1.4 多媒體系統(tǒng)的基本類型及相關(guān)業(yè)務(wù)

多媒體計算機是多媒體技術(shù)的最直接、最簡單的表現(xiàn)形式。因其本身具有存儲、運算、處理和顯示的能力，具有獨立的功能，如動畫顯示、視頻播放等，因此，多媒體計算機一出現(xiàn)便立即在家庭、教育和娛樂方面得到廣泛的應(yīng)用。但是，多媒體技術(shù)真正的意義在于與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，在于通過網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）為用戶以多媒體的方式提供信息服務(wù)。

基本的多媒體系統(tǒng)除了以多媒體計算機為基礎(chǔ)的獨立（Stand-Alone）商亭式系統(tǒng)之外，通過網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)的系統(tǒng)可以分為兩大類：一類是人與人之間交互的系統(tǒng)，如多媒體會議與協(xié)同工作、多媒體即時通信等；另一類是人機交互的系統(tǒng)，如多媒體信息檢索與查詢、點播電視等，本節(jié)中將分別對這些系統(tǒng)及其技術(shù)特點進(jìn)行介紹，而其中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)將在以后的章節(jié)中加以討論。

1.4.1 獨立商亭式系統(tǒng)

凡是以一臺多媒體計算機為核心的應(yīng)用系統(tǒng)，例如商場的導(dǎo)購系統(tǒng)、展覽館的導(dǎo)游系統(tǒng)等，我們都稱為獨立商亭式系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，除了各種媒體的采集、表示、壓縮存儲和解壓縮播放之外，如何組織素材，并運用多媒體手段將信息有效地、具有感染力（或藝術(shù)性）和方便地提供給用戶是制作應(yīng)用軟件時應(yīng)考慮的重要問題。這里涉及的不僅有技術(shù)、有藝術(shù)，甚至還有社會、心理學(xué)等方面的問題。多媒體制作軟件（如Authoring Tool、Authorware等），或者原有操作系統(tǒng)的多媒體擴展（如Video for Windows），是為制作應(yīng)用軟件而提供開發(fā)環(huán)境的軟件。它不僅向應(yīng)用程序的開發(fā)者提供多媒體輸入/輸出設(shè)備的接口，更重要的是，還提供建立媒體數(shù)據(jù)之間的空間布局和播放時間順序等關(guān)系的手段。因此，開發(fā)優(yōu)秀的制作軟件本身遠(yuǎn)比開發(fā)應(yīng)用軟件困難。

在這類系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)的實時性是值得重視的另一個問題。在嵌入式系統(tǒng)或工業(yè)控制機中常常涉及實時操作系統(tǒng)，在那里強調(diào)的是對事件中斷的實時響應(yīng)。而在多媒體系統(tǒng)中，由于視頻和音頻數(shù)據(jù)需要在一定時間約束條件下（如每秒25幅圖像）連續(xù)不斷地送到輸出設(shè)備上供用戶聆聽和觀看，因此這里操作系統(tǒng)的實時性強調(diào)的是，處理這些有時間要求的連續(xù)媒體流的能力。

提供更友好的人—機接口是商亭式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的一個方向。除了使用鍵盤和鼠標(biāo)，觸摸式輸入也很普遍，人們還試圖通過聲音、手勢，甚至表情等多種模態(tài)的接口對系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而構(gòu)成更人性化的多媒體交互環(huán)境。

除了獨立商亭式系統(tǒng)外，下面將要介紹的4類系統(tǒng)都是在多媒體終端與終端之間、終端與應(yīng)用服務(wù)器之間有網(wǎng)絡(luò)相連接的多媒體通信系統(tǒng)。

1.4.2 多媒體信息檢索與查詢

通過因特網(wǎng)進(jìn)行信息查詢已是當(dāng)前十分普及的應(yīng)用。多媒體信息檢索與查詢MIS（Multimedia Information Service）系統(tǒng)除可以根據(jù)關(guān)鍵字等對文本資料進(jìn)行查詢之外，也同時具有對活動圖像和聲音的查詢能力。從通信方式而言，MIS是點對點（信息中心對一個用戶），或一點對多點（信息中心對多個用戶）的雙向非對稱系統(tǒng)。從用戶到信息源只傳送查詢命令，要求的傳輸帶寬較小，而從信息源傳送到用戶的信息則是大量的、寬帶的[見圖1-1（b）]。

