時間：2023-06-02 09:21:03
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇流媒體技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞:流媒體;編碼方式;傳輸協(xié)議
目前在中國的寬帶網(wǎng)絡(luò)市場上，基于不同壓縮編碼方式的mpeg－1，mpeg－2，real，wmt，quicktime等各種流媒體技術(shù)的產(chǎn)品成了寬帶網(wǎng)絡(luò)的寵兒，日益受到人們的關(guān)注。
一、流媒體的概念與特點
流媒體是指運用可變帶寬技術(shù)，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)的一種格式。流媒體在播放前只將部分內(nèi)容緩存，并不下載整個文件，在數(shù)據(jù)流傳送的同時，用戶可在計算機上利用相應(yīng)的播放器或其它的硬件、軟件對壓縮的動畫、視音頻等流式多媒體文件解壓后進行播放，這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間，使時延大大減少，而多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。
流媒體數(shù)據(jù)流具有連續(xù)性、實時性、時序性三大特點，具有嚴格的前后時序關(guān)系。
二、流媒體系統(tǒng)
流媒體系統(tǒng)包括音/視頻源的編碼/解碼、存儲、流媒體服務(wù)器、媒體流傳輸網(wǎng)絡(luò)、用戶端播放器5個部分（如圖1所示），原始音/視頻流經(jīng)過編碼和壓縮后，形成媒體文件存儲，媒體服務(wù)器根據(jù)用戶的請求把媒體文件傳遞到用戶端的媒體播放器。
三、流媒體關(guān)鍵技術(shù)
流媒體系統(tǒng)中，影響流媒體播放質(zhì)量的3個最關(guān)鍵的因素是：編碼和壓縮的性能與效率、媒體服務(wù)器的性能、媒體流傳輸?shù)馁|(zhì)量控制。
（一）編碼/壓縮
流媒體系統(tǒng)中的編碼用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式。
影響音/視頻流的編碼性能的因素很多：首先是編碼效率，要求在保證一定音/視頻質(zhì)量的前提下，媒體流的碼流速率盡量低，以達到壓縮流媒體文件的目的。其次是編碼的冗余性和可靠性，與普通多媒體文件壓縮/編碼不同的是，流媒體文件需要在網(wǎng)絡(luò)上實時傳輸，因此必須考慮傳輸中數(shù)據(jù)丟失對解碼質(zhì)量的影響。在internet環(huán)境下，最典型的方法是多描述編碼(mdc)。mdc把原始的視頻序列壓縮成多位流，每個流對應(yīng)一種描述，都可以提供可接受的視覺質(zhì)量，多個描述結(jié)合起來提供更好的質(zhì)量。最后需要考慮速率調(diào)節(jié)的能力，一種方法是采用可擴展的層次編碼，生成多個子位流（substream），其中一個位流是基本位流，它可以獨立解碼，輸出粗糙質(zhì)量的視頻序列，其他的子位流則起質(zhì)量增強的作用，所有的子位流一起還原出最好質(zhì)量的視頻序列。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速率變化時，可以通過調(diào)節(jié)流輸出的層次來控制碼流的速率，從而適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速率的變化。
（二）媒體服務(wù)器
流媒體系統(tǒng)中的媒體服務(wù)器用于存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)。
隨著流媒體規(guī)模的擴大，流媒體服務(wù)器的性能成為制約流媒體服務(wù)擴展能力的重要因素。流媒體服務(wù)器性能的關(guān)鍵指標(biāo)是流輸出能力和能同時支持的并發(fā)請求數(shù)量。影響流媒體服務(wù)器性能的因素很多，包括cpu能力、i/o總線、存儲帶寬等。通常單個流媒體服務(wù)器的并發(fā)數(shù)都在幾百以內(nèi)，因此為了具有更好的性能，目前的高性能流媒體服務(wù)器都采用大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu)，例如采用超立方體的結(jié)構(gòu)將各個流媒體服務(wù)單元連接起來。還有一種方法是采用簡單的pc集群的方式，這種方式下多個pc流媒體服務(wù)器用局域網(wǎng)連接，前端采用內(nèi)容交換/負載均衡器將流媒體服務(wù)的請求分布到各個pc媒體服務(wù)單元。后一種方式的性能不如前一種方式，但是成本低，容易實現(xiàn)。
（三）流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)
流媒體在因特網(wǎng)上的傳輸必然涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，這是制約流媒體性能的最重要的因素。為了保證對網(wǎng)絡(luò)擁塞、時延和抖動極其敏感的流媒體業(yè)務(wù)在面向無連接的ip網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量，必須采用合適的協(xié)議，其中包括internet本身的多媒體傳輸協(xié)議，以及一些實時流式傳輸協(xié)議等。
①internet本身的多媒體傳輸協(xié)議
rsvp(resource reserve protocol)協(xié)議預(yù)留一部分網(wǎng)絡(luò)帶寬，能在一定程度上為流媒體的傳輸提供qos。在某些試驗性的系統(tǒng)如網(wǎng)絡(luò)視頻會議工具vic中就集成了rsvp。該協(xié)議的兩個重要概念是流與預(yù)定。流是從發(fā)送者到一個或多個接收者的連接特征，通過ip包中"流標(biāo)記"來認證。發(fā)送一個流之前，發(fā)送者傳輸一個路徑信息到目的接收方，這個信息包括源ip地址、目的ip地址和一個流規(guī)格。這個流規(guī)格是由流的速率和延遲組成的。接收者實現(xiàn)預(yù)定后，基于接收者的模式能夠?qū)崿F(xiàn)一種分布式解決方案。
②實時流式傳輸協(xié)議
目前幾種支持流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議主要有用于 internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的實時傳輸協(xié)議rtp（real-time transport protocol）、與rtp一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)的實時傳輸控制協(xié)議rtcp（real-time transport control protocol）、定義了一對多的應(yīng)用程序如何有效地通過ip網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)的實時流協(xié)議rtsp（real-time streaming protocol）。
rtp
rtp被定義在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實現(xiàn)流同步。rtp通常使用udp來傳送數(shù)據(jù)，也可在tcp或atm等其他協(xié)議上工作。rtp本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機制，也不提供流量控制或擁塞控制，它依靠rtcp提供這些服務(wù)。
rtcp
在rtp會話期間，各參與者周期性地傳送rtcp包。rtcp包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計資料，因此服務(wù)器可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。通常采用兩個方法來調(diào)節(jié)：一是窗口法，通過逐漸增大傳送的碼率，當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了包的碰撞，也就是檢測到了丟包時，再減小發(fā)送的碼率；二是基于速率的方法，先估計網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，再調(diào)整編碼的目標(biāo)速率來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。基于窗口的解決方案會引入類似tcp的重傳，所以經(jīng)常采用基于速率的解決方案。rtp和rtcp配合使用，能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。
rtsp
