流媒体技术在网络中的应用分析.docx

山西大学继续教育学院毕业论文类 别 专 科 年 级 2 0 0 6级 专 业 计算机及信息管理 姓 名 田荣芳 学 号 040 论文题目 流媒体在网络中的应用分析论文评语建议成绩 指导教师 年 月 日摘 要 基于目前网络带宽的不断提高，流媒体技术的应用范围越来越广泛。本文首先介绍说明了流媒体的定义，分析了现有的几种流媒体格式，讨论了几种在流式传输中涉及到的协议RTP、RTCP，对其原理做了深入的分析。在这之后介绍了利用Microsoft producer平台制作课件的过程以及Microsoft producer包括的内容、功能与特点以及实际应用作了详细的表达，在压缩技术里边主要讨论了MPEG技术与REAL技术、此外还探讨了流媒体同步技术与流媒体关键技术解决问题等。最后对流媒体以后的开展趋势作了分析。在这次毕业设计的任务中，运用到了微软公司的Producer，PowerPoint，Windows Media Encoder，Windows Media Player以及网页设计方面的软件，逐步架构起流媒体课件的制作过程。最终把基于流媒体技术的成品课件在网络上发布。 【关键词】流媒体 Microsoft producer MPEG QoS 同步技术 目 录前 言···············································6 第一章 流媒体技术的现状及开展·······················7 一、流媒体的开展过程································7 1、现有视频格式概述·································72、 VOD视频点播技术·······························7 3、流媒体技术的出现·································7二、流式传输的格式及特点····························7 1、流媒体能为我们做什么·····························7 2、流媒体技术、格式纵览·····························8 3、流式视频格式·····································8 4、流式传输的特点···································8 三、流媒体系统的组成································9 第二章 Microsoft Producer概述 ························10 一、课件制作平台Microsoft Producer简介···············10 1、Microsoft Producer更强大的视频、音频的集成优势·····10 2、Producer包含的内容·······························10 二、Producer的功能 ·································10 1、Producer的功能简述 ······························10 2、Producer内置的Windows Media技术·················10第三章 流媒体应用的设计及同步·······················11 一、应用流媒体技术进展设计的优点···················11 二视频压缩的主要技术·······························11 1、MPEG压缩标准··································112、REAL压缩技术··································11 3、微软公司的压缩标准······························12 三、流媒体的同步支撑技术···························12 1、实时传输协议RTP及RTCP························12 2、流媒体的系统同步································13 3、流媒体的媒体间同步······························13 4、流媒体的用户层同步······························145 Producer实现影音同步的方法························14 第四章 流媒体的解决方案····························15 