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摘要：随着社会的发展与进步，我们越来越重视流媒体通信技术及其应用，流媒体通信对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍流媒体通信技术及其应用的有关内容。
关键词流媒体；通信；协议；技术；原理；质量；应用；
中图分类号：TN949.198 文献标识码：A 文章编号：
引言
目前, 流媒体技术日趋成熟, 应用日益广泛。据统计, 2005 年网上访问流媒体内容的人数增加了65%, 网上视频流媒体技术应用增长达251%。在美国约79%的家庭网络用户在电脑上安放了流媒体播放器。各路IT 英豪纷纷预言, 流媒体将成为未来互联网应用的主流, 并将推动互联网整体架构的革新。
一、流媒体概述
流媒体是指在互联网上实时、流动地传播音、视频多媒体内容的连续时基媒体。传统播放多媒体内容时是先下载整个文件, 然后再播放, 多媒体文件通常体积庞大, 因此下载需要很长时间。而流媒体采用了流式传输技术, 将多媒体文件经特定压缩方式解析成一个个压缩包, 由视频服务器向用户计算机顺序或实时传送, 用户不必等整个文件下载完毕,只需经很短的启动延时, 即可利用计算机上的解压设备对文件第一部分进行解压播放, 在第一部分开始播放的同时, 文件的其他部分不断流出,边下载边播放, 从而大大地节约了时间。
二、流媒体通信原理
由于目前的网络带宽还不能完全满足巨大的A/V、3 D 等多媒体数据流量的要求, 所以在流媒体通信技术中, 应首先对A /V、3 D 等多媒体文件数据进行预处理后才能进行流式传输。它主要包括降低质量和采用先进高效的压缩算法两个方面。其次, 与下载方式相比, 尽管流式传输对于系统缓存容量的要求大大降低, 但它的实现仍需要缓存。这是因为Internet 是以包传输为基础进行断续的异步传输。数据在传输中要被分解为许多包, 但网络又是动态变化的, 各个包选择的路由可能不尽相同,故到达用户计算机的时间延迟也就不同。所以, 使用缓存系统来弥补延时和抖动的影响, 并保证数据包传输顺序的正确, 使媒体数据能连续输出, 不会因网络暂时拥堵而使播放出现停顿。在整个的传输和控制过程中, 必须采用一定的网络协议来实现流式传输, 为用户提供可靠服务质量保证。
三、流媒体通信技术发展现状
到目前为止,Internet 上使用较多的流媒体格式主要有Real Networks 公司的Real Media 、Apple 公司的Quick Time 和Micro soft 公司的Windows Media 。
Real Network s 公司的R e al Media 包括Real Audio。、Real video 和Real Flash 三类文件。其中Real Audi 。用来传输接近CD 音质的音频数据; Real Video 用来传输不间断的视频数据; Real Rash 则是Re al Network s 公司与Micro media 公司新近联合推出的一种高压缩比的动画格式。其中所采用的Sure stream ( 自适应流) 技术是Real Network s 公司具有代表性的技术。它通过Real server 将A/V文件以流的方式传输, 然后利用Sure stream 方式, 根据客户端不同的拨号速率(不同的带宽), 让传输的A/V信息自动适应带宽, 并始终以流畅的方式播放。
Apple公司的Quick Time 于1991年登台亮相,它由Quick Time 电影文件格式、Quick Time 内置媒体服务系统和Quick Time 媒体抽象层组成。其支持各种格式的静态图像文件; 内置Web浏览器插件( Plug一in ) 技术; 支持IET F (Internet Engineering Task Force ) 流标准以及RT P、RT SP、S D P、FT P 和H T T 等网络协议; 支持多种视频和动画格式。