rtsp在體系結(jié)構(gòu)上位于rtp和rtcp之上，它使用tcp或rtp完成數(shù)據(jù)傳輸。http與rtsp相比，前者的請求由客戶機發(fā)出，服務(wù)器作出響應(yīng)；使用后者時，客戶機和服務(wù)器都可以發(fā)出請求，即rtsp可以是雙向的。rtsp是應(yīng)用級協(xié)議，控制實時數(shù)據(jù)的發(fā)送，它提供了可擴展框架，使實時數(shù)據(jù)的受控、點播成為可能。該協(xié)議目的在于控制多個數(shù)據(jù)發(fā)送連接，為選擇發(fā)送通道（如udp、組播udp與tcp）提供途徑，并為選擇基于rtp上發(fā)送機制提供方法。
四、結(jié)論
從技術(shù)的角度來說，對各種基于流媒體的應(yīng)用影響最大的不是帶寬，而是流媒體傳輸過程中的抖動和延時。網(wǎng)絡(luò)的延遲和抖動影響數(shù)據(jù)包傳輸順序的正確，使媒體數(shù)據(jù)不能連續(xù)輸出，造成播放出現(xiàn)停頓。為了解決擁塞造成的抖動和延時問題，不但要求網(wǎng)絡(luò)有足夠的帶寬,還要有較好的穩(wěn)定性和可伸縮性。對等網(wǎng)絡(luò)（peer to peer）以其各節(jié)點平權(quán)、資源共享的特點避免了傳統(tǒng)的client/server模式中對server集中訪問帶來的網(wǎng)絡(luò)擁塞，使網(wǎng)絡(luò)有較好的穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞 流媒體；傳輸技術(shù)問；互聯(lián)網(wǎng)
中圖分類號TP3 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）64-0162-02
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，人們對媒體的選擇再也不局限在普通的被動接受傳播媒體的層面上面。近年來互聯(lián)網(wǎng)視頻，音頻等多種流媒體在人們生活受到廣泛的青睞，這都取決于流媒體在技術(shù)上的優(yōu)越性，可以更好的滿足人們的生活需要。
1 流媒體在傳輸過程中緩存支持的問
互聯(lián)網(wǎng)在傳輸?shù)倪^程中是以包為單位進行傳輸?shù)模捎诰W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性沒有保證，多媒體數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中被分成了許多數(shù)據(jù)包，針對不同的路由，最后到達客戶端的時間和次序都有可能發(fā)生改變甚至丟失。如果將數(shù)據(jù)包在到達客服端之前，利用緩存技術(shù)對到達的數(shù)據(jù)進行正確的排序，就可以避免出現(xiàn)以上問。其中，緩存技術(shù)包括：緩存策略，服務(wù)器與緩存技術(shù)相結(jié)合，分段分布式緩存。
1.1 緩存策略
根據(jù)緩存的目標(biāo)數(shù)據(jù)的不同的內(nèi)容，又分全部緩存策略與部分緩存策略，滑動窗口緩存，分層編碼視頻緩存。
1）與部分緩存策略相比較，全部緩存策略最大的不足之處儲存空間的要求很高，如果緩存的空間不足，那么緩存的操作過程就顯得很復(fù)雜，需要不斷的換進換出，這反而對網(wǎng)絡(luò)流量的降低起不到太大的作用，而且付出的空間代價也相對而言比較高；2）部分緩存的優(yōu)點在于，一方面可以有效的解決服務(wù)的延時性，用戶點播經(jīng)過延時啟動，就可以在這段期間對數(shù)據(jù)包進行處理；另一方面，減少服務(wù)器的承載的壓力問。但是緩存數(shù)據(jù)需要很大的儲存空間，加上后期的緩存數(shù)據(jù)都必須從服務(wù)器獲得。總體而言，部分緩存也不能從本質(zhì)上較少網(wǎng)絡(luò)流量的負擔(dān)；3）滑動窗口緩存指的是當(dāng)?shù)谝粋€用戶想服務(wù)器發(fā)送請求的時候，服務(wù)器會將請求轉(zhuǎn)向中心服務(wù)器，服務(wù)器對最初的用戶請求經(jīng)過加工處理，預(yù)測出相關(guān)的其他請求，并將這些數(shù)據(jù)緩存一定的時間。數(shù)據(jù)生命期就以窗口大小的形式表現(xiàn)出來。只要是在這段時間內(nèi)發(fā)送到服務(wù)器的請求，服務(wù)器都會用這個窗口為他們提供服務(wù)；4）要想達到最小化傳輸?shù)哪康模捎梅謱泳幋a視頻的緩存策略比較實用，有針對性的對分層編碼的流媒體進行緩存，弊端就是要根據(jù)對不同客戶擁有的不同寬帶運用不同質(zhì)量的流量來回應(yīng)。這一策略中經(jīng)常運用的兩個方法包括預(yù)取算法和分層編碼細粒度的緩存替換法。
1.2 服務(wù)器與緩存技術(shù)相結(jié)合
服務(wù)器與緩存技術(shù)相結(jié)合主要體現(xiàn)在兩個面，一是采用閉環(huán)（點播驅(qū)動）控制的方法，另一方面是結(jié)合服務(wù)器調(diào)度和前綴緩存或部分緩存的策略是在給定緩存容量時，最小化主干網(wǎng)絡(luò)上的傳輸量。第一種方法的中心思想是利用Batching、Patching和前綴緩存技術(shù)。其中Batching補丁的請求為本策略最獨特的特點。緩存服務(wù)器降低啟動延遲的時候，Multicast with Cachin仍然會在組播開始后對請求進行聚合，利用Batching補丁完成沒有啟動延遲的目的。第二種方法不僅可以再運行中緩存補丁的各種數(shù)據(jù)，還能運用選擇前綴集合的優(yōu)化算法進行計算。
1.3 采取分段分布式
MiddleMan是服務(wù)器與協(xié)調(diào)器的重要組成部分。主要配置為一臺協(xié)調(diào)器與若干臺器，利用LAN將兩個主體相互連接。其運行模式主要為：通過協(xié)調(diào)器，向服務(wù)器發(fā)送內(nèi)容并進行跟蹤，做出緩存替代的決策。當(dāng)視頻數(shù)據(jù)輸入到MiddleMan存儲系統(tǒng)之后，就可將視頻數(shù)據(jù)拆分為若干個格式相同的文件數(shù)據(jù)。這樣，就可以將視頻文件按照一定順序聯(lián)合起來，避免出現(xiàn)混亂狀態(tài)。對于服務(wù)器來說，可以將接收的媒體流塊數(shù)據(jù)按照大小重新排列，通過替換策略以及緩存接納控制方法，在每一段中添加相應(yīng)緩存值。同時采取前綴替代原來緩存的前綴；后綴替代原來緩存的后綴的方式。
2 服務(wù)器的流調(diào)度技術(shù)
據(jù)相關(guān)資料調(diào)查顯示，一般用戶群體點播的節(jié)目集中度較高。如果在某一個時間段內(nèi)，用戶人群集中點播某個節(jié)目，只要利用傳輸媒體流合并用戶請求，就可有效節(jié)約網(wǎng)絡(luò)寬帶與視頻服務(wù)器的空間，與流媒體的調(diào)度技術(shù)相符。
有關(guān)流媒體調(diào)度的算法可分為靜態(tài)調(diào)度算法與動態(tài)調(diào)度算法兩種形式。一方面，靜態(tài)調(diào)度算法主要在于服務(wù)器主動將節(jié)目在某個組播通道中應(yīng)用，實現(xiàn)媒體流；另一方面，動態(tài)調(diào)度算法則指用戶通過點播驅(qū)動，由服務(wù)器結(jié)合具體的調(diào)度算法，為用戶提供媒體流。流媒體的動態(tài)調(diào)度算法包括FCFS算法、Batching算法、Adaptive Piggybacking算法、STream Tapping、補丁算法（Patching）、受控組播算法、Catching and Selective Catching、BandWidth Skimming、分片融合、層次型組播流聚合等。
3 怎樣對替換的節(jié)進行計算的問.
流媒體與傳統(tǒng)媒體有很大的差別，所以傳統(tǒng)的節(jié)目替算法不能運用到流媒體這一領(lǐng)域當(dāng)中來。RBC算法是目前流媒體當(dāng)中運用比較廣泛的算法之一，它在緩存接納和替換的過程當(dāng)中充分的考慮到了發(fā)送的寬帶和文件大量兩個重要的因素。與Pooled RBC策略相互結(jié)合在一起，RBC算法性能就大大的得到提升和健全。Pooled RBC一個較為突出的優(yōu)點是，它還提供一個寬帶POOL。POOL RBC會根據(jù)點播請求的不同的情況將請求傳達給原始的服務(wù)器。
LRU算法在計算的時候，不能很好的處理不斷演化的引用模式，區(qū)分不出來經(jīng)常與不經(jīng)常用戶使用的對象。LRU-K的優(yōu)點就是可以對最近引用多次的信息進行考慮。因此，可以很好的區(qū)分不同級別的引用對象，這一點，彌補了LRU算法中存在的不足。不僅如此，LRU-K算法可以通過自身的系統(tǒng)功能及時的對引用模式進行調(diào)節(jié)，管理的起來也很簡單。
4 結(jié)論
總而言之，通過對流媒體傳輸技術(shù)進行的以上的研究，雖然很多的建議和解決方案都只能對部分的問起到局限性的作用，但是，這對不斷完善的流媒體傳輸技術(shù)領(lǐng)域的研究有著很重要的意義。
參考文獻
[1]李謙，秦亮曦.簡述流媒體傳輸技術(shù)研究[J].科技時代，2008.
