IPTV网络视频:拓展广播电视的应用范围

节选

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nbsp; 者  序
    IP视频是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通信等多种技术
于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。
IPTV和网络视频是数字技术、计算机技术与消费家电产品日益密切结合的产物，
是各类数字信息内容依托宽带平台共同发展的结果。近年来，电信业开始发展
IPTV，主要是利用已有的宽带接入基础设施来提供数字电视广播业务。
    国外IP视频业务的雏形可以追溯到1985年。当时，美国的几家电信公司在
光纤和DSL上进行了视频传输的试验，但由于这些公司所提供的业务与有线电
视公司没有明显的区别，因而电信公司的视频业务没有成为主流业务。目前，
宽带用户数和手机用户数正处于高速增长中，并且IPTV业务也越来越完善，因
而消费市场必将快速发展起来。未来5年内，在线娱乐市场将增长3倍，主要驱
动力就是电信公司提供的IPTV服务。
    我国IP视频的发展处于初级阶段，由于存在政策、技术、业务及运营模式
等方面的制约因素，IP视频的规模发展期不会很快到来。就当前的形式而言，
IP视频在我国尚处于产业发展的投入期，整个产业在未来一两年内预计不会有
大的盈利。但同时，这个时期也是各运营主体形成自主品牌的重要阶段。国内
IP视频潜在的市场很大，这为硬件厂商、运营商、内容提供商等提供了很好的
投资机会。
    
    本书主要介绍IPTV与网络视频的基本原理和商业模型，分析了IPTV与网
络视频网络的构建方法，对IPTV与网络视频的主要协议进行了介绍，引入了视
频压缩、视频质量与安全维护、宽带接入技术的相关知识，给出了机顶盒和网
络视频技术的基本原理，*后给出了IPTV和网络视频的发展趋势。本书做到了
知识性、系统性、可读性、实用性和指导性兼备，技术理论与应用实践结合，
是一本内容翔实、指导性强的技术参考书或培训教材。
    全书共分为12章。第1章首先介绍了互联网协议(IP)的有关知识，描述
了IP视频的市场，分析了视频发展的有利条件和不利条件，*后对法国的IPTV
发展状况进行了剖析。第2章介绍了IPTV的特性，分析了网络视频的特点，并
对两种技术进行了对比，*后引入了MobiTV的有关知识。第3章介绍了IPTV
的商业模型，包括定制、选择频道、本地广告、视频点播、交互式电视、三重／
四重播放等内容，然后分析了网络视频的商业模型，包括按观看次数收费、权
利购买／播客、定制、广告支持、免费和用户提供的内容等，*后给出了CanbY
 电信构建和运营iPTV传送系统的有关情况。第4章介绍了IPTV网络体系结构
和构建方法，分析了网络视频的硬件和软件体系结构和构建方法，*后对其他
体系结构、商业挑战和网络视频的低端设备进行了描述。第5章引入了分组的
概念，分析了如何提高IP技术的适应性，介绍了IP网络的类型和IP地址，列
举了IP网络的主要构成要素和传输协议，给出了组播的相关知识，*后对宽带
网络增长情况进行了描述。第6章分析了进行视频压缩的原因，介绍了图像组
及其相互关系，给出了MPEG、Microsoft Windows Media与VC—l相关标准，*后
给出了数字格式转换的相关知识。第7章分析了影响视频质量的因素，介绍了
条件接收的有关知识，引入了数字版权管理技术，描述了苹果公司的Fair Play
DRM系统，*后对免费内容的DRM问题进行了讨论。第8章分析了视频服务
器、视频点播服务器、广告服务器和直播服务器的功能和应用领域，然后对加
密与版权管理问题进行了分析，*后对出售服务器空间、贴片广告和推播作为
集中式服务器等问题进行了讨论。第9章描述了DSL技术，分析了DSLAM的功
能与组成，介绍了家庭网关的有关知识，讨论了多个电视和变换频道等问题，
给出了带宽的计算方法，*后对光纤业务的发展前景、安装和电源问题进行了
描述。第10章介绍了机顶盒的基本功能，分析了中间件的功能和特点，研究了
STB选择问题，*后对MhP和OCAP两种标准进行了描述。第11章讲解了网络
流媒体类型，给出了多个公司生产的商业播放器，描述了内容生成流程，*后
对播客和视频博客的有关知识进行了介绍。第12章分析了IPTV的发展现状，
提出了对IPTV的期望，介绍了便携式媒体的有关知识，*后对商业巨头、预言
家和技术专家三类人员对IPTV发展的观点进行了归纳和总结。
    本书由郎为民和焦巧共同翻译，并得到华中师范大学副校长杨宗凯教授的
大力支持。其中，第1—4章由焦巧翻译，第5～12章由郎为民翻译，全书由郎
为民统稿。武汉职业技术学院的王建秋和通信指挥学院的陈波、王逢东、靳焰、
沈宇、崔洪峰、丁锐和任殿龙参与了部分章节内容的对照校译工作，刘建国、
杨扬、钟京立、毕进南、刘建中、李建军、胡东华、马同兵、熊华、邹祥福和
汤竞鹏等专家教授参与了本书初稿的讨论与修改，王旬、黄剑梅、朱元诚、徐
小涛和张昆绘制了本书的部分图表。华中科技大学的桂良启、刘干、石永东、
陶少国、许昌春、熊志强、高俊伟和谢海涛对本书的初稿进行了阅读，并更正
了不少错误，在此一并向他们表示衷心的感谢。需要说明的是，本书是译者在
尽量忠实于原书的基础上翻译而成的，书中的意见与观点并不代表译者及其所
在单位的意见和观点，这点请广大读者注意。
    机械工业出版社的张俊红老师作为本书的责任编辑，为本书的出版付出了
辛勤的劳动，机械工业出版社对本书的出版给予了大力支持，在此一并表示感
谢。
     由于IP视频技术还在不断完善和深化发展之中，新的标准和应用不断涌现，
加之译者水平有限，翻译时间仓促，因而本书翻译中的错漏之处在所难免，恳
请各位专家和读者不吝指出。
    郎为民
    2008年2月

