流媒體技術(shù)原理及其幾種主要的實現(xiàn)方式

1、當(dāng)今,我們正處在信息時代,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文件,只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存,在計算機(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)流隨時傳送隨時播放,只是在開始時有些延遲。顯然,流媒體實現(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個壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶計算機(jī)順序或?qū)崟r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文件全部下載完畢,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(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延時大幅度地縮短,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間。流媒體可以邊下載邊播放,最大的特點在于互動性,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)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用實時傳輸協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議C RTP/UDP)來傳輸實時數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為一個實時音視頻源或存儲的音

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)又是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不相同，故到達(dá)客戶端的時延也就不同，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)來消除時延和抖動的影響，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，因為通過丟棄已經(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)膶崟r數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來; Web瀏覽器啟動音視頻客戶程序，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)器運行實時流協(xié)議，以交換音視頻傳輸所需的控制信息，實時流協(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非運行音視頻客戶程序的客戶機(jī)的目的地址。另外，實現(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)議甚至是實時傳輸協(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)目前在實時網(wǎng)絡(luò)直播領(lǐng)域無人可以替代，有大量的實際方案可供選擇.而且可

7、以適應(yīng)各個平臺的操作系統(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。（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，采用微軟的流視頻解決方案是個不錯的選擇。（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人計算機(jī)平臺，是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是創(chuàng)建3D動畫、實時效果、虛擬現(xiàn)實和其他數(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的一個顯著特點是支持轉(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和差異.使我們在選擇流媒體系統(tǒng)時可以有個大概的概念。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、頻點播、收費播放等。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)、視頻會議、客戶支持等。6.流媒體技術(shù)的實現(xiàn)過程按照內(nèi)容提交的方式，流媒體可以分為兩種:實況流媒體廣播(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)器軟件的宿主計算機(jī)上，用戶點擊網(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