MIS所涉及的兩個重要技術(shù)問題是：①如何向用戶提供豐富的信息和如何讓用戶快速、有效地查詢與瀏覽這些信息；②如何合理、有效地組織多媒體數(shù)據(jù)的存儲和檢索。

為了對第一個問題有所認(rèn)識，首先讓我們回顧一下人人都熟悉的讀書過程。對于閱讀一本小說來說，人們通常是從頭至尾逐頁閱讀的，或者說是按順序閱讀的。但在有些情況下，特別是在技術(shù)或社會科學(xué)領(lǐng)域，在閱讀某本書的過程中，經(jīng)常需要從另一本書或論文查找某個論點，或者說，在幾本書之間需要交叉參考的情況常常發(fā)生。圖1-2表示出用電子的方法來實現(xiàn)交叉參考的情況，這實際上已經(jīng)是大家在因特網(wǎng)的查詢中十分熟悉的過程：用鼠標(biāo)點擊黑框所標(biāo)的地方，就會顯示出箭頭所示的有關(guān)參考信息，看完該信息后可以回到原來的頁面，或者再進(jìn)入其他頁面……箭頭指向的頁面（信息單元）可能與原來的頁面在同一個文件中，也可能在其他文件里。這種信息的非順序（或稱為非線性）的組織結(jié)構(gòu)稱為超文本（Hyper text），超文本中信息單元之間的鏈接稱為超鏈（Hyper Link）。當(dāng)上述信息組織方式不僅用于文本，還包括其他媒體數(shù)據(jù)、特別是音頻和視頻數(shù)據(jù)時則稱為超媒體（Hypermedia）。超文本和超媒體這兩個詞在很多文獻(xiàn)中也常常被混用。

超媒體為用戶提供了一種在文件內(nèi)部和文件之間迅速查找和瀏覽多媒體信息的方法，但是人們希望在更大的范圍內(nèi)迅速、有效地獲取信息，這就不能不提到近年來推動因特網(wǎng)突飛猛進(jìn)發(fā)展的WWW技術(shù)。WWW（World-Wide Web）最初是1989年在日內(nèi)瓦CERN啟動的一個研究項目的名稱，由于它的巨大成功，現(xiàn)在WWW已經(jīng)意味著在超媒體原理下發(fā)展起來的一系列概念和通信協(xié)議。Web這個詞也代表了世界范圍內(nèi)由因特網(wǎng)相互連接起來的眾多的信息服務(wù)器所構(gòu)成的巨大的數(shù)字化的信息空間，也有的學(xué)者將之稱為超空間（Hyperspace）。

WWW的基本思想和它所解決的問題主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）在超空間中沒有一個統(tǒng)一的管理者。任何人都可以創(chuàng)建超文本文件、將其與其他文件鏈接，并放入超空間中去。標(biāo)準(zhǔn)的超文本文件采用HTML（Hyper text Markup Language）格式。

（2）定義了一種在超空間中尋找所需要的文件的機制，稱為統(tǒng)一資源定位器URL（Universal Resource Locator）。通過URL可以知道每個文件處于哪一臺機器，叫什么名字，以及以何種機制可以將該文件傳輸?shù)叫枰溄铀牡胤饺ァ?/p>

（3）具有一個統(tǒng)一的、簡單的用戶界面，無論查詢到的信息來自本機，還是來自遠(yuǎn)方的服務(wù)器，用戶從界面上看起來都是一樣的。實現(xiàn)WWW用戶端功能的軟件稱為瀏覽器（Browser）。通過瀏覽器不僅能夠調(diào)取HTML格式的文件，還可以調(diào)取以任何形式存儲在已有的數(shù)據(jù)庫、或信息庫中的信息（雖然此時不具備超鏈接功能）。

以上3個問題的解決，使得世界上使用不同硬件和軟件的分離的信息系統(tǒng)，通過因特網(wǎng)構(gòu)成了一個龐大的統(tǒng)一的信息系統(tǒng)，從而為用戶打開了通往一個大得難以想象的信息庫的大門。這正是WWW取得巨大成功的原因。為了使用戶不至于面對浩瀚的信息而不知所措，人們又進(jìn)一步設(shè)計了幫助用戶過濾掉無用信息、盡快找到所需要的信息的專門軟件，這就是所謂的搜索引擎。

