張天民 閆紅軍
近年來，由于光纖傳輸技術、計算機技術和數字技術的迅猛發展及其在電視領域中的應用，使CATV系統不但更好地發揮了傳輸廣播電視主功能作用，而且不斷地開發出了各種增值業務，視頻點播就是其中的一種。視頻點播（VOD，VIDEO ON DEMAND）是一種受用戶控制的視頻分配業務，它使得每一個用戶可以交互地訪問遠端服務器所儲存的豐富節目源，也就是說，在家里即可隨時點播自己想看的有線電視臺服務器儲存的電影及各種文藝節目，實現人與電視系統的直接對話，選擇電視節目的過程像在飯館里點菜一樣簡單、方便它還可以提供圖文信息和綜合服務也可以對各種播出節目進行控制和收費。
這種按需付費的VOD系統，按其交互性的程度分為真視頻點播（TVOD）和準視頻點播（NVOD）。
1 TVOD系統
TVOD系統具有雙向對稱的傳輸容量，人們能夠完全實現獨立收視，可實時地控制節目播放，并在收視過程中像使用錄像機那樣控制節目的快進、快退、暫停等。但它對前端、網絡及終端都有嚴格要求。為了保證足夠的頻道數和傳輸質量，必須采用數字壓縮方式傳輸節目，網絡要有雙向傳輸功能，在終端要加機頂盒以解決數字信號的還原及用戶指令的回傳等問題。由于其技術難度大、價格昂貴，TVOD系統目前尚未進入商業化運營。但是隨著數字電視時代的來臨，有線電視臺一定能夠向用戶提供豐富的VOD節目。中國有1 000多家有線電視臺，目前已有20多家在搞VOD實驗，VOD在中國一定能大行其道。在中國開展VOD業務的基礎網絡和相關技術已經具備。目前，國內外各大公司都看好中國的VOD市場，能否取得成功的關鍵一是中文平臺，二是價格。ZILOG公司年初已有中文平臺產品問世，業內人士認為中國的VOD機頂盒市場將在近一兩年內啟動。
1．1 系統構成
VOD系統是由信源、信道及信宿組成的，它們分別對應于CATV系統的前端機房、傳輸網絡和用戶終端，其構成如圖1所示。
圖1 VOD系統組成
用戶根據電視機屏幕上的選單提示，利用機頂盒選擇出自己所喜愛的節目，并向前端發出點播請求指令。在具有雙向傳輸功能的CATV系統中，利用頻率分割方式將用戶點播的請求信息通過系統的上行通道傳輸到前端子系統的控制系統。控制系統將點播的節目和主系統的電視信號混合后，由CATV系統的下行通道傳輸到用戶終端，經機頂盒解調后觀看。
1．2 工作方式
VOD常采用切換方式來實現，切換式VOD是通過播控開關，使用戶隨時點播到有線電視臺能夠提供的任何節目。播控開關是依據節目庫容許的節目總數而設計的，節目總數是根據向用戶總數的百分之幾提供VOD服務而計算得來的。但能被同時傳送的節目總數受到系統設計結構和高峰容量指標的限制。就是說用戶在同一時刻點播節目是有限的，如果在同一時刻點播的用戶數多于系統高峰容許的最大值，則播控開關將鎖住額外的點播指令，這些用戶將不能立即得到他們點播的節目，如同電話系統過載一樣，此時它會給用戶重撥的提示或忙音。
1．3 前端VOD子系統的組成
人們常把CATV前端形成公益電視信號的設備稱為主系統，其它多功能設備，例如VOD設備等稱為子系統。前端為模擬信號的VOD子系統的組成如圖2所示，各組成部分功能如下：
圖2 前端VOD子系統構成
（1）節目錄入工作站
錄制各種影視節目，它可以把磁帶、LD，VCD等片源的A，V信號實時數字壓縮，儲存到影視庫里供用戶點播。
（2）圖文編輯系統
根據圖文編輯系統豐富的字幕和特技功能，編輯制作各種圖文畫面及視、音頻節目。
（3）視頻服務器
根據播控系統的指令控制節目的播出，連接錄入工作站，補充和更新影像庫。
視頻服務器是節目分配中響應用戶請求。自動播出點播節目的核心設備，它是由軟硬件設備構成的一個復雜組合體，不但能儲存數量巨大的節目信息，而且能在秒級時間內對一部指令影片的請求作出瞬時反應，并能響應更多用戶的請求。視頻服務器不但容量要大，而且視頻數據流要連續實時，其傳輸速率至少為1．5 Mb／s。
（4）視頻解壓系統
完成圖像信號由數字到模擬信號的轉換。
（5）播控系統
接收或拒絕用戶點播請求。當用戶請求被接受時，向視頻服務器的碼流檢索并給輸出系統發出相應的操作指令，如是否給圖像信號加擾，對點播用戶是否進行解擾授權等。
（6）計費系統
完成用戶開戶、點播授權、點播結算、報表統計等。
（7）視頻加擾設備
對收費頻道圖像進行加擾處理，數據編碼處理，傳送尋址授權信息等。
（8）調制器
把用戶點播的影視信號調制到指定頻道上供其收視。
（9）交換系統
接受和發出各種指令。
以上為傳輸模擬電視節目的子系統，若為數字電視節目則需增加MPEG－2壓縮和QAM調制器等。
1．4 VOD系統帶寬的確定
VOD系統的帶寬是提供影視點播數量的限制因素，保證其帶寬是十分必要的。
