流媒體技術發(fā)展現(xiàn)狀.doc

北京理工大學現(xiàn)代遠程教育學院畢業(yè)設計(論文)第一章 流媒體技術的現(xiàn)狀與發(fā)展1.1流媒體的發(fā)展過程1.1.1 現(xiàn)有視頻格式概述影像格式(Video)日常生活中接觸較多的VCD、多媒體CD這些都是影像文件。影像文件不僅包含了大量圖像信息，同時還容納大量音頻信息。所以，影像文件的容量往往是非常大的。1.1.2 VOD視頻點播技術視頻點播技術的出現(xiàn)，是視頻信息技術領域的一場革命，其巨大的潛在市場，使世界主要發(fā)達國家都投入了大量的資金，加速開發(fā)和完善這一系統(tǒng)。1.1.3流媒體技術的出現(xiàn)流媒體技術的出現(xiàn)，正好彌補了VOD技術的不足之處。1.2流式傳輸?shù)母袷郊疤攸c1.2.1流媒體能為我們做什么流媒體的定義很廣泛，大多數(shù)時候指的是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放上網(wǎng)站服務器，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個壓縮文件下載到自己機器就可以觀看的視頻/音頻傳輸、壓縮技術。流媒體也指代由這種技術支持的某種特定文件格式：壓縮流式文件，它通過網(wǎng)絡傳輸，并通過個人電腦軟件進行解碼。1.2.2 流媒體技術、格式縱覽流媒體給網(wǎng)民們帶來了巨大的影響，曾幾何時，如果需要下載一部VCD格式的影片，大小約為650M，寬帶的今天也需要下載3個多小時。如果影片采用流媒體技術來進行壓縮，只需要100M，并且用戶可以邊看邊下載，整個下載的過程都在后臺運行。最大的優(yōu)點，就是不會占用本地的硬盤空間。其實流媒體采用的是有損壓縮，就好比我們常說的MP3，因此在音影品質(zhì)上有所差異。1.2.3流式視頻格式前邊提到過視頻格式，現(xiàn)在再來說一下流式視頻格式。目前，很多視頻數(shù)據(jù)要求通過Internet來進行實時傳輸，前面我們曾提及到，視頻文件的體積往往比較大，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡帶寬卻往往比較“狹窄”?？陀^因素限制了視頻數(shù)據(jù)的實時傳輸和實時播放，于是一種新型的流式視頻(Streaming Video)格式應運而生了。這種流式視頻采用一種“邊傳邊播”的方法，即先從服務器上下載一部分視頻文件，形成視頻流緩沖區(qū)后實時播放，同時繼續(xù)下載，為接下來的播放做好準備。這種“邊傳邊播”的方法避免了用戶必須等待整個文件從Internet上全部下載完畢才能觀看的缺點。到目前為止，Internet上使用較多的流式視頻格式主要是以下三種：1.2.4流式傳輸?shù)奶攸c流媒體是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體能在Internet及Intranet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將動畫、視音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視頻服務器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像非流式播放那樣等到整個文件全部下載完畢后才能看到當中的內(nèi)容，而是只需經(jīng)過幾秒或幾十秒的啟動延時即可在用戶的計算機上利用相應的播放器或其它的硬件、軟件對壓縮的動畫、視音頻等流式多媒體文件解壓后進行播放和觀看，多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務器內(nèi)繼續(xù)下載。 1.3 流媒體系統(tǒng)的組成流媒體系統(tǒng)包括以下5個方面的內(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. 服務器：存放和控制流媒體的數(shù)據(jù) 4. 網(wǎng)絡：適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡 5. 播放器：供客戶端瀏覽流媒體文件 這5個部分有些是網(wǎng)站需要的，有些是客戶端需要的，而且不同的流媒體標準和不同公司的解決方案會在某些方面有所不同。第二章 Microsoft Producer概述2.1課件制作平臺Microsoft Producer簡介2.1.1 Microsoft Producer更強大的視頻、音頻的集成優(yōu)勢課件的分類一般來說，課件可分為兩大類：一類是流媒體類；另一類是網(wǎng)頁類課件。