专利名称：宽带录放系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建立在宽带网基础上的电视节目的录制和回放系统。
随着网络通信技术和计算机技术的普及，具有宽带网络和有线电视网络的智能住宅小区越来越普及，如何将有线电视网和宽带网有机地结合在一起，为用户提供综合的各种有效服务，使网络和有线资源得到充分利用，是信息产业发展的一个重要课题。现有的VOD系统(视频点播系统)是能够使用宽带网为用户提供服务的系统，该系统由连接在宽带网上的服务器端和客户端构成，所述客户端包括的播放控制模块，用于接收控制信号，并将控制信号通过宽带网传给服务端的媒体流控制系统；视频解压与转换模块，用于从服务端的媒体数据库接收媒体数据，并将压缩数据还原为模拟信号传送到电视机播放。所述服务端包括的媒体流控制模块，用于根据控制信号向客户端发送媒体数据或停止向客户端发送媒体数据；媒体数据库，用于存储、增加、删除媒体数据，及时更新节目目录。应用该VOD系统点播节目时，客户端的播放控制模块向服务端的媒体流控制模块发送控制信号，服务端根据指令从媒体数据库中读取媒体数据，通过宽带网发送给客户端的视频解压与转换模块，该模块将接收到的数据解压缩并转换为模拟信号，送往电视机。采用上述模式，对用户来说，VOD系统相当于一台视频单放机，库中的节目由管理员增加或删除。用户只能点播服务端现有的节目，用户无权管理员增加或删除。用户只能点播服务端现有的节目，用户无权管理媒体数据库，因此VOD系统不能满足用户录制节目的需求。
改进的VOD系统能够直接使用有线电视网为用户提供服务。该系统也是由服务端和客户端构成，它们的服务端没有任何区别，只是在客户端增加了录像控制模块、电视信号调谐器模块、视频编码模块和本地媒体数据库。这样，客户端就能够与宽带网和有线电视网直接相连，进行电视节目的录制。录像控制模块接收并处理控制指令，在录像状态时，电视信号被“电视信号调谐器”转换为数字视频，数字视频被视频编码模块压缩为媒体数据，存储在本地媒体数据库上，客户端根据本地节目目录，直接从本地媒体数据库中读取压缩数据，将其还原为模拟信号送往电视机。
由上所述，改进的VOD系统虽然扩充了系统功能，但是它在设计方面有很多不合理之处一是在客户端加入了视频编码模块和媒体存储设备，增大了客户端设备的成本。二是由于节目播放属于前端处理的客户端事务，节目录制属于后台作业的服务端事务，该系统客户端要同时处理这一对并发事件，必须依靠性能强大的硬件设备，因此会大大提高客户端成本。三是系统的功能集中在高度分散的客户端，维护十分困难，系统的升级和修改几乎是不可能的。四是没有充分利用宽带网资源，使功能受到限制，例如无法共享录制的节目，无法同时录制多台节目等。五是媒体存储设备多为精密器件，震荡、撞击、突然停电，都会对其产生不良后果，因此会使客户端达不到家用电器应有的耐用性。六是受到成本及空间的限制，媒体存储设备的容量不会很大，而且由用户直接对存储设备进行管理回增加客户端操作的复杂性。
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种宽带录放系统，该系统能够充分利用宽带网和有线电视网资源，降低客户端成本，同时能为用户提供更方便的服务。
为达到上述目的，本发明提供的宽带录放系统包括连接宽带网和有线电视网的服务端及连接宽带网的多个客户端。
所述服务端，用于管理所述客户端发出的节目录制任务，按照要求录制电视节目并对录制的节目进行压缩存储，向所述客户端提供节目表，根据所述客户端发出的任务要求对节目进行播放、发送、下载、剪辑、删除以及将录制的节目导出等操作，以及在节目向客户端回放时向客户端提供压缩的节目数据，并响应客户端的播放控制；所述客户端，接收用户的控制指令，并将该指令传送到服务端，根据从所述服务端得到的节目信息，向用户提供指导用户操作的界面，以及在接受所述服务端回放的节目时，对所述服务端传来的压缩数据进行解压缩。