一、流媒体视频点播系统的实现·······················151、用户信息模块····································162、管理模块········································163、播放模块········································17二、流媒体的系统特性·······························18第五章 结论········································20 参考文献···········································21流媒体在网络中的应用分析前 言 当今，我们正处在信息时代，不但面对巨大的信息量，信息的表现形式也越来越丰富。越来越多的公司与个人正在利用音频、视频等多媒体技术发布与传播信息。一些多媒体应用系统如视频会议、远程教学等也不断出现。随着PC等智能终端的日益普及，用户有能力而且希望通过便利的方法获得这些信息。 网络已经并将继续改变我们的生活方式。多媒体应用的环境正由桌面平台如多媒体PC向网络多媒平台与简单智能终端相结合的方向演进，网络将成为无可比较的超级效劳器。想要使用网络中的多媒体信息，就必须实现通过网络访问与传输这些信息。 在这种情况下世界各地的传统影视媒体、教育学习机构、播送媒体纷纷参加到Internet领域中，使自身的传播方式得到了扩大。面对有限的带宽与拥挤的拨号网络，实现窄带网络的视频、音频、动画传输最好的解决方案就是流式媒体的传输方式。通过流方式进展传输，即使在网络非常拥挤或很差的拨号连接的条件下，也能提供清晰、不中断的影音给观众，实现了网上动画、影音等多媒体的实时播放。 流媒体技术正是在这种情况下应运而生。 第一章 流媒体技术的现状及开展 一、流媒体的开展过程 1、现有视频格式概述 影像格式(Video) 日常生活中接触较多的VCD、多媒体CD这些都是影像文件。影像文件不仅包含了大量图像信息，同时还容纳大量音频信息。所以，影像文件的容量往往是非常大的。 2 、VOD视频点播技术 视频点播技术的出现，是视频信息技术领域的一场革命，其巨大的潜在市场，使世界主要兴旺国家都投入了大量的资金，加速开发与完善这一系统。 3、流媒体技术的出现 流媒体技术的出现，正好弥补了VOD技术的缺乏之处。 二、流式传输的格式及特点 1、流媒体能为我们做什么 流媒体的定义很广泛，大多数时候指的是把连续的影像与声音信息经过压缩处理后放上网站效劳器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器就可以观看的视频/音频传输、压缩技术。流媒体也指代由这种技术支持的某种特定文件格式：压缩流式文件，它通过网络传输，并通过个人电脑软件进展解码。 2、 流媒体技术、格式纵览 流媒体给网民们带来了巨大的影响，曾几何时，如果需要下载一部VCD格式的影片，大小约为650M，宽带的今天也需要下载3个多小时。如果影片采用流媒体技术来进展压缩，只需要100M，并且用户可以边看边下载，整个下载的过程都在后台运行。最大的优点，就是不会占用本地的硬盘空间。其实流媒体采用的是有损压缩，就好比我们常说的MP3，因此在音影品质上有所差异。 3、流式视频格式 目前，很多视频数据要求通过Internet来进展实时传输，前面我们曾提及到，视频文件的体积往往比较大，而现有的网络带宽却往往比较“狭窄。客观因素限制了视频数据的实时传输与实时播放，于是一种新型的流式视频(Streaming Video)格式应运而生了。这种流式视频采用一种“边传边播的方法，即先从效劳器上下载一局部视频文件，形成视频流缓冲区后实时播放，同时继续下载，为接下来的播放做好准备。这种“边传边播的方法防止了用户必须等待整个文件从Internet上全部下载完毕才能观看的缺点。4、流式传输的特点 流媒体是一种可以使音频、视频与其它多媒体能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进展播放的技术。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输方式是将动画、视音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频效劳器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的动画、视音频等流式多媒体文件解压后进展播放与观看，多媒体文件的剩余局部将在后台的效劳器内继续下载。 