2022年2022年互联网中的流媒体技术 .pdf

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1、互联网中的流媒体技术概述随着经济的进展和科学技术的进步，人类社会已进入了信息化的新时代。internet网的飞速进展， 使人们对信息时代的网络经济有了全新的认识；每一次的创新，就有一次的飞跃；每一种业务的应用，确实是一次想象力的考查。internet网的种种应用，都阻碍着人们的工作和生活，推动社会经济的进展，从而形成一个和能源、材料一样成为当今社会的三大支柱产业之一。而流媒体技术 （streaming media）作为 internet 网的应用之一， 自产生以来，就注定要被广泛应用。什么是流媒体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、运算机动画等媒体文件的

2、技术，在这种背景下，因此产生了流式传输技术及流媒体。通俗的讲，在互联网上的视音频服务器将声音、图像或动画等媒体文件从服务器向客户端实时连续传输时，用户不必等待全部媒体文件下载完毕，而只需延迟几秒或十几秒，就能够在用户的运算机上播放，而文件的其余部分则由用户运算机在后台连续接收，直至播放完毕或用户中止操作。这种技术使用户在播放视音频或动画等媒体的等待时刻成百倍的减少，而且不需要太多的缓存。流媒体指在 internet/intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件，它在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，其他的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些

3、延迟，其关键技术确实是流式传输。与传统的单纯的下载相比较，流媒体具有明显的优点:由于不需要将全部数据下载，因此等待时刻能够大大缩短；由于流文件往往小于原始文件的数据量，同时用户也不需要将全部流文件下载到硬盘，从而节约了大量的磁盘空间；由于采纳了 rstp 等实时传输协议，更加适合动画、视音频在网上的实时传输。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 流媒体的系统组成及网络环境3.1 流媒体的系统组成一个完整的流媒体系统应包

4、括以下几个组成部分：编码工具：用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式，这能够由带视音频硬件接口的运算机和运行其上的制作软件共同完成；数据：流媒体数据 ;服务器：存放和操纵流媒体的数据;网络：适合多媒体传输协议或实时传输协议的网络;播放器：供客户端扫瞄流媒体文件;3.1.1 媒体服务器硬件平台视频服务器把储备在储备系统中的视频信息以视频流的形式通过网络接口发送给相应的客户，响应客户的交互要求，保证视频流的连续输出。视频信息具有同步性要求，一方面必须以恒定的速率播放，否则引起画面的抖动，如 mpeg-1视频标准要求以 1.5mb/s左右的速度播放视频流。另一方面，在视频流中包含的多种信号必

5、须保持同步，如画面的配音必须和口型相一致。另外，视频具有数据量大的特点，它在储备系统上的存放方式，直截了当阻碍视频服务器提供的交互服务，如快进和快倒等功能的实现。因此视频服务器必须解决视频流特性提出的各种要求。视频服务器响应客户的视频流后，从储备系统读入一部分视频数据到对应于那个视频流的特定的缓存中，然后此缓存中的内容送入网络接口发送到客户。当一个新的客户要求视频服务时，服务器按照系统资源的使用情形，决定是否响应此要求。其中，系统资源包括储备i/o 的带宽、网络带宽、内存大小和 cpu 的使用率等。3.1.2 媒体服务器软件平台网络视频软件平台包括媒体内容制作、发行与治理模块、用户治理模块、视

6、频服务器。内容制作涉及视频采集、编码。发行模块负责将节目提交到网页，或将视频流地址邮寄给用户。内容治理要紧完成视频储备、查寻；节目不多时可使用文件系统，当节目量大时，就必须编制数据库治理系统。用户治理可能包括用户的登记和授权。视频服务器将内容通过点播名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 或直播的方式播放，关于范畴广、用户多的情形，可在不同的区域中心建立相应的分发中心。3.2 流媒体的网络环境流媒体通信网并不是一个新建的

