CN1297144C - 用于准备多媒体内容的方法及其分布式数据处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种准备多媒体内容的方法与系统，其中该多媒体内容包括至少一个文件，该至少一个文件包含内容数据和相关联的安全功能。该内容数据进一步包含相关联的特性。该系统包含用于存储所述文件的存储器的至少一个服务器计算机系统，包含用于再现(rendering)所述文件的装置的至少一个客户端计算机，以及网络。首先，客户端计算机请求文件(例如，电影文件)。然后，服务器计算机确定其是否在存储器中保存了该文件。如果该文件存在，则获得该文件的相关联的安全功能(例如加密等等)，并且分析该文件的内容数据以获得相关联的特性(例如比特率等待)。最后，将这些相关联的安全函数与相关联的特性组合为数据结构。

Description

用于准备多媒体内容的方法及其分布式数据处理系统
技术领域
本发明涉及准备多媒体内容，以便从远程终端向本地客户机转送内容流。
背景技术
多媒体——即文本、动画、视频以及声音的组合——以一种比单独的文本更有趣、更容易理解的方式再现(rendering)信息。多媒体已经被用于各种层次上的教育、工作培训以及娱乐产业的游戏。随着个人计算机及其附件价格的下降，多媒体正在变得越来越容易得到。
数字技术在价格上的指数级下降以及在功能上的提高使其超越了模拟技术。因特网是多媒体设想的温床以及向广大受众传送多媒体的载体。万维网是因特网的多媒体信息检索系统。在万维网环境中，客户机与万维网服务器使用超文本传输协议(HTTP)进行通信。通过使用一种称为超文本标记语言(HTML)的标准页面描述语言，万维网服务器给用户提供对于诸如文本、图片、图像、声音、视频等文件的访问。HTML提供了基本的文档格式，并且使开发者能够指定被称为超链接的、到其他服务器与文件的连接。在因特网模式下，到服务器的网络路径由具有用于定义网络连接的特殊句法的统一资源定位符(URL)识别。所谓的网络浏览器，例如Netscape Navigator(NetscapeNavigator是Netscape Communication Corporation的注册商标)或者微软的Internet Explorer(Internet Explorer是微软公司的注册商标)，是运行在客户机上的应用程序，其允许用户通过指定借助URL的链接规范来访问信息，并且在不同的HTML页面之间导航。
多媒体系统需要传送系统以将多媒体对象发送给用户。磁盘与光盘是用于分发的第一介质。因特网以及传送控制协议/互连网协议(TCP/IP)协议套间或者在独立的或校园局域网上的Net BIOS已成为用于分发的第二介质。万维网浏览器的丰富的文本与图片功能正在被动画、视频以及声音所增强。因特网分发将被通过卫星、无线以及电缆系统的分发所增强。
现在，多媒体一般指在人与计算机或类计算机设备之间的丰富的感官界面；这个界面在大多数情况下让用户操纵信息的步调和顺序(pace andsequence)。多媒体应用的例子有点播电影(也被称为点播视频(VOD))，其中观看者可以从大量的视频录象带中进行选择，然后播放、停止或者重新定位该录象带，或者改变其速度。更详细地讲，点播电影是一种在个体基础上向人们家中的电视机提供电影的服务。这些电影存储在中心服务器(在本发明中称为内容服务器)上，并且通过通信网络发送。连接到通信网络的置顶盒(STB)将数字信息转换为模拟的，并且将其输入到电视机中。观看者使用遥控设备选择电影并且通过开始、停止、倒带以及可视快进按钮来操纵播放。这些功能十分类似于在商店中租借视频带，并且在VCR上播放它。该业务可以按名称、类别、演员、导演提供电影索引。VOD与按观看付费的不同之处在于：VOD在任意时间上提供任意的电影，而不是要求电影的所有购买者在同一时间上观看其广播。然而，人们不认为在与具有相同的操纵播放能力视频带录制器(VCR)相连接的电视机上观看电影是多媒体。