關(guān)鍵詞：
流媒體技術(shù)； 廣播監(jiān)測； 應(yīng)用
1 流媒體技術(shù)的應(yīng)用過程概述
流媒體技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和音頻技術(shù)的綜合性技術(shù)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和音頻技術(shù)的結(jié)合。對于流媒體技術(shù)的理解，我們不能局限于流媒體技術(shù)本身，而應(yīng)該將流媒體技術(shù)同音頻技術(shù)結(jié)合起來考慮，對其優(yōu)點加以有效利用。流媒體技術(shù)本質(zhì)上是一種處理音頻信號的技術(shù)，在廣播領(lǐng)域會得到廣泛的應(yīng)用，特別是在廣播監(jiān)測中，可以完全發(fā)揮流媒體的技術(shù)特性。流媒體技術(shù)的應(yīng)用，需要在和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)進行技術(shù)支撐。在目前的廣播監(jiān)測發(fā)展中，流媒體技術(shù)扮演著重要角色。從實際應(yīng)用的情況來看，流媒體技術(shù)不但成為了互聯(lián)網(wǎng)中有效處理音頻的技術(shù)之一，在廣播監(jiān)測中也得到了充分的應(yīng)用。
在廣播監(jiān)測過程中，實際上是針對音頻信號進行監(jiān)測，而流媒體技術(shù)主要就是針對音頻信號進行處理，從這一點來看，流媒體技術(shù)在廣播監(jiān)測中應(yīng)用具有一定的基礎(chǔ)。在當(dāng)前的廣播發(fā)展中，已經(jīng)開始融入了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，廣播節(jié)目也已經(jīng)實現(xiàn)了通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳播。在這一傳輸過程中，由于音頻文件較大，而互聯(lián)網(wǎng)的帶寬有限，這就導(dǎo)致了廣播中的音頻文件傳輸時間較長，用戶要想收聽廣播節(jié)目，只能等到音頻文件全部下載完才能收聽，失去了廣播的優(yōu)勢，廣播選用互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)作傳輸媒體也就失去了意義。為了有效解決這一技術(shù)瓶頸，流媒體技術(shù)應(yīng)運而生。流媒體技術(shù)的精髓在于實現(xiàn)了音頻文件邊傳輸邊播放的功能，使廣播在互聯(lián)網(wǎng)中實時傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。另外，流媒體技術(shù)除了以上功能之外，還實現(xiàn)了對廣播的實時監(jiān)測中。
2 流媒體技術(shù)的特點和傳輸方式
從目前的流媒體技術(shù)發(fā)展來看，流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的較為廣泛，主要用于網(wǎng)絡(luò)中的視頻信息傳輸和音頻信息傳輸，其中音頻信息的傳輸就包括網(wǎng)絡(luò)廣播的傳播。應(yīng)用流媒體技術(shù)之后，網(wǎng)上的音頻數(shù)據(jù)實現(xiàn)了邊下載邊播放，避免了集中下載之后再播放，省去了用戶的等待時間。流媒體技術(shù)主要具有以下特點。
2.1 流媒體技術(shù)涉及的領(lǐng)域較多
流媒體技術(shù)涉及的領(lǐng)域包括音頻和視頻數(shù)據(jù)的采集領(lǐng)域、音頻視頻編碼解碼領(lǐng)域、音頻視頻存儲領(lǐng)域、音頻視頻傳輸領(lǐng)域、音頻視頻播放領(lǐng)域。
2.2 流媒體技術(shù)是一種與傳統(tǒng)下載技術(shù)不同新式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
傳統(tǒng)的下載技術(shù)對于音頻和視頻在下載的過程中是無法播放的，只能等到文件全部下載完畢之后才能進行正常播放，流媒體技術(shù)彌補了這一欠缺。
2.3 流媒體技術(shù)實現(xiàn)了視頻和音頻的實時播放
流媒體技術(shù)的出現(xiàn)，創(chuàng)新了音頻視頻信號播放技術(shù)，使音頻和視頻信號在下載的同時可以邊下載邊播放，簡而言之，流媒體技術(shù)實現(xiàn)了視頻和音頻的實時播放。
2.4 流媒體技術(shù)降低了緩存的需求量
在流媒體技術(shù)中，由于音頻和視頻信息從服務(wù)器中直接傳輸給用戶，節(jié)省了傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，有效降低了緩存的使用量和需求量。
流媒體技術(shù)的傳輸方式主要分為順序流式傳播和實時流式傳播，其中順序流式傳播的特點為：順序流式傳播主要為傳統(tǒng)的順序下載，用戶只能觀看到已經(jīng)下載完的部分，對于未下載的部分無法實現(xiàn)實時收聽或收看。
實時流式傳播的特點為：實時流式傳播與順序流式傳播不同，主要區(qū)別在于實時流失傳播可以一邊下載一邊播放音頻和視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了下載與播放同步。
3 流媒體技術(shù)在廣播監(jiān)測中的應(yīng)用過程
考慮到流媒體技術(shù)的特點，對于音頻的處理具有一定的優(yōu)勢，因此，流媒體技術(shù)在廣播監(jiān)測中具有重要的應(yīng)用。流媒體技術(shù)在廣播監(jiān)測中的應(yīng)用過程主要分為以下幾個階段。
3.1 流媒體技術(shù)在音頻數(shù)據(jù)解調(diào)采集中的應(yīng)用
在整個廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，對廣播過程的監(jiān)測需要將監(jiān)測信號進行加密之后傳送出去，在接收端對其進行解密和數(shù)據(jù)采集之后進行使用。流媒體技術(shù)的作用就是在廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，對音頻數(shù)據(jù)進行有效的解調(diào)和采集，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3.2 流媒體技術(shù)在音頻數(shù)據(jù)的壓縮與存儲中的應(yīng)用
在廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集之后屬于未壓縮的格式，無法進行存儲和傳輸，因此需要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行壓縮。流媒體技術(shù)的作用就是保證音頻數(shù)據(jù)壓縮與存儲過程安全可靠，避免數(shù)據(jù)在此過程中發(fā)生丟失，保證音頻數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
3.3 流媒體技術(shù)在音頻數(shù)據(jù)的傳輸與播放中的應(yīng)用
在廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，音頻數(shù)據(jù)信息都是實時傳輸和播放的，當(dāng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)接到上級指令的時候，將立刻運行音頻數(shù)據(jù)的傳輸與播放程序，并將音頻數(shù)據(jù)傳送到廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中心，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時準(zhǔn)確，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳送與播放。
3.4 流媒體技術(shù)保證了廣播節(jié)目的完整性，實現(xiàn)了播放過程中的無縫拼接
廣播監(jiān)測過程與正常的廣播收聽過程類似，都需要保證音頻信號的連續(xù)傳播并保證數(shù)據(jù)信息在傳輸?shù)倪^程中不發(fā)生丟失。流媒體技術(shù)通過文件無縫拼接技術(shù)，保證廣播節(jié)目的完整性，保證了監(jiān)測過程中信號的準(zhǔn)確性和完整性，實現(xiàn)了廣播播放過程中的無縫拼接。
4 結(jié)論
流媒體技術(shù)作為一種新技術(shù)，在廣播監(jiān)測中得到了重要的應(yīng)用，對廣播監(jiān)測具有極其重要的促進作用，改變了傳統(tǒng)的音頻信號傳輸局限，彌補了傳統(tǒng)音頻信號傳輸過程中的缺點和不足。流媒體技術(shù)具體應(yīng)用在廣播監(jiān)測中，對廣播監(jiān)測的促進作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
4.1 流媒體技術(shù)促進了廣播監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展
流媒體技術(shù)的應(yīng)用，使廣播監(jiān)測技術(shù)的整體發(fā)展進入了新的階段。流媒體技術(shù)促進了廣播監(jiān)測技術(shù)的整體發(fā)展，實現(xiàn)了廣播監(jiān)測過程中音頻信號的實時傳輸，既保證了監(jiān)測信號的準(zhǔn)確性，又保證了廣播監(jiān)測過程及時有效，所以，流媒體技術(shù)促進作用明顯。