所述服务端具体包括任务预处理模块，用于建立网络监听，监测从客户端传来的录像任务，以及对所述录像任务进行如下处理将收到的任务按电视频道号分组，所有电视频道号相同的任务归在一组；以及将每个组中的任务进行组内合并；
任务监控模块，用于每经过一个固定的时间间隔检查录像任务和当前任务，对于已到期的任务，通知视频压缩模块开始录像，对于已结束的任务，通知视频压缩模块停止录像，并将录制好的节目添加到媒体数据库中；视频压缩模块，用于从任务监测模块接收控制指令，将指定频道的有线电视信号压缩存储到媒体数据库中；媒体数据库，用于完成媒体数据的存取、增删、索引操作，以及根据媒体库内容自动修改节目目录；媒体流控制模块，用于从客户端接收控制指令，控制客户端和服务端之间的媒体数据流。
所述客户端具体包括录像控制模块，用于接收用户发出的录像任务，并将所述任务发送至服务端的任务预处理模块；播放控制模块，用于接收用户发出的播放控制信号，并将该信号发送至服务端的媒体流控制模块；视频解压与转换模块，用于将服务端传送来的节目数据进行解压缩并将解压缩后的数据转换为播放设备能够处理的信号，然后进行播放。
所述录像控制模块进一步包括录制子模块，用于从所述服务端获取电视节目表，以及当用户输入节目录制的任务后，将用户的任务发送到所述服务端；管理子模块，用于从所述服务端获取已经录制的节目表，管理用户下达的任务，并指导用户对已经录制的节目进行播放、发送、下载、剪辑以及将录制的节目导出的操作；回放控制模块，用于对正在播放的节目进行停止、播放、暂停、快进、快退等控制。
由于本发明包括连接宽带网和有线电视网的服务端及连接宽带网的多个客户端，所述服务端具体包括任务预处理模块、任务监控模块、视频压缩模块、媒体数据库、媒体流控制模块，所述客户端具体包括录像控制模块、播放控制模块、视频解压与转换模块，这样，节目的录制、维护均在服务端进行，客户端仅用于控制节目的录制、点播。由于节目的播放和录制在客户端和服务端分别进行，不但资源利用效率较高，而且客户端的升级方便、控制灵活，易于达到家电的耐用性，同时也使系统功能增加，例如可以共享录制的节目、以及同时录制多台节目，因此本发明能够充分利用宽带网和有线电视网资源，降低客户端成本，同时能为用户提供更方便的服务。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明应用环境图；图2是本发明的服务端模块实施例结构框图；图3是本发明的客户端模块实施例结构框图；图4是由视频压缩模块构成的视频压缩设备工作原理图。
首先参考图1，图中的小区有线网4由电视台6及卫星等电视节目源5提供电视节目，本发明的客户端2与小区宽带网3连接，本发明的服务端1与小区宽带网3、小区有线网4连接，客户端2通过小区宽带网3从服务端1获得的电视信号经处理后在与其连接的图象播放装置上播放。
所述服务端1，用于管理所述客户端发出的节目录制任务，按照要求录制电视节目并对录制的节目进行压缩存储，向所述客户端提供节目表，根据所述客户端发出的任务要求对节目进行播放、发送、下载、剪辑、删除以及将录制的节目导出等操作，以及在节目向客户端回放时向客户端提供压缩的节目数据，并响应客户端的播放控制；所述客户端2，接收用户的控制指令，并将该指令传送到服务端，根据从所述服务端得到的节目信息，向用户提供指导用户操作的界面，以及在接受所述服务端回放的节目时，对所述服务端传来的压缩数据进行解压缩。
图2是本发明的服务端模块实施例结构框图，图2所示的服务端1包括任务预处理模块11，用于建立网络监听，监测从客户端传来的录像任务，以及对所述录像任务进行如下处理将收到的任务按电视频道号分组，所有电视频道号相同的任务归在一组；以及将每个组中的任务进行组内合并，也就是将同组中录像时间段相互重叠的任务进行合并。