三、 流媒体系统的组成 流媒体系统包括以下5个方面的内容： 1、编码工具：用于创立、捕捉与编辑多媒体数据，形成流媒体格式 2、流媒体数据 3、效劳器：存放与控制流媒体的数据 4、网络：适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络 5、播放器：供客户端浏览流媒体文件 这5个局部有些是网站需要的，有些是客户端需要的，而且不同 的流媒体标准与不同公司的解决方案会在某些方面有所不同。 第二章 Microsoft Producer概述 一、课件制作平台Microsoft Producer简介 1、Microsoft Producer更强大的视频、音频的集成优势 课件的分类 一般来说，课件可分为两大类：一类是流媒体类；另一类是网页类课件。 2、Producer包含的内容 Microsoft Producer及Microsoft PowerPoint能做到不错的整合，使用户找到了一种更好处理现有数字媒体的方式，而Producer对于多种网络环境与Windows媒体技术的全面支持，那么将其应用范围更加扩展。 二、Producer的功能 1、Producer的功能简述 由于Microsoft Producer具有技术先进、操作方便与经济适用等特点，因此它可以应用到商业宣传、信息沟通与教育培训等多个领域，以下是Producer的几个主要应用方面。 2、 Producer内置的Windows Media技术 Producer内置了Windows Media技术，主要是Windows Media编码器。 第三章 流媒体应用的设计及同步 一、应用流媒体技术进展设计的优点 流媒体效劳系统在强调对数据对象的共享使用与追求最大化的数据吞吐率的同时，更强调对高速、稳定与连续的访问流支持，强调对同步的支持，从而确保媒体数据的按时到达。 二、视频压缩的主要技术 1、MPEG压缩标准 MPEG-4, 它以其出色的媒体性能，图形质量接近DVD，声音品质接近CD，到底什么是MPEG呢？ 我们知道，多媒体信息主要包括图像、声音与文本三大类，其中视频、音频等信号的信息量是非常大的。对于音频处理来说，传输数字图像所需的带宽远高于前者，例如，NTSC图像以大约640×480的分辨率，24bits像素，每秒30帧的质量传输时，其数据率达28MB字节秒或221MB位秒。而且以这个速率保存的15秒的未压缩视频图像将占用420MB字节的内存空间，显然这样的要求对台式计算机来说是难以承受的。所以，视频图像的压缩编码方法MPEG就应运而生了。 2、REAL压缩技术 .ra格式是RealNetworks公司所开发的一种流式音频Real Audio文件格式。.rm格式那么是流式视频Real Vedio文件格式。 Real System由媒体内容制作工具Real Producer、效劳器端RealServer、客户端软件Client Software三局部组成。其流媒体文件包括RealAudio、RealVideo、Real Presentation与RealFlash四类文件，分别用于传送不同的文件。Real System采用SureStream技术，自动地并持续地调整数据流的流量以适应实际应用中的各种不同网络带宽需求，轻松在网上实现视音频与三维动画的回放。 3、微软公司的压缩标准 Microsoft Media technology的ASF也是流行一种网上流媒体格式。它的使用及windows操作系统是分不开的，其播放器Microsoft Media Player已经及windows捆绑在一起，不仅用于Web方式播放，还可以用于在浏览器以外的地方来播放影音文件。 三、流媒体的同步支撑技术 1、实时传输协议RTP及RTCP RTPReal-timeTransportProtocol是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息与实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。当应用程序开场一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RTP，一个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些效劳。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现，而是作为应用程序代码的一局部。实时传输控制协议RTCP。 