开始，所分发的信息类型主要是文本与图片的形式。后来，出现了图像与所存储的音频与视频文件。一般，这些音频与视频文件从服务器下载，并存储在客户机上。然后在这些文件在客户机上“播放”之前，“播放器”再现这些文件。这样做的优点在于，下载使用户能够观看任何格式的文件，但是如果用户的网络连接“慢”，则下载可能需要时间，并且一旦下载后，这些文件可能占据用户的硬盘空间(在客户机上)。
作为替换方案，从万维网上存储的以及直播的来源，已经出现了流传送的音频与视频(其中流包括单一类型的数据，例如音频)。音频与视频的流传送使客户机能够通过网络从服务器选择并接收音频与视频内容，并且一旦该流的起先几个字节到达客户机，就可以开始听到并看到该内容。因此，媒体文件的实际内容保留在服务器上，并且客户机接收作为数据“流“的文件内容。虽然流传送解决了与下载相关联的一些问题，但是回放质量开始依赖于网络连接。
流传送媒体要求数据以高到足以维持在接收客户机上连续平滑回放的稳定比特率从内容服务器传送到客户机。一般，客户机要求来自内容服务器的多媒体数据和超媒体(超文本与多媒体的组合)数据。内容服务器负责将该数据流传送给客户机以再现/播放。
为了管理流传送与再现，重要的是作出请求的客户机(具体为“解码器”应用，其转换到达的流以在客户机上再现)理解其要接收并播放的流的特性，诸如帧速率或者采样速率等等。这经常通过客户机-服务器的“握手”通信来完成，由此客户机与服务器通过通信网络进行通信。例如，如果客户机不具备处理要到达的音频流的功能(例如因为其每秒钟不能再现一定数目的帧，或者不能再现超过特定采样速率的音频流)，就不需要处理该客户机的请求。
当前，现有的多媒体内容具有不同的特性，并且这些特性以不同的方式、不同的文件格式定义。这就导致了大量的不同的多媒体内容，而没有索引它的共同方法。另外，如果某些特性对于解码器不容易得到，则该解码器可能不得不进行一些分析(例如通过分析文件扩展名，例如“.avi”、“.mov”等等)，以“猜测”这些特性，或者如果这些特性处于与该解码器所希望的不同的场合，则该解码器可能不得不进行一些处理以发现这些特性。
在来自微软公司的一项现有技术中，源(其可能是众多格式类型之一)被压缩并以ASF(高级流格式)文件格式编码，这种文件格式基于对象。可以在书“Inside Windows Media”(Microsoft公司，1999，ISBN 0-7897-2225-9)中找到更多的信息。
存在三类ASF对象，表示：
首部对象——定义流或子流的特性；
数据对象——包括媒体流或子流的数字化的数据包；
索引对象——定义指向数据包的索引项，以将流同步到公共时间线(common timeline)，从而(例如)音频流与视频流不会失去同步。
ASF首部对象包括“流属性”对象，其定义了每个流的属性。ASF首部可以与其他两个对象分离地由客户机使用，从而提出请求的客户机能够准备处理ASF文件，例如，准备“播放”它们。
虽然ASF格式部分解决了这些问题，但仍有许多媒体文件只以其他常用格式存在，诸如MP3、MPEG、MPEG4、MHEG等等。这就意味着内容所有者不大会希望进行媒体转换，因为这可能需要时间。另外，内容所有者经常需要定义流传送的各种特性，例如，这些流是否是受保护的或着“以明文”流动(即不受保护、不加密等等)。
由此，对于管理员来说，需要不那么耗时的维护，尤其是如果流的属性要经常改变，并且还需要对任何类型的预先制作的多媒体的分析与准备。
发明内容
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种在分布式数据处理系统中准备多媒体内容的方法，其中所述多媒体内容包括至少一个文件，所述至少一个文件包含内容数据和相关联的安全功能，所述内容数据包括相关联的特性，所述分布式数据处理系统包括：包含用于存储所述至少一个文件的存储器的至少一个服务器；包含用于再现所述至少一个文件的装置的至少一个客户机；以及网络，所述方法包括以下步骤：通过所述至少一个客户机，请求所述至少一个文件；作为对所述请求步骤的响应，由所述至少一个服务器确定所述至少一个文件是否存储在所述存储器中；作为对成功确定步骤的响应，对于所述至少一个文件，获得所述相关联的安全功能；分析内容数据以获得所述相关联的特性；将所述相关联的安全功能与所述相关联的特性组合成数据结构，其中所述组合后的相关联的安全功能与所述相关联的特性被与所述内容数据分离地存储，以及传送所述数据结构给所述至少一个第二计算机系统。