所述任务包括电视频道号、录制任务的开始日期和时间、录制任务的结束日期和时间。任务预处理系统对录像任务进行如下处理在每个组中，任务可以单向链表方式存储，链表尾项的指针的值为空(NULL)。每个任务组是一个链表结构，所有链表的首项地址存放在一个指针数组中，可以被服务端的任务监控系统访问。当从客户端传来新的录象任务时，首先应判断该录象任务的频道号，根据所述频道号确定该任务所属的任务组，如果组内的频道列表为空，直接将该任务插入任务表，如果不为空，再检查哪些任务与新任务重复，如果没有重复，按开始时间顺序将新任务直接插入队列中，如果有重复，用新任务和重复任务的并集来代替重复任务。
任务监控模块12，用于每经过一个固定的时间间隔检查录像任务和当前任务，对于已到期的任务，通知视频压缩模块开始录像，对于已结束的任务，通知视频压缩模块停止录像，并将录制好的节目添加到媒体数据库中。为此，该模块要创建一个当前任务列表，列表中保存当前处于录制状态的任务。实际中，任务监控模块还建立一个定时触发消息，每过一个时间间隔，如1秒，就根据当前时钟检查录像任务列表和当前任务列表。如果有已到期的任务，任务监测系统通知视频压缩设备开始录像。如果有已结束的任务，任务监测系统通知视频压缩设备停止录像，并将录好的节目添加到媒体数据库中去。具体的实现过程如下第一步，建立一个定时触发器(Timer)，每过一个时间间隔触发一个定时器消息；第二步，建立一个当前任务列表，当前任务列表的表结构与录像任务列表的结构相同，包括电视频道号，录制开始时间和录制结束时间3个字段，数据结构也可以是单向链表。当前任务列表可以按录像结束时间升序排列的。第三步，任务监测模块收到定时器消息后，读取当前系统时间，然后，在录像任务中查找录像开始时间小于或等于当前系统时间的任务，任务监测模块将此任务的电视频道号传给视频压缩模块，并控制视频压缩模块开始录制，同时，该任务将被从录像任务列表移动到当前任务列表。第四步，任务监测模块收到定时器消息后，还要检查当前任务列表。在当前任务中查找录像结束时间小于或等于当前系统时间的任务。任务监测系统把此任务的电视频道号传给视频压缩设备，并控制视频压缩设备停止录制。同时，任务监测系统向媒体数据库发送消息，通知媒体数据库添加这段新节目。然后，任务监测系统将该任务从当前任务列表中删除。
视频压缩模块13，用于从任务监测模块接收控制指令，将指定频道的有线电视信号压缩存储到媒体数据库中。该模块包括电视信号调协器和视频编码器，其中，电视信号调协器直接与有线电视网相连。视频压缩模块从任务监测模块接收控制指令，将指定频道的有线电视信号压缩到媒体数据库中。本例中电视信号调协器采用的集成电路型号为PHILIPS F11256(SAA7114H)；视频编码器的型号为C-Cube Dvxpress-MX50。
实际中的电视信号调谐器所带的驱动程序提供了很多程序应用接口(API)。因此通过程序调整电视信号调谐器的接收频率，并指定一个内存地址，电视信号调协器就可以把指定的电视信号分离出来，转换为数字信号存放到指定的内存中去。视频编码器的驱动程序提供了有关视频压缩的应用程序接口。通过给出视频数据在内存中的位置，并指定压缩数据的存储位置，驱动程序就可以控制食品编码器将数字视频信号压缩为指定的MPEG格式，并储存到媒体数据库中。
由于一个视频压缩模块只能支持一套电视节目的录制。而一般有线电视能提供几十个以上的频道，因此一个小区需要多个视频压缩模块，如果每个视频压缩模块由一块视频压缩卡实现，也就是需要多块视频压缩卡组成的板卡阵列来完成整个小区的电视节目的录制。每块板卡负责录制一个指定的频道，每个频道对应一组录像任务，每个频道对应媒体数据库中的一个索引值。参考图4。图中的压缩设备由多块视频压缩卡组成的板卡阵列组成，每个视频压缩卡能够录制一个频道的节目，每个频道对应一个录象任务列表，根据任务列表中的任务，将响应的电视节目录制后，经过压缩存储到媒体数据库中。
媒体数据库14，用于完成媒体数据的存取、增删、索引操作，以及根据媒体库内容自动修改节目目录。也就是说，当任务监测模块终止一个节目的录制时，给媒体数据库发送添加数据的命令，将这段节目的频道号、开始时间、结束时间、节目存放的位置发送给媒体数据库，媒体数据库根据这些数据添加媒体节目，自动更新索引文件，并根据数据库内容的变化自动导出节目目录。当然，实际中管理员也可以通过数据库指令增加或删除媒体数据库内容。同时，数据库会自动维护索引文件和节目目录。