RTCP(Real-timeTransport ControlProtocol)与RTP一起提供流量控制与拥塞控制效劳。在RTP会话期间，各参及者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丧失的数据包的数量等统计资料，因此，效劳器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP与RTCP配合使用，它们能以有效的反应与最小的开销使传输效率最正确化，因而特别适合传送网上的实时数据。 2、流媒体的系统同步 系统同步是底层同步。在网络通信系统中，要考虑不同类型的媒体数据段在传输变换中的延迟、分组中的时间次序错位、丧失等情况，同步机制比较复杂，本文只通过分析其QoSQuality of Service来讨论流媒体效劳端的效劳质量。在流媒体应用系统中，视频、音频流只要满足一定的QoS如视频流平均33ms处理一帧，音频可以采用44.1KHz的采样频率，认为是可承受的，因此当系统负载较大时，可在QoS允许的范围内，通过适当降低某些任务的效劳质量来保证系统中所有任务的效劳质量。 3、流媒体的媒体间同步 网络的带宽是完成流媒体传输的物质根底，在传输声音、图像、视频等多媒体信息流时，即使这些媒体流予以压缩，所需的带宽仍然比文字文件大，但并不是有足够的带宽就可以完全解决流媒体传输问题。一般而言，所需带宽的多少是及应用密切相关的，从应用角度来看，只要用户数不断增加、信息效劳量不断增加，带宽有多少都是不够的。同步是媒体流的根本控制方法。流媒体是时间属性的表现，而HTTP协议不能提供时间的可靠性，因此产生了RTSPReal-Time Streaming Protocol协议。 4、流媒体的用户层同步 用户层同步或交互同步，是最上层的同步，要求能反映与满足用户的交互性，容易为用户理解承受。用户层同步是交互性参及的同步，用户可以控制与使用信息，如反复调用感兴趣的内容、快速掠过不感兴趣的局部。例如，用户在借助流媒体学习外语的过程中，可以反复收听难以理解的听力内容。 5、Producer实现影音同步的方法 Producer中的同步问题其本质上属于同步多媒体同步问题。同步Synchronization问题是多媒体的一个重要特征。 Producer包括三个同步：脚本同步、解码同步与网络同步，其中解码同步是指视频、语音与数据的同步，网络同步是指视频、音频的同步。所以为了能够上网浏览课件，上网的人必须满足一定的要求，比方分辨率为800*600。还有一个就是带宽的问题。有的人是拨号上网的，上网速度在50kbps左右，有的人是通过ISDN上网的，速度在128kbps左右，还有的人是通过宽带上网，速度在1M以上等等。所以Producer通过Microsoft Media编码器要对视频、音频文件进展必要的压缩编码,以次来满足带宽的不同要求。下面我们就来讲述Microsoft Media编码器所用到的视频、音频压缩编码的标第四章 流媒体的解决方案 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：即内容采集、视音频捕获与压缩编码、内容编辑、内容存储与播放、应用效劳器内容管理与发布。 一、流媒体视频点播系统的实现根据设计，该流媒体视频点播系统分为用户信息模块、管理模块与播放模块。实现流媒体视频点播系统的重点是对用户权限的判定、视频文件的上传、根据网络速度的不同对视频文件边下载边播放功能的实现。而本系统的难点在于如何实现搜索视频文件、如何实现视频文件的上传控件、如何应用智能视频技术与Windows内存的管理实现视频文件的边下载边播放功能。因此，实现该系统的主要技术指标有：1、以智能视频流方式播放视频文件2、运用操作系统的内存管理实现实时播放3、ASP数据库编程4、动态数据库技术5、用ASP实现文件上传以下就这三个模块来分别说明其实现方法。1、用户信息模块该模块包括新用户的注册、用户的登录、用户信息的修改、用户权限的检测。当用户首次进入该系统时，应首先进展注册，成为合法用户前方可进展登录。登录成功前方可点播视频内容。如果用户需要修改注册信息，可以通过修改注册信息进展修改。 在提交注册表单后，并没有直接将信息提交到注册程序中，而是运用Javascript程序首先对用户提交的信息进展初始判断。 修改用户信息时首先检测原始用户名及密码，再进展身份验证，确认无误后用户可以修改码。当用户进展登录、修改信息、视频文件搜索、播放视频文件时均要进展用户身份验证。2、管理模块该模块包括管理员的登录、对用户的管理添加、删除、修改、对视频文件的管理添加、删除视频文件。