流媒體技術(shù)原理及其幾種主要的實(shí)現(xiàn)方式

1、當(dāng)今,我們正處在信息時(shí)代,不但面對巨大的信息量,信息的表現(xiàn)形式也越來越豐富。越來越多的公司和個(gè)人正在利用音頻、視頻等多媒體技術(shù)發(fā)布和傳播信息。一些多媒體應(yīng)用系統(tǒng)(如視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)等)也不斷出現(xiàn)。隨著PC等智能終端的日益普及,用戶有能力而且希望通過便利的方法獲得這些信息。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)并將繼續(xù)改變我們的生活方式。多媒體應(yīng)用的環(huán)境正由桌面平臺(如多媒體PC)向網(wǎng)絡(luò)多媒體平臺和簡單智能終端相結(jié)合的方向演進(jìn),網(wǎng)絡(luò)將成為無可比擬的超級服務(wù)器。想要使用網(wǎng)絡(luò)中的多媒體信息,就必須實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)訪問和傳輸這些信息。流媒體技術(shù)正是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。一流媒體所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nter-net/I

2、ntranet播放的媒體格式,如音頻、視頻或多媒體文件。流媒體在播放前并不下載整個(gè)文件,只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存,在計(jì)算機(jī)中對數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存并使媒體數(shù)據(jù)正確地輸出。流媒體的數(shù)據(jù)流隨時(shí)傳送隨時(shí)播放,只是在開始時(shí)有些延遲。顯然,流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸,流式傳輸主要指將整個(gè)音頻和視頻及三維媒體等多媒體文件經(jīng)過特定的壓縮方式解析成一個(gè)個(gè)壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)順序或?qū)崟r(shí)傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中,用戶不必象采用下載方式那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢,而是只需經(jīng)過幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在用戶的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備對壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看。此時(shí)多媒體文

3、件的剩余部分將在后臺的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。與單純的下載方式相比,這種對多媒體文件邊下載邊播放的流式傳輸方式不僅使啟動(dòng)延時(shí)大幅度地縮短,而且對系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低,極大地減少用戶等待的時(shí)間。流媒體可以邊下載邊播放,最大的特點(diǎn)在于互動(dòng)性,這也是互聯(lián)網(wǎng)最具吸引力的地方。因此流媒體主要用于傳送音頻和視頻信號碼流。二 流媒體技術(shù)原理流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議C RTP/UDP)來傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要緩存。因?yàn)橐粋€(gè)實(shí)時(shí)音視頻源或存儲(chǔ)的音

4、視頻文件在傳輸中被分解為許多數(shù)據(jù)包，而網(wǎng)絡(luò)又是動(dòng)態(tài)變化的，各個(gè)包選擇的路由可能不相同，故到達(dá)客戶端的時(shí)延也就不同，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包有可能后到。為此，需要使用緩存系統(tǒng)來消除時(shí)延和抖動(dòng)的影響，以保證數(shù)據(jù)包順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能夠連續(xù)輸出。通常高速緩存所需容量并不大，因?yàn)橥ㄟ^丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容可以重新利用空出的空間來緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容。 流式傳輸?shù)倪^程一般如下: 用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來; Web瀏覽器啟動(dòng)音視頻客戶程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對音視頻客戶程序初始化，

5、這些參數(shù)可能包括目錄信息、音視頻數(shù)據(jù)的編碼類型或與音視頻檢索相關(guān)的服務(wù)器地址; 音視頻客戶程序及音視頻服務(wù)器運(yùn)行實(shí)時(shí)流協(xié)議，以交換音視頻傳輸所需的控制信息，實(shí)時(shí)流協(xié)議提供執(zhí)行播放、快進(jìn)、快倒、暫停及錄制等命令的方法; 音視頻服務(wù)器使用RTP/UDP協(xié)議將音視頻數(shù)據(jù)傳輸給音視頻客戶程序，一旦音視頻數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端，音視頻客戶程序即可播放輸出。 需要說明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與音視頻服務(wù)器建立聯(lián)系，目的是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個(gè)非運(yùn)行音視頻客戶程序的客戶機(jī)的目的地址。另外，實(shí)現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務(wù)器和播放器。三 流媒體系統(tǒng)的組成及技

6、術(shù)原理流媒體系統(tǒng)包括以下5個(gè)方面的內(nèi)容 1)編碼工具:用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式。 2)流媒體數(shù)據(jù)。 3)服務(wù)器:存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)。 4)網(wǎng)絡(luò):適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 5)播放器:供客戶端瀏覽流媒體文件。4 幾種流媒體系統(tǒng)的功能簡介（1）. Real公司的流媒體系統(tǒng) Real公司的流媒體系統(tǒng)是一個(gè)非常穩(wěn)定及性能非常好的系統(tǒng)它在全球有很高的市場占有率。它采用的是一種高性能的自適應(yīng)壓縮算法生成獨(dú)特的RM格式文件可以有很高的壓縮比.適應(yīng)56K-lOM的線路要求。Real公司的流媒體系統(tǒng)目前在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)直播領(lǐng)域無人可以替代，有大量的實(shí)際方案可供選擇.而且可