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第6章视频压缩
    一旦你可得到每秒数十万比特的速率，则传送高质量的视频和音频是可能的。
    ——一Vinton Cerf
    IPTV和网络视频中使用的视频信号通常是经过压缩的。压缩意味着表示视
频图像所需的位数减少。这是一个非常重要的问题，因为能否选择合适的压缩
方法，有时直接决定着视频组网项目的成败。
    在本章，我们首先分析压缩的原因，研究确定某项应用*适于采用何种压
缩形式需要考虑的一些因素；然后，由于MPEG是目前*常用的视频和音频压
缩技术之一，因而我们对MPEG视频压缩技术进行描述；之后，我们介绍一些
其他可用的视频和音频信号压缩系统；*后，我们研究采用某种形式的压缩技
术需要获取的许可。
    精英会观点
    [itvt]：你认为未来压缩技术的发展方向是怎样的?
    Cooney：要确定压缩技术的发展方向并不是一件困难的事情。以前的压缩
技术是MPEG-2，当前采用的压缩技术有两种：MPEG．4和微软公司的VC．1．
这两种技术在性能上要比MPEG-2强2倍。因此，比特率降低一半，信道数增
加1倍——但你仍然喜欢观看它。
    [itvt]：有线电视行业是否急切想转向使用更为高级的编解码技术?
    Cooney：进入下一代技术*大的障碍是在有线电视领域安装MPEG-2机顶
盒座：这些机顶盒无法接收MPEG-4和VC一1信号，也无法对其进行解码。因
此，你需要在你的网络中更换机顶盒，来确保采用下一代技术。如果你是进
入IPTV行业的电信公司，且没有安装机顶盒，则你可以问自己：“我们将如
何实现下一代压缩技术?”答案很简单：如果当前你正在做技术决策，你也可
能会投资引入*好的可用技术。在压缩方面，*好的技术就是MPEG．4和
VC一1。实际上，当通过你建设的相对较小的管线采用MPEG-2无法满足视频
获取方面的需要时，如果你是电信公司，你将需要千方百计地使用这些编解
码技术。因此，对于电信公司来说，不需要做出艰难的抉择：他们必须使用
下一代压缩技术。但对于其他运营商，确实需要在电缆和卫星之间做出明确
的选择，商业方面的考虑将是影响决策的主要驱动因素。
_Tandberg电视公司总裁兼CEO在接受itvt的Tracy Swedlow采访时的谈话1
 6．1  为tt么要进行压缩?
    许多在过去几年变得比较平常的通信系统都采用了压缩技术。例如，MP3
播放器采用压缩技术从音频CD中获取文件，并将其压缩到足够小，以适应便携
式播放器的存储空间。通过压缩技术，可将2h的电影压缩到4in的DVD上。
CATV和卫星电视系统都采用了压缩技术，用来将多个数字视频信道放置到先前
由单个模拟视频信道占据的究竟中，它支持上百条视频信道经济地分发给观众。
    下面我们分析在IPTV和网络视频系统中引入压缩技术的一些主要原因：
    1)与未压缩数据流相比，压缩后的数据流更适于在低比特率的网络上进行
传输。尤其对于网络视频应用，这决定着数据流能否传送到用户处。例如，许
多家庭用户都拥有基于标准ADSL用户线的互联网连接，运行速率范围为
1．5Mbit／s。除非数字视频流进行较大压缩，否则它无法适应这种带宽。
    2)压缩后的视频流更容易适应给定带宽。这对于IPTV系统尤其重要，因
为对于给定距离，IPTV系统具有固定的带宽上限。例如，当传送距离为9000ft
(2750m)时，ADSL2+的带宽上限为10Mbit／s。使用一般压缩技术，10Mbit／s
可为两个或三个视频信号提供足够的带宽。随着压缩技术的发展，越来越多的