隨著聲音和活動圖像等實時信息的逐步增加，因特網(wǎng)正在演變成世界范圍內(nèi)最大的MIS系統(tǒng)。由于以上所介紹的如何向用戶有效地提供和查找信息的技術(shù)首先是從文字信息查詢與檢索發(fā)展起來的，關(guān)于這些技術(shù)的書籍已經(jīng)很多，所以本書將不準(zhǔn)備進(jìn)一步討論這方面的內(nèi)容。

MIS系統(tǒng)涉及的第二個重要技術(shù)問題是多媒體數(shù)據(jù)的存儲和檢索。與存儲傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)不同，多媒體數(shù)據(jù)需要有適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以表達(dá)不同媒體數(shù)據(jù)之間在空間上與時間上的相互關(guān)系；對不同媒體要有合理的存儲方式；對于數(shù)據(jù)量大而在時間上又有嚴(yán)格要求的音頻和視頻數(shù)據(jù)流，要有實時的提取算法；當(dāng)數(shù)據(jù)庫是分布式時，要能夠?qū)⑻幵诓煌赜虻姆?wù)器所提供的信息協(xié)調(diào)起來同步地提供給用戶，等等。多媒體數(shù)據(jù)這種新型的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)庫的設(shè)計帶來了一系列的新問題。目前的多媒體數(shù)據(jù)庫一般是對通常的關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行擴充，或者采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)量很大的視頻則多以文件形式存儲。多媒體數(shù)據(jù)庫的成熟仍需要相當(dāng)?shù)臅r間。

此外，傳統(tǒng)的、利用關(guān)鍵字或?qū)傩悦枋龅葋磉M(jìn)行信息查詢的方式，比較適用于文字信息，用來對聲音、圖像等多媒體信息的查詢則有不方便之處。基于內(nèi)容的檢索是伴隨著視頻和音頻查詢而發(fā)展起來的新技術(shù)。利用這種技術(shù)，給出（或從查找對象中自動提取出）所要求的特征，例如圖像中物體的形狀、顏色等，就能找出具有同樣、或類似特征的物體的圖像來。更高級的查詢方式則是給出“概念”或“事件”，如國旗、山脈、騎自行車的人等，找出具有同樣概念或事件的圖像或視頻來。這種方式也稱為基于語義的檢索。基于內(nèi)容和基于語義的檢索涉及圖像和視頻的分析與理解、語義提取、模式識別與人工智能等，是當(dāng)前多媒體領(lǐng)域中的一個重要研究方向。由于本書側(cè)重于多媒體通信，因此將不準(zhǔn)備討論這方面的內(nèi)容。

1.4.3 多媒體會議與協(xié)同工作

可視電話和會議電視是早在多媒體出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在的人與人之間進(jìn)行通信的手段。計算機支持的協(xié)同工作CSCW（Computer Supported Cooperative Work）也是早在20世紀(jì)80年代初在計算機領(lǐng)域內(nèi)提出的概念。它是指用來支持多個用戶共同參與一件工作（如共同編輯文件、修改設(shè)計圖等）的計算機系統(tǒng)及其相關(guān)的技術(shù)，但合作者之間不能“見面”與交談。多媒體的出現(xiàn)為這兩種交流形式提供了結(jié)合的基礎(chǔ)，合作者既能看得見、聽得到，又能一起處理事務(wù)，使他們真正像聚集在同一個房間里面對面地交流與工作。這種通信系統(tǒng)和業(yè)務(wù)稱為多媒體協(xié)同工作MMC（Multimedia Collaboration）。多媒體遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)、多媒體遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)等都是融入了一定MMC功能的應(yīng)用。

1.會議室會議電視系統(tǒng)

這是傳統(tǒng)的會議電視系統(tǒng)，其原理與廣播電視系統(tǒng)類似，由電視攝像機對著主會場、主席等拍攝，通過電纜、光纜、微波或衛(wèi)星信道送到分會場收看。如果要求主會場也能看到、聽到分會場發(fā)言的情況，傳輸信道則是雙向的，以將分會場的信號送到主會場。主會場（或者通信網(wǎng)的某個節(jié)點上）有信號切換設(shè)備，用來選取某一分會場的信號，并將該信號送至其他分會場；或者將幾個分會場的信號綜合起來，以分畫面的形式送給各個會場。在有的系統(tǒng)中，主會場還可以對分會場攝像機的攝取方向等進(jìn)行控制。圖1-3是會議室會議電視系統(tǒng)會場的示意圖。

