CN102611740A - 一种基于机顶盒的网络同步视频系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于机顶盒的网络同步视频系统，所述系统包括：客户端，用于面向用户，以Web浏览器为载体，并通过向浏览器中嵌入Java Applet组件程序来代替传统C/S结构中客户端的安装程序；服务器端，用于是面向理员用户，由Java应用程序、Web服务器以及运行其上的具有CGI程序功能的Servlet组件程序组成；数据库层，由用户信息数据库、视频资源数据库、信息交流数据库构成。本发明实施例还公开了一种基于机顶盒的网络同步视频方法，该系统架构继承了B/S结构的可扩展、易维护的特点；吸收了C/S结构和P2P分布式结构表达能力强的优点。

Description

一种基于机顶盒的网络同步视频系统及方法

技术领域

本发明涉及机顶盒技术领域，尤其涉及一种基于机顶盒的网络同步视频系统及方法。

背景技术

随着计算机技术和网络技术的不断发展，网络同步视频也随之孕育而生。数字家庭用户已经不再受时空的限制，自主点播视频已经不再是梦想。就现阶段而言，网络同步视频点播系统主要有C/S结构、P2P分布式结构和B/S结构三种。由于C/S结构和P2P分布式结构的系统具有需要安装客户端、系统更新升级不方便等缺点，随着Web技术的不断成熟，B/S结构网络同步教学系统在实际应用中显示出明显的优势，已经逐渐取代了其它结构的产品。然而，传统的B/S结构网络同步视频系统多数是以网页作为内容提供给用户，而HTML语言自身表达能力的局限性又极大的限制了视频的效果。

就现阶段而言，数字家庭机顶盒网络同步视频点播系统主要有C/S结构、P2P分布式结构和B/S结构三种。由于C/S结构和P2P分布式结构的系统具有需要安装客户端、系统更新升级不方便等缺点，随着Web技术的不断成熟，B/S结构网络同步教学系统在实际应用中显示出明显的优势，已经逐渐取代了其它结构的产品。然而，传统的B/S结构网络同步视频系统多数是以网页作为内容提供给用户，而HTML语言自身表达能力的局限性又极大的限制了视频的效果。

发明内容

为了避免C/S结构和P2P分布式结构的网络视频系统需安装客户端的问题，克服传统以网页为载体的B/S结构的网络教学系统表达能力的局限性，本发明的提供一种基于机顶盒的网络同步视频系统及方法，基于虚拟数据采集技术的网络同步视频系统架构具有免安装客户端、服务内容丰富、功能扩展性强等特点。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于机顶盒的网络同步视频系统，所述系统包括：

客户端，用于面向用户，以Web浏览器为载体，并通过向浏览器中嵌入JavaApplet组件程序来代替传统C/S结构中客户端的安装程序，嵌入Java Applet组件程序由功能模块和驱动模块组成，功能模块即用户模块包括系统登陆、查询视频、注册用户、视频交互功能；驱动模块由客户端响应模块和客户端监听模块，其中客户端响应模块用来实时动态响应用户的操作控制，客户端监听模块用来实现客户端与服务器端实时同步；

服务器端，用于是面向理员用户，由Java应用程序、Web服务器以及运行其上的具有CGI程序功能的Servlet组件程序组成，其中：Java应用程序用来实现管理员模块功能；Servlet组件程序由服务器端监听驱动、服务器端响应驱动、虚拟数据采集驱动以及数据库访问驱动组成，其中：服务器端监听驱动用来监听用户远程命令请求；服务器端响应驱动负责将数据传输到客户端；虚拟数据采集驱动负责采集视频屏幕图像数据并通知服务器端响应驱动将图像信息传输到客户端；数据库访问驱动负责服务器端数据库的访问；

数据库层，由用户信息数据库、视频资源数据库、信息交流数据库构成，其中：用户信息数据库用来保存管理员、普通用户相关信息数据；视频资源数据库用来保存视频、音频、文字等数据；信息交流数据库用来保存用户和用户间的在线或离线的交流信息数据。

所述客户端与服务器端之间通信采用了Applet和Servlet间接通信和直接通信技术来实现，服务器端和数据库层之间交互采用ODBC、JDBC数据库访问技术来实现的，所述系统实现了远程操作控制和同步视频点播。

所述同步视频点播实现具体包括：

一旦用户登录成功，并进入某课程的同步视频教学状态后，服务器端的虚拟数据采集驱动即被启动，视频屏幕图像信息将被实时采集，接着通过服务器端监听驱动和客户端响应驱动之间建立的Applet和Servlet直接通信连接将图像信息实时传给客户端，并在客户端浏览器内的Applet上显示该图像。