信号可以共享同一数量的带宽。
    3)原始的未压缩高清晰度视频信号占用的带宽为1．5Gbit／s，这大约是标准
ADSL链路容量的1000倍。如果不使用压缩技术，则无法在常用的IPTV网络上
将高清晰度视频传送给观众。
    4)与原始未压筘文件相比，压缩后的视频或音频文件在磁盘驱动器或其他
存储介质上占用的空间要小得多。压缩技术既可支持用户在给定空间上存储更
多内容，也支持用户在存储给定文件时占用更小的空间。
    5)在现实世界中的许多视频信号中，存在着大量的冗余信息，从而导致带
宽的浪费。通常情况下，单个视频帧的很大一部分与前后相邻帧几乎是相同的。
一种好的压缩技术可充分利用这种冗余，来大大降低带宽。
    当然，为了充分发挥压缩技术的优点，必须进行一系列折衷，如：
    1)在压缩阶段和解压阶段，压缩技术都可能会将时延引入视频或音频信
号。之所以出现此类情况，是因为大多数视频压缩系统是通过观察输入信号相
邻部分之间的差别(如在视频信号中，从一帧切换到下一帧发生的变化)来进
行操作的。
    2)对于含有大量噪声(如静电噪声或其他干扰)的信号来说，进行压缩可
能是件非常困难的事情。当视频信号中存在大量噪声时，压缩系统在识别相邻
视频帧之间的冗余信息时，可能会发生困难。
    总之，压缩技术的优点比缺点多，尤其是当你考虑到IPTV和网络视频提供
商在使用压缩技术时，确实是别无选择。
6．2  图像组及其相互关系
    任何MPEG系统用户通常会遇到多种帧类型，包括I帧、P帧和B帧以及术
语图像组(Group 0f Pictures，GOP)，这些术语全部用于描述如何使用图片数据
来构建MPEG流或文件。
    一帧是来自于视频序列的单张图片。在NTSC制式中，每33ms出现1帧；
在PAL制式中，每40ms出现1帧。
    1)I帧是指仅仅对帧中所包含的信息进行压缩形成的帧，它不需要在相邻
的其他视频帧做标识。    
    2)P帧是指对帧本身包含的数据和与该帧距离*近的前I帧或P帧的数据，
进行压缩后形成的帧。
    3)B帧是使用来自于*近的前面I帧或P帧数据和*近的后面I帧或P帧
数据进行压缩形成的帧。
    4)一个GOP是一组由单个I帧和零个或多个P帧和B帧构成的帧，一个
GOP通常以I帧开始，以下一个I帧的前一帧作为结束。GOP通常是一种可以在
压缩设备上进行配置的固定重复模式。对于不同信道，不同内容供应商可能会
采用不同的GOP，但在每条信道内通常是固定的。
    为了理解MPEG使用这些不同帧的原因，我们分析一下表示每种帧类型所
需的数据数量。对于具有一般复杂性的视频图像，相同的P帧图像花费的时问
是I帧的2—3倍，B帧花费的时间比P帧少得多——大约是P帧的1／5～1／2。
图6．1给出了典型MPEG GOP中，每种帧类型包含的数据数目。
    GOP长度的影响
    系统提供商可以控制的一个参数是GOP长度。如何选择合适的GOP长度目
前还存在着诸多争议。
    切记，GOP通常是以I帧开始的。为了确定GOP的长度，只须简单计算每
两个连续的I帧之间的B帧和P帧数即可。例如，在图6—1中所示的帧序列中，
GOP长度为12：1个I帧、3个P帧和8个B帧。
    当GOP长度值低时，通常认为GOP比较短，此时GOP长度通常为3或5。
一些系统使用较长的GOP；在某些应用中，GOP的长度为15、30，甚至是60。
    选择一个合适的GOP长度将对视频网络产生巨大影响。GOP长度会对许多
系统性能因子产生影响，包括编码流的比特率、信道变化时间和视频流的容错
能力。下面我们将对这些因素进行详细讨论。