VOD系統點播數量的估算是確定帶寬的基礎，目前，國外VOD運營實驗結果顯示：平均月點播率為25％，即平均每月每戶點播2．5部影視片。在國內，現以平均月點播率為10％計，平均天點播率約為3‰。若該系統有10萬用戶，則每天的點播量約為300部影視片（每次點播按一部影視片計）。
每天24小時，點播量的分布是不均勻的，點播量的高峰期為每天的晚8時至10時。在晚8時至10時期間的點播量約占全天點播量的1／4，即300×1／4＝75（部影視片）。即在點播高峰期需要有75個頻道才能滿足VOD運營需要。這是在所有點播用戶點播不同節目時得出的頻道數，實際上有不少用戶點播的節目都相同，特別是那些當時很流行的節目會同時被許多用戶點播。因此，實際上所需要的頻道數要比估算的少得多。為了在有限的帶寬內傳輸更多的節目，通常采用數字壓縮技術。
2 NVOD系統
NVOD是一種非對稱的雙工傳輸系統，它解決了用戶主動收看電視節目的問題，同時也解決了有線電視臺向收看點播節目的用戶進行收費的問題。它對前端設備及網絡系統沒有嚴格的要求，用戶對節目也沒有任何控制權。
2．1 NVOD采用的幾種方式
為了能夠在CATV系統中實現NVOD，各國都提出過不少方法，已被試用過的方法有以下三種。
（1）在某一頻道循環播放節目，用戶收看此頻道時，通過一個計數器進行時間統計。計數器采用機頂盒的方式放在用戶終端，當用戶收看收費頻道時，計數器開始計時，按收看時間付費。
（2）充分利用頻道資源，采用多次重放方式，即在多個頻道中，按一定時間間隔（例如每隔10 min）播放同一個節目，用戶可以隨時從頭收看節目。圖3表示利用9個頻道，每隔10 min重新播放一部1．5 h影片時進度情況。
圖3 利用9個頻道敏隔10分鐘重播一部1.5h影片時的進度示意圖
（3）利用計算機網絡實現NVOD
在計算機網絡中，終端用戶可以在網絡數據庫中提取信息。根據這一原理，可以把節目存放在服務器中，利用CATV網開通計算機服務，終端用戶可以通過網絡從服務器中提取所需要的節目進行觀看，其構成如圖4所示。
圖4 利用計算機實現NVOD示意圖
以上幾種實現NVOD的方法雖然方便了觀眾，但其實用范圍較小，多用于星級飯店等，不便普及。
2．2 適合我國目前情況的一種NVOD
我國人民群眾的物質文化生活水平雖然有了很大的提高，但是，其經濟能力還達不到自己付費看電視節目的程度。有線電視臺也花不起巨額資金購買滿足VOD播出要求的設備。與此相反，目前，我國各級電視臺都普遍開展觀眾點播節目，而且很受歡迎，根據這一思路提出了如圖5所示的方法，并取得了良好效果。
圖5 利用電話網絡實現NVOD系統示意圖
由圖5可見，這一系統對有線電視臺的前端、傳輸網絡和用戶終端不需要增加任何設備即可實現點播。用戶點播是通過用戶電話由電信局的電話網傳輸到有線電視臺機房的VOD設備來實現的。利用現用的市話網比利用現有的CATV網解決雙向傳輸問題要節省大量的技術和物質投入。隨著CATV事業的發展，上行信號會在CATV網內解決，而不再通過電話網，通過電話網只是一種過渡辦法。
點播信號的下傳是和有線電視信號混合后由CATV網傳輸到終端用戶接收機的。點播節目的播出可以單獨使用一個頻道，也可以某一頻道的一定時間段播放，視情況而定。
前端機房的VOD點播設備可以是一套完善的獨立設備，也可以和有線電視臺的制作和播出系統兼容。若兼容，則不再增加任何設備即可實現點播任務的播出，完成從觀從打電話到視頻信號播出的全過程。若為相對獨立的系統，其構成如圖6所示。它是由點播中心、播控中心、輔助制作中心、數模轉換系統、視頻節目庫五大部分組成。各部分之間由網絡進行連接，也可以獨立操作，其功能如下：
圖6 點播設備組成方框圖
（1）點播中心
用于接收用戶打入的電話并對其點播的節目進行自動編輯。它可同時接入多部用戶打入的電話，按其要求自動安排播出時間，并對用戶的語音進行檢查、修改、決定是否播出。同時，還可以在節目播出時加字幕、照片等。
（2）播控中心
主要用于自動播出節目。它把點播中心制作的節目、留言、字幕按要求及時準確地播出。
（3）輔助制作中心
主要用于字幕、歌單、廣告、圖文頁等制作，以便在用戶點播時間播出。
（4）數模轉換系統
用于將數字電視信號轉換成模擬電視信號，并對各種節目源及視頻文件進行錄制，存放于視頻節目庫中，供播出使用。
（5）視頻節目庫
用于視頻節目的存放。
人們企盼數字化已久，但真正實現談何容易。業內人士指出，美國實現數字化需要8年到2006年，我國需要大約15年。在這樣漫長的過渡期內，采用機頂盒是一種公認的行之有效的方法。如前所述，這也是VOD發展的必由之路。目前所采用的各種NVOD系統也都是一種過渡時期產品，終究要被數字化系統所代替。
作者單位：張天民（山西省運城行署廣播電視局 郵編：044000）
閆紅軍（山西省運城市禹都市場城市信用社）