在优选实施方式中，所述服务器计算机系统使用所述数据结构(此处称为“简档(profile)”)以便为向所述客户端计算机传送所述内容数据做准备。优选地，传送所述数据结构给所述客户机，并且一旦收到该数据结构，所述客户机确定是否能够处理所述数据结构。如果可以处理所述数据结构，则所述客户端计算机使用所述数据结构以为再现所述内容数据做准备。一旦再现后，可以在所述客户机上通过媒体播放器观看所述内容数据。
这样的优点在于，向所述内容数据施加了服务质量属性(例如所需的最低数据速率)。优选地，服务器与客户机使用握手协议，以通信并协商服务质量属性。在内容数据被发送给客户机之前，服务器去复用内容数据，然后在内容数据被再现之前，重新复用该内容数据。
所述内容数据包括至少一个数据流，并且该数据流进一步包括至少一个数据子流。优选地，一个复合数据流与一个数据结构相关联，其中所述数据结构包含对象层次。这些对象表示数据流与数据子流。
在优选实施方式中，服务器处理以上获得、分析以及组合步骤。包含内容数据和相关联的安全功能的文件还具有相关联的首部数据。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于准备多媒体内容的分布式数据处理系统，其中所述多媒体内容包括至少一个文件，所述至少一个文件包含内容数据和相关联的安全功能，所述内容数据包括相关联的特性，所述分布式数据处理系统还包括：包含用于存储所述至少一个文件的存储器的至少一个服务器；包含用于再现所述至少一个文件的装置的至少一个客户机；以及网络，所述系统包括：用于请求所述至少一个文件的装置；作为对所述请求装置的响应，用于由所述至少一个服务器确定所述至少一个文件是否存储在所述存储器中的装置；作为对成功确定的响应，用于对于所述至少一个文件获得所述相关联的安全功能的装置；用于分析内容数据以获得所述相关联的特性的装置；以及用于将所述相关联的安全功能与所述相关联的特性组合成数据结构的装置，其中所述组合后的相关联的安全功能与所述相关联的特性被与所述内容数据分离地存储；以及用于将传送所述数据结构给所述至少一个第二计算机系统的装置。
附图说明
现在将参照仅作为示例的优选实施方式描述本发明，这些实施方式在以下附图中显示：
图1显示可以实现本发明的分布式数据处理系统；
图2显示支持家用或商用环境的多媒体应用的一般化环境；
图3显示合成多媒体流的图；
图4显示根据本发明的、客户机发送对于来自内容服务器的媒体文件的“拉式(pull)”请求的概况；
图5为显示根据本发明的、在图4的过程中所涉及的操作步骤的流程图；
图6显示根据本发明的示例“简档(profile)”；以及
图7显示根据本发明的、准备多媒体内容的概况。
具体实施方式
图1显示可以实现本发明的分布式数据处理系统的图。分布式数据处理系统(100)包括通过网络(102)连接的多个计算机。服务器计算机(104)最好是万维网服务器，并且与存储单元106、客户端计算机(108)、(110)、和(112)一起连接到网络(102)。在所示例子中，分布式数据处理系统(100)为因特网，其中网络(102)表示世界范围的、使用互连网协议上的传送控制协议(TCP/IP)协议组以相互通信的网络与网关的集合。多媒体系统一般包括通过网络通信的客户机、应用服务器以及存储服务器的适当的组织。有些多媒体系统局限于内容存储在硬盘或CD-ROM的独立计算机系统。分布式多媒体系统通过网络通信并且使用许多共享资源。
图2显示支持家用或商用环境的多媒体应用的一般化环境。U1表示家中的用户，其可以通过访问网络(200)访问应用或服务，而商业用户(US)通过局域网(205)(例如专用网络)连接。多媒体服务器(210)通过一系列(可能)异构的网络向客户机传送服务。(在网络中可能发生其他处理，例如多信道广播(multicasting)、内容变换等等)。