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本书特色

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本书主要介绍iptv与网络视频的基本原理和商业模型，分析了iptv与网络视频网络的构建方法，对iptv与网络视频的主要协议进行了介绍，引入了视频压缩、视频质量与安全维护、宽带接入技术的相关知识，给出了机顶盒和网络视频技术的基本原理，*后给出了iptv和网络视频的发展趋势。该书是一本内容翔实、指导性强的技术参考书或培训教材，它可可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

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内容简介

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本书分析了ip视频技术的功能、市场和未来影响，既包括了硬件、软件、互联网技术的概述，也涵盖了多种产品和业务的案例研究。作为一本指南，本书可帮助业界领导把握主要趋势以及能够改变广播电视和网络世界的驱动因素。本书对每个课题的细节信息都进行了描述，从前端设备、门户网站、vod服务器，到高级ip网络、dslam、与用户机顶盒相连的xdsl用户线和多媒体pc，具体内容包括ip的概念及应用于视频的原因、iptv与网络视频、商业模型、网络概述、互联网协议(ip)、视频压缩技术、视频质量与安全维护、服务器评估、带宽的重要性、机顶盒、网络视频技术和ip视频的未来等内容。本书材料新颖丰富，内容翔实全面，覆盖面广，行文通俗易懂，兼备知识性、系统性、可读性、实用性和指导性，技术理论与应用实践相结合的主导思想始终贯穿于全书。
本书可作为通信专业的工程技术人员、管理人员、内容提供商、电信运营商和设备制造商的技术参考书或培训教材，也可作为高等院校通信与信息专业及计算机应用专业的高校本科生、研究生教材。

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作者简介

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Wes Simpson是电信产品咨询公司的总裁和创始人，该公司是一个关注视频和电信产品的独立咨询公司。他在电信应用产品的设计、开发和产品营销方面有超过25年的从业经历。Wes Simpson经常参加IBC、NAB、VidTrans等业界会议，并在会议上做主题报告，Wes是畅销书《IP视频》一书的作者，也是视频业务论坛的创始会员。

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目录

译者序引言第1章 什么是ip？为什么将ip应用于视频？ 1.1 互联网协议 1.2 ip视频的市场 1.3 ip视频发展的有利条件 1.3.1 ip网络的灵活性 1.3.2 ip的成本优势 1.3.3 ip泛在性 1.4 ip视频发展的不利条件 1.4.1 对支付的不当态度 1.4.2 已形成的观看习惯 1.4.3 网络抖动 1.4.4 优先级问题 1.4.5 新技术存在的综合症 1.5 反思现实 1.5.1 市场预测 1.5.2 法国的ⅱptv 1.6 小结 注释第2章 iptv与网络视频 2.1 iptv的特性 2.1.1 连续内容流 2.1.2 多频道 2.1.3 统一的内容格式 2.1.4 专用网传送 2.1.5 通过机顶盒在用户电视上收看节目 2.2 网络视频 2.2.1 离散内容流 2.2.2 形形色色的内容提供 2.2.3 多种内容格式 2.2.4 通过互联网传送 2.2.5 通过用户的pc进行观看 2.3 谁更占优势？ 2.4 反思现实 2.5 小结 注释第3章 商业模型 3.1 iptv 3.1.1 定制 3.1.2 选择频道 3.1.3 本地广告 3.1.4 视频点播 3.1.5 交互式电视 3.1.6 三重/四重播放 3.1.7 通过iptv实现的网络视频——围墙花园 3.2 网络视频 3.2.1 按观看次数收费 3.2.2 权利购买/播客 3.2.3 定制 3.2.4 广告支持 3.2.5 免费内容和用户提供的内容 3.3 反思现实 3.3.1 canby电信 ……第5章 互联网协议——ip第6章 视频压缩第7章 视频质量与安全维护第8章 服务器评估第9章 带宽的重要性第10章 机顶盒第11章 网络视频技术第12章 ip视频的未来附录

封面

书名:IPTV网络视频:拓展广播电视的应用范围

作者:（美）辛普森，（美）格林菲尔 著，郎为民，集巧 译

页数:197

定价:¥30.0

出版社:机械工业出版社

出版日期:2008-04-01

ISBN:9787111234722

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