流媒体技术

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1 概述

流媒体技术是一种专门用于网络多媒体信息传播和处理的新技术,该技术

能够在网络上实现传播和播放同时进行的实时工作模式,相对于其他的一些音、视频网络传输和处理技术,流媒体比较成熟和使用,目前已经成为网上音、视

频(特别是实时音视频)传输的主要解决方案。

流媒体与常规视频媒体之间的不同在于,流媒体可以边下载边播放。“流”

的重要作用体现在可以明显的节省时间,由于常规视频媒体文件比较大,并且

只能下载下来后才能播放,因此下载需要很长的时间,妨碍了信息的流通,流

媒体的应用是近几年来Internet发展的产物,广泛应用于远程教育、网络电台、视频点播、收费播放等。

2 流媒体技术原理

流媒体的传输的实现需要缓存。因为internet以分组传输为基础进行断续

的异步传输,对一个实时的A/V源或存储的A/V文件。在传输中它们要被分

解为许多的分组,由于网络是动态变化的,各个分组选择的路由可能不尽相同,故到达客户端的时间延迟也就不等,甚至先发的数据分组有可能后到。为此,

使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响,并保证分组的顺序正确,从而使媒体

数据能连续输出,而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。

流媒体传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销,因此

不太适合传输实时数据。在流媒体传输的实现方案中,一般采用HTTP/TCP来

传输控制信息,而用RTP/UDP来传输实时声音数据。

一般描述如下:用户选择某一流媒体服务后,Web浏览器与Web服务器之间

使用HTTP/TCP交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从原始信息中检

索出来,然后客户机上的Web浏览器启动A/V Helper程序,使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。

A/V Helper程序及A/V服务器运行实时流协议(RTSP,Real-Time Streaming Protocol),以交换A/V传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似,RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制

等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户

程序(一般可以认为客户程序等同于Helper程序),一旦A/V数据抵达客户端,A/V客户程序即可播放输出。

需要说明的是,在流媒体传输中。使用RTP/UDP和RTSP/TCP两种不同

的通信协议与A/V服务器建立联系,是为了能够把服务器的输出重定向到一个

不同于运行A/V Helper程序所在客户机的目的地址。实现流媒体传输一般都

需要专用服务器和播放器。

流式传输技术又分两种,一种是顺序流式传输,另一种是实时流式传输。

顺序流式传输是顺序下载,在下载文件的同时用户可以观看,但是,用户

的观看与服务器上的传输并不是同步进行的,用户是在一段延时后才能看到服

务器上传出来的信息,或者说用户看到的总是服务器在若干时间以前传出来的

信息。在这过程中,用户只能观看已下载的那部分,而不能要求跳到还未下载

的部分。顺序流式传输比较适合高质量的短片段,因为它可以较好地保证节目

播放的最终质量。它适合于在网站上发布的供用户点播的音视频节目。

在实时流式传输中,音视频信息可被实时观看到。在观看过程中用户可快

进或后退以观看前面或后面的内容,但是在这种传输方式中,如果网络传输状

况不理想,则收到的信号效果比较差。

在运用流媒体技术时,音视频文件要采用相应的格式,不同格式的文件需

要用不同的播放器软件来播放,所谓“一把钥匙开一把锁”。采用流媒体技术

的音视频文件主要有三大“流派”。

一是微软的ASF(Advanced Stream Format)。这类文件的后缀是.asf

和.wmv,与它对应的播放器是微软公司的“Media Player”。用户可以将图形、声音和动画数据组合成一个ASF格式的文件,也可以将其他格式的视频和音频

转换为ASF格式,而且用户还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像

机等外设的数据保存为ASF格式。

二是RealNetworks公司的RealMedia,它包括RealAudio、RealVideo和RealFlash三类文件,其中RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据,RealVideo用来传输不间断的视频数据,RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司联合推出的一种高压缩比的动画格式,这类文件的后缀是.rm,文件对应的播放器是“RealPlayer”。

三是苹果公司的QuickTime。这类文件扩展名通常是 .mov,它所对应的播

放器是“QuickTime。”

此外,MPEG、AVI、DVI、SWF等都是适用于流媒体技术的文件格式。

由于流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制,

因此被广泛运用于网上直播、网络广告、视频点播、远程教育、远程医疗、视

频会议、企业培训、电子商务等多种领域。

3 流媒体传输模式

3.1 单播

在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道,从一台服务器

送出的数据包只能传送给一个客户机,这种传送方式成为单播。每个用户必须

分别对媒体服务器发送单独的查询,而媒体服务器必须向每个用户发送所申请

的数据包拷贝。这种巨大的冗余首先造成服务器沉重的负担,响应需要很长时间,甚至停止播放;管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。

单用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流媒体。单播连接提供了对流媒体

的最大控制。