一般地，本发明提供一种用于在需要时如所需地生成媒体文件“简档(profile)”的机制。例如，如果从远程客户机有对于多媒体文件的“拉式(pull)”请求，则生成简档，并且该简档在内容服务器与(传送之后)提出请求的客户机两者中都被使用，都管理媒体数据的流传送与再现(rendering)。
在本文中，“简档”应该被理解为包括组合流或子流传送所需的流“特性”(例如比特率——一般的讲，描述流或子流属性的特性)的定义的数据结构。另外，简档最好被用来封装这些特性(因此这些特性包括“保护策略”)。图3显示合成流(300)。在该例子中，流(300)包括四个子流(305-320)，即三个音频数据子流，一个视频数据子流。最好每个合成流都与简档相关联。
这样的优点在于，因为特性被独立于内容地保存，所以可以容易地修改这些特性。例如，这些特性可以被存储在外部数据库上或者在与媒体文件相关联的系统首部之中。作为例子，如果用户希望下载电影，针对成人观众的电影可能包含额外的保护策略，诸如加密等，而针对儿童的电影不必需要加密。这样的优点在于，通过独立地保存这些特性，并且由于本机制“现场(on-the-fly)”挑选特性，所以马上就实现了(例如)保护策略。
图4显示根据本发明的、客户机(100)发送对于媒体文件的“拉式”请求的典型情景。将参照图5进行描述，首先，客户端应用的用户启动对于播放特定媒体文件的请求(400)。这就启动了对于内容服务器(104)的信道命令(405)，由此打开从客户机(108)到内容服务器(104)的通信通道(步骤500)。接着，内容服务器(108)还启动对于客户机(108)的信道命令(410)，并且打开(步骤505)到客户机(108)的通信信道。现在客户机(108)可以请求(步骤510)媒体文件。
接着，内容服务器(104)确定(步骤515)在其存储器中是否具有所请求的文件。如果在存储器中存在该文件(对于步骤515的否定结果)，则最好向客户机(108)发送具有此含义的消息并且结束对于当前请求的处理。当然，客户机(108)通过请求另一文件可以重新启动该处理(在步骤500)。
如果服务器(104)具有所请求的文件(对于步骤515的肯定结果)，则服务器启动(415)动态媒体文件简档生成。首先，(步骤520)访问策略特性(例如，存在在外部数据库(420)上)。例如，可以访问详细描述所需保护的量与类型的策略文件。接着，从内容库(425)中访问该媒体文件的内容(步骤525)，并且分析其特性(子流的数目、帧速率等等)。最后，在“简档”(435)中封装该流的特性(步骤530)以及所要实施的保护策略。
内容服务器(104)使用该简档(435)，以便为流传送准备该文件。具体地说，准备子流与“QoS”(服务质量)对象(430，步骤535)。生成子流对象，而QoS对象为可以施加到这些子流的“项”(因此每个子流具有相关联的QoS对象)，这与为子流属性的特性不同。QoS对象属性的例子包括：所需最低数据速率、所允许的最大错误率、要使用的压缩算法以及诸如加密等安全功能。
简档被返回(步骤540)给提出请求的客户机(108)，然后客户机(108)确定(步骤545)其是否具有接受该简档的必要功能。例如，如果正在请求的媒体文件为”.mpeg”文件，则客户机(108)将进行一些处理以检查其是否具有相关的”.mpeg”解码器。如果客户机(108)确定其不具备接受该媒体文件的能力(对于步骤545的否定结果)，则处理终止。当然，客户机(108)可以通过请求另一文件重新启动此处理(步骤500)。然而，如果客户机(108)确定其具备接受该媒体文件的能力(对于步骤545的肯定结果)，则其使用所接收的简档设置(440，步骤550)必须的子流与QoS对象。
接着，进行客户机(108)与内容服务器(104)之间的协商(445，步骤555)。例如，提出请求的客户应用的用户可能被要求证明其身份，然后会被询问其是否接收对于该数据流或子流的收费。应该理解，如果客户机(108)的用户不准备接受该媒体，例如如果用户不希望为媒体文件付费，或者如果用户不具备“播放”媒体文件的正确技术，则该处理终止。然而，如果用户希望接受该媒体文件，则提出请求的客户机(108)启动对等子流QoS对象(450、455)之间的安全协商。具体地说，对等对象(450、455)通过安全信道交换数据，从而能够确立(例如，确立共享密码密钥)共享上下文环境(例如，QoS程序、QoS数据等等)。