7、专门用于流媒体通信的网络，目前绝大部分的多媒体业务多是在现有的各种网络上运行的，同时按照多媒体通信的要求对现有网络进行改造和重组。目前通信网络大体上可分为三类：一类为电信网络，如公共电话网（pstn） 、分组交换网（ pspdn） 、数字数据网（ddn） 、窄带和宽带综合业务数字网（n-isdn和 b-isdn）等；一类为运算机网络，如局域网（ lan） 、城域网（ man） 、广域网（ wan） ，具体如光纤分布式数据接口（ fddi） 、分布式队列双总线（ dqdb）等；一类为电视广播网络，如有线电视网（ catv） 、混合光纤同轴网（ hf） 、卫星电视网等。以上介绍的通信网尽管能够传输

8、多媒体信息，但都不同程度上存在着各种缺陷。因此，人们自然将目光转向了一些新的网络存取方式，如宽带综合业务数字网（ b-isdn） 、异步传输（ atm）网和宽带 ip 网络。事实表明，这些网络是到目前为止是最适合多媒体信息传输的网络。3.2.1 ATM 技术在 atm 技术咨询世之初，其设计思想是在高质量、高稳固的宽带光纤传输网上利用固定长度的信元进行快速的信息传输与交换，由于提供了灵活的流量监控、 拥塞幸免与操纵、带宽治理、端到端qos保证等机制， 世界各国普遍将其作为进展下一代电信网的主体技术，纷纷投资建设以atm 网络为标志的国家信息基础设施。1998 年 ccitt（itut 的前身）

9、提出将 atm作为承载宽带综合业务的核心技术，这促使atm 技术在宽带信息网建设中迅速进展，而在 sdh上实现 atm传输是建设宽带信息网的理想方案，它融合了atm技术和 sdh技术的各自优点， 具有灵活的接入， 能支持宽带和窄带业务间的平稳转移，为每个用户以可保证的服务质量经济地传送各类业务，能便利地对全网进行统一治理，且安全可靠，这就为实时地传送数据、图像和语音综合的多媒体业务提供了可能。但 atm 标准的完善性使设备的成本相对昂贵，其精益求精的设计思路使协议本身变得十分复杂，面对其他新技术，如ip over sdh和 ip over wd名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

10、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - m 的强烈冲击， atm舍弃了统一以后通信平台的目标，而定位于成为综合业务的宽带传输平台。3.2.2 IP 技术internet的快速进展显示出了它的庞大优越性，不仅使得 ip 技术得到了广泛的应用，而且传统的数据通信业务甚至语音、视频在转向使用ip 网，这就显现了 everything over ip.ip 网不是基础网络，它只能架构在各种基础网络之上，即所谓的 ip over everything.internet开始是用 d

11、dn 专线通过路由器连接各地网络构成的。20 世纪 90 年代中期， internet快速进展，但由于路由器交换速度和端口速率限制，骨干网速率最高只有40mbit/s，因此 atm成为唯独的解决方案，这时的速率可达到155mbit/s，622mbit/s，一时 atm成为 internet 骨干网上支持多协议、多业务的主流数据通信平台。随着用户对 internet骨干网带宽需求的进一步增加，这种optical/sdh/atm/ip 系统的缺点开始暴露，内部开销大，效率不到80，治理困难而且设备昂贵，因此采纳吉位线速路由交换机的ip over sdh方案在 internet骨干网上替代 atm，

12、成为当代主流。流媒体的技术特点4.1 采纳流式传输在网络上传输音视频等多媒体信息目前要紧有下载和流式传输两种方案。音 /视频文件一样都较大，因此需要的储备容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，因此这种处理方法延迟也专门大。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户运算机的连续、实时传送，用户只需通过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内连续下载。流式传输不仅使启动延时大大缩短，而且不需要过多的缓存， 从而幸免了用户必须等待整个文件全部从internet上下载才能观看的缺点。流式传输的定义

13、专门广泛，现在要紧指通过网络传送媒体（如视频、音频）的技术总称，其特定含义为通过internet 将影视节目传送到pc机。实现流式传输有两种方法：实时流式传输（realtime streaming）和顺序流式名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 传输（progressive streaming） 。一样讲来，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器， 或应用如 rtsp的实时协议， 即为实时流式传输。如使用http

14、服务器，文件即通过顺序流发送。因此，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。4.1.1 顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看再线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式传输不象实时流式传输在传输期间按照用户连接的速度做调整。由于标准的http 服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他专门协议，它经常被称作http 流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的，这种方法保证电影播放的最终质量。这意味着用户在观看前，必须经历延迟，对较慢的连接专门如此。顺序流式文件是放在