這類系統(tǒng)的一個重要特點是，需要像電視臺的演播室一樣，對被拍攝的景物（人、黑板、會場的全景等）給以專門的照明（普通室內(nèi)照明設(shè)施不能滿足要求）。由于會議電視系統(tǒng)拍攝的景物沒有什么劇烈的運動，主要是講話人面部和形體的運動，而廣播電視要傳送包括諸如運動員的快速動作在內(nèi)的高速運動的圖像，所以會議電視的攝像機、信道設(shè)備等相對于廣播電視所用設(shè)備而言比較簡單，而且在同樣的圖像分辨率下，會議電視的數(shù)據(jù)率可以被壓縮更大的倍數(shù)。另外，由于同樣的原因，為了保證動作的連續(xù)，電視圖像每秒鐘需要傳送25幀，而會議電視每秒傳送10～15幀即可以被接受。而且，會議電視的情況與人們看電視不同，看電視是一種藝術(shù)欣賞，人們對圖像的分辨率要求高，而會議則是在較長時間看一個相對固定的面貌，與會者在心理上對圖像分辨率的要求大為降低。數(shù)據(jù)率為384kb/s的系統(tǒng)所給出的圖像質(zhì)量已經(jīng)可以令人足夠滿意了。

在會議室會議電視系統(tǒng)中，通過電子白板等輔助人機交互設(shè)備的使用，可以多媒體方式呈現(xiàn)、修改、記錄和存儲計算機中的文件，實現(xiàn)與會各方對信息的共享。

2.桌面或手持終端會議電視系統(tǒng)

用計算機或手持智能設(shè)備取代會議室會議電視系統(tǒng)中的編解碼設(shè)備和顯示設(shè)備，是這類會議電視系統(tǒng)的基本特征。

在會議室會議電視系統(tǒng)中，攝像機不僅要拍攝講話者還要能夠?qū)φ麄€會場進(jìn)行拍照，這要求攝像機有較大的視野和較高的靈敏度，因此其照明條件必須達(dá)到演播室的標(biāo)準(zhǔn)。而在桌面或手持系統(tǒng)中，攝像機只需要對準(zhǔn)講話的人，這不僅降低了照明要求，也降低了對攝像機的視野和靈敏度要求，攝像機大為簡化。

在這類系統(tǒng)中，音、視頻的處理與文字等其他媒體的處理被集成在一個系統(tǒng)中，這使得實現(xiàn)與會各方的信息共享和協(xié)同工作更為方便，有利于系統(tǒng)向多媒體協(xié)同工作的方向發(fā)展。

3.多媒體協(xié)同工作

MMC的最終目標(biāo)是希望使身處異地的人們，能夠像處于同一房間內(nèi)面對面一樣地交談、協(xié)商工作，下面列舉的是人們向著這一目標(biāo)所正在作的努力。

教師從顯示器屏幕的3個窗口分別看到在3個地方聽課的學(xué)生，與在一個教室中面對全體學(xué)生的感覺是不一樣的。利用計算機的圖形功能可以生成類似真實圖像的虛擬圖像，例如具有天花板、窗戶、燈具的教室，并將從3個地方傳送來的學(xué)生的現(xiàn)場圖像與計算機生成的虛擬教室圖像結(jié)合在一起，構(gòu)成一個全體學(xué)生在內(nèi)的完整的教室全貌，將會給人以更真實的感覺。

在現(xiàn)實生活中舉行會議時，某個與會者有時需要和鄰座說一些不愿意讓別人聽到的悄悄話，或拿出一份文件與其小聲商量；有時與會者要邊討論、邊對一個文件或一份設(shè)計圖紙同時進(jìn)行修改，甚至需要共同操縱一臺儀器進(jìn)行實驗；如此等等。在多媒體會議中，要實現(xiàn)類似現(xiàn)實生活中的這些行為要涉及許多技術(shù)問題。

顯示器的屏幕是平面的，無論屏幕上顯示的景象是多么的有立體感，人們?nèi)匀皇巧碓谄渫?，而不是身在其中。如何?span id="vcfcihh" class="bold">虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）與協(xié)同工作結(jié)合起來，使人們在虛擬的三維環(huán)境之中協(xié)同工作是一個值得研究的課題。