Micro soft 公司的Windows Media 的核心是A SF（Advanced Stream Format )。A SF 是一种数据格式,音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式, 以网络数据包的形式传输, 实现流式多媒体内容发布。其中, 在网络上传输的内容就称为A SF Stream。A SF 支持任意的压缩/ 解压缩编码方式, 并可以使用任何一种底层网络传输协议,具有很大的灵活性。
除了上述流媒体技术的三种主要格式外, 流媒体技术还有Micro media 的Shock wave Flash 技术、Shock wave for Anthro ware 、Shockwave for Director 技术和Streaming Shock wave 。而由Intel 公司与Meta Creations 公司联合发布的基于Intel 架构的网上3 D 开放文件标准Meta stream 3 D 文件格式具有小文件量及流传输的特点, 比其他任何一种已存在的In te m et 3 D 技术压缩率都高, 使得在网上浏览Meta Stream 3 D 图像非常快捷。
四、流媒体技术的应用
4.1 远程教育
电脑的普及、多媒体技术的发展以及互联网的迅速崛起, 给远程教育带来了新的机遇。世界各国都正大力开展包括网络教育在内的远程教育。在远程教学过程中, 最基本的要求是将信息从教师端传递到远程的学生端, 需要传递的信息可能是多元化的, 这其中包括各种类型的数据:如视频、音频、文本、图片等。将这些资料从一端传递到另一端是远程教学需要解决的问题, 而如何将这些信息资料有效地组合起来以达到更好的教学效果, 更是我们思考的重要方面。由于当前网络带宽的限制, 流式媒体无疑是最佳的选择, 学生可以在家通过1 台计算机、1 条电话线、1只Modem 就可以参加到远程教学当中来。对于教师来讲, 也无须做过多的准备, 授课方法基本与传统授课方法相同, 只不过面对的是摄像头和计算机而已。
就目前来讲, 能够在互联网上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体, 像Real System, Flash, Shockwave 等技术就经常应用到网络教学中。大型企业可以利用基于流技术的远程教育系统作为对员工进行培训的手段, 这里不仅可以利用视频和音频, 计算机屏幕的图形捕捉也可以被用流的方式传送给学员。随着网络及流媒体技术的发展, 越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式。
4.2 宽带网视频点播
在前面的遠程教育中曾经提到过VOD ——视频点播, 视频点播技术已经不是什么新鲜的概念了, 最初的VOD 应用于卡拉OK 点播, 当时的VOD 系统是半自动的, 需要人工参与。随着计算机的发展, VOD 技术逐渐应用于局域网及有线电视网中, 此时的VOD 技术趋于完善, 但有一个困难阻碍了VOD 技术的发展, 那就是音视频信息的庞大容量。这样服务器端不仅需要大量的存储系统, 同时还要负荷大量的数据传输, 导致服务器根本无法进行大规模的点播。同时由于局域网中的视频点播覆盖范围小, 用户也无法通过互联网等网络媒介收听或观看局域网内的节目。此时流媒体技术出现了, 在视频点播方面我们完全可以遗弃局域网而使用互联网, 由于流媒体经过了特殊的压缩编码, 使得它很适合在互联网上传输。客户端采用浏览器方式进行点播, 基本无需维护。由于采用了先进的机群技术, 可对大规模的并发点播请求进行分布式处理, 使其能适应大规模的点播环境。随着宽带网和信息家电的发展, 流媒体技术会越来越广泛地应用于视频点播系统, 也许有一天你也可以在自己的家中欣赏到与电视节目相当的流式视频节目。就当前而言, 很多大型的新闻娱乐媒体都在Internet上提供基于流技术的音视频节目, 如国外的CNN, CBS 以及我国的中央电视台、北京电视台等, 有人将这种Internet 上的播放节目称之为“ webcast”。
4.3 互联网直播