15、标准http 或 ftp 服务器上，易于治理，差不多上与防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访咨询要求的视频，如：讲座、演讲与演示。它也不支持现场广播，严格讲来，它是一种点播技术。4.1.2 实时流式传输实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接配匹，使媒体可被实时观看到。实时流与http 流式传输不同，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，专门适合现场事件，也支持随机访咨询，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流一经播放就可不停止，但实际上，可能发生周期暂停。实时流式传输必须配匹连接带宽，这意味着在以调制解调器速度连接时图像质量较差，而且，由于出错

16、丢失的信息被忽略掉，网络拥挤或显现咨询题时，视频质量专门差。如欲保证视频质量，顺序流式传输更好。实时流式传输需要特定服务器， 如 quicktime streaming server、realserver与 windows media server. 这些服务器承诺对媒体发送进行更多级不的操纵，因名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 而系统设置、治理比标准http 服务器更复杂。实时流式传输还需要专门网络协议，如： r

17、tsp （realtime streaming protocol）或 mms （microsoft media server ） 。 这些协议在有防火墙时有时会显现咨询题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。4.2 支持流媒体传输的网络协议流式传输的实现需要合适的传输协议。由于 tcp 需要较多的开销， 故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一样采纳http/tcp 来传输操纵信息，而用 rtp/udp 来传输实时声音数据。4.2.1 实时传输协议 rtp 与实时传输操纵协议rtcp实时传输协议 rtp（real-time transport protocol）是用于 interne

18、t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形下工作，其目的是提供时刻信息和实现流同步。rtp 通常使用 udp 来传送数据，但 rtp 也能够在 tcp 或 atm 等其他协议之上工作。当应用程序开始一个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，也不提供流量操纵或拥塞操纵，它依靠 rtcp 提供这些服务。 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部分。实时传输操纵协议rtcp（real-time transport control protocol）和

19、 rtp 一起提供流量操纵和拥塞控降服务。在rtp 会话期间，各参与者周期性地传送rtcp 包。rtcp 包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器能够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 和 rtcp 配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而专门适合传送网上的实时数据。4.2.2 实时流协议 rtsp实时流协议 rtsp（real-time streaming protocol）是由 realnetworks和 netscape共同提出的，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过ip 网络传送多媒体数据。 rtsp

20、 在体系结构上位于rtp 和 rtcp 之上，它使用 tcp 或 rtp完成数据传输。 http 与 rtsp相比，http传送 html 超链接文档，而 rtp 传送的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 是多媒体数据。 http 要求由客户机发出，服务器作出响应；使用rtsp时，客户机和服务器都能够发出要求，即rtsp能够是双向的。4.2.3 资源预订协议 rsvp由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏锐，

21、要在网络中传输高质量的音频、视频信息，除带宽要求之外，还需其他更多的条件。rsvp（resource reserve protocol）是正在开发的 internet 上的资源预订协议，使用 rsvp 预留一部分网络资源 （即带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供 qos.在某些试验性的系统如网络视频会议工具vic 中就集成了 rsvp。4.3 流媒体播放方式4.3.1 单播在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机，这种传送方式称为单播。每个用户必须分不对媒体服务器发送单独的查询，而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这

22、种庞大冗余第一造成服务器繁重的负担，响应需要专门长时刻，甚至停止播放。4.3.2 组播ip 组播技术构建一种具有组播能力的网络，承诺路由器一次将数据包复制到多个通道上。采纳组播方式，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。媒体服务器只需要发送一个信息包，而不是多个；所有发出要求的客户端共享同一信息包。信息能够发送到任意地址的客户机，减少网络上传输的信息包的总量。网络利用效率大大提升，成本大为下降。流媒体的要紧应用互联网的迅猛进展和普及为流媒体业务进展提供了强大的市场动力，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公布、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医

23、疗、网络电台、实时视频会议等互联网信息服务的方方面面，它的应用将为网络信息交流带来革命性的变化，对人们的工作和生活将产生深远的阻碍。下面结合常用的主流视频播放平台介绍几种典型的流媒体应用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 5.1 h.323会议电视和视频点播随着 internet网络的普及，使网络上传输的资料不仅仅限于文字和图形。有许多的 internat的视频应用需要在internet网络上点播，它们都要求最大范