4.2 流媒體技術(shù)保證了廣播監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性
由于流媒體技術(shù)在廣播監(jiān)測過程中對 音頻信號進行了加密處理，保證了音頻信號在傳輸過程中不發(fā)生丟失以及不擾，實現(xiàn)了廣播監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，提高了廣播監(jiān)測的實際效果，使廣播監(jiān)測取得積極的效果，達到預(yù)期的目的。
4.3 流媒體技術(shù)使廣播監(jiān)測多了一項實用的應(yīng)用技術(shù)
流媒體技術(shù)的應(yīng)用，豐富了廣播監(jiān)測技術(shù)，使廣播監(jiān)測領(lǐng)域擁有了又一項實用技術(shù)手段。從目前的應(yīng)用情況來看，廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是流媒體得以應(yīng)用的成功案例，廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展主要得益于流媒體技術(shù)的應(yīng)用，所以，廣播監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)要與流媒體技術(shù)有效結(jié)合，實現(xiàn)廣播監(jiān)測和流媒體技術(shù)的深度發(fā)展。
參考文獻
[1] 張敏,肖春景.基于混沌加密的小波域音頻水印算法[J].計算機工程.2005（S1）
關(guān)鍵詞：流媒體技術(shù)；流媒體；同步遠程教學(xué)；異步遠程教學(xué)
自Internet產(chǎn)生以來，受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，互聯(lián)網(wǎng)上的信息都以文字、圖片等靜態(tài)數(shù)據(jù)為主，而音頻、視頻數(shù)據(jù)則難以在網(wǎng)上。隨著ADSL、視迅寬帶、FDDI網(wǎng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬得到很大的改善，可以達到100M以上的傳輸速率，但仍無法滿足高質(zhì)量的多媒體信息傳輸?shù)男枰@就要從數(shù)據(jù)的傳輸方式上著手來解決問題。由此，流媒體技術(shù)應(yīng)運而生。目前，流媒體技術(shù)廣泛用于多媒體新聞、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、電子商務(wù)、視頻點播、遠程教育、遠程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實時視頻會議等互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的方方面面，為網(wǎng)絡(luò)信息交流帶來了革命性的變化。
一、流媒體技術(shù)概述
(1)流媒體技術(shù)的定義
流媒體技術(shù)，也稱為流式媒體技術(shù)(stream Media)，就是把影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，讓瀏覽者一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等要整個多媒體文件下載完成就可以即時觀看的技術(shù)。
那什么是流媒體呢?所謂流媒體是指在Internet／Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)煤體，如音頻、視頻、動畫或其它多媒體文件。
二 流媒體系統(tǒng)的組成
1、編碼工具。即用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式。利用媒體采集設(shè)備進行流媒體的制作。它包括了一系列的工具，從獨立的視頻、聲音、圖片、文字組合到制作豐富的流媒體。這些工具產(chǎn)生的流媒體文件可以存儲為固定的格式，供服務(wù)器使用。
2、流媒體數(shù)據(jù)。即媒體信息的載體。常用流媒體數(shù)據(jù)格式有．ASF、.RM等。
3、服務(wù)器。即存放媒體數(shù)據(jù)。由于要存儲大容量的影視資料，因此該系統(tǒng)必須配備大容量的磁盤陣列，具有高性能的數(shù)據(jù)讀寫能力，可以高速傳輸外界請求數(shù)據(jù)并具有高度的可擴展性、兼容性，支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。這種系統(tǒng)配置能滿足上千小時的視頻數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)片源的海量存儲。
4、網(wǎng)絡(luò)。即適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。流媒體技術(shù)是隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來，它在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了多媒體服務(wù)平臺。
5、播放器。即供用戶欣賞網(wǎng)上媒體的軟件。流式媒體系紡支持實時音頻和視頻直播和點播，可以嵌入到流行的瀏覽器中，可播放多種流行的媒體格式，支持流媒體中的多種媒體形式，如文本、圖片、w e b頁面、音頻和視頻等集成表現(xiàn)形式。目前應(yīng)用最多的播放器有美國Real Net-works公司的Real Player、美國微軟公司的Medi a Pl ay e r、美國蘋果公司的Quicktime三種產(chǎn)品。
三 傳統(tǒng)的多媒體與流媒體
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)與流媒體比較，流媒體技術(shù)的優(yōu)勢是顯而易見的。下表就傳統(tǒng)多媒體技術(shù)與流媒體技術(shù)在傳輸延時、傳送速率、實時控制、存儲空間、用戶交互性、媒體服務(wù)質(zhì)量、媒體播放方式等方面作了比較：
四、流媒體技術(shù)在遠程教學(xué)中的應(yīng)用
以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代遠程教育系統(tǒng)主要由同步遠程教學(xué)和異步遠程教學(xué)兩大部分組成。同步遠程教學(xué)是模擬真實課堂教學(xué)方式而形成的雙向?qū)崟r交互式的網(wǎng)上教學(xué)，將教師授課內(nèi)容及教學(xué)情景實時傳送到學(xué)生端，同時學(xué)生在遠端可以回答教師提出的問題或向教師提問，教師在授課時可看到學(xué)生端的全貌。異步遠程教學(xué)則采用基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多媒體教學(xué)平臺，將教學(xué)課件或信息存入信息服務(wù)器中，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)接入多媒體教學(xué)服務(wù)網(wǎng)，以點播方式進行課件的下載。
(1)異步遠程教學(xué)的實現(xiàn)
異步遠程教學(xué)的實現(xiàn)需要將制作好的課件放在網(wǎng)上供學(xué)習(xí)者隨時瀏覽學(xué)習(xí)。課件主要以視頻和聲音為主，同時以文字、圖像加以說明。學(xué)習(xí)者在使用時必須先將多媒體課件下載到本地計算機再進行播放，這種方式存在著三個突出的問題：①一般的多媒體課件容量較大，下載完整個課件需要等待很長的時間；②把多媒體課件下裁到本地計算機，占用了計算機的存儲空間；③一些用戶可能會對下載的資料進行再傳播，因此制作單位的知識產(chǎn)權(quán)有可能受到損害。
流式多媒體課件是基于流媒體技術(shù)的多媒體課件，它具有以下特點：
資源共享，訪問不分時間地點
等待時間短，與文件大小無關(guān)
訪問方便，交互性強
客戶端操作簡單，系統(tǒng)使用方便
無需下載流媒體課件，保護了制作單位的知識產(chǎn)權(quán)
因此，流式多媒體課件的出現(xiàn)解決了以上三個及待解決的問題。
(2)同步遠程教學(xué)的實現(xiàn)
同步遠程教學(xué)系統(tǒng)是通過Internet將教師端(教師授課的設(shè)備)和學(xué)生端(學(xué)生聽課教室的設(shè)備)連接在一起，它支持多個教師端和多個學(xué)生端，每個學(xué)生端在同一時間只能和一個教師端相對應(yīng)，而一個教師端可同時和多個學(xué)生端相對應(yīng)。在授課時，信息通過教師端的網(wǎng)絡(luò)交換機與Internet相連進行網(wǎng)絡(luò)傳輸。在學(xué)生端，通過投影或電視將接收的信息呈現(xiàn)出來，從而達到“面對面”授課的教學(xué)效果。
