農(nóng)村流動電影的放映工作，這幾年的發(fā)展有目共睹，為了解決廣大農(nóng)村朋友的看電影難題而提供的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)，今天讓我一起探討一下農(nóng)村流動放映的可持續(xù)發(fā)展歷程！

１前言

農(nóng)村公益電影放映“２１３１工程”的實施，有效解決了廣大農(nóng)村觀眾看電影難的問題，基本滿足了廣大農(nóng)村觀眾日益增長的精神文化需求。國家“互聯(lián)網(wǎng)＋”戰(zhàn)略的實施，為進一步提升農(nóng)村電影服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)觀眾從看到電影向看好電影的轉(zhuǎn)變提供了機遇。農(nóng)村數(shù)字院線網(wǎng)絡(luò)看片室系統(tǒng)通過將中心節(jié)目庫中的影片，通過互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)直播技術(shù)，固定時間段播放影片，將影片推送至各院線，供院線相關(guān)人員在線進行預(yù)先觀看，實現(xiàn)影片的異地實時同步播放，切實解決院線人員有效訂片的難題，不僅可以為影片的訂購提供依據(jù)，還能為農(nóng)村流動電影多元化放映提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，進一步做好農(nóng)村電影流動放映的可持續(xù)發(fā)展工作。本文從系統(tǒng)視頻的編碼和封裝方式、系統(tǒng)加密傳輸方式、系統(tǒng)安全性設(shè)計等方面進行了詳細的分析與研究，通過選擇有效的技術(shù)手段，保證了影片傳輸?shù)母呖捎眯约坝捌�在線傳輸、播放過程中的安全性，為實現(xiàn)農(nóng)村流動放映在線選片提供了技術(shù)支撐。

２網(wǎng)絡(luò)看片室系統(tǒng)視頻的編碼和封裝

對流媒體傳輸來說，編解碼方式的選擇是核心環(huán)節(jié)，編碼方式選擇的正確與否，將直接對整個流媒體傳輸起到至關(guān)重要的作用。高清視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸一般有四種視頻編解碼方式，分別為ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４、Ｈ．２６４、Ｈ．２６５。ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４在帶寬方面有一定的要求，適合在帶寬較充足的條件下使用。而最新的Ｈ．２６５編碼方式對硬件要求較高，且編碼效率較低，目前尚未作為主流方式進行應(yīng)用。Ｈ．２６４引入了包括４＊４整數(shù)變換、空域內(nèi)的幀內(nèi)預(yù)測、１／４像素精度的運動估計、多參考幀與多種大小塊的幀間預(yù)測技術(shù)等，在提高算法的復(fù)雜度的條件下，帶來了更高的壓縮比，在相同的重建圖像質(zhì)量下，Ｈ．２６４比ＭＰＥＧ－４減少５０％的碼率，可以在不足１Ｍｂｐｓ的帶寬下實現(xiàn)高清晰度的要求。鑒于全國各地農(nóng)村院線當?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不確定性的實際情況，結(jié)合Ｈ．２６４能夠在更低帶寬下提供更優(yōu)質(zhì)的視頻服務(wù)，并可以達到系統(tǒng)實時轉(zhuǎn)碼要求的特性，能夠最大程度的保證院線終端的用戶體驗，降低傳輸成本，故Ｈ．２６４是本系統(tǒng)編解碼方式的最優(yōu)選擇。封裝不僅可以使多媒體內(nèi)容同步播放變得簡單，還可以為多媒體內(nèi)容提供索引。