媒体流控制模块15，用于从客户端接收控制指令，控制客户端和服务端之间的媒体数据流。具体的控制操作可能是(1)客户端的播放控制模块对服务端的媒体流控制模块发出控制指令，指令包括命令代码和节目ID(标识)，所述命令代码可能是播放、暂停、停止等操作指令的ID，所述节目代码是媒体数据库内容的ID。
(2)媒体流控制模块运行期间，建立一个播放节目列表，保存正在播放的节目的信息。播放节目列表的数据结构为单向链表，有如下字段客户端的IP(互联网协议)地址、正在播放的节目ID、节目播放的当前位置、当前播放状态。
(3)在节目播放时，媒体流控制模块查询客户端的IP地址，并将客户端IP、节目ID、当前播放状态保存在播放节目列表中。媒体流控制模块根据节目ID读取媒体数据，将数据发送到客户端的视频解压与转换系统，并随时更新当前的播放状态和播放位置。
(3)在节目播放暂停时，媒体流控制模块将播放状态设置为暂停，并停止对媒体数据的读取和发送，也不再更替播放位置，客户端收不到媒体信号，播放也随之停止。
(4)当恢复节目播放时，媒体流控制模块将播放状态设置为播放，并按照当前的播放位置开始读取和发送媒体数据，客户端继续播放节目。
(5)在停止节目播放时，媒体流控制模块停止读取和发送媒体数据，并将当前播放信息从播放节目列表中删除。
(6)当节目播放结束时，媒体流控制模块向客户端的播放控制模块发送结束信号，并将当前播放信息从播放节目列表中删除。
图3是本发明的客户端模块结构框图，图中所示的客户端2包括录像控制模块21，用于接收用户发出的录像任务，并将所述任务发送至服务端的任务预处理模块。用户发出的录像任务可以是预约录像时，也可以是实时录像。在预约录像时，录像控制系统从服务端读取电视节目时间表。电视节目时间表通常用HTML(超文本编辑语言)做成一个网页。录像控制系统将读取的电视节目时间表显示在屏幕上，等待录像任务。一条录像任务包括3个字段电视频道号、录制任务的开始日期和时间、录制任务的结束日期和时间。在实时录像时，用户无须输入开始时间，本模块以当前时间作为录像的开始时间。如果客户端装有电视信号调谐器，用户无须输入录像任务的频道号，本模块将查询电视信号调协器状态，将正在收看的频道作为录像任务的频道号，用户只需要输入录像的结束时间。
所述录像控制模块进一步包括录制子模块，用于从所述服务端获取电视节目表，以及当用户输入节目录制的任务后，将用户的任务发送到所述服务端；管理子模块，用于从所述服务端获取已经录制的节目表，管理用户下达的任务，并指导用户对已经录制的节目进行播放、发送、下载、剪辑以及将录制的节目导出的操作；回放控制模块，用于对正在播放的节目进行停止、播放、暂停、快进、快退等控制。
播放控制模块22，用于接收用户发出的播放控制信号，并将该信号发送至服务端的媒体流控制模块。该模块先从服务端读取由媒体数据库自动维护的媒体库节目目录。媒体库节目目录通常也用HTML做成一个网页。读取的媒体库节目目录显示在屏幕上，等待播放任务。每条播放任务必须包括媒体库中的节目ID和指令代码，如播放、停止、暂停等指令代码。
视频解压与转换模块23，用于将服务端传送来的节目数据进行解压缩并将解压缩后的数据转换为播放设备能够处理的信号，然后进行播放。实际中，该模块可以由视频解压芯片和数—模转换芯片两部分构成。在点播节目时，该模块不断地将压缩数据存放到内存中，视频解压芯片将压缩数据释放，并将视频信号和音频信号分离。视频信号和音频信号分别被送到显示系统和声音系统进行数—模转换。