流媒體技術(shù)對同步遠程教學(xué)的最大貢獻是實現(xiàn)了網(wǎng)上實時內(nèi)容的同步傳輸和播放，我們可以采用“帶有控制的視頻流”技術(shù)和高性能的視頻文件系統(tǒng)技術(shù)，提供在線的高質(zhì)量的視頻觀看、課程講座，從而可建立教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的實時交互。學(xué)習(xí)者在網(wǎng)上不僅可以看到教師的生動講解，而且還可以看到內(nèi)容提要、章節(jié)提示和教學(xué)內(nèi)容等，最重要的是學(xué)生可以現(xiàn)場與教師對話交流、可以和其它學(xué)員進行協(xié)作學(xué)習(xí)、可以隨時隨地進行自主學(xué)習(xí)，極大地促進了網(wǎng)絡(luò)遠程教學(xué)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:流媒體;流式傳輸;壓縮編碼;視頻;電力運行系統(tǒng)
引言
在網(wǎng)絡(luò)上傳輸音視頻等多媒體信息,通常有下載傳輸和流式傳輸兩種方案。由于網(wǎng)絡(luò)帶寬有限,而音視頻的文件容量通常很大,采用下載傳輸非常耗時,傳輸延遲也很大,特別是下載傳輸無法滿足需要長時間持續(xù)傳輸(如,電力設(shè)備和線路現(xiàn)場監(jiān)控)的應(yīng)用要求。而采用流式傳輸時,音視頻信息由音視頻服務(wù)器或攝像頭向用戶計算機的連續(xù)、實時傳送,用戶可邊接收邊觀看,不僅啟動延時大大縮短,用戶也不必等待整個文件從網(wǎng)上全部下載才能觀看,這對現(xiàn)場臨控之類的音視信息傳輸,更有其獨特的優(yōu)點。
一、流媒體技術(shù)簡介
流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet播放的媒體格式,又稱流式媒體[1]。流媒體技術(shù)指將連續(xù)的影像和聲音信息通過攝像頭或者經(jīng)壓縮處理后存放在網(wǎng)站服務(wù)器上,讓用戶無須等整個文件全部下載完畢后就可以一邊下載一邊觀看和收聽的技術(shù)[2]。流媒體技術(shù)以流的方式傳輸視頻和音頻信息,即便是網(wǎng)絡(luò)異常擁擠的情況下,也能傳輸清晰流暢的影音和視頻給廣大用戶,使得在網(wǎng)絡(luò)上觀看和傳輸影音成為現(xiàn)實。流式傳輸主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體的技術(shù)總稱,即將音頻或視頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮,由視頻服務(wù)器等設(shè)備向用戶計算機連續(xù)、實時或順序傳送[2]。它是流媒體的關(guān)鍵技術(shù)。
二、流媒體技術(shù)原理
(一)流媒體系統(tǒng)的組成
流媒體系統(tǒng)通常包括編碼器、服務(wù)器和播放器三個部分。每個部分之間通過特定的協(xié)議互相通信,并按照特定格式互相交換文件數(shù)據(jù)。
1.流媒體編碼器:由視頻采集卡和流媒體編碼軟件組成。流媒體采集卡負責(zé)接受音視頻數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為所需的信號形式,供編碼軟件處理;編碼軟件負責(zé)將流媒體采集卡傳送過來的信號加工并壓縮成流媒體格式。如果進行直播,還要負責(zé)將壓縮后的流媒體信號實時地傳給流媒體服務(wù)器。
2.流媒體服務(wù)器:由流媒體軟件系統(tǒng)的服務(wù)器部分和一臺硬件服務(wù)器組成,負責(zé)管理、存儲、分發(fā)編碼器傳來的流媒體節(jié)目。
3.流媒體終端播放器(解碼器):是流媒體系統(tǒng)播放軟件,用來播放音視頻節(jié)目。
(二)流媒體技術(shù)原理
1.流媒體壓縮編碼技術(shù)。流媒體文件必須制作成適合流媒體傳輸?shù)牧髅襟w格式文件后才能進行存儲或傳輸。
各種流媒體平臺所采用的壓縮編碼技術(shù)各不相同,主要有MPEG1、MPEG-2、MPEG-4、WindowsMediaVideo、RealMedia等。
MPEG-l和MPEG-2的壓縮率大概在20～30倍之間,用于網(wǎng)絡(luò)傳輸還是太低。MPEG-4的壓縮率可以超過100倍,且仍可保有非常好的音質(zhì)和畫質(zhì)。通常的壓縮編碼是基于一定的壓縮算法,如WindowsMedia是基于MPEG-4的離散余弦變換(DCT)算法,而RealMedia則采用小波變換算法。
2.流媒體的關(guān)鍵技術(shù)。實現(xiàn)流媒體的關(guān)鍵技術(shù)是流式傳輸。流式傳輸技術(shù)的四個關(guān)鍵步驟是:(1)預(yù)處理:傳輸前采用先進高效的壓縮算法,對多媒體信息進行壓縮,適合于網(wǎng)絡(luò)傳輸。(2)復(fù)用和解復(fù)用:傳輸前對多個信軌進行復(fù)用,在用戶端再解復(fù)用,還原成原始形態(tài)。(3)打包和解包:流媒體打包后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)傳輸;在接收端依照包序列號重排序并解包。(4)后處理:在解包后對數(shù)據(jù)進行特殊處理,如圖形霧化,回音抵消等。
在流式傳輸過程中,由于受網(wǎng)絡(luò)自身特性影響,會出現(xiàn)“時延抖動”,可能嚴重影響傳輸質(zhì)量。
降低時延抖動產(chǎn)生的影響,可從以下兩方面著手:一是對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行改造,如,用IPV6技術(shù)對視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量控制等技術(shù)進行改進。二是采用緩存機制,在數(shù)據(jù)包輸出前對時延抖動進行吸收,即接收端收到數(shù)據(jù)包之后,不立即播放,而是將它暫時存儲在緩存中,直到預(yù)定的播放時間到來,再將緩存中存儲的數(shù)據(jù)包進行規(guī)則播放,從而將時延抖動減少到最低。
此外,流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。支持流式傳輸?shù)某Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)協(xié)議有:(1)實時傳輸協(xié)議RTP(RealtimeTransportProtocol)。這是Internet多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議,提供端到端的傳送服務(wù),實現(xiàn)流的同步,但只能工作在一對一或一對多的傳輸情況下。(2)實時傳輸控制協(xié)議RTCP(Real-timeTransportControlProtocol)。它和RTP一起提供多媒體數(shù)據(jù)流量控制和擁塞控制服務(wù)。(3)實時流式協(xié)議RTSP(Real-timeStreamingProtoco1)。它定義了一對多的應(yīng)用程序,解決通過IP網(wǎng)絡(luò)有效地傳送多媒體數(shù)據(jù)的問題。(4)Internet資源預(yù)訂協(xié)議RSVP(ResourceReserveProtoco1),用于預(yù)留網(wǎng)絡(luò)帶寬。(5)MIME(MultipurposeInternetMailExtensions)協(xié)議,用于識別流媒體類型。
3.流媒體的實現(xiàn)。首先,通過高效壓縮算法讓大容量的多媒體數(shù)據(jù)適合流式傳輸;其次,通過流媒體服務(wù)器修改MIME標(biāo)志;最后,通過支持流式傳輸?shù)膶崟r網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)流。
以RealMedia為例:第一,采用視頻捕獲裝置對事件進行錄制;第二,適當(dāng)編輯獲取的內(nèi)容,然后利用視頻編輯硬件和軟件數(shù)字化處理編輯的內(nèi)容;第三,數(shù)字化的視頻和音頻內(nèi)容被編碼為流媒體格式;第四,將媒體文件或?qū)崨r數(shù)據(jù)流保存在安裝了流媒體服務(wù)器軟件的宿主計算機上;第五,用戶點擊網(wǎng)頁請求視頻流等;第六,宿主服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)向用戶發(fā)送音視頻流數(shù)據(jù);第七,用戶利用媒體播放程序進行進退、回放、觀看。
三、流媒體技術(shù)在電力運行中的特殊應(yīng)用
2008年初,中國南方遭受了歷史罕見的冰雪災(zāi)害。其中湖南省郴州市出現(xiàn)了連續(xù)近一個月的低溫雨雪冰凍天氣,電力、林業(yè)、通訊遭受毀滅性重創(chuàng)。全市數(shù)十年電力建設(shè)成果一朝被毀,郴州一度成為電力“孤島”。回頭來看,除了電力線路建設(shè)等級偏低、對極端性天氣與氣候條件的監(jiān)測預(yù)報水平還不高等原因之外,架設(shè)在人煙稀少的高山峻嶺的電力線路以及電力設(shè)備,因為無人值守也不便巡查,不能及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)害,也是一個非常重要的原因。
要形象直觀、動態(tài)實時地監(jiān)控高山險地的關(guān)鍵線路和設(shè)備情況,特別是災(zāi)害發(fā)生和發(fā)展情況,在流媒體技術(shù)迅速發(fā)展的今天,已成為可能。最粗略的技術(shù)設(shè)想是在關(guān)鍵地區(qū)的高壓鐵塔或設(shè)備機房安裝特殊的攝像頭,借助流媒體傳輸技術(shù)和無線或有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),連續(xù)傳送電力線路和電力設(shè)備運行情況的實時圖像或聲音。