也许大家只听说过现场直播、卫星转播之类的名词, 对于互联网直播( 或称为网络直播) 的概念还并不太熟悉。随着互联网的普及, 网民越来越多, 从互联网上直接收看体育赛事、重大庆典、商贸展览已成为很多网民的愿望。而很多厂商希望借助网上直播的形式将自己的产品和活动传遍全世界, 这也许是任何一种媒体都不能达到的。这一切都促成了互联网直播的形成。但是网络带宽问题一直困扰着互联网直播的发展, 不过随着寬带网的不断普及和流媒体技术的不断改进, 互联网直播已经从实验阶段走向了实用阶段, 并能够提供较满意的音、视频效果。流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色。首先, 流媒体实现了在低带宽的环境下提供高质量的影音; 其次, 像Real 公司的Sure Stream 这样的智能流技术, 可以保证不同连接速率下的用户可以得到不同质量的影音效果; 此外, 流媒体的Multicast( 多址广播) 技术可以大大减少服务器端的负荷, 同时最大限度地节省了带宽。无论从技术上还是从市场上考虑, 现在互联网直播是流媒体众多应用中最成熟的一个。已经有很多公司提供网上直播服务, 每年一度的《春节晚会》就提供网上现场直播。
4.4 视频会议
视频会议是流媒体的一个商业用途。通过流媒体还可以进行点对点的通信, 最常见的例子就是可视电话。只要有1 台已经接入互联网的电脑和1 个摄像头, 就可以与世界任何地点的人进行音视频的通信。此外,大型企业可以利用基于流技术的视频会议系统来组织跨地区的会议和讨论, 从而节省大量的开支。一个实际的例子是美国第二大证券交易商从2000 年开始, 采用Starlight Network 公司提供的流技术方案, 为其分布在全球500 多个城市和地区的分公司经纪人和投资咨询员实时提供到桌面的财经新闻, 使他们的客户获取更多的投资利润。
结束语
当前, 流媒体在很多传统方面的应用如流视频会议等都取得了突破性的进展, 但仍存在很多如服务质量等值得改进并完善的地方。进一步完善目前流媒体服务并把流媒体应用到更多的环境中如远程医疗等将是各应用服务商的主要问题。
参考文献
[1]付景叶.宽带流媒体技术的应用及发展[J].机械管理开发,2006.
[2]吴莉娅.宽带流媒体技术、应用及发展[J].计算机与现代化,2005.
[3]李朝洪,张洪涛.流媒体技术在广电宽带网络的应用[J].中国有线电视,2005
[4]骆静.宽带流媒体通信技术及应用[J].科技情报开发与经济,2006
[5]昊国勇, 邱学刚, 万燕仔编著网络视频流媒体技术与应用. 北京: 北京邮电大学出版社.2009
关键词流媒体；通信；协议；技术；原理；质量；应用；
中图分类号：TN949.198 文献标识码：A 文章编号：
引言
目前, 流媒体技术日趋成熟, 应用日益广泛。据统计, 2005 年网上访问流媒体内容的人数增加了65%, 网上视频流媒体技术应用增长达251%。在美国约79%的家庭网络用户在电脑上安放了流媒体播放器。各路IT 英豪纷纷预言, 流媒体将成为未来互联网应用的主流, 并将推动互联网整体架构的革新。
一、流媒体概述
流媒体是指在互联网上实时、流动地传播音、视频多媒体内容的连续时基媒体。传统播放多媒体内容时是先下载整个文件, 然后再播放, 多媒体文件通常体积庞大, 因此下载需要很长时间。而流媒体采用了流式传输技术, 将多媒体文件经特定压缩方式解析成一个个压缩包, 由视频服务器向用户计算机顺序或实时传送, 用户不必等整个文件下载完毕,只需经很短的启动延时, 即可利用计算机上的解压设备对文件第一部分进行解压播放, 在第一部分开始播放的同时, 文件的其他部分不断流出,边下载边播放, 从而大大地节约了时间。
二、流媒体通信原理
由于目前的网络带宽还不能完全满足巨大的A/V、3 D 等多媒体数据流量的要求, 所以在流媒体通信技术中, 应首先对A /V、3 D 等多媒体文件数据进行预处理后才能进行流式传输。它主要包括降低质量和采用先进高效的压缩算法两个方面。其次, 与下载方式相比, 尽管流式传输对于系统缓存容量的要求大大降低, 但它的实现仍需要缓存。这是因为Internet 是以包传输为基础进行断续的异步传输。数据在传输中要被分解为许多包, 但网络又是动态变化的, 各个包选择的路由可能不尽相同,故到达用户计算机的时间延迟也就不同。所以, 使用缓存系统来弥补延时和抖动的影响, 并保证数据包传输顺序的正确, 使媒体数据能连续输出, 不会因网络暂时拥堵而使播放出现停顿。在整个的传输和控制过程中, 必须采用一定的网络协议来实现流式传输, 为用户提供可靠服务质量保证。