人們會面時的第一個動作往往是一邊握手，一邊說“你好”。如果MMC終端可以用語言（不是鍵盤）輸入、并配有機械手，可能使你感受到遠(yuǎn)方合作者向你握手問好的真實感覺。除了聽覺和視覺之外，將其他的感覺，如觸覺、嗅覺等結(jié)合進(jìn)協(xié)同工作環(huán)境；或者將多媒體協(xié)同工作與機器人技術(shù)結(jié)合起來，使合作者能夠共同進(jìn)行除了屏幕上的工作（如編輯文件之類）以外的事情，這些都是研究者在探索的問題。

總之，多媒體協(xié)同工作將從各種不同的方面，向著能夠使得被空間距離分開的人，在必要的時候可以像已經(jīng)聚在一起，有面對面地一起工作的條件與自我感覺的方向發(fā)展。但要真正達(dá)到這一目標(biāo)，要走的路途還相當(dāng)遙遠(yuǎn)。這里包括的不僅是技術(shù)問題，還有許多為社會學(xué)和心理學(xué)家們所感興趣和值得研究的問題。

從通信的角度來看，MMC系統(tǒng)是對通信系統(tǒng)要求最高的應(yīng)用。它要求一點對多點，或者多點對多點的雙向信息傳輸。所謂一點對多點，是指一個信號要同時向多個接收點傳送。另外，在MMC系統(tǒng)中，聲像信號是實時產(chǎn)生的，需要實時地壓縮、傳送，整個系統(tǒng)的時延要足夠小，才能滿足人們對話時自然應(yīng)答的時間要求。在復(fù)雜的協(xié)同工作系統(tǒng)中，要實現(xiàn)“開小會”和進(jìn)行共同操作等，還要能夠隨時建立、撤銷某些專有信道。當(dāng)涉及視、聽之外的其他形式的傳感器時，通信機制的復(fù)雜程度則會更高。

1.4.4 多媒體即時通信

即時通信系統(tǒng)更完整的表述是出席與即時消息系統(tǒng)（Present and instant messaging system，IMS）。它允許用戶相互之間了解各自的狀態(tài)和狀態(tài)的改變，如在線、離線、繁忙、隱身等，并允許用戶相互之間傳遞即時的短消息。第一個即時通信系統(tǒng)于1996年在以色列誕生。人們通過IM系統(tǒng)發(fā)送文本型的短消息，由于消息傳送的即時性，對方可以立即給予回應(yīng)，一來一往如同“聊天”；可以多個人一起聊，仿佛在一個聊天室，也可以兩個人進(jìn)行“私聊”，等等。由于這種交流方式的方便和快捷，IM在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，成為最流行的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之一?，F(xiàn)在，IM從最初的個人聊天應(yīng)用，逐步擴展到成為企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行工作交流的有力工具，企業(yè)可以隨時查看各部門在線人員情況，溝通各分支機構(gòu)等。同時，IM從原來支持簡單的文本短消息交流，發(fā)展到加入文件傳輸、視/音頻信息的即時傳送，使聊天者相互可以看得見、聽得著，等等。因此我們在本節(jié)標(biāo)題中將它稱為多媒體即時通信，它是一個極具潛力的業(yè)務(wù)。

加入了視、音頻的IM系統(tǒng)從功能上講與可視電話或會議系統(tǒng)類似，但實現(xiàn)方法并不相同?？梢曤娫捪到y(tǒng)由通話雙方通過呼叫協(xié)議直接建立雙向的連接；而經(jīng)典的IM系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)，“聊天”雙方的信息需要通過服務(wù)器進(jìn)行中間轉(zhuǎn)接。當(dāng)傳輸視、音頻信息時，由于數(shù)據(jù)量大，服務(wù)器中轉(zhuǎn)可能引起響應(yīng)的不及時，此時可以在“聊天”雙方建立直接連接，但這個連接的建立通常也需要在服務(wù)器的幫助下完成。由于服務(wù)器是IM系統(tǒng)的核心，用戶必須先登錄服務(wù)器才能接受各種服務(wù)，因此服務(wù)器了解各用戶的狀態(tài)及狀態(tài)的變化，從而能夠向一個用戶提供其他用戶的狀態(tài)信息，讓他了解其他人的在線情況。這就是“出席”（present）服務(wù)。而在可視電話系統(tǒng)中，主叫方事先并不知道被叫方是否“出席”，他必須通過一定的通信協(xié)議呼叫對方（如振鈴），對方應(yīng)答則接通；對方未出席，則不能接通。