除了防災(zāi)抗災(zāi)監(jiān)控,流媒體技術(shù)在電力系統(tǒng)防盜、電力變電站的無人值守等方面也有廣泛的應(yīng)用前景。近幾年,電力線路和電力設(shè)施被偷盜和破壞的事件頻頻發(fā)生,據(jù)國家發(fā)改委副主任張國寶透露,在事件發(fā)生最嚴重的2005年,國家電網(wǎng)公司的電力設(shè)施遭受外力破壞的事件數(shù)量為12554起,10千伏及以上變壓器遭受外力破壞2400多臺,倒桿(塔)300多基,丟失、受損輸電導(dǎo)線4000多公里、電力電纜200多公里,通信線路70多公里,塔材近5萬件,110千伏及以上輸電線路因外力破壞引起的線路跳閘達779次[6]。由于電力和群眾生活、企業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān),如果電力設(shè)施遭遇破壞,就會造成大面積停電,后果不堪設(shè)想。2003年美加“8·14”和2005年莫斯科“5·25”這兩起大面積停電事故,就是很好的警示案例。
福安市位于閩北山區(qū),山高人少,線路漫長,地勢復(fù)雜,每年要多次遭受冰雪、臺風(fēng)等惡劣氣象的危害,電力線路的運行巡查和電力變電站的人值守始終是一個老大難問題。如果能利用流媒體技術(shù),只要配備一組攝像頭加一套流媒體網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),就能在及時甚至實時監(jiān)控到災(zāi)害性天氣對電力線路和電力設(shè)備的影響進程和危害發(fā)展程度,為防災(zāi)抗災(zāi)提供有效的技術(shù)支持,并在艱苦地段對電力變電站實現(xiàn)無人或半無人值守。
結(jié)束語
流媒體是眾多寬帶業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺,也是一種新型的數(shù)據(jù)信息載體,是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同視音頻技術(shù)的有機結(jié)合。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,流媒體技術(shù)不僅在社會生活中有著廣泛的應(yīng)用前景,而且在電力運行等各個行業(yè)都可以發(fā)揮特殊的不可替代的作用。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:流媒體;RealMedia;網(wǎng)絡(luò)通信;IPTV;視頻點播
中圖分類號:TN919 文獻標(biāo)識碼:A
文章編號:1004-373X(2009)21-196-04
IPTV System Based on Streaming Media Technology
YANG Guorong
(Xi′an Railway Vocational & Technical Institute,Xi′an,710014,China)
Abstract:From the principle of streaming media technology,the implementation of streaming media transmission is realized and taking RealMedia streaming media as an example to illustrate the production,transmission and use of the process,the purpose of streaming media technology in order to gain the advantages of network communication.Through exploration of ASF format,QuickTime format,a deep understanding of streaming media technology applications are given,application and development of streaming media in distance education,video-on-demand,network broadcasting,video conferencing and other business of IPTV are researched,the importance of IPTV is verified.
Keywords:streaming media;RealMedia;network communication;IPTV;video on demand
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及,利用網(wǎng)絡(luò)傳輸聲音與視頻信號的需求也越來越大。廣播電視等媒體上網(wǎng)后,也都希望通過互聯(lián)網(wǎng)來自己的音視頻節(jié)目。但是,音視頻在存貯時文件的體積一般都十分龐大。在網(wǎng)絡(luò)帶寬還很有限的情況下,花幾十分鐘甚至更長的時間等待一個音視頻文件的傳輸,不能不說是一件讓人頭疼的事。流媒體技術(shù)的出現(xiàn),在一定程度上使互聯(lián)網(wǎng)傳輸音視頻難的局面得到改善。流媒體技術(shù)發(fā)端于美國,在美國目前流媒體的應(yīng)用已很普遍,比如惠普公司的產(chǎn)品和銷售人員培訓(xùn)都用網(wǎng)絡(luò)視頻進行。與傳統(tǒng)的播放方式不同,流媒體在播放前并不下載整個文件,只將部分內(nèi)容緩存,使流媒體數(shù)據(jù)流邊傳送邊播放,這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間。網(wǎng)絡(luò)電視正是結(jié)合了流媒體技術(shù)的特點應(yīng)運而生,能夠很好地適應(yīng)當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的趨勢,充分有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。因此,網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展離不開流媒體技術(shù),本文著重研究基于流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)電視的應(yīng)用和發(fā)展。
1 流媒體的技術(shù)
1.1 流媒體技術(shù)的原理
流媒體又叫流式媒體,它是指商家用一個視頻傳送服務(wù)器把節(jié)目當(dāng)成數(shù)據(jù)包發(fā)出,傳送到網(wǎng)絡(luò)上。用戶通過解壓設(shè)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(guān)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(shù)全面應(yīng)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容貌、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跳出來;更有真實感的影像新聞也會出現(xiàn)[1]。
如果將文件傳輸看作是一次接水的過程,過去的傳輸方式就像是對用戶做了一個規(guī)定,必須等到一桶水接滿才能使用它,這個等待的時間自然要受到水流量大小和桶的大小的影響。而流式傳輸則是,打開水頭龍,等待一小會兒,水就會源源不斷地流出來,而且可以隨接隨用,因此,不管水流量的大小,也不管桶的大小,用戶都可以隨時用上水。從這個意義上看,流媒體這個詞是非常形象的。
流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎(chǔ)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(luò)是動態(tài)變化的,各個包選擇的路由可能不盡相同,故到達客戶端的時間延遲也就不等,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,而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大,因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù):通過丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)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(nèi)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,一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息,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(wù)后,Web瀏覽器與Web服務(wù)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/V Helper程序,使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)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(guān)的服務(wù)器地址。
