劉俊姝

【摘 要】互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展使流媒體廣泛應(yīng)用于日常工作和生活中。流媒體是指Internet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體，如：音頻、視頻或多媒體文件。一個(gè)完整的流媒體是相關(guān)軟硬件的完美集成，它包括壓縮編碼、內(nèi)容編輯存儲(chǔ)和播放、應(yīng)用服務(wù)器等。本篇將對(duì)實(shí)現(xiàn)流媒體的關(guān)鍵技術(shù)“流式傳輸”作一簡(jiǎn)要闡述，以及如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)播放的。

【關(guān)鍵詞】流媒體；流式傳輸；實(shí)時(shí)

1.流媒體概述

所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet播放的媒體格式。流媒體又叫流式媒體，它是指廠家用一個(gè)視頻傳送服務(wù)器把節(jié)目當(dāng)成數(shù)據(jù)包發(fā)出，傳送到網(wǎng)絡(luò)上。用戶(hù)通過(guò)解壓設(shè)備對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓后，節(jié)目就會(huì)像發(fā)送前那樣顯示出來(lái)。

這個(gè)過(guò)程的一系列相關(guān)的包稱(chēng)為“流”。流媒體實(shí)際指的是一種新的媒體傳送方式，而非一種新的媒體。流媒體技術(shù)全面應(yīng)用后，人們?cè)诰W(wǎng)上聊天可直接語(yǔ)音輸入；如果想彼此看見(jiàn)對(duì)方的表情，只要雙方各有一個(gè)攝像頭就可以了；在網(wǎng)上看到感興趣的商品，點(diǎn)擊以后，講解員和商品的影像就會(huì)出現(xiàn)；更有真實(shí)感的影像新聞就會(huì)出現(xiàn)。

2.流媒體的傳輸

流式傳輸方式則是將整個(gè)A/V及3D等多媒體文件經(jīng)過(guò)特殊的壓縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶(hù)計(jì)算機(jī)連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送。在采用“流式傳輸”方式的系統(tǒng)中，用戶(hù)不必像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(guò)幾秒或幾十秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在用戶(hù)的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備（硬件或軟件）對(duì)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)多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。

在網(wǎng)絡(luò)上傳輸音/視頻等多媒體信息，目前主要有下載和流式傳輸兩種方案。與單純的下載方式相比，這種對(duì)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(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低，避免了用戶(hù)必須等待整個(gè)文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點(diǎn)。

流式傳輸定義很廣泛，現(xiàn)在主要指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送媒體（如視頻、音頻）的技術(shù)總稱(chēng)。實(shí)現(xiàn)流式傳輸有兩種方法：實(shí)時(shí)流式傳輸（Realtime streaming）和順序流式傳輸（progressive streaming）。一般說(shuō)來(lái)，如視頻為實(shí)時(shí)廣播，或使用流式傳輸媒體服務(wù)器，或應(yīng)用如RTSP的實(shí)時(shí)協(xié)議，即為實(shí)時(shí)流式傳輸。如使用HTTP服務(wù)器，文件即通過(guò)順序流發(fā)送。

3.流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件

流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要“緩存”。因?yàn)镮nternet以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，對(duì)一個(gè)實(shí)時(shí)A/V源或存儲(chǔ)的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的，各個(gè)包選擇的路由可能不盡相同，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，避免因網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞而使播放出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。因?yàn)楦咚倬彺媸褂铆h(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所以高速緩存所需容量并不大，通過(guò)丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來(lái)緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容。

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(kāi)銷(xiāo)，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，而用RTP/UDP來(lái)傳輸實(shí)時(shí)聲音數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)倪^(guò)程一般是這樣的：用戶(hù)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(lái)；然后客戶(hù)機(jī)上的Web瀏覽器啟動(dòng)A/VHelper程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對(duì)Helper程序初始化。這些參數(shù)可能包括目錄信息、A/V數(shù)據(jù)的編碼類(lèi)型或與A/V檢索相關(guān)的服務(wù)器地址。

4.網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換

針對(duì)軟件、設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸速度上的差別，用戶(hù)以不同瀏覽音視頻內(nèi)容。為滿(mǎn)足客戶(hù)要求，Progressive networks公司編碼、記錄不同速率下媒體數(shù)據(jù)，并保存在單一文件中，此文件稱(chēng)為智能流文件，即創(chuàng)建可擴(kuò)展流式文件。當(dāng)客戶(hù)端發(fā)出請(qǐng)求，它將其帶寬容量傳給服務(wù)器，媒體服務(wù)器根據(jù)客戶(hù)帶寬將智能流文件相應(yīng)部分傳送給用戶(hù)。以此方式，用戶(hù)可看到最可能的優(yōu)質(zhì)傳輸，制作人員只需要壓縮一次，管理員也只需要維護(hù)單一文件，而媒體服務(wù)器根據(jù)所得帶寬自動(dòng)切換。

流媒體實(shí)現(xiàn)方式如下：智能流在RealSystem G2中是對(duì)所謂自適應(yīng)流管理（ASM）API的實(shí)現(xiàn)，ASM描述流式數(shù)據(jù)的類(lèi)型，輔助智能決策，確定發(fā)送哪種類(lèi)型數(shù)據(jù)包。文件格式和廣播插件定義了ASM 規(guī)則。用最簡(jiǎn)單的形式分配預(yù)定義屬性和平均帶寬給數(shù)據(jù)包組。對(duì)高級(jí)形式，ASM規(guī)則允許插件根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件變化改變數(shù)據(jù)包發(fā)送。每個(gè)ASM規(guī)則可有一定義條件的演示式，如演示式定義客戶(hù)帶寬是5，000到15，000Kbps，包損失小于2.5%。如此條件描述了客戶(hù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接，客戶(hù)就訂閱此規(guī)則。定義在規(guī)則中的屬性有助于RealServer有效傳送數(shù)據(jù)包，如網(wǎng)絡(luò)條件變化，客戶(hù)就訂閱一個(gè)不同規(guī)則。

在客戶(hù)端與媒體服務(wù)器之間需要建立一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，從一臺(tái)服務(wù)器送出的每個(gè)數(shù)據(jù)包只能傳送給一個(gè)客戶(hù)機(jī)，這種傳送方式稱(chēng)為單播。每個(gè)用戶(hù)必須分別對(duì)媒體服務(wù)器發(fā)送單獨(dú)的查詢(xún)，而媒體服務(wù)器必須向每個(gè)用戶(hù)發(fā)送所申請(qǐng)的數(shù)據(jù)包拷貝。這種巨大冗余首先會(huì)造成服務(wù)器沉重的負(fù)擔(dān)，響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，甚至停止播放，管理人員也被迫購(gòu)買(mǎi)硬件和帶寬來(lái)保證。

IP組播技術(shù)構(gòu)建一種具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到多個(gè)通道上。采用組播方式，單臺(tái)服務(wù)器能夠?qū)资f(wàn)臺(tái)客戶(hù)機(jī)同時(shí)發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無(wú)延時(shí)。媒體服務(wù)器只需要發(fā)送一個(gè)信息包，而不是多個(gè)；所有發(fā)出請(qǐng)求的客戶(hù)端共享同一信息包。信息可以發(fā)送到任意地址的客戶(hù)機(jī)，減少網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔目偭?。網(wǎng)絡(luò)利用效率大大提高，成本大為下降。

點(diǎn)播連接是客戶(hù)端與服務(wù)器之間的主動(dòng)的連接。在點(diǎn)播連接中，用戶(hù)通過(guò)選擇內(nèi)容項(xiàng)目來(lái)初始化客戶(hù)端連接。用戶(hù)可以開(kāi)始、停止、后退、快進(jìn)或暫停流。點(diǎn)播連接提供了對(duì)流的最大控制，但這種方式由于每個(gè)客戶(hù)端各自連接服務(wù)器，卻會(huì)迅速用完網(wǎng)絡(luò)帶寬。

5.流媒體業(yè)務(wù)發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和普及使流媒體技校發(fā)展迅速，流媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用于多媒體新聞發(fā)布、在線直播、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)。流媒體技術(shù)的應(yīng)用將為網(wǎng)絡(luò)信息交流帶來(lái)革命性的變化和繁華，對(duì)人們的工作和生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。一個(gè)完整的流媒體解決方案應(yīng)是相關(guān)軟硬件的完美集成，它大致包括內(nèi)容采集、 視音頻捕獲和壓縮編碼、內(nèi)容編輯、內(nèi)容存儲(chǔ)和播放、應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容管理發(fā)布及用戶(hù)管理等多方面。最首要的是理解流媒體的流式傳輸與網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換原理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)播放。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林宗福主編.多媒體技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.清華大學(xué)出版社.