、对用户的管理 管理员登录时，首先对其身份进展验证，确认后，利用ASP的内置组件Session保存密码，进展管理程序之前进展身份识别。当确认为合法管理员后进展执行管理员操作，对用户信息的操作主要有删除用户、 添加用户、修改用户密码。当用户点播视频文件时，首先对用户进展合法性验证，确认为合法用户时，才可以进展观看。、具体对视频文件的管理对视频文件的管理主要包括添加、删除视频文件，添加、删除、修改视频类型等局部。在执行对视频文件的管理时也要首先进展用户身份识别，实现方法同对用户的管理。视频文件是一种大文件，如果将这种视频文件直接存放到数据库中作为记录的一局部，十分不利于文件的读取。特别是进展搜索、查找之类的操作时直接影响着浏览速度。为此，系统采用了一种独特的管理方式，即将视频文件的位置信息保存到数据库中，在访问视频文件时根据数据库中提供的有关文件路径的信息找到该视频文件，然后对该视频文件执行点播的操作。添加视频文件时要用到文件上传，一般情况下，文件上传是需要专门的文件上传控件来实现的，但由于文件上传控件安装使用不太方便，系统采用了ASP直接编写的文件上传程序，不需要用文件上传控件就可以实现。删除视频类型时首先将所有的视频文件类型显示出来，当无文件类型时提示无视频文件类型。3、播放模块本模块包括以视频流方式播放视频文件，对视频信息的搜索、浏览、控制、查看内容简介等。为了便于用户点播视频，系统采用了树型构造来显示视频文件。这个树形构造通过Javascript语言实现，由一级节点与二级节点组成，其中一级节点是视频文件类型也就是我们设置的动作片、爱情片、科幻片等等，二级节点是具体的视频文件。通过点击一级节点来显示二级节点，点击二级节点来显示点播的信息，实现动态浏览的功能。在点播过程中，用户可以对视频进展全屏播放、暂停、停顿播放等操作，这些操作都是在浏览器中操作的，在设计的时候我们可以通过Javascript语言来实现。二、流媒体的系统特性1、系统的先进性与有效性系统完全基于Web开发，客户端使用IE浏览器即可实现点播，无需安装其它任何软件，做到了客户端的免维护。在整个系统的实现过程中，考虑了目前的应用及将来的开展，确定文件传输及管理所采用的技术。2、系统的可靠性与稳定性作为一个应用软件，其可靠性与稳定性是相当重要的。在系统设计及实现过程中，力求从用户的角度考虑，做了大量的测试，解决了在使用过程中可能存在的种种问题。3、系统的平安性与保密性要实现网上视频点播，必须防止网络黑客的侵扰，防止用户无意中对网络的侵害。该系统通过身份识别，效劳器端认证等手段，防止非法管理员进展管理。同时管理员可以根据用户信息来对用户进展识别，减少用户对效劳器的侵害。4、系统的可扩展性在系统设计中时，选用具有开放性的TCP/IP网络协议、UDP协议与Windows平台，易于扩大升级。系统完全基于Web开发，其Internet接入模块又采用了先进的Internet共享接入技术，可使该软件在Internet上能够提供视频效劳而不受网络带宽的限制。5、系统的可维护性流媒体点播系统是一个较复杂的系统，其维护与管理十分重要。而整个Windows Media效劳及发布系统提供了一个操作方便、界面友好的管理平台，具有全网监视控制、统计、维护等功能。第五章 结论 在这次的毕业设计里深入的接触了流媒体课件这局部的制作，并与同组的成员一起制作出了一大批基于Producer发布出来的成功课件。体验到了流媒体技术应用于远程教育事业，以至于应用于网络传输里的所带给我们的便利。 流媒体技术的开展浅析 近年来，流媒体技术在世界范围内得到应用。 随着宽带网络的建立，用户对网络的使用，已不仅仅停留在信息查询上，用户对宽带网络的使用开场向娱乐，影视欣赏等方向转移，对流媒体的应用需求也从简单的了解信息向视听欣赏上转变。人们希望通过宽带网络获得交互式的影视感受，因此一方面要加大对网络环境的建立，同时对流媒体节目内容的编解码制作及回放技术与方式，也提出了更高的要求。 有专家认为，未来25年后，网络的声音与影像品质将到达目前电视的水准，但是与电视相比，观众可以拥有更多自主权与选择权。 随着无线通信网络的建立与开展，将来流媒体技术还将应用到移动通信领域，以后人们可以使用3G手机，掌上电脑等设备，通过无线网络来承受流媒体内容，如视频Message、网络音乐、影片片段参考文献：1. 杨辉华. 流媒体技术及其应用.西安电子科技大学出版社. 2003年 第2期. 2、许耀昌,?因特网上的媒体流传输-媒体效劳器?,中国数据通讯网络。3、。4、吴国勇 邱学刚 万燕仔 ?网络视频-流媒体技术及应用?北京邮电大学出版社IBSN 7-5635-0514-8。5、流媒体在线，第 22 页