需要說明的是,在流式傳輸中,使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與A/V服務(wù)器建立聯(lián)系,是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個不同于運行A/V Helper程序所在客戶機的目的地址。實現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務(wù)器和播放器,其基本原理如圖1所示[2]。
1.2 流媒體技術(shù)的實現(xiàn)過程
流媒體系統(tǒng)包括以下五個方面的內(nèi)容:
(1) 編碼工具:用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù),形成流媒體格式。
(2) 流媒體數(shù)據(jù)。
(3) 服務(wù)器:存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)。
(4) 網(wǎng)絡(luò):適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。
(5) 播放器:供客戶端瀏覽流媒體文件。
這五個部分有些是網(wǎng)站需要的,有些是客戶端需要的,而且不同的流媒體標(biāo)準(zhǔn)和不同公司的解決方案會在某些方面有所不同[3]。
在運用流媒體技術(shù)時,音視頻文件要采用相應(yīng)的格式,不同格式的文件需要用不同的播放器軟件來播放,所謂“一把鑰匙開一把鎖”。目前,采用流媒體技術(shù)的音視頻文件主要有三大“流派”,即RealNetworks公司的RealMedia、Microsoft的Windows Media和Apple公司的QuickTime。
按照內(nèi)容提交的方式,流媒體可以分為兩種:實況流媒體廣播(即Web廣播)和由用戶按需訪問的存檔的視頻和音頻。不論是哪一種類型的流媒體,其實現(xiàn)從攝制原始鏡頭到媒體內(nèi)容的回放都要經(jīng)過一定的過程。下面以RealMedia為例說明流媒體的制作、傳輸和使用的過程[4]:
(1) 采用視頻捕獲裝置對事件進行錄制。
(2) 對獲取的內(nèi)容進行編輯,然后利用視頻編輯硬件和軟件對它進行數(shù)字化處理。
(3) 經(jīng)數(shù)字化的視頻和音頻內(nèi)容被編碼為流媒體格式。
(4) 媒體文件或?qū)崨r數(shù)據(jù)流被保存在安裝了流媒體服務(wù)器軟件的宿主計算機上。
(5) 用戶點擊網(wǎng)頁請求視頻流或訪問流內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫。
(6) 宿主服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)向最終用戶提交數(shù)字化內(nèi)容。
(7) 最終用戶利用桌面或移動終端上的顯示媒體內(nèi)容的播放程序進行回放和觀看。
由于流媒體技術(shù)在一定程度上突破了網(wǎng)絡(luò)帶寬對多媒體信息傳輸?shù)南拗?因此被廣泛運用于網(wǎng)上直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、視頻點播、遠程教育、遠程醫(yī)療、視頻會議、企業(yè)培訓(xùn)、電子商務(wù)等多種領(lǐng)域。
2 流式技術(shù)的主要解決方案
由于其成熟穩(wěn)定的技術(shù)性能,互聯(lián)網(wǎng)巨人美國在線(AOL)、ABC、AT&T、Sony和Time Life等公司和網(wǎng)上主要電臺都使用RealSystem向世界各地傳送實時影音媒體信息以及實時的音樂廣播。在我國,大量的影視、音樂點播和春節(jié)晚會、昆明世博會開幕式的網(wǎng)上直播都采用了RealSystem系統(tǒng)[5]。
Windows Media Technology是Microsoft提出的信息流式播放方案,其主要目的是在Internet和Intranet上實現(xiàn)包括音頻、視頻信息在內(nèi)的多媒體流信息的傳輸。其核心是ASF文件,ASF是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令、腳本等多媒體信息在內(nèi)數(shù)據(jù)格式,通過分成一個個的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在Internet上傳輸,實現(xiàn)流式多媒體內(nèi)容。因此,把在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膬?nèi)容就稱為ASF Stream。ASF支持任意的壓縮/解壓縮編碼方式,并可以使用任何一種底層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議,具有很大的靈活性。Microsoft已將Windows Media技術(shù)捆綁在Windows 2000中,并打算將ASF用作將來的Windows版本中多媒體內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)文件格式,這無疑將對Internet特別是流式技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player工具構(gòu)成。Media Tools是整個方案的重要組成部分,它提供了一系列的工具幫助用戶生成ASF格式的多媒體流,分創(chuàng)建工具和編輯工具兩種,創(chuàng)建工具主要用于生成ASF格式的多媒體流,包括Media Encoder,Author,VidToASF,WavToASF,Presenter五個工具;編輯工具主要對ASF格式的多媒體流信息進行編輯與管理,包括后期制作編輯工具ASF Indexer與ASFChop,以及對ASF流進行檢查并改正錯誤的ASFCheck。Media Server可以保證文件的保密性,不被下載,并使每個使用者都能以最佳的影片品質(zhì)瀏覽網(wǎng)頁,具有多種文件形式和監(jiān)控管理功能。Media Player則提供強大的流信息的播放功能。
Apple公司于1991年開始QuickTime,它幾乎支持所有主流的個人計算平臺和各種格式的靜態(tài)圖像文件、視頻和動畫格式,具有內(nèi)置Web瀏覽器插件技術(shù),支持IETF流標(biāo)準(zhǔn)以及RTP,RTSP,SDP,FTP和HTTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通過好萊塢影視城檢索到的許多電影新片片段,都是以QuickTime格式存放的。
QuickTime包括服務(wù)器、帶編輯功能的播放器QuickTime Player、制作工、圖像瀏覽器以及使Internet瀏覽器能夠播放QuickTime影片的QuickTime 插件。QuickTime 4支持兩種類型的流:實時流和快速啟動流。使用實時流的 QuickTime 影片必須從支持 QuickTime 流的服務(wù)器上播放,是真正意義上的Streaming Media,使用實時傳輸協(xié)議(RTP)傳輸數(shù)據(jù)。快速啟動影片可以從任何Web Server上播放,使用超文本傳輸協(xié)議(HTTP)或文件傳輸協(xié)議(FTP)傳輸數(shù)據(jù)[5]。
目前,FOX新聞在線、FOX體育在線、BBC WORLD、氣象頻道等機構(gòu)都加入QuickTime內(nèi)容供應(yīng)商行列,使用QuickTime 技術(shù)制作實況轉(zhuǎn)播節(jié)目除了上述的流媒體技術(shù)的三種主要格式外,在多媒體課件和動畫方面的流媒體技術(shù)還有Macromedia的Shockwave技術(shù)和MeataCreation公司的Meta Stream技術(shù)。
通過Shockwave技術(shù)可以方便地在Web頁面中加入圖像、動畫以及交互式界面等操作。利用這種Streaming Shockwave, 即通過流的方式使用戶在客戶端實現(xiàn)邊下載邊播放的功能,節(jié)省了等待時的時間。Shockwave與Macromedia產(chǎn)品緊密聯(lián)系在一起,包括Flash,Shockwave for Authorware,Shockwave for Director等技術(shù)。
MetaStream 3D的圖形設(shè)計軟件是Ray Dream Studio 5 以及Ray Dream 3D,可以方便地在網(wǎng)上創(chuàng)建、及瀏覽被縮放的3D圖形,它具有小文件量及流傳輸?shù)奶攸c,比其它任何一種已存在的Internet 3D技術(shù)壓縮率都高。主要應(yīng)用于游戲開發(fā)廠商、頁面設(shè)計者、電子商務(wù)、科學(xué)研究者、專業(yè)設(shè)計者等[6]。
3 流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)電視中的應(yīng)用