三、流媒体通信技术发展现状
到目前为止,Internet 上使用较多的流媒体格式主要有Real Networks 公司的Real Media 、Apple 公司的Quick Time 和Micro soft 公司的Windows Media 。
Real Network s 公司的R e al Media 包括Real Audio。、Real video 和Real Flash 三类文件。其中Real Audi 。用来传输接近CD 音质的音频数据; Real Video 用来传输不间断的视频数据; Real Rash 则是Re al Network s 公司与Micro media 公司新近联合推出的一种高压缩比的动画格式。其中所采用的Sure stream ( 自适应流) 技术是Real Network s 公司具有代表性的技术。它通过Real server 将A/V文件以流的方式传输, 然后利用Sure stream 方式, 根据客户端不同的拨号速率(不同的带宽), 让传输的A/V信息自动适应带宽, 并始终以流畅的方式播放。
Apple公司的Quick Time 于1991年登台亮相,它由Quick Time 电影文件格式、Quick Time 内置媒体服务系统和Quick Time 媒体抽象层组成。其支持各种格式的静态图像文件; 内置Web浏览器插件( Plug一in ) 技术; 支持IET F (Internet Engineering Task Force ) 流标准以及RT P、RT SP、S D P、FT P 和H T T 等网络协议; 支持多种视频和动画格式。
Micro soft 公司的Windows Media 的核心是A SF（Advanced Stream Format )。A SF 是一种数据格式,音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式, 以网络数据包的形式传输, 实现流式多媒体内容发布。其中, 在网络上传输的内容就称为A SF Stream。A SF 支持任意的压缩/ 解压缩编码方式, 并可以使用任何一种底层网络传输协议,具有很大的灵活性。
除了上述流媒体技术的三种主要格式外, 流媒体技术还有Micro media 的Shock wave Flash 技术、Shock wave for Anthro ware 、Shockwave for Director 技术和Streaming Shock wave 。而由Intel 公司与Meta Creations 公司联合发布的基于Intel 架构的网上3 D 开放文件标准Meta stream 3 D 文件格式具有小文件量及流传输的特点, 比其他任何一种已存在的In te m et 3 D 技术压缩率都高, 使得在网上浏览Meta Stream 3 D 图像非常快捷。
四、流媒体技术的应用
4.1 远程教育
电脑的普及、多媒体技术的发展以及互联网的迅速崛起, 给远程教育带来了新的机遇。世界各国都正大力开展包括网络教育在内的远程教育。在远程教学过程中, 最基本的要求是将信息从教师端传递到远程的学生端, 需要传递的信息可能是多元化的, 这其中包括各种类型的数据:如视频、音频、文本、图片等。将这些资料从一端传递到另一端是远程教学需要解决的问题, 而如何将这些信息资料有效地组合起来以达到更好的教学效果, 更是我们思考的重要方面。由于当前网络带宽的限制, 流式媒体无疑是最佳的选择, 学生可以在家通过1 台计算机、1 条电话线、1只Modem 就可以参加到远程教学当中来。对于教师来讲, 也无须做过多的准备, 授课方法基本与传统授课方法相同, 只不过面对的是摄像头和计算机而已。
就目前来讲, 能够在互联网上进行多媒体交互教学的技术多为流媒体, 像Real System, Flash, Shockwave 等技术就经常应用到网络教学中。大型企业可以利用基于流技术的远程教育系统作为对员工进行培训的手段, 这里不仅可以利用视频和音频, 计算机屏幕的图形捕捉也可以被用流的方式传送给学员。随着网络及流媒体技术的发展, 越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式。