相应的，本发明实施例还提供了一种基于机顶盒的网络同步视频实现方法，包括：

通过服务器端监听驱动启动一个线程来实时采集服务器端的视频屏幕图像信息，然后通过Applet和Servlet直接通信技术将图像实时传递给客户端，并在Applet上通过双缓存显示技术来显示该图像。

所述方法具体包括：

建立客户端程序Applet同服务器端程序Servlet之间直接通讯连接，如果建立成功则执行下一步，否则退出；

设置Servlet程序所输出的实体内容的MIME类型为image/jpeg，这样浏览器才会将它所接收到的数据当作一个图像进行处理；

获取流对象，由于图像是二进制数据，借助ServletOutputStream流对象向客户端传输图像数据；

虚拟数字图像采集；

将抓图获取的图像数据编码并写入到ServletOutputStream流对象中，通过JDK提供的javax.imageio.ImageIO类的write方法将BufferedImage对象中的图像编码成jpeg格式的图像数据后写入到OutputStream流对象中，这样就将整个图像数据输出给了客户端，如果用户没有退出系统，则返回继续执行虚拟数字图像采集，否则跳转结束网络连接；

结束网络连接。

所述虚拟数字图像采集步骤包括：

①首先获取屏幕象素：服务器端后台Servlet程序通过Java的API函数获取服务器端显示器的屏幕象素，以便为下一步获取服务器端显示器的屏幕图像数据做准备；

②然后开辟图像缓存：申请存储n幅BufferedImage对象的图像空间，以平衡网络传输速度和采集速度之间的差异。当采样速度过快时，可先存储到计算机内存中，以防止丢失数据；当采样数据过慢时，在牺牲实时同步的情况下，先采集一段时间的图像数据，再匀速传输，避免客户端屏幕出现停顿的现象；

③接着实时捕获屏幕图像：通过Robot类的createScreenCapture()函数实现屏幕抓图功能；

④再保存图像数据：将抓图获取的图像数据保存为两份，一份保存到到先前开辟的图像缓冲中以供网络传输，另一份保存到硬盘中以实现日后离线重播；

⑤最后验证图像传输是否已半满：若已半满，则为了避免缓冲数据溢出以及保证系统传输运行效率，可通过半满中断或半满查询的方式向应用层发送传输图像的请求。

实施本发明，基于机顶盒的网络同步视频方案是基于虚拟数据采集技术实现的，该网络同步视频系统的实现综合运用了OOP、多线程、网络通信、组件编程、Java网络编程、ULM建模等技术。该系统架构继承了B/S结构的可扩展、易维护的特点；吸收了C/S结构和P2P分布式结构表达能力强的优点；克服了网页为载体的B/S结构的表达能力不足的缺陷；回避了C/S结构和P2P分布式结构需安装客户端的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的基于机顶盒的网络同步视频系统结构图；

图2是本发明实施例中的基于机顶盒的网络同步视频方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现网络同步视频系统，通过对网络视频系统的业务需求调研和相关技术的研究，提出了一种基于虚拟数据采集技术的B/S结构的网络同步视频系统的实现方案。它是一种综合运用了多线程同步数据采集技术、内存数据库技术、J2EE组件技术的三层体系结构，主要包括客户层、Web服务器层和数据库层，如图1所示。

第一层为客户端。它是面向用户，以Web浏览器为载体，并通过向浏览器中嵌入Java Applet组件程序来代替传统C/S结构中客户端的安装程序。嵌入的Applet程序主要由功能模块和驱动模块组成。功能模块即用户模块主要包括系统登陆、查询视频、注册用户、视频交互等功能。驱动模块主要由客户端响应模块和客户端监听模块。其中客户端响应模块用来实时动态响应用户的操作控制。客户端监听模块主要用来实现客户端与服务器端实时同步。

第二层为服务器端。它是面向理员用户，由Java应用程序、Web服务器以及运行其上的具有CGI程序功能的Servlet组件程序组成。Java应用程序用来实现管理员模块功能。Servlet组件程序由服务器端监听驱动、服务器端响应驱动、虚拟数据采集驱动以及数据库访问驱动组成。其中服务器端监听驱动用来监听用户远程命令请求；服务器端响应驱动负责将数据传输到客户端；虚拟数据采集驱动负责采集视频屏幕图像数据并通知服务器端响应驱动将图像信息传输到客户端；数据库访问驱动负责服务器端数据库的访问。系统架构设计中之所以采用Servlet组件是由于CGI是一种通用网关接口，不仅适用于局域网中，还可以穿透防火墙应用于广域网中。

第三层为数据库层。它由用户信息数据库、视频资源数据库、信息交流数据库等构成。用户信息数据库用来保存管理员、普通用户等相关信息数据。视频资源数据库主要用来保存视频、音频、文字等数据。信息交流数据库主要用来保存用户和用户间的在线或离线的交流信息数据。