2.1.2 Producer包含的內(nèi)容Microsoft Producer與Microsoft PowerPoint能做到不錯的整合，使用戶找到了一種更好處理現(xiàn)有數(shù)字媒體的方式，而Producer對于多種網(wǎng)絡環(huán)境和Windows媒體技術的全面支持，則將其應用范圍更加擴展。2.2 Producer的功能2.2.1 Producer的功能簡述由于Microsoft Producer具有技術先進、操作方便和經(jīng)濟適用等特點，因此它可以應用到商業(yè)宣傳、信息溝通和教育培訓等多個領域，以下是Producer的幾個主要應用方面。2.2.2 Producer內(nèi)置的Windows Media技術Producer內(nèi)置了Windows Media技術，主要是Windows Media編碼器，下面我們對它做一下介紹。2.3點播應用系統(tǒng)應用拓撲圖第三章 流媒體應用的設計與同步3.1應用流媒體技術進行設計的優(yōu)點流媒體服務系統(tǒng)在強調(diào)對數(shù)據(jù)對象的共享使用和追求最大化的數(shù)據(jù)吞吐率的同時，更強調(diào)對高速、穩(wěn)定和連續(xù)的訪問流支持，強調(diào)對同步的支持，從而確保媒體數(shù)據(jù)的按時到達。3.2視頻壓縮的主要技術3.2.1 MPEG壓縮標準MPEG-4, 它以其出色的媒體性能，圖形質(zhì)量接近DVD，聲音品質(zhì)接近CD，到底什么是MPEG呢？我們知道，多媒體信息主要包括圖像、聲音和文本三大類，其中視頻、音頻等信號的信息量是非常大的。對于音頻處理來說，傳輸數(shù)字圖像所需的帶寬遠高于前者，例如，NTSC圖像以大約640480的分辨率，24bits像素，每秒30幀的質(zhì)量傳輸時，其數(shù)據(jù)率達28MB字節(jié)秒或221MB位秒。而且以這個速率保存的15秒的未壓縮視頻圖像將占用420MB字節(jié)的內(nèi)存空間，顯然這樣的要求對臺式計算機來說是難以接受的。所以，視頻圖像的壓縮編碼方法MPEG就應運而生了。3.2.2 REAL壓縮技術.ra格式是RealNetworks公司所開發(fā)的一種流式音頻RealAudio文件格式。.rm格式則是流式視頻RealVedio文件格式。RealSystem由媒體內(nèi)容制作工具RealProducer、服務器端RealServer、客戶端軟件（ClientSoftware）三部分組成（如下圖）。其流媒體文件包括RealAudio、RealVideo、RealPresentation和RealFlash四類文件，分別用于傳送不同的文件。RealSystem采用SureStream技術，自動地并持續(xù)地調(diào)整數(shù)據(jù)流的流量以適應實際應用中的各種不同網(wǎng)絡帶寬需求，輕松在網(wǎng)上實現(xiàn)視音頻和三維動畫的回放。3.2.3 微軟公司的壓縮標準MicrosoftMediatechnology的ASF也是流行一種網(wǎng)上流媒體格式。它的使用與windows操作系統(tǒng)是分不開的，其播放器MicrosoftMediaPlayer已經(jīng)與windows捆綁在一起，不僅用于Web方式播放，還可以用于在瀏覽器以外的地方來播放影音文件。3.3 流媒體的同步支撐技術3.3.1 實時傳輸協(xié)議RTP與RTCPRTP（Real-timeTransportProtocol）是用于Internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議。RTP被定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現(xiàn)流同步。RTP通常使用UDP來傳送數(shù)據(jù)，但RTP也可以在TCP或ATM等其他協(xié)議之上工作。當應用程序開始一個RTP會話時將使用兩個端口：一個給RTP，一個給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或擁塞控制，它依靠RTCP提供這些服務。通常RTP算法并不作為一個獨立的網(wǎng)絡層來實現(xiàn)，而是作為應用程序代碼的一部分。實時傳輸控制協(xié)議RTCP。 RTCP(Real-timeTransport ControlProtocol)和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務。