4.2 宽带网视频点播
在前面的遠程教育中曾经提到过VOD ——视频点播, 视频点播技术已经不是什么新鲜的概念了, 最初的VOD 应用于卡拉OK 点播, 当时的VOD 系统是半自动的, 需要人工参与。随着计算机的发展, VOD 技术逐渐应用于局域网及有线电视网中, 此时的VOD 技术趋于完善, 但有一个困难阻碍了VOD 技术的发展, 那就是音视频信息的庞大容量。这样服务器端不仅需要大量的存储系统, 同时还要负荷大量的数据传输, 导致服务器根本无法进行大规模的点播。同时由于局域网中的视频点播覆盖范围小, 用户也无法通过互联网等网络媒介收听或观看局域网内的节目。此时流媒体技术出现了, 在视频点播方面我们完全可以遗弃局域网而使用互联网, 由于流媒体经过了特殊的压缩编码, 使得它很适合在互联网上传输。客户端采用浏览器方式进行点播, 基本无需维护。由于采用了先进的机群技术, 可对大规模的并发点播请求进行分布式处理, 使其能适应大规模的点播环境。随着宽带网和信息家电的发展, 流媒体技术会越来越广泛地应用于视频点播系统, 也许有一天你也可以在自己的家中欣赏到与电视节目相当的流式视频节目。就当前而言, 很多大型的新闻娱乐媒体都在Internet上提供基于流技术的音视频节目, 如国外的CNN, CBS 以及我国的中央电视台、北京电视台等, 有人将这种Internet 上的播放节目称之为“ webcast”。
4.3 互联网直播
也许大家只听说过现场直播、卫星转播之类的名词, 对于互联网直播( 或称为网络直播) 的概念还并不太熟悉。随着互联网的普及, 网民越来越多, 从互联网上直接收看体育赛事、重大庆典、商贸展览已成为很多网民的愿望。而很多厂商希望借助网上直播的形式将自己的产品和活动传遍全世界, 这也许是任何一种媒体都不能达到的。这一切都促成了互联网直播的形成。但是网络带宽问题一直困扰着互联网直播的发展, 不过随着寬带网的不断普及和流媒体技术的不断改进, 互联网直播已经从实验阶段走向了实用阶段, 并能够提供较满意的音、视频效果。流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色。首先, 流媒体实现了在低带宽的环境下提供高质量的影音; 其次, 像Real 公司的Sure Stream 这样的智能流技术, 可以保证不同连接速率下的用户可以得到不同质量的影音效果; 此外, 流媒体的Multicast( 多址广播) 技术可以大大减少服务器端的负荷, 同时最大限度地节省了带宽。无论从技术上还是从市场上考虑, 现在互联网直播是流媒体众多应用中最成熟的一个。已经有很多公司提供网上直播服务, 每年一度的《春节晚会》就提供网上现场直播。
4.4 视频会议
视频会议是流媒体的一个商业用途。通过流媒体还可以进行点对点的通信, 最常见的例子就是可视电话。只要有1 台已经接入互联网的电脑和1 个摄像头, 就可以与世界任何地点的人进行音视频的通信。此外,大型企业可以利用基于流技术的视频会议系统来组织跨地区的会议和讨论, 从而节省大量的开支。一个实际的例子是美国第二大证券交易商从2000 年开始, 采用Starlight Network 公司提供的流技术方案, 为其分布在全球500 多个城市和地区的分公司经纪人和投资咨询员实时提供到桌面的财经新闻, 使他们的客户获取更多的投资利润。
结束语
当前, 流媒体在很多传统方面的应用如流视频会议等都取得了突破性的进展, 但仍存在很多如服务质量等值得改进并完善的地方。进一步完善目前流媒体服务并把流媒体应用到更多的环境中如远程医疗等将是各应用服务商的主要问题。
参考文献
[1]付景叶.宽带流媒体技术的应用及发展[J].机械管理开发,2006.
[2]吴莉娅.宽带流媒体技术、应用及发展[J].计算机与现代化,2005.
[3]李朝洪,张洪涛.流媒体技术在广电宽带网络的应用[J].中国有线电视,2005
[4]骆静.宽带流媒体通信技术及应用[J].科技情报开发与经济,2006
[5]昊国勇, 邱学刚, 万燕仔编著网络视频流媒体技术与应用. 北京: 北京邮电大学出版社.2009