24、畴的让观众观看到高质量的节目，象电视一样达到宣传、广告或满足观众需求的目的。这就要求系统具备高传输速率、数据同步、数据流的分流、高稳固性等特性。实现网络的视、音频传输最好的解决方案确实是流式媒体的传输方式。realsystem系列产品是在流媒体方面最为成功的系统。它具有跨平台，稳固性高等特点， 专门是对直播条件要求不高且专门容易实现在internet网上进行视频直播。采纳realserver作为网络视频直播服务器端引擎，媒体内容制作工具 realproducer将现场信号传送给realserver进行直播，也能够把其他的音频、视频及动画等多媒体文件转换成real 格式用于流式传输。客户端安装了

25、播放软件realplayer后，通过交换机向服务器发出要求，接收并回放从 realserver传输过来的媒体节目。5.2 校园视频网校园网的建设近几年来也逐步出现出蓬勃向上的态势，专门是各级重点学校的网络硬件平台的建设，其水平和质量都专门之高。随着多媒体技术的持续进展，专门是多媒体传输技术的突破，使网络多媒体教学得以实现。现在差不多有许多的成熟的产品，如cisco公司的 ip/tv，能够用来组建校园视频网，提供实时广播，定时广播，视频点播三种通信模式。5.3 远程教育知识经济时代的网上教育突破了传统“面授”教学的局限，为学习者提供了时刻分散、资源共享、地域宽敞、交互式的教学新方式。从技术上讲，

26、远程教育系统是建立在现代传媒技术基础上的多媒体应用系统，它通过现代的通信网络将教师的图象、声音和电子教案传送给学生，也能够按照需要将学生的图象、声音回送给教师，从而模拟出学校教育的授课方式。概括地讲，现代远程教育系统需要实现教学课件的点播（vod） ，教学直播，网络课堂等功能。在ip 网上开展远程教学活动，需要解决两个差不多咨询题：音频、视频流信息的传送以及它们与数据之间的同步。由于音频、视名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - -

27、 - - 频信息的带宽比较宽，不可能让学生将所有的节目下载到本地运算机上后再播放，如此就必须要采纳先进的网络技术，如流媒体，来实现边发送边播放。5.4 视频监控随着国际反恐形势的日趋严肃、部分应用领域安全生产事故的频发，日趋复杂的社会治安形势，结合我国大力推进的西部开发与东北振兴、立即到来的 2010上海世博会、城镇化与都市化快速建设、平安都市建设等一系列的进展步伐，安全防护越来越成为一个重要课题。而视频监控又成为安防产业之中的重中之重。我国视频监控系统进展经历了模拟监控、数字监控，正在往大规模网络监控的三个进展时期。闭路视频监控系统是早期第一代模拟视频监控系统；九十年代中期 DVR 的显现初

28、步实现了数字化；直至九十年代末期随着运算机、网络通讯技术的迅猛进展，同时视频技术的日趋成熟，以嵌入式技术为依靠，以网络通讯技术为平台，以智能图像分析为特色的网络视频监控系统慢慢成为第三代视频监控系统。而华数眼网络视频监控系统确实是基于网络集中储备治理的网络监控模式。与传统的视频监控相比，华数眼网络视频监控系统实现了视频信息的压缩、储存、分析、显示以及报警等自动化处理；实现统一治理、统一储备备份，统一查询；通过网络平台实现了远程监控；系统实施简单，运行稳固可靠；而且能够承载任意规模的运营，对已有宽带网络的运营商，华数眼网络视频监控系统是开展增值业务的绝好机会。进展前景目前还有专门多的公司在开发流媒体的新技术，挖掘流媒体的新应用，例如，有的公司利用流媒体技术制作更具吸引力的商业广告，或者尝试流媒体在电子商务方面的应用等。能够预见，随着流式媒体的趋向成熟，厂商对流媒体技术的持续进展和完善，以及用户对流媒体需求的增加，流媒体技术定会更上层楼，流媒体市场将会越来越宽敞，业务内容将更加丰富。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -