专利名称：一种音视频点播系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音视频点播系统，尤其涉及一种基于单一音视频文件格式 的简单的音视频点播系统的数据传输。
背景技术：
V0D (VideoonDemand)即^L频点^番，也称交互式电^UU番系统。传统的电 视系统信息单向传送，用户只能被动接收。而V0D是以"用户自主"的崭新概 念为基础的双向视音频信息系统，实现了按用户需要播放视音频节目的理想。 VOD是未来信息高速公路构架的重要组成部分，是未来信息服务中宽带业务的灵 魂。该技术是计算机技术、网络通信技术、多媒体技术、电视技术和数字压缩 技术等多学科、多领域融合交叉结合的产物。
国外九十年代末兴起的V0D服务已广泛应用于各大星级酒店和高档住宅小 区等，成为其提高服务水准，增加竟争力的必备设施。通过V0D系统，人们足 不出户便可观赏最流行的影视节目，查询众多服务信息，进行网上购物，了解 最新财经动态，欣赏高品质多々某体视频节目……尽享全方位多功能的信息服务。
音视频点播是当前国际上最热门的高科技应用项目之一，它综合了计算机、 通信、多士某体、电视4支术等多项现代先进技术成果，代表着娱乐生活信息化发 展的方向。视频点播时一种多媒体服务，用户可以浏览、搜索可用的电影节目 数据库或其它多媒体内容。
目前，文本、图像以及窄带视音频信号已经能被数字化，并可通过网络存 储、传送和再现；但是，这些传统手段并不能充分满足当今社会对高质量、连 续多媒体如高保真音频和电视质量视频的应用要求，包括对海量数据存储和连 续播放的要求。它们要求大容量存储设备，要求宽带网络环境，最重要的是必 须保证实时传输。传统的技术不能满足严格的实时性和大容量要求，其技术瓶 颈特别反映在网络带宽、文件系统和存储设备I/O性能这三个方面。音4见频点播系统在酒店、KTV、大型客机、高档客车等场所和环境下被大量 使用。目前比较多的音视频点播系统都是基于双PC架构，即服务器和点播客户 端都采用PC，但这种架构的成本高，且稳定性和效率都比较差。
发明内容
基于上述缺陷，本发明的目的是提供一种构造简单，适应性强，可以在FPGA 上采用硬件描述语言进行逻辑电路设计的音视频点播系统，在最大程度上节约 了设计时间与成本。
本发明的另一个目的是提供一种音视频点播系统，主要是一种基于单一视 频文件格式的简单的音视频点播系统数据传输协议。
本发明的技术方案是， 一种音视频点播系统，包括音视频数据存储器、数 据读取单元和点播终端，数据读取单元根据点播终端的请求从音视频数据存储
器读取相应的音^f见频数据，其特征在于，还包括至少两个数据緩存单元，数据 读取单元将读取的音视频数据存储至数据緩存单元，数据分配单元从数据緩存 单元读取音视频数据并将音视频数据顺序分配至点播终端进行播放。
作为本发明一个优选实施例，在所述的数据读取单元首先将读取的音视频 数据存储至第一数据緩存单元，第一数据緩存单元完成音-见频数据存储后，数 据读取单元发送第一指令至数据分配单元，数据分配单元根据第一指令开始读 取第 一数据緩存单元中的音视频数据并分配至点播终端。
作为本发明一个优选实施例，在所述的数据分配单元在开始读取第一数据 緩存单元的音视频数椐时，发送第一响应指令至数据读取单元，数据读取单元 接收第一响应指令后，开始从音视频数据存储器中读取音视频数据并并存储至 第二数据緩存单元。
作为本发明一个优选实施例，在所述的第二数据緩存单元完成音视频数据 存储后，数据读取单元发送第二指令至数据分配单元，若数据分配单元在读取 第一数据緩存单元的数据，则暂时不响应该第二指令；直到数据分配单元读取 完第一数据緩存单元的数据后，数据分配单元响应该第二指令并发送第二响应指令至数据读取单元，数据分配单元开始读取第二緩存单元的音视频数据。
作为本发明一个优选实施例，所述的点播终端包括N个，所述的第一緩存 单元和第二緩存单元均划分为N个緩沖区，所述的每个緩冲区划分为P个数据 包。
作为本发明一个优选实施例，在所述的数据读取单元顺序扫描N个点播终 端的请求，并相应的响应点播终端的请求，从音视频数据存储器读取音视频数 据。
作为本发明一个优选实施例，在所述的数据读取单元在响应当前点播终端 请求并读取音视频数据时，相应的将音视频数据存储至与当前点播终端顺序号 一致的緩沖区。
作为本发明一个优选实施例，在所述的数据读取单元将当前点播终端对应 的数据緩冲区存满后，顺序扫描下一点播终端，直至完成对所有点播终端的扫 描，结束对第 一数据緩存单元的数据存储并发送第 一指令至数据分配单元。
作为本发明一个优选实施例，在所述的数据分配单元和点播终端之间，采 用总线式的拓朴结构进行数据传输。
作为本发明一个优选实施例，在所述数据分配单元将读取的数据包批量上 传到总线，点播终端按需接收数据包。
本发明构造筒单，适应性强，可以在FPGA上采用^/f牛描述语言进行逻辑电 路设计，在最大程度上节约了设计时间与成本。本发明揭示的音视频点播系统， 可以实现单一格式音视频点播条件下，音视频数据的读取和各终端的接收实现 了不间断的实时操作，提高了数据传输效率，保证了显示连续性。
附图1为本发明较佳实施例的系统框附图2为本发明较佳实施例中緩存空间分配方式示意附图3为本发明较佳实施例中音视频数据发送格式原理示意附图4为本发明较佳实施例中时分多路复用示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的較Zf圭实施例进行详细阐述，以4吏本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明主要用于电视机，也可用于其它音视频点播系统以及具有音视频点播功能的多媒体显示终端网络，适合应用于音视频互动的环境。本发明实施例中，以电视机为例来进行示意性说明，但本发明并不限于此。
如图1所示，本发明实施例中，点播系统主要分为五个功能单元音视频数据存储器，例如硬盘或者类似存储介质，主要用于存储各类音视频资源，例如各种电影、MTV或者歌曲等；数据读取单元，在本实施例中中为DMA1;数据緩存单元，本实施例中为两个双口 RAM，亦可设置多个RAM,并且可以釆用其他存储介质；数据分配单元，本实施例中是DMA2;以及点^番终端，本实施例中为n个，适用于娱乐场所。两个数据緩存单元分别为第一数据緩存单元为RAMI,第二数据緩存单元为RAM2。
当音视频点播系统开始工作时，数据读取单元DMA1通过CAN总线接收到各个点播终端的点播请求后，从音视频数据存储器中读取被用户选中的音视频数据，然后存储到其中一片双口 RAM (此处以第一数据緩存单元RAM1为例)中，在本实施例中，每片双口 RAM都被划分为与点播终端数目相对应的大小相等的数据緩存空间。数据读取单元DMA1按照各个点播终端的预先排序，将音视频数据存储器中读取的不同点播终端的音视频数据写入第一数据緩存单元RAMI的指定空间中，当数据读取单元完成对全部点播终端的扫描并且将相应点播终端请求的数据在第 一数据緩存单元RAMI进行存储后，数据读取单元DMA1通过CAN总线通知数据分配单元DMA2，令其读取第一数据緩存单元R認1中数据，并送到各个点播终端进行解码显示。
当数据分配单元DMA2开始读取第一数据緩存单元RAM1中数据时，会回传给数据读取单元DMA1 —个响应信号，表明自己已经接收到音视频数据，并开始读取。此时，数据读取单元DMA1收到此响应信号后，会将硬盘中各个点播终端接下来的音视频数据读取出来写入第二数据緩存单元RAM2中进行緩存。如同对第一数据緩存单元存储数据相类似，数据读取单元扫描完全部点播终端，完成对第二数据緩存单元RAM2的数据存储后，数据读取单元DMA1同样会向数据分配单元DMA2发送命令，此时，若数据分配单元DMA2仍在读取第一数据緩存单元RAM1中数据，则暂时不响应数据读取单元DMA1的命令，直到第一数据緩存单元RAM1读取完成后，才响应数据读取单元DMA1的命令，并进行回复，同时开始读取第二数据緩存单元RAM2中的数据。
按照上述兵乓操作的设计方法，音视频数据存储器的读取和各点播终端的接收实现了不间断的实时搡作，提高了数据传输效率，保证了显示连续性。
如图2所示，为本发明的双口 RAM数据緩存单元中数据空间的分配方法示意图。
本实施例中，假设两片双口 RAM均为N个K的byte ( N为点播终端数目)，将其分为N个连续数据空间，分别作为N个终端的数据緩冲区。为方便数据分配单元DMA2从双口 RAM中读取数据并发送到对应的各个终端，再将每个数据区划分为P个大小相同的数据包，每次发送都以一个数据包为一次性连续发送数据量。
在工作状态下，数据读取单元DMA1根据点播终端发出的点播请求，把该点播终端的数据从音视频数据存储器中读出，并写入为该点播终端分配的RAM数据緩存空间中(共1KB)，直至该部分空间被填满。当DMA1完成该终端数据块的读取后，将扫描下一个终端的工作状态，若申请点播，则重复上述步骤，从硬盘中读M目应数据送入緩存区；若无点播信息，则跳过该点播终端，继续扫描下一点播终端，直到数据读取单元DMA1完成对全部点播终端的扫描。
如图3所示，为本发明的音视频数据发送格式原理示意图。
在系统的高速视频压缩数据传输通道的设计上，本发明采用总线式的拓朴结构，由服务器以"广播，，方式向所有终端发送数据包，各终端以"收听"方式对数据包进行选择性接收，如图1所示。
为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰，称多路复用。时分多路复用用于数字通信，例如PCM通信。时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。具体说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各3各信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，互不干"l尤的目的。
图4为时分多路复用示意图，各路信号经低通滤波器将频带限制在3400Hz
以下，然后加到快速电子旋转开关(称分配器)、，&开关不断重复地作匀速旋转，每旋转 一周的时间等于一个抽样周期T,这样就做到对每一路信号每隔周期T时间抽样一次。由此可见，发端分配器不仅起到抽样的作用，同时还起到复用合路的作用。合路后的抽样信号送到PCM编码器进行量化和编码，然后将数字信码送往信道。在收端将这些从发送端送来的各路信码依次解码，还原后的PAM信号，由收端分配器旋转开关K2依次接通每一路信号，再经低通平滑，重建成话音信号。由此可见收端的分配器起到时分复用的分路作用，所以收端分配器又叫分路门。
以所有终端播放的文件均为MPEG-1格式为例，要求播放的数据流速率为1.416Mb/s，即177KB/s。在传输介质允许的条件下，采用时分多路复用(TDM)技术，各点播终端的点播数据按一定规模分块打包排序，并根据不同的点播终端对每个发送的凄史据包加入包头ID,然后定时向总线上广4番出去。其^:据传输格式如图3所示。
在图3中，定时周期的长度是由数据包的大小唯一确定的。由于每个点播终端都需要满足1.416Mb/s的数据率要求，因此，定时周期可由如下公式计算
得到
T = P + 177(KB/s)
其中，T为定时周期，单位为s; P为每个数据包的大小，单位是"Kbyte"。当N个点播终端同时处于点播状态时，设总线传输速率为v，单位为"Kbit/s",连续发送N个数据包的时间为
v
t=[(Px8)+v)]xN = P+^
9其中，t为连续发送N个数据包的时间，单位为s。
若要实现N个点播终端正常播放MPEG-1音视频文件，则必须满足t < T ，
V
即^>177。若工作过程中，某终端无点播数据需要发送，则该终端的发送时间段将被保留，如图3中终端3的数据包2以及终端1、终端2的数据包3所示。当点播终端接收到信道上的广播数据包后，将首先判断数据包的包头ID号，如果该数据包的ID号与本终端的ID编号相同，则本点播终端启动接收该数据包，然后点播终端对相应数据进行处理和播放，否则将继续对数据传输通道进行监听。
从上述本发明实施例的揭示中，可以看出本发明构造简单，适应性强，可以在FPGA上采用硬件描述语言进行逻辑电路设计，在最大程度上节约了设计时间与成本。而且本发明揭示的音视频点播系统，可以实现单一格式音视频点播条件下，音视频数据的读取和各终端的接收实现了不间断的实时操作，提高了数据传输效率，保证了显示连续性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1、一种音视频点播系统，包括音视频数据存储器、数据读取单元和点播终端，数据读取单元根据点播终端的请求从音视频数据存储器读取相应的音视频数据，其特征在于，还包括至少两个数据缓存单元，数据读取单元将读取的音视频数据存储至数据缓存单元，数据分配单元从数据缓存单元读取音视频数据并将音视频数据顺序分配至点播终端进行播放。
2、 根据权利要求1所迷的音视频点播系统，其特征在于，数据读取单元首 先将读取的音视频数据存储至第一数据緩存单元，第一数据緩存单元完成音视频数据存储后，数据读取单元发送第一指令至数据分配单元，数据分配单元根 据第一指令开始读取第一数据緩存单元中的音视频数据并分配至点播终端。
3、 根据权利要求2所述的音视频点播系统，其特征在于，数据分配单元在 开始读取第一数据緩存单元的音视频数据时，发送第一响应指令至数据读取单 元，数据读取单元接收第一响应指令后，开始从音视频数据存储器中读取音视 频数据并并存储至第二数据緩存单元。
4、 根据权利要求3所述的音视频点播系统，其特征在于，第二数据緩存单 元完成音视频数据存储后，数据读取单元发送第二指令至数据分配单元，若数 据分配单元在读取第一数据緩存单元的数据，则暂时不响应该第二指令；直到 数据分配单元读取完第一数据緩存单元的数据后，数据分配单元响应该第二指 令并发送第二响应指令至数据读取单元，数据分配单元开始读取第二緩存单元 的音视频数据。
5、 根据权利要求1 4之一所述的音视频点播系统，其特征在于，所述的点 播终端包括N个，所述的第一緩存单元和第二緩存单元均划分为N个緩冲区， 所述的每个緩冲区划分为P个数据包。
6、 根据权利要求5所述的音视频点播系统，其特征在于，所述的数据读取 单元顺序扫描N个点播终端的请求，并相应的响应点播终端的请求，从音视频 数据存储器读取音视频数据。
7、 根据权利要求6所述的音视频点播系统，其特征在于，所述的数据读取 单元在响应当前点播终端请求并读取音视频数据时，相应的将音视频数据存储至与当前点播终端顺序号一致的緩冲区。
8、 根据权利要求7所述的音视频点播系统，其特征在于，所述的数据读取 单元将当前点播终端对应的数据緩冲区存满后，顺序扫描下一点播终端，直至 完成对所有点播终端的扫描，结束对第 一数据緩存单元的数据存储并发送第一 指令至数据分配单元。
9、 根据权利要求5所述的音视频点播系统，其特征在于，所述的数据分配 单元和点播终端之间，采用总线式的拓朴结构进行数据传输。
10、 根据权利要求5所述的音视频点播系统，其特征在于，数据分配单元 将读取的数据包批量上传到总线，点播终端按需接收数据包。
全文摘要
一种音视频点播系统，包括音视频数据存储器、数据读取单元和点播终端，数据读取单元根据点播终端的请求从音视频数据存储器读取相应的音视频数据，其特征在于，还包括至少两个数据缓存单元，数据读取单元将读取的音视频数据存储至数据缓存单元，数据分配单元从数据缓存单元读取音视频数据并将音视频数据顺序分配至点播终端进行播放。本发明构造简单，适应性强，可以在FPGA上采用硬件描述语言进行逻辑电路设计，在最大程度上节约了设计时间与成本。
文档编号H04N7/173GK101662655SQ20091003453
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者洪胜峰 申请人:青岛海信电器股份有限公司