采用本发明，可以在服务端录制有线电视节目。客户端的录像控制模块接收录像任务，并将录像任务传到服务端。这些任务可以是即时录像任务，也可以是预约录像任务。服务端的任务预处理模块将用户的重复任务进行合并，生成录像任务列表。任务监控模块监视录像任务列表中各个录像任务的开始时间。录像任务一旦到期，任务监控系统就会通知视频压缩设备对用户所选频道上的节目进行压缩，并将压缩的数据存放到媒体数据库中。媒体数据库自动更新媒体库的索引和内容节目表。录像任务完成后，用户就可以通过客户端点播录制的节目。用户点播录制的节目时，点播指令通过客户端的播放控制模块和宽带网传输到服务端的媒体流控制模块，由媒体流控制模块控制媒体数据库将相应的压缩节目数据通过宽带网传输到客户端的视频解压与转换系统，转换为图象播放装置能接受的形式输出。
权利要求
1.一种宽带录放系统，包括连接宽带网和有线电视网的服务端及连接宽带网的多个客户端，所述服务端，用于管理所述客户端发出的节目录制任务，按照要求录制电视节目并对录制的节目进行压缩存储，向所述客户端提供节目表，根据所述客户端发出的任务要求对节目进行播放、发送、下载、剪辑、删除以及将录制的节目导出等操作，以及在节目向客户端回放时向客户端提供压缩的节目数据，并响应客户端的播放控制；所述客户端，接收用户的控制指令，并将该指令传送到服务端，根据从所述服务端得到的节目信息，向用户提供指导用户操作的界面，以及在接受所述服务端回放的节目时，对所述服务端传来的压缩数据进行解压缩。
2.根据权利要求1所述的宽带录放系统，所述服务端包括媒体数据库，用于完成媒体数据的存取、增删、索引操作，以及根据媒体库内容自动修改节目目录。媒体流控制模块，用于从客户端接收控制指令，控制客户端和服务端之间的媒体数据流；其特征在于，它还包括任务预处理模块，用于建立网络监听，监测从客户端传来的录像任务，以及对所述录像任务进行如下处理将收到的任务按电视频道号分组，所有电视频道号相同的任务归在一组；以及将每个组中的任务进行组内合并；任务监控模块，用于每经过一个固定的时间间隔检查录像任务和当前任务，对于已到期的任务，通知视频压缩模块开始录像，对于已结束的任务，通知视频压缩模块停止录像，并将录制好的节目添加到媒体数据库中；视频压缩模块，用于从任务监测模块接收控制指令，将指定频道的有线电视信号压缩存储到媒体数据库中。
3.根据权利要求1所述的宽带录放系统，所述客户端包括播放控制模块，用于接收用户发出的播放控制信号，并将该信号发送至服务端的媒体流控制模块；视频解压与转换模块，用于将服务端传送来的节目数据进行解压缩并将解压缩后的数据转换为播放设备能够处理的信号，然后进行播放；其特征在于，它还包括录像控制模块，用于接收用户发出的录像任务，并将所述任务发送至服务端的任务预处理模块；
4.根据权利要求3所述的宽带录放系统，其特征在于所述录像控制模块包括录制子模块，用于从所述服务端获取电视节目表，以及当用户输入节目录制的任务后，将用户的任务发送到所述服务端；管理子模块，用于从所述服务端获取已经录制的节目表，管理用户下达的任务，并指导用户对已经录制的节目进行播放、发送、下载、剪辑以及将录制的节目导出的操作；回放控制模块，用于对正在播放的节目进行停止、播放、暂停、快进、快退等控制。
5.根据权利要求2所述的宽带录放系统，其特征在于所述视频压缩模块包括电视信号调协器和视频编码器，所述电视信号调协器，用于分离指定频道的电视信号，将所述电视信号转换为数字信号提供给所述视频编码器压缩为指定的视频格式，然后存储到所述媒体数据库中。
全文摘要
本发明提供了一种宽带录放系统,连接宽带网和有线电视网的服务端及连接宽带网的多个客户端,所述服务端具体包括:任务预处理模块、任务监控模块、视频压缩模块、媒体数据库、媒体流控制模块,所述客户端具体包括:录像控制模块、播放控制模块、视频解压与转换模块,节目的录制、维护以及录制、点播分别在服务端、客户端进行,这样资源利用效率较高,易于增加系统功能、降低客户端成本,同时能为用户提供更方便的服务。
文档编号H04N7/173GK1339920SQ0111887
公开日2002年3月13日 申请日期2001年6月28日 优先权日2001年6月28日
发明者吴景淞, 连波 申请人:吴景淞, 连波