如上所述，一個典型IM系統(tǒng)包含兩種基本服務(wù)：出席服務(wù)和即時消息服務(wù)。圖1-4（a）為出席服務(wù)的基本框圖。出席服務(wù)有兩類客戶，一類稱為出席者（presentity），另一類稱為觀察者（watcher）。出席者向出席服務(wù)提供自己的出席信息。觀察者可以定期或不定期地向出席服務(wù)請求得到某些出席者的當(dāng)前出席信息；也可以訂閱（subscribe）出席信息，此時出席服務(wù)會在出席者的出席信息發(fā)生變動時主動告知訂閱者。

圖1-4（b）為即時消息服務(wù)的基本框圖，其中發(fā)送消息的一方稱為發(fā)送者，接收消息的一方稱為即時消息箱。發(fā)送者向即時消息服務(wù)發(fā)送消息，消息中包含目的即時消息箱的地址；即時消息服務(wù)則根據(jù)目的地址向該即時消息箱轉(zhuǎn)發(fā)消息。當(dāng)用戶之間需要交換視、音頻消息時，發(fā)送者從服務(wù)器獲得接收方的地址和狀態(tài)信息，并通過一定的協(xié)議在服務(wù)器的幫助下建立起二者之間的直接連接。然后在此連接上視、音頻數(shù)據(jù)可以采用與可視電話和會議系統(tǒng)中類似的方式進(jìn)行傳輸。

1.4.5 點播電視（VOD）

多媒體計算機出現(xiàn)以后，由于它具有以交互操作的方式調(diào)取包括伴音在內(nèi)的活動圖像的功能，立即導(dǎo)致了這樣的構(gòu)思：在電視節(jié)目中心，將節(jié)目以壓縮后的數(shù)據(jù)形式存入視頻節(jié)目庫；用戶在家里可以按照菜單調(diào)取任何一套節(jié)目，或者一套節(jié)目中的任何一段，并能實現(xiàn)錄像機的功能，即快進(jìn)、快退、重放、慢動作以及播放靜止畫面等，這種系統(tǒng)與業(yè)務(wù)便是點播電視（Videoon Demand，VOD）。

從使用功能上講，VOD與多媒體信息檢索與查詢系統(tǒng)是類似的，但是二者的業(yè)務(wù)特點卻有很大不同，因而技術(shù)的側(cè)重點也有所不同。在多媒體信息查詢系統(tǒng)中，信息的主要部分通常是通過文字、圖片表達(dá)的，數(shù)據(jù)量較小，其中需要顯示的視頻圖像片斷一般時間不長。此外，在多媒體信息查詢系統(tǒng)中，用戶的查詢時間和查詢內(nèi)容不像人們點播電視節(jié)目那樣集中。在VOD系統(tǒng)中，由信息中心送出的是數(shù)據(jù)率很高的電視節(jié)目，其中具有錄像質(zhì)量的信號的數(shù)據(jù)率為1.5Mb/s，電視質(zhì)量的信號則達(dá)2～4Mb/s。電視節(jié)目的長度是以小時計算的，在這幾個小時中，每一秒鐘內(nèi)都需要傳送幾兆比特的數(shù)據(jù)，才能使用戶正常、不中斷地收看節(jié)目。另外，人們看電視的時間比較集中，晚上看電視的用戶比白天的多，晚飯后（即黃金時間）看的人則更多；看的節(jié)目也比較集中，看好片、新片的人比看劣片、舊片的人多。不難想象，要在同一時間內(nèi)向數(shù)百、數(shù)千、甚至更多的用戶提供內(nèi)容不同，而又連續(xù)不間斷的高速數(shù)據(jù)流，對設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的要求是很高的。

圖1-5是一個VOD系統(tǒng)示意圖。圖中的磁盤中存儲著大量電視節(jié)目；負(fù)責(zé)按用戶提出的要求向用戶傳送節(jié)目數(shù)據(jù)流的設(shè)備稱為視頻服務(wù)器，或流服務(wù)器。用戶終端則用來接收節(jié)目數(shù)據(jù)、并將其解碼、還原成模擬電視信號進(jìn)行顯示，同時，還負(fù)責(zé)將用戶的查詢命令發(fā)送到上行（即由用戶向信息中心的方向）線路上。用戶終端可以電視機、計算機或手持智能設(shè)備為平臺。當(dāng)使用不具備智能功能的電視機時，需附加機頂盒以完成與服務(wù)器的交互操作。