第一层与第二层之间通信采用了Applet和Servlet间接通信和直接通信技术来实现，第二层和第三层之间交互采用ODBC、JDBC等数据库访问技术来实现的。

(1)远程操作控制的实现。以学生登录功能为例，首先用户在嵌有Applet程序的浏览器上输入用户名和密码，发送登录命令后，客户端监听驱动和服务器端响应驱动被相继激活，并建立起间接通信。通过HTTP协议的GET方法，用户的信息被发送到服务器端所运行的服务器响应驱动(Servlet组件程序)，然后服务器响应驱动响应客户端并访问用户信息数据库，验证用户信息。最后根据验证的结果Servlet通知客户端Applet是否允许用户登录。

(2)同步视频点播。一旦用户登录成功，并进入某课程的同步视频教学状态后，服务器端的虚拟数据采集驱动即被启动，视频屏幕图像信息将被实时采集，接着通过服务器端监听驱动和客户端响应驱动之间建立的Applet和Servlet直接通信连接将图像信息实时传给客户端，并在客户端浏览器内的Applet上显示该图像。这样用户和管理员的屏幕将同步播放，达到了同步视频控制的目的。

同步技术即视频和音频同步技术，它是指服务服务器端的管理模块将视频和音频数据实时地传输到客户端的用户模块的技术过程。下面分别对视频同步技术和音频同步技术的实现进行讨论。视频同步技术的核心是虚拟数字采集技术，其技术路线是通过服务器端监听驱动(Servlet组件程序)启动一个线程来实时采集服务器端的视频屏幕图像信息，然后通过Applet和Servlet直接通信技术将图像实时传递给客户端，并在Applet上通过双缓存显示技术来显示该图像。具体实现流程如图2所示。

(1)建立网络连接。建立客户端程序Applet同服务器端程序Servlet之间直接通讯连接。如果建立成功则执行下一步，否则退出。

(2)设置Servlet程序所输出的实体内容的MIME类型为image/jpeg。这样浏览器才会将它所接收到的数据当作一个图像进行处理。

(3)获取流对象。由于图像是二进制数据，故应借助ServletOutputStream流对象(HttpServletResponse.getOutputStream方法的返回值)向客户端传输图像数据，而不应采用PrintWriter对象(HttpServletResponse.getWriter方法返回值)。

(4)虚拟数字图像采集。该步骤采用了虚拟数字采集技术，是同步技术的核心所在。

①首先获取屏幕象素：服务器端后台Servlet程序通过Java的API函数获取服务器端显示器的屏幕象素，以便为下一步获取服务器端显示器的屏幕图像数据做准备。

②然后开辟图像缓存：申请存储n幅BufferedImage对象的图像空间，以平衡网络传输速度和采集速度之间的差异。当采样速度过快时，可先存储到计算机内存中，以防止丢失数据；当采样数据过慢时，在牺牲实时同步的情况下，先采集一段时间的图像数据，再匀速传输，避免客户端屏幕出现停顿的现象。

③接着实时捕获屏幕图像：通过Robot类的createScreenCapture()函数实现屏幕抓图功能。

④再保存图像数据：将抓图获取的图像数据保存为两份，一份保存到到先前开辟的图像缓冲中以供网络传输，另一份保存到硬盘中以实现日后离线重播。

⑤最后验证图像传输是否已半满：若已半满，则为了避免缓冲数据溢出以及保证系统传输运行效率，可通过半满中断或半满查询的方式向应用层发送传输图像的请求。

(5)将抓图获取的图像数据编码并写入到ServletOutputStream流对象中。通过JDK提供的javax.imageio.ImageIO类的write方法将BufferedImage对象中的图像编码成jpeg格式的图像数据后写入到OutputStream流对象中。这样就将整个图像数据输出给了客户端。如果用户没有退出系统，则返回继续执行(4)，否则跳转执行(6)。

(6)结束网络连接。

至于音频同步技术，其设计思想与视频同步较类似，区别仅为视频同步是实时采集视频图像，而音频同步是实时采集音频数据，故而在此不再赘述。

机顶盒网络视频系统是传统的数字电视点播系统在机顶盒上的延伸。文中所介绍的基于虚拟数据采集技术的网络同步视频系统的实现综合运用了OOP、多线程、网络通信、组件编程、Java网络编程、ULM建模等技术。该系统架构继承了B/S结构的可扩展、易维护的特点；吸收了C/S结构和P2P分布式结构表达能力强的优点；克服了网页为载体的B/S结构的表达能力不足的缺陷；回避了C/S结构和P2P分布式结构需安装客户端的问题。

以上对本发明实施例所提供的基于机顶盒的网络同步视频系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于机顶盒的网络同步视频系统，其特征在于，所述系统包括：

