個數據包的大小，單位是"Kbyte"。當N個點播終端同時處於點播狀態時，設總線傳輸速率為v，單位為"Kbit/s",連續發送N個數據包的時間為
v
t=[(Px8)+v)]xN = P+^
9其中，t為連續發送N個數據包的時間，單位為s。
若要實現N個點播終端正常播放MPEG-1音視頻文件，則必須滿足t < T ，
V
即^>177。若工作過程中，某終端無點播數據需要發送，則該終端的發送時間段將被保留，如圖3中終端3的數據包2以及終端1、終端2的數據包3所示。當點播終端接收到信道上的廣播數據包後，將首先判斷數據包的包頭ID號，如果該數據包的ID號與本終端的ID編號相同，則本點播終端啟動接收該數據包，然後點播終端對相應數據進行處理和播放，否則將繼續對數據傳輸通道進行監聽。
從上述本發明實施例的揭示中，可以看出本發明構造簡單，適應性強，可以在FPGA上採用硬體描述語言進行邏輯電路設計，在最大程度上節約了設計時間與成本。而且本發明揭示的音視頻點播系統，可以實現單一格式音視頻點播條件下，音視頻數據的讀取和各終端的接收實現了不間斷的實時操作，提高了數據傳輸效率，保證了顯示連續性。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術範圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。
權利要求
1、一種音視頻點播系統，包括音視頻數據存儲器、數據讀取單元和點播終端，數據讀取單元根據點播終端的請求從音視頻數據存儲器讀取相應的音視頻數據，其特徵在於，還包括至少兩個數據緩存單元，數據讀取單元將讀取的音視頻數據存儲至數據緩存單元，數據分配單元從數據緩存單元讀取音視頻數據並將音視頻數據順序分配至點播終端進行播放。
2、 根據權利要求1所迷的音視頻點播系統，其特徵在於，數據讀取單元首 先將讀取的音視頻數據存儲至第一數據緩存單元，第一數據緩存單元完成音視頻數據存儲後，數據讀取單元發送第一指令至數據分配單元，數據分配單元根 據第一指令開始讀取第一數據緩存單元中的音視頻數據並分配至點播終端。
3、 根據權利要求2所述的音視頻點播系統，其特徵在於，數據分配單元在 開始讀取第一數據緩存單元的音視頻數據時，發送第一響應指令至數據讀取單 元，數據讀取單元接收第一響應指令後，開始從音視頻數據存儲器中讀取音視 頻數據並並存儲至第二數據緩存單元。
4、 根據權利要求3所述的音視頻點播系統，其特徵在於，第二數據緩存單 元完成音視頻數據存儲後，數據讀取單元發送第二指令至數據分配單元，若數 據分配單元在讀取第一數據緩存單元的數據，則暫時不響應該第二指令；直到 數據分配單元讀取完第一數據緩存單元的數據後，數據分配單元響應該第二指 令並發送第二響應指令至數據讀取單元，數據分配單元開始讀取第二緩存單元 的音視頻數據。
5、 根據權利要求1 4之一所述的音視頻點播系統，其特徵在於，所述的點 播終端包括N個，所述的第一緩存單元和第二緩存單元均劃分為N個緩衝區， 所述的每個緩衝區劃分為P個數據包。
6、 根據權利要求5所述的音視頻點播系統，其特徵在於，所述的數據讀取 單元順序掃描N個點播終端的請求，並相應的響應點播終端的請求，從音視頻 數據存儲器讀取音視頻數據。
7、 根據權利要求6所述的音視頻點播系統，其特徵在於，所述的數據讀取 單元在響應當前點播終端請求並讀取音視頻數據時，相應的將音視頻數據存儲至與當前點播終端順序號一致的緩衝區。
8、 根據權利要求7所述的音視頻點播系統，其特徵在於，所述的數據讀取 單元將當前點播終端對應的數據緩衝區存滿後，順序掃描下一點播終端，直至 完成對所有點播終端的掃描，結束對第 一數據緩存單元的數據存儲並發送第一 指令至數據分配單元。
9、 根據權利要求5所述的音視頻點播系統，其特徵在於，所述的數據分配 單元和點播終端之間，採用總線式的拓樸結構進行數據傳輸。
10、 根據權利要求5所述的音視頻點播系統，其特徵在於，數據分配單元 將讀取的數據包批量上傳到總線，點播終端按需接收數據包。
全文摘要
一種音視頻點播系統，包括音視頻數據存儲器、數據讀取單元和點播終端，數據讀取單元根據點播終端的請求從音視頻數據存儲器讀取相應的音視頻數據，其特徵在於，還包括至少兩個數據緩存單元，數據讀取單元將讀取的音視頻數據存儲至數據緩存單元，數據分配單元從數據緩存單元讀取音視頻數據並將音視頻數據順序分配至點播終端進行播放。本發明構造簡單，適應性強，可以在FPGA上採用硬體描述語言進行邏輯電路設計，在最大程度上節約了設計時間與成本。
文檔編號H04N7/173GK101662655SQ20091003453
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者洪勝峰 申請人:青島海信電器股份有限公司