在RTP會話期間，各參與者周期性地傳送RTCP包。RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計資料，因此，服務器可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。3.3.2 流媒體的系統(tǒng)同步系統(tǒng)同步是底層同步。在網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中，要考慮不同類型的媒體數(shù)據(jù)段在傳輸變換中的延遲、分組中的時間次序錯位、丟失等情況，同步機制比較復雜，本文只通過分析其QoS（Quality of Service）來討論流媒體服務端的服務質(zhì)量。在流媒體應用系統(tǒng)中，視頻、音頻流只要滿足一定的QoS（如視頻流平均33ms處理一幀，音頻可以采用44.1KHz的采樣頻率），認為是可接受的，因此當系統(tǒng)負載較大時，可在QoS允許的范圍內(nèi)，通過適當降低某些任務的服務質(zhì)量來保證系統(tǒng)中所有任務的服務質(zhì)量。3.3.3流媒體的媒體間同步網(wǎng)絡的帶寬是完成流媒體傳輸?shù)奈镔|(zhì)基礎，在傳輸聲音、圖像、視頻等多媒體信息流時，即使這些媒體流予以壓縮，所需的帶寬仍然比文字文件大，但并不是有足夠的帶寬就可以完全解決流媒體傳輸問題。一般而言，所需帶寬的多少是與應用密切相關的，從應用角度來看，只要用戶數(shù)不斷增加、信息服務量不斷增加，帶寬有多少都是不夠的。同步是媒體流的基本控制方法。流媒體是時間屬性的表現(xiàn)，而HTTP協(xié)議不能提供時間的可靠性，因此產(chǎn)生了RTSP（Real-Time Streaming Protocol）協(xié)議。3.3.4 流媒體的用戶層同步用戶層同步或交互同步，是最上層的同步，要求能反映和滿足用戶的交互性，容易為用戶理解接受。用戶層同步是交互性參與的同步，用戶可以控制和使用信息，如反復調(diào)用感興趣的內(nèi)容、快速掠過不感興趣的部分。例如，用戶在借助流媒體學習外語的過程中，可以反復收聽難以理解的聽力內(nèi)容。3.3.5 Producer實現(xiàn)影音同步的方法Producer中的同步問題其本質(zhì)上屬于同步多媒體同步問題。同步（Synchronization）問題是多媒體的一個重要特征。Producer包括三個同步：腳本同步、解碼同步和網(wǎng)絡同步，其中解碼同步是指視頻、語音和數(shù)據(jù)的同步，網(wǎng)絡同步是指視頻、音頻的同步。所以為了能夠上網(wǎng)瀏覽課件，上網(wǎng)的人必須滿足一定的要求，比如分辨率為800*600。還有一個就是帶寬的問題。有的人是撥號上網(wǎng)的，上網(wǎng)速度在50kbps左右，有的人是通過ISDN上網(wǎng)的，速度在128kbps左右，還有的人是通過寬帶上網(wǎng)，速度在1M以上等等。所以Producer通過Microsoft Media編碼器要對視頻、音頻文件進行必要的壓縮編碼,以次來滿足帶寬的不同要求。下面我們就來講述Microsoft Media編碼器所用到的視頻、音頻壓縮編碼的標準MPEG-4。第四章 流媒體的解決方案一個完整的流媒體解決方案應是相關軟硬件的完美集成，它大致包括下面幾個方面的內(nèi)容：即內(nèi)容采集、視音頻捕獲和壓縮編碼、內(nèi)容編輯、內(nèi)容存儲和播放、應用服務器內(nèi)容管理和發(fā)布。 第五章 結論本論文所取得的成果在這次的畢業(yè)設計里深入的接觸了流媒體課件這部分的制作，并和同組的成員一起制作出了一大批基于Producer發(fā)布出來的成功課件，從課程的錄制，Producer剪輯，音頻視頻轉換，Producer的自由發(fā)布，到網(wǎng)頁的制作修改都參與制作并參與最后的修改審查工作。到最后把所做的課件都已經(jīng)發(fā)布在網(wǎng)絡上我們的網(wǎng)站里，供其他同學們即使在家也能參與學習。體驗到了流媒體技術應用于遠程教育事業(yè)，以至于應用于網(wǎng)絡傳輸里的所帶給我們的便利。流媒體技術的發(fā)展淺析近年來，流媒體技術在世界范圍內(nèi)得到應用。隨著寬帶網(wǎng)絡的建設，用戶對網(wǎng)絡的使用，已不僅僅停留在信息查詢上，用戶對寬帶網(wǎng)絡的使用開始向娛樂，影視欣賞等方向轉移，對流媒體的應用需求也從簡單的了解信息向視聽欣賞上轉變。人們希望通過寬帶網(wǎng)絡獲得交互式的影視感受，因