当子流协商完成并且这些对象都被允许时，提出请求的客户机(108)启动该媒体文件的“播放”。流数据(460)(来自内容库(425))最好被从合成数据流(例如包含一个视频流与三个音频流的合成流)中去复用(465，步骤560)，以分离子流。这就允许对不同的子流施加不同的QoS对象。例如，可以对不同的子流类型施加不同的压缩技术。另外，内容服务器(104)可以按照需要对多个子流施加特性以及保护。
接着，向客户机(108)流动(步骤560)子流。客户机(108)处理QoS对象(例如解压缩)。然后，处理后的子流最后被再次复用(470，步骤565)，并且被作为合成流传递给“媒体播放器”，诸如RealPlayer(RealPlayer是RealNetworks，Inc的注册商标)或Windows Media Player(Windows Media是微软公司的注册商标)，以便在客户机(108)上播放(475，步骤570)。
图6显示对于“mpegl”流的层次构建的简档的例子，其中显示了表示音频流(600)、视频流(610)以及“padding”(填充)流(620)的数据的三个“fields”(字段)对象。相关联的对象(605-625)表示与这些流相关联的附加数据。例如，在音频流(600)的情况中，详细描述了所具有的音频子流的数目(605)。
在优选实施方式的层次中，每个子流(由附加数据标识)都与进一步的对象相关联。例如，“fields”对象(630)表示对于一个音频子流的数据。对象(630)封装了表示特有子流标识符(635)以及对于该子流的保护策略(640)的数据。在简档中也可能包含对于多个音频子流(或视频子流)的进一步的对象，但没有显示它们。
在优选实施方式中，简档中的数据从与“mpegl”流相关联的系统首部中获得。应该理解，可以从任意其他位置获得简档中的数据。如果媒体文件的特定格式没有相关联的系统首部，则该数据可以从外部数据库获得。
“mpegl movie(mpegl电影)”(实质上为“平面(flat)”文件)包括不同的区段。该文件的结构定义了该文件中数据的位置。在这种情况下，通过分析该简单文件，已知在4字节标识符后可以找到系统首部信息。一旦找到了，就可以抽取该系统首部信息。该分析过程按步骤(验证系统首部信息，抽取子流特有数据等等)通过该文件，直至简档结束。应该理解，此处所述的简档只是为了示例的目的，并且可以任意其他方式实现。
从以下描述显然可以看出通过使用优选实施方式的技术，可以与流内容分离地保存并管理与多媒体流相关联的特性与对于多媒体文件的保护策略数据。在图7中，显示了包括具体包含多媒体文件(705)的多媒体内容(700)。多媒体文件(705)包括系统首部(710)(但这是可选的，实际上在某些格式的文件中不存在)以及内容数据(425)。根据本发明，与内容(流)相关联的特性(720)和与多媒体文件(705)相关联的策略数据(420)被动态地合成为数据结构或简档(435)。这样的优点在于，系统管理员或内容提供者可以容易地改变特性与保护策略数据。
应该理解，去复用与重新复用的处理是可选的，然而它们对于该过程是有利的。例如，从在中国的客户机上请求包含各种语言(例如英语、西班牙语、德语与汉语)字幕的电影媒体文件，并且该文件还被从英国的客户机所请求。管理员可以设计内容服务器使得该文件用不同的QoS对象流传送到这些客户机。例如，如果该媒体文件被说汉语的用户所请求，则可以只将汉语字幕与该文件一起流传送。然而，如果该媒体文件被说英语的用户所请求，则可以只将英语字幕与该文件一起流传送。显然，这对于流传送的耗费有利。
其有益之处在于，因为简档动态生成，所以其支持QoS对象与特性的动态应用。因此，本发明有利于其他流传送特性的管理。本发明的优点是：通过使能对于几个常用格式的流的有效管理，提供了更高的灵活性，并且不会影响现有内容。因此，通过不限定于特定的文件格式类型，不需要使用或重复使用编制工具来操纵媒体文件的内容。