客户端，用于面向用户，以Web浏览器为载体，并通过向浏览器中嵌入JavaApplet组件程序来代替传统C/S结构中客户端的安装程序，嵌入Java Applet组件程序由功能模块和驱动模块组成，功能模块即用户模块包括系统登陆、查询视频、注册用户、视频交互功能；驱动模块由客户端响应模块和客户端监听模块，其中客户端响应模块用来实时动态响应用户的操作控制，客户端监听模块用来实现客户端与服务器端实时同步；

服务器端，用于是面向理员用户，由Java应用程序、Web服务器以及运行其上的具有CGI程序功能的Servlet组件程序组成，其中：Java应用程序用来实现管理员模块功能；Servlet组件程序由服务器端监听驱动、服务器端响应驱动、虚拟数据采集驱动以及数据库访问驱动组成，其中：服务器端监听驱动用来监听用户远程命令请求；服务器端响应驱动负责将数据传输到客户端；虚拟数据采集驱动负责采集视频屏幕图像数据并通知服务器端响应驱动将图像信息传输到客户端；数据库访问驱动负责服务器端数据库的访问；

数据库层，由用户信息数据库、视频资源数据库、信息交流数据库构成，其中：用户信息数据库用来保存管理员、普通用户相关信息数据；视频资源数据库用来保存视频、音频、文字等数据；信息交流数据库用来保存用户和用户间的在线或离线的交流信息数据。

2.如权利要求1所述的基于机顶盒的网络同步视频系统，其特征在于，所述客户端与服务器端之间通信采用了Applet和Servlet间接通信和直接通信技术来实现，服务器端和数据库层之间交互采用ODBC、JDBC数据库访问技术来实现的，所述系统实现了远程操作控制和同步视频点播。

3.如权利要求2所述的基于机顶盒的网络同步视频系统，其特征在于，所述同步视频点播实现具体包括：

一旦用户登录成功，并进入某课程的同步视频教学状态后，服务器端的虚拟数据采集驱动即被启动，视频屏幕图像信息将被实时采集，接着通过服务器端监听驱动和客户端响应驱动之间建立的Applet和Servlet直接通信连接将图像信息实时传给客户端，并在客户端浏览器内的Applet上显示该图像。

4.一种基于机顶盒的网络同步视频实现方法，其特征在于，包括：

通过服务器端监听驱动启动一个线程来实时采集服务器端的视频屏幕图像信息，然后通过Applet和Servlet直接通信技术将图像实时传递给客户端，并在Applet上通过双缓存显示技术来显示该图像。

5.如权利要求4所述的基于机顶盒的网络同步视频实现方法，其特征在于，所述方法具体包括：

建立客户端程序Applet同服务器端程序Servlet之间直接通讯连接，如果建立成功则执行下一步，否则退出；

设置Servlet程序所输出的实体内容的MIME类型为image/jpeg，这样浏览器才会将它所接收到的数据当作一个图像进行处理；

获取流对象，由于图像是二进制数据，借助ServletOutputStream流对象向客户端传输图像数据；

虚拟数字图像采集；

将抓图获取的图像数据编码并写入到ServletOutputStream流对象中，通过JDK提供的javax.imageio.ImageIO类的write方法将BufferedImage对象中的图像编码成jpeg格式的图像数据后写入到OutputStream流对象中，这样就将整个图像数据输出给了客户端，如果用户没有退出系统，则返回继续执行虚拟数字图像采集，否则跳转结束网络连接；

结束网络连接。

6.如权利要求5所述的基于机顶盒的网络同步视频实现方法，其特征在于，所述虚拟数字图像采集步骤包括：

①首先获取屏幕象素：服务器端后台Servlet程序通过Java的API函数获取服务器端显示器的屏幕象素，以便为下一步获取服务器端显示器的屏幕图像数据做准备；

②然后开辟图像缓存：申请存储n幅BufferedImage对象的图像空间，以平衡网络传输速度和采集速度之间的差异。当采样速度过快时，可先存储到计算机内存中，以防止丢失数据；当采样数据过慢时，在牺牲实时同步的情况下，先采集一段时间的图像数据，再匀速传输，避免客户端屏幕出现停顿的现象；

③接着实时捕获屏幕图像：通过Robot类的createScreenCapture()函数实现屏幕抓图功能；

④再保存图像数据：将抓图获取的图像数据保存为两份，一份保存到到先前开辟的图像缓冲中以供网络传输，另一份保存到硬盘中以实现日后离线重播；

⑤最后验证图像传输是否已半满：若已半满，则为了避免缓冲数据溢出以及保证系统传输运行效率，可通过半满中断或半满查询的方式向应用层发送传输图像的请求。