當下，應(yīng)用在流媒體直播傳輸中主要的封裝格式有兩種，一種是用于ＲＴＭＰ協(xié)議的ＦＬＶ格式，一種是用于ＨＬＳ協(xié)議的ＭＰＥＧ２－ＴＳ格式。由于ＲＴＭＰ協(xié)議是Ａｄｏｂｅ的私有協(xié)議，未完全公開，ＨＬＳ協(xié)議相比ＲＴＭＰ協(xié)議具有在后期對視頻進行加密處理上更便捷、對終端播放的支持上更廣泛以及對服務(wù)器的要求更低等優(yōu)勢，故選擇ＭＰＥＧ２－ＴＳ格式作為本系統(tǒng)的封裝格式。這種封裝格式是將流媒體切分成ＴＳ片段，再通過ｍ３ｕ列表文件將這些ＴＳ片段集合后，供用戶終端接收播放。這種處理方式的優(yōu)勢主要有：第一，方便將內(nèi)容分發(fā)到各個節(jié)點服務(wù)器進行緩存，始終保持讓用戶訪問距離最近的節(jié)點，獲取視頻內(nèi)容。第二，有效減少視頻播放前加載的等待時間。播放器加載一個較大視頻文件的頭部信息可能需要幾十秒甚至更長時間，這不僅浪費帶寬和硬件資源，更會讓用戶感受到非常糟糕的訪問體驗。而將視頻切分成片段后，轉(zhuǎn)碼軟件會把每段視頻的大小、時長寫到ｘｍｌ列表里面，由于列表文件往往很小，播放器就能在很短的時間內(nèi)讀取到視頻信息，立即開始播放。第三，視頻切片處理可以使一個完整的視頻被分割成Ｎ個不規(guī)則命名的片段，增加了盜取者獲取整個視頻文件的難度，達到了一定的防下載目的，在一定程度上提高了影片內(nèi)容的安全性。此外，ＨＬＳ協(xié)議還支持自適應(yīng)碼率流播，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動選擇不同碼率的視頻流，這就可以有效保障視頻在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的流暢播放。

３網(wǎng)絡(luò)看片室系統(tǒng)視頻的加密傳輸方式

對稱加密的特點是加解密速度快，但安全性不高；非對稱加密的特點是加解密速度慢，但安全性高。由于影片節(jié)目本身的數(shù)據(jù)量相對較大，而加密密鑰的數(shù)據(jù)量很小，故采用先對影片數(shù)據(jù)進行ＡＥＳ１２８位對稱加密，再通過１０２４位ＲＳＡ（非對稱算法）的方式對加密影片數(shù)據(jù)的密鑰進行二次加密，這種利用對稱和非對稱的混合型加密方式，即保證了影片數(shù)據(jù)加解密的速度，又實現(xiàn)了對密鑰傳輸?shù)陌踩�性，使電影�?jié)目內(nèi)容得到有效保護。

４網(wǎng)絡(luò)看片室系統(tǒng)安全性設(shè)計與研究

４．１用戶認證：賬戶認證與ＵＳＢＫｅｙ相結(jié)合的認證方式目前普遍的互聯(lián)網(wǎng)視頻直播都是在非登錄的狀態(tài)下即可在線觀看，一些有限制要求的情況下也只是要求通過賬戶登錄的方式進行認證。本項目鑒于安全性方面的考慮，僅僅進行賬戶登錄的方式是不夠的，必須采用賬戶認證與ＵＳＢＫｅｙ相結(jié)合的認證方式，要求在通過用戶名／密碼對用戶進行登錄認證的同時，確認識別到與該用戶ＩＤ相匹配的ＵＳＢＫｅｙ才能確保用戶完成登錄認證。為確保安全和服務(wù)范圍，系統(tǒng)還可對用戶設(shè)置在指定ＩＰ區(qū)域進行認證觀看，該用戶在其他區(qū)域認證不予通過，這些都充分體現(xiàn)了本系統(tǒng)對用戶認證要求的高標準。

４．２影片分級權(quán)限控制分級權(quán)限控制：根據(jù)用戶ＩＤ進行分級控制。針對每部影片對用戶進行權(quán)限等級劃分，根據(jù)用戶ＩＤ進行分級控制，建立用戶分組，針對不同分組設(shè)置不同的收看權(quán)限，進一步精準地保證了影片的可播放范圍，進一步提高了影片播放的安全性。

４．３終端播放：特定的播放器＋ＵＳＢＫｅｙ模式要求通過安裝特定的播放器，并插入授權(quán)的ＵＳＢＫｅｙ才能進行影片播放。每個ＵＳＢＫｅｙ會自帶唯一ＵｓｅｒＩＤ用于獲取播放權(quán)限和解密密鑰，同時播放過程必須保持ＵＳＢ插入狀態(tài)，如果拔出則停止播放。ＵＳＢＫｅｙ內(nèi)置智能卡芯片，實現(xiàn)數(shù)據(jù)解密算法，解密運算在ＵＳＢＫｅｙ內(nèi)進行，保證用戶密鑰不會出現(xiàn)在計算機內(nèi)存中。