7、以適應(yīng)各個(gè)平臺的操作系統(tǒng)。目前可以選擇的平臺有NT, Linux, Solaris,HP-Unix、 AIX及Irix系統(tǒng)等。 在客戶端采用的是標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器系統(tǒng)平臺而在服務(wù)器端采用的是基于Real公司的產(chǎn)品.它通過一些協(xié)議來控制客戶端及服務(wù)器的互動(dòng)。（2）. Microsoft公司的Media Server系統(tǒng) 微軟的流媒體視頻解決方案在微軟視窗平臺上是免費(fèi)的，制作端與播放器的視音頻質(zhì)量都上佳而且易于使用。缺點(diǎn)是目前在整體解決方案上和RealNetwork的產(chǎn)品相比還有差距，且只能在微軟視窗平臺上使用(播放器除外)。因此在預(yù)算緊張時(shí)，采用微軟的流視頻解決方案是個(gè)不錯(cuò)的選擇。（3）. APPLE

8、公司的Quicklime系統(tǒng)簡介 Quicklime是Apple公司面向?qū)I(yè)視頻編輯、Web網(wǎng)站創(chuàng)建和CD-ROM內(nèi)容制作領(lǐng)域開發(fā)的多媒體技術(shù)平臺，Quicklime支持幾乎所有主流的個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺，是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是創(chuàng)建3D動(dòng)畫、實(shí)時(shí)效果、虛擬現(xiàn)實(shí)和其他數(shù)字流媒體應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。Quicklime 5是蘋果公司最新的流視頻平臺對于使用Mac OS X的用戶來說是一個(gè)比較理想的流視頻方案選擇。目前Quicklime 5播放器已經(jīng)在全世界被眾多的Mac及視窗用戶所采用是僅次于RealPlayer, Windows Media Player的流視頻播放器。Quicklime 5支持開

9、放標(biāo)準(zhǔn)RTP、RTSP協(xié)議及HTTP流。Quicklime的一個(gè)顯著特點(diǎn)是支持轉(zhuǎn)播功能和模塊化API.用戶可以方便地通過QTSS API為服務(wù)器添加新的功能。Quicklime系統(tǒng)組成:Quicklime Pro客戶端播放、編碼、編輯的高級工具Quicklime 5播放器客戶端播放、編碼、編輯工具流視頻服務(wù)器（4）.三種流媒體系統(tǒng)的比較目前流行的主要流媒體系統(tǒng)就是上面討論的三種，下表可以方便地說明它們之間的特點(diǎn)和差異.使我們在選擇流媒體系統(tǒng)時(shí)可以有個(gè)大概的概念。5.流媒體技術(shù)的主要應(yīng)用 Inteme的不斷發(fā)展決定了流媒體應(yīng)用廣闊的市場前景。流媒體技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品將廣泛用于遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)絡(luò)電臺、視

10、頻點(diǎn)播、收費(fèi)播放等。流媒體技術(shù)在企業(yè)一級的可能應(yīng)用包括電子商務(wù)、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、視頻會(huì)議、客戶支持等。6.流媒體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程按照內(nèi)容提交的方式，流媒體可以分為兩種:實(shí)況流媒體廣播(即Web廣播)和由用戶按需訪問的存檔的視頻和音頻。不論是哪一種類型的流媒體，其實(shí)現(xiàn)從攝制原始鏡頭到媒體內(nèi)容的回放都要經(jīng)過一定的過程。以ReaMedia為例來說明流媒體的制作、傳輸和使用的過程。采用視頻捕獲裝置對事件進(jìn)行錄制，對獲取的內(nèi)容進(jìn)行編輯，然后利用視頻編輯硬件和軟件對它進(jìn)行數(shù)字化處理，經(jīng)數(shù)字化的視頻和音頻內(nèi)容被編碼為流媒體(.m)格式。媒體文件或?qū)崨r數(shù)據(jù)流被保存在安裝了流媒體服務(wù)器軟件的宿主計(jì)算機(jī)上，用戶點(diǎn)擊網(wǎng)頁請求視頻流或訪問流內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫，宿主服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)向最終用戶提交數(shù)字化內(nèi)容，最終用戶利用桌面或移動(dòng)終端上的顯示媒體內(nèi)容的播放程序咖R ea l p layer進(jìn)行回放和觀看。7. 流媒體技術(shù)未來展望 隨著Inteme的飛速發(fā)展，流媒體(Streaming Media)鼓術(shù)的應(yīng)用越來越普及。多數(shù)的Inteme用戶泡括企業(yè)和個(gè)人用戶川各更多地使用流媒體技術(shù)。因此，流媒體有著廣闊的發(fā)展前景，流媒體技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品將更廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程教