本发明的另一个优点在于其允许流数据的有效传送，而不需要存在特定类型的首部或者开始媒体文件的等效数据在。这样的优点在于，提供了“媒体文件首部信息”的灵活超集(super-set)。另外，因为最初被发送给客户机的是简档(而不是数据内容)，所以处理消耗被维持在不高的水平上。例如，通过只发送简档给客户机，即使客户机不接受数据内容，也不会对网络资源造成压力，这是因为在大小上与数据内容相比该简档相对较小。
应该理解，虽然用单一客户计算机与单一服务器计算机描述了优选实施方式，但是本发明可以在任意环境下实现。例如，在两个或更多个服务器计算机之间、在两个或更多个客户端计算机之间、在多个服务器计算机与客户端计算机之间等等，可以进行通信。

Claims (9)

1.一种在分布式数据处理系统中准备多媒体内容的方法，其中所述多媒体内容包括至少一个文件，所述至少一个文件包含内容数据和相关联的安全功能，所述内容数据包括相关联的特性，所述分布式数据处理系统包括：包含用于存储所述至少一个文件的存储器的至少一个第一计算机系统；包含用于再现所述至少一个文件的装置的至少一个第二计算机系统；以及网络，所述方法包括以下步骤：
通过所述至少一个第二计算机系统，请求所述至少一个文件；
作为对所述请求步骤的响应，由所述至少一个第一计算机系统确定所述至少一个文件是否存储在所述存储器中；
作为对成功确定步骤的响应，对于所述至少一个文件，获得所述相关联的安全功能；
分析内容数据以获得所述相关联的特性；
将所述相关联的安全功能与所述相关联的特性组合成数据结构，其中所述组合后的相关联的安全功能与所述相关联的特性被与所述内容数据分离地存储；以及
传送所述数据结构给所述至少一个第二计算机系统。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个第一计算机系统使用所述数据结构以便为传送所述内容数据做准备。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括步骤：作为对接收到所述数据结构的响应，由所述至少一个第二计算机系统确定是否能够处理所述数据结构，并且作为该成功确定步骤的响应，由所述至少一个第二计算机系统使用所述数据结构以便为所述内容数据的再现做准备。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述内容数据包括至少一个数据流。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个数据流包括至少一个数据子流。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述至少一个数据流与一数据结构相关联。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述数据结构包含对象层次，该对象层次表示所述至少一个数据流与所述至少一个数据子流。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个所述文件还包含首部数据。
9.一种用于准备多媒体内容的分布式数据处理系统，其中所述多媒体内容包括至少一个文件，所述至少一个文件包含内容数据和相关联的安全功能，所述内容数据包括相关联的特性，所述分布式数据处理系统还包括：包含用于存储所述至少一个文件的存储器的至少一个第一计算机系统；包含用于再现所述至少一个文件的装置的至少一个第二计算机系统；以及网络，所述分布式数据处理系统包括：
用于请求所述至少一个文件的装置；
作为对所述请求装置的响应，用于由所述至少一个第一计算机系统确定所述至少一个文件是否存储在所述存储器中的装置；
作为对成功确定的响应，用于对于所述至少一个文件获得所述相关联的安全功能的装置；
用于分析内容数据以获得所述相关联的特性的装置；
用于将所述相关联的安全功能与所述相关联的特性组合成数据结构的装置，其中所述组合后的相关联的安全功能与所述相关联的特性被与所述内容数据分离地存储；以及
用于将传送所述数据结构给所述至少一个第二计算机系统的装置。
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