流媒体技术及解决方案探讨

流媒体技术及解决方案探讨

（湖北工业大学，湖北武汉430068）

介绍了流媒体的概念、技术原理，阐明了流媒体技术的应用，并通过具体案例介绍了基于流媒体技术的系统解决方案。

标签：流媒体；解决方案

1 流媒体的概念

流媒体技术起源于窄带互联网时期。互联网的普及和多媒体技术在互联网上的应用，迫切要求能解决实时传送视频、音频、计算机动画等媒体文件的技术，在这种背景下，于是产生了流式传输技术及流媒体。

什么是流媒体（Streaming Media）呢？流媒体又叫流式媒体，它是指商家用一个视频传送服务器把多媒体文件经过特殊的压缩分成一个个压缩包，传送到网络上。这个过程的一系列相关的包称为“流”。用户通过解压设备对这些数据包进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。流媒体是以流式传输技术通过网络传输、在时间上具有连续性的媒体文件。由此可见流媒体同时包含下列特征:（1）流媒体的内容主要是在时间上连续的媒体数据。像视频、音频、多媒体和计算机动画等都是时间上连续的媒体文件；（2）该媒体可以不经转换便能采用流式传输技术传输，这是流媒体技术的最重要特征；（3）应用于网络，特别适用于互联网上。客户端需要播放软件或在浏览器上加上插件才能收听或收看流媒体。总之，流媒体也可以理解为是一种适合流式传输的媒体文件格式。人们通常把携带流媒体的数据包称作流典型的流是视频流和音频流。

与传统多媒体相比，流媒体具有以下优点:（1）启动延迟大幅度地缩短。（2）对系统缓存容量的需求大大降低。（3）流式传输的实现有特定的实时传输协议，更适合动画、视音频在网上的流式实时传输。

2 流媒体技术原理

2.1 流媒体技术原理

流式传输有顺序流式传输和实时流式传输两种方式。

顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的，它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式文件易于管理，但不支持现场直播，严格地说是一种点播技术。

实时流式传输与顺序流式传输不同，它需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件。实时流式传输必须匹配连

接带宽。这意味着图像质量会因网络速度降低而变差。实时流式传输允许你对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。

一般说来，如视频为实时广播，可使用流式传输媒体服务器，应用如RTSP 的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。由于互联网以包为单位进行断续的异步传输，流媒体文件在传输中要被分解为许多包。而网络是动态变化的，各个包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。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。

流式传输的过程一般是这样的: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/VHelper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。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器，其基本原理如图所示。

2.2 支持流媒体传输的网络协议

（1）RSVP：资源预留协议；

（2）RTP：实时传输协议；

（3）RTCP：实时传输控制协议；

（4）MMS：微软流媒体服务协议；

（5）RTSP：实时流协议；

（6）MIME：多目因特网电子邮件扩展协议。

2.3 三种常见的流媒体技术

目前市场上主流的流媒体技术有三种，分别是RealNetworks公司的RealMedia、Microsoft的WindowsMedia和Apple公司的QuickTime。这三家的技术都有自己的专利算法、专利文件格式甚至专利传输控制协议这三个关键要素在里面。

2.4 流媒体播放方式主要有以下几种

（1）单播；

（2）组播；

（3）点播与广播。

3 流媒体技术应用及解决方案

一个完整的流媒体解决方案应是相关软硬件的完美集成，它大致包括下面几个方面的内容：内容采集、视音频捕获和压缩编码、内容编辑、内容存储和播放、应用服务器内容管理发布及用户管理等。

3.1 远程教育

课件点播是远程教育的主要形式。它的优势是多媒体课件具有更丰富的表现力，学生可以在方便的时候学习，形式更加灵活自由。课件点播的实现方式是先制作课件，将教师讲的课程用摄像机拍摄下来，并用采集卡采集进计算机后编码成流媒体格式，制作出表现力丰富的多媒体课件。将多媒体课件放在流媒体服务器上。为了实现交互教学，将一台摄像机放在教师授课的教室，摄像机拍摄的教师授课过程实时地被传输到流媒体编码机，经过采集卡的采集、编码后再实时地上传给流媒体服务器，再由流媒体服务器实时发布到其它教室的终端计算机，并利用投影仪将老师的授课过程实时地播放出来，供这个教室的学生观看。同时为了方便与授课老师不在同一个教室的学生能与老师在授课过程中实时地交流问题，可以在学生所在的教室安装摄像机和编码计算机，用来拍摄并上传提问学生的影像，并在授课老师所在的教室安装一台终端计算机和投影仪，用来播放提问学生的视频，从而达到老师和异地学生的实时交互。

3.2 电视监播系统

以下为一套可以实时录制两套电视节目的监播系统,两台电视监录机与一台电视监录工作站通过集线器组成网络,两台电视监录机分别压缩两套节目,一台电视监播工作站作为存储管理。整个系统利用强大的压缩功能对节目进行压制，文件格式与互联网上直播与点播的格式完全兼容；用户可根据工作需要设定监录的起始和终止时间。监录时间间隔、压缩码率可任意选择；一套和二套节目的视音频信号分别送入电视监录机内进行实时录播压缩。当压缩完成后文件通过网络自动传输到电视监录工作站存储。整个系统支持24小时不间断的压缩录制。作为电视监录工作站，它负责管理视音频监录数据及索引库，拥有庞大的储存空间，可以按特定的码率保证存储监播数据；采用SQL语言编写的数据库系统可与任何程序语言数据库完全兼容。系统具有强大的自动化管理功能，可自动进行删除和更新视音频文件；可根据节目套数、日期、起录时间、终止时间等索引检索文件，也可按模糊方法查询，方便使用，所有这些操作均不影响监录工作进行。

4 结语

互联网的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大市场动力，流媒体业务正变得日益流行。流媒体技术广泛用于多媒体新闻发布、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等互联网