４．４影片排片定時刪除功能影片根據(jù)管理系統(tǒng)中的排片管理制定的相應(yīng)排片計劃，播放前上傳到ＣＤＮ網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器，并在播放完成后自動刪除，最大限度地保障影片的安全性。

５系統(tǒng)實現(xiàn)

５．１系統(tǒng)框架整個系統(tǒng)如圖４所示，由ＣＭＳ影片后臺管理系統(tǒng)、轉(zhuǎn)碼加密系統(tǒng)、ＣＤＮ分發(fā)和終端播放系統(tǒng)四部分組成。視頻文件通過管理端上傳到ＣＭＳ影片后臺管理系統(tǒng)，并通過轉(zhuǎn)碼加密系統(tǒng)進行分發(fā)前的轉(zhuǎn)碼加密處理，處理后的影片通過ＣＤＮ網(wǎng)絡(luò)進行分發(fā)，客戶端通過ＰＣ播放應(yīng)用進行解密及播放，當ＰＣ端播放應(yīng)用請求播放一段視頻時，會用ＳＤＫ中嵌入的密鑰進行解密、解擾，終端即可實現(xiàn)對視頻的實時觀看。

５．２系統(tǒng)組成

５．２．１ＣＭＳ影片后臺管理系統(tǒng)系統(tǒng)包括：統(tǒng)計管理、ＵＳＢＫｅｙ管理、影片管理、排片管理、公告管理、反饋管理、用戶管理、日志管理、設(shè)備管理。實現(xiàn)了影片的編輯、授權(quán)、制定播放計劃、發(fā)布公告、接收用戶反饋等功能，并可以通過系統(tǒng)對ＵＳＢＫｅｙ、統(tǒng)計數(shù)據(jù)報表、設(shè)備信息、日志信息等進行實時管理。

５．２．２轉(zhuǎn)碼加密系統(tǒng)由于影片源文件均為較大碼率視頻，不適合在線進行傳輸，故需要對視頻文件進行碼率及格式的調(diào)整，通過上文分析，系統(tǒng)采用通過Ｈ．２６４編碼方式轉(zhuǎn)碼輸出５００Ｋ或８００Ｋ碼率的節(jié)目文件，以ＭＰＥＧ２－ＴＳ格式進行封裝，并采用對稱和非對稱的混合型加密方式對影片進行傳輸前的加密處理工作。

５．２．３ＣＤＮ分發(fā)本系統(tǒng)面向的對象終端是遍布在全國范圍的３００多家農(nóng)村數(shù)字院線，為了保證影片的實時播放效果，采用ＣＤＮ網(wǎng)絡(luò)分發(fā)的方式進行傳輸，將加密后的文件上傳至ＣＤＮ網(wǎng)絡(luò)的核心服務(wù)器上，利用全局負載技術(shù)將用戶的訪問指向距離最近節(jié)點的緩存服務(wù)器上，由緩存服務(wù)器直接響應(yīng)用戶請求，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問響應(yīng)速度，保證影片可以流暢地進行實時播放。

５．２．４終端播放系統(tǒng)ＰＣ端安裝并使用指定的視頻播放器，并插入具有權(quán)限控制的ＵＳＢＫｅｙ，根據(jù)排片計劃按時進行影片播放。６總結(jié)本系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過“互聯(lián)網(wǎng)＋”模式建立了從節(jié)目管理、節(jié)目推送、加密、加擾及指定終端接收、播放的視頻在線實時播放體系，通過選擇技術(shù)手段保證了影片版權(quán)及影片在線傳輸、播放過程中的安全性，為實現(xiàn)農(nóng)村流動放映在線選片提供了技術(shù)支撐，為農(nóng)村流動電影的多元化放映、農(nóng)村電影流動放映的可持續(xù)發(fā)展開創(chuàng)了新思路。

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