現(xiàn)在讓我們來考慮視頻服務(wù)器如何為眾多的用戶服務(wù)。必須注意，在任何瞬間，服務(wù)器只能從一個磁盤上提取一個節(jié)目的數(shù)據(jù)。如圖1-5所示，假設(shè)我們在服務(wù)器中為每一個用戶設(shè)立一個緩存區(qū)。服務(wù)器首先將第一個用戶需要的節(jié)目全部從這個磁盤中提取出來，放入該用戶的緩存區(qū)（內(nèi)存），然后再為第二個用戶提取數(shù)據(jù)……由于前一個用戶所需要的全部數(shù)據(jù)都已存放在緩存區(qū)中，所以在服務(wù)器為后一個用戶提取數(shù)據(jù)時，并不影響在前一個用戶的緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地向該用戶輸出。這是實現(xiàn)視頻服務(wù)器功能的一種最簡單的設(shè)想。但是此方法需要容量巨大的內(nèi)存作為用戶的緩存區(qū)；同時，稍后提出請求的用戶要等到將前面的用戶在未來數(shù)小時內(nèi)（即整個節(jié)目）所要用到的數(shù)據(jù)都提取完之后，才能得到服務(wù)，等待時間太長。

實際視頻服務(wù)器所采用的一種典型方案如圖1-6所示。在這個方案中，一個節(jié)目被分成若干段，每一段分別存儲在一個磁盤中（多個磁盤構(gòu)成一個陣列）。當(dāng)服務(wù)器從第一個磁盤為用戶1取出一段數(shù)據(jù)送至用戶1的數(shù)據(jù)流緩存區(qū)中后，用戶1就可以開始獲得數(shù)據(jù)、觀看節(jié)目了。這時服務(wù)器則接著從第二個磁盤中為用戶1取第二段數(shù)據(jù)，在用戶1的緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)被用空之前，將第二段數(shù)據(jù)補充進(jìn)去，使送至用戶1的數(shù)據(jù)流不至中斷；與此同時服務(wù)器又從第一個磁盤中為用戶2取出第一段數(shù)據(jù)等等。如果從磁盤中提取數(shù)據(jù)的速率超過向用戶傳送數(shù)據(jù)的速率，磁盤數(shù)m可以小于用戶數(shù)n。從磁盤中提取數(shù)據(jù)的速率越快，可以服務(wù)的用戶數(shù)越多。圖中的交叉切換模塊代表對各個數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)度和控制的硬件與軟件。

可以看到，與圖1-5所示的方案相比，在內(nèi)存的占用量和用戶等待時間方面這種方案要優(yōu)越得多。但是由此我們也看到，這里的視頻服務(wù)器，其硬件和軟件比多媒體信息查詢系統(tǒng)中的Web服務(wù)器要復(fù)雜得多。再設(shè)想一下，若干個用戶可能在相近的時間，甚至在只差幾秒鐘的情況下點播同一個節(jié)目，并且某些用戶要進(jìn)行快進(jìn)、快退等錄像機式的操作等，要滿足這些要求將進(jìn)一步增加服務(wù)器數(shù)據(jù)提取、調(diào)度和控制的復(fù)雜性。

在通信網(wǎng)絡(luò)方面，相比于其他多媒體應(yīng)用，如信息查詢、會議電視等，VOD是對帶寬要求最高的應(yīng)用。在用戶端，對于固定網(wǎng)絡(luò)而言，必須采用電話線或同軸電纜的寬帶接入線路，或者光纜直接鋪設(shè)到用戶；而對于移動網(wǎng)絡(luò)，則只能在3G或更先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)。當(dāng)存儲節(jié)目的信息中心與用戶在地理位置上相距很遠(yuǎn)時，要在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上長時間地傳送眾多的持續(xù)不斷且速率很高的數(shù)據(jù)流，對網(wǎng)絡(luò)是一個沉重的負(fù)擔(dān)。如何有效地進(jìn)行這類通信，在后面的章節(jié)中我們將會看到，人們已經(jīng)提出了一些解決方案。