劉俊姝

【摘 要】互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展使流媒體廣泛應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的連續(xù)時基媒體，如：音頻、視頻或多媒體文件。一個完整的流媒體是相關軟硬件的完美集成，它包括壓縮編碼、內容編輯存儲和播放、應用服務器等。本篇將對實現(xiàn)流媒體的關鍵技術“流式傳輸”作一簡要闡述，以及如何實現(xiàn)實時播放的。

【關鍵詞】流媒體；流式傳輸；實時

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，它是指廠家用一個視頻傳送服務器把節(jié)目當成數(shù)據(jù)包發(fā)出，傳送到網(wǎng)絡上。用戶通過解壓設備對這些數(shù)據(jù)進行解壓后，節(jié)目就會像發(fā)送前那樣顯示出來。

這個過程的一系列相關的包稱為“流”。流媒體實際指的是一種新的媒體傳送方式，而非一種新的媒體。流媒體技術全面應用后，人們在網(wǎng)上聊天可直接語音輸入；如果想彼此看見對方的表情，只要雙方各有一個攝像頭就可以了；在網(wǎng)上看到感興趣的商品，點擊以后，講解員和商品的影像就會出現(xiàn)；更有真實感的影像新聞就會出現(xiàn)。

2.流媒體的傳輸

流式傳輸方式則是將整個A/V及3D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上利用解壓設備（硬件或軟件）對壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓后進行播放和觀看。此時多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務器內繼續(xù)下載。

在網(wǎng)絡上傳輸音/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，避免了用戶必須等待整個文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點。

流式傳輸定義很廣泛，現(xiàn)在主要指通過網(wǎng)絡傳送媒體（如視頻、音頻）的技術總稱。實現(xiàn)流式傳輸有兩種方法：實時流式傳輸（Realtime streaming）和順序流式傳輸（progressive streaming）。一般說來，如視頻為實時廣播，或使用流式傳輸媒體服務器，或應用如RTSP的實時協(xié)議，即為實時流式傳輸。如使用HTTP服務器，文件即通過順序流發(fā)送。

3.流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)條件

流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要“緩存”。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡是動態(tài)變化的，各個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)來彌補延遲和抖動的影響，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)絡暫時擁塞而使播放出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結構來存儲數(shù)據(jù)，所以高速緩存所需容量并不大，通過丟棄已經(jīng)播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內容。

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，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)倪^程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務后，Web瀏覽器與Web服務器之間使用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；然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/VHelper程序，使用HTTP從Web服務器檢索相關參數(shù)對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)的編碼類型或與A/V檢索相關的服務器地址。

4.網(wǎng)上數(shù)據(jù)的交換

針對軟件、設備和數(shù)據(jù)傳輸速度上的差別，用戶以不同瀏覽音視頻內容。為滿足客戶要求，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，此文件稱為智能流文件，即創(chuàng)建可擴展流式文件。當客戶端發(fā)出請求，它將其帶寬容量傳給服務器，媒體服務器根據(jù)客戶帶寬將智能流文件相應部分傳送給用戶。以此方式，用戶可看到最可能的優(yōu)質傳輸，制作人員只需要壓縮一次，管理員也只需要維護單一文件，而媒體服務器根據(jù)所得帶寬自動切換。

流媒體實現(xiàn)方式如下：智能流在RealSystem G2中是對所謂自適應流管理（ASM）API的實現(xiàn)，ASM描述流式數(shù)據(jù)的類型，輔助智能決策，確定發(fā)送哪種類型數(shù)據(jù)包。文件格式和廣播插件定義了ASM 規(guī)則。用最簡單的形式分配預定義屬性和平均帶寬給數(shù)據(jù)包組。對高級形式，ASM規(guī)則允許插件根據(jù)網(wǎng)絡條件變化改變數(shù)據(jù)包發(fā)送。每個ASM規(guī)則可有一定義條件的演示式，如演示式定義客戶帶寬是5，000到15，000Kbps，包損失小于2.5%。如此條件描述了客戶當前網(wǎng)絡連接，客戶就訂閱此規(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)絡條件變化，客戶就訂閱一個不同規(guī)則。

在客戶端與媒體服務器之間需要建立一個單獨的數(shù)據(jù)通道，從一臺服務器送出的每個數(shù)據(jù)包只能傳送給一個客戶機，這種傳送方式稱為單播。每個用戶必須分別對媒體服務器發(fā)送單獨的查詢，而媒體服務器必須向每個用戶發(fā)送所申請的數(shù)據(jù)包拷貝。這種巨大冗余首先會造成服務器沉重的負擔，響應時間過長，甚至停止播放，管理人員也被迫購買硬件和帶寬來保證。

IP組播技術構建一種具有組播能力的網(wǎng)絡，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復制到多個通道上。采用組播方式，單臺服務器能夠對幾十萬臺客戶機同時發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時。媒體服務器只需要發(fā)送一個信息包，而不是多個；所有發(fā)出請求的客戶端共享同一信息包。信息可以發(fā)送到任意地址的客戶機，減少網(wǎng)絡上傳輸?shù)男畔目偭?。網(wǎng)絡利用效率大大提高，成本大為下降。

點播連接是客戶端與服務器之間的主動的連接。在點播連接中，用戶通過選擇內容項目來初始化客戶端連接。用戶可以開始、停止、后退、快進或暫停流。點播連接提供了對流的最大控制，但這種方式由于每個客戶端各自連接服務器，卻會迅速用完網(wǎng)絡帶寬。

5.流媒體業(yè)務發(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，流媒體技術廣泛應用于多媒體新聞發(fā)布、在線直播、視頻點播、遠程教育、遠程醫(yī)療、網(wǎng)絡電臺。流媒體技術的應用將為網(wǎng)絡信息交流帶來革命性的變化和繁華，對人們的工作和生活將產生深遠的影響。一個完整的流媒體解決方案應是相關軟硬件的完美集成，它大致包括內容采集、 視音頻捕獲和壓縮編碼、內容編輯、內容存儲和播放、應用服務器內容管理發(fā)布及用戶管理等多方面。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，實現(xiàn)實時播放。

【參考文獻】

[1]林宗福主編.多媒體技術基礎（第三版）.清華大學出版社.