目前我國通信事業(yè)正在迅猛地發(fā)展,用戶對信息服務(wù)的要求越來越高,特別是寬帶視頻信息。可以說中國已基本具備了大力發(fā)展IPTV的技術(shù)條件和市場條件,而且IPTV網(wǎng)絡(luò)電視市場競爭越來越激烈。市場競爭競爭對普通的消費者比較有利,拋開這些不管,這里關(guān)心的是怎樣才能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電視。對于一般的用戶來說,一般是采用網(wǎng)絡(luò)機頂盒+普通電視機。如圖2所示,電腦與機頂盒共用一臺ADSL Modem寬帶上網(wǎng)。通常ADSL用戶的電腦和ADSL Modem都在一個地方,因此,ADSL Modem引出五類網(wǎng)線連接到機頂盒上。考慮到大多數(shù)ADSL Modem只有一個10BaseT網(wǎng)口,因此要多加一個HUB[7]。網(wǎng)絡(luò)電視可以提供遠程教育、視頻點播、網(wǎng)絡(luò)直播、視頻會議等服務(wù),使人們的生活更加豐富多彩,下面就從這幾個方面探討流媒體的應(yīng)用。
3.1 遠程教育
電腦的普及、多媒體技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起,給遠程教育帶來了新的機遇。世界各國都正大力開展包括網(wǎng)絡(luò)教育在內(nèi)的遠程教育。 在遠程教學(xué)過程中,最基本的要求是將信息從教師端傳遞到遠程的學(xué)生端,需要傳遞的信息可能是多元化的,這其中包括各種類型的數(shù)據(jù):如視頻、音頻、文本、圖片等。將這些資料從一端傳遞到另一端是遠程教學(xué)需要解決的問題,而如何將這些信息資料有效的組合起來以達到更好的教學(xué)效果更是人們思考的重要方面。由于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,流式媒體無疑是最佳的選擇,學(xué)生可以在家通過一臺計算機、一條電話線、一只Modem就可以參加到遠程教學(xué)當(dāng)中來。對于教師來講,也無須做過多的準(zhǔn)備,授課方法基本與傳統(tǒng)授課方法相同,只不過面對的是攝像頭和計算機而已。
就目前來講,能夠在互聯(lián)網(wǎng)上進行多媒體交互教學(xué)的技術(shù)多為流媒體,像RealSystem,Flash,Shockwave等技術(shù)就經(jīng)常應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中。遠程教育是對傳統(tǒng)教育模式的一次革命,它能夠集教學(xué)和管理于一體,突破了傳統(tǒng)“面授”的局限,為學(xué)習(xí)者在空間和時間上都提供了便利。
除去實時教學(xué)以外,使用流媒體中的VOD(視頻點播)技術(shù),更可以達到因材施教、交互式的教學(xué)目的,學(xué)生也可以通過網(wǎng)絡(luò)共享自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗和成果。大型企業(yè)可以利用基于流技術(shù)的遠程教育系統(tǒng)作為對員工進行培訓(xùn)的手段,這里不僅可以利用視頻和音頻,計算機屏幕的圖形捕捉也可以被用流的方式傳送給學(xué)員。現(xiàn)在微軟公司自己內(nèi)部就大量使用了其自己的流技術(shù)產(chǎn)品作為其全球各分公司間員工培訓(xùn)和交流的手段[8]。
隨著網(wǎng)絡(luò)及流媒體技術(shù)的發(fā)展,越來越多的遠程教育網(wǎng)站開始采用流媒體作為主要的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式。
3.2 寬帶網(wǎng)視頻點播
在前面的遠程教育中曾經(jīng)提到過VOD視頻點播,視頻點播技術(shù)已經(jīng)不是什么新鮮的概念了,最初的VOD應(yīng)用于卡拉OK點播,當(dāng)時的VOD系統(tǒng)是半自動的需要人工參與。隨著計算機的發(fā)展,VOD技術(shù)逐漸應(yīng)用于局域網(wǎng)及有線電視網(wǎng)中,此時的VOD技術(shù)趨于完善,但有一個困難阻礙了VOD技術(shù)的發(fā)展,那就是音視頻信息的龐大容量。 這樣服務(wù)器端不僅需要大量的存儲系統(tǒng),同時還要負荷大量的數(shù)據(jù)傳輸,導(dǎo)致服務(wù)器根本無法進行大規(guī)模的點播。同時由于局域網(wǎng)中的視頻點播覆蓋范圍小,用戶也無法通過互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)媒介收聽或觀看局域網(wǎng)內(nèi)的節(jié)目。此時流媒體技術(shù)的出現(xiàn),在視頻點播方面完全可以遺棄局域網(wǎng)而使用互聯(lián)網(wǎng),由于流媒體經(jīng)過了特殊的壓縮編碼,使得它很適合在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸。客戶端采用瀏覽器方式進行點播,基本無需維護。由于采用了先進的機群技術(shù),可對大規(guī)模的并發(fā)點播請求進行分布式處理,使其能適應(yīng)大規(guī)模的點播環(huán)境[9]。
隨著寬帶網(wǎng)和信息家電的發(fā)展,流媒體技術(shù)會越來越廣泛地應(yīng)用于視頻點播系統(tǒng),也許有一天你也可以在自己的家中欣賞到與電視節(jié)目相當(dāng)?shù)牧魇揭曨l節(jié)目。就當(dāng)前而言,很多大型的新聞娛樂媒體都在Internet上提供基于流技術(shù)的音視頻節(jié)目,如國外的CNN、CBS以及我國的中央電視臺、北京電視臺等,有人將這種Internet上的播放節(jié)目稱之為“Webcast”。
3.3 互聯(lián)網(wǎng)直播
也許大家只聽說過現(xiàn)場直播、衛(wèi)星轉(zhuǎn)播之類的名詞,對于互聯(lián)網(wǎng)直播(或稱為網(wǎng)絡(luò)直播)的概念還并不太熟悉,隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及網(wǎng)民越來越多,從互聯(lián)網(wǎng)上直接收看體育賽事、重大慶典、商貿(mào)展覽成為很多網(wǎng)民的愿望。而很多廠商希望借助網(wǎng)上直播的形式將自己的產(chǎn)品和活動傳遍全世界,這也許是任何一種媒體都不能達到的。這一切都促成了互聯(lián)網(wǎng)直播的形成。但是網(wǎng)絡(luò)帶寬問題一直困擾著互聯(lián)網(wǎng)直播的發(fā)展,不過隨著寬帶網(wǎng)的不斷普及和流媒體技術(shù)的不斷改進,互聯(lián)網(wǎng)直播已經(jīng)從實驗階段走向了實用階段,并能夠提供較滿意的音、視頻效果。流媒體技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)直播中充當(dāng)著重要的角色,首先流媒體實現(xiàn)了在低帶寬的環(huán)境下提供高質(zhì)量的影音。其次,像Real公司的SureStream這樣的智能流技術(shù)可以保證不同連接速率下的用戶可以得到不同質(zhì)量的影音效果。此外,流媒體的Multicast(多址廣播)技術(shù)可以大大減少服務(wù)器端的負荷,同時最大限度地節(jié)省了帶寬[10]。
無論從技術(shù)上還是從市場上考慮,現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)直播是流媒體眾多應(yīng)用中最成熟的一個。已經(jīng)有很多公司提供網(wǎng)上直播服務(wù),每年一度的《春節(jié)晚會》就提供網(wǎng)上現(xiàn)場直播。
3.4 視頻會議
市場上的視頻會議系統(tǒng)有很多,這些產(chǎn)品基本都支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,但采用流媒體技術(shù)作為核心技術(shù)的系統(tǒng)并不占多數(shù)。視頻會議技術(shù)上涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷囗椉夹g(shù)。 流媒體并不是視頻會議必須的選擇,但是流媒體技術(shù)的出現(xiàn)為視頻會議的發(fā)展起了很重要的作用。采用流媒體格式傳數(shù)影音,使用者不必等待整個影片傳送完畢,就可以實時的連續(xù)不斷的觀看,這樣不但改善觀看前的等待問題,也可以達到即時的效果。雖然損失了一些畫面質(zhì)量,但就視頻會議來講,并不需要很高的音視頻質(zhì)量。視頻會議是流媒體的一個商業(yè)用途,通過流媒體還可以進行點對點的通信,最常見的例子就是可視電話。只要有一臺已經(jīng)接入互聯(lián)網(wǎng)的電腦和一個攝像頭,就可以與世界任何地點的人進行音視頻的通信。此外,大型企業(yè)可以利用基于流技術(shù)的視頻會議系統(tǒng)來組織跨地區(qū)的會議和討論,從而節(jié)省大量的開支。一個實際的例子是美國第二大證券交易商從1998年開始,采用Starlight Network公司提供的流技術(shù)方案,為其分布在全球500多個城市和地區(qū)的分公司經(jīng)紀人和投資咨詢員實時提供到桌面的財經(jīng)新聞,使他們的客戶獲取更多的投資利潤[11]。
4 結(jié) 語
隨著網(wǎng)絡(luò)通信的不斷發(fā)展,IPTV必將成為發(fā)展趨勢,流媒體技術(shù)作為IPTV的關(guān)鍵技術(shù)之一,它的發(fā)展和應(yīng)用倍受關(guān)注。雖然流媒體服務(wù)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)系統(tǒng)有許多相似之處,但是,流媒體技術(shù)更為強調(diào)對高速、穩(wěn)定和邊疆的尋體流的訪問支持,以及對不同媒體同步的支持,從而確保媒體數(shù)據(jù)以最小的時延到達并在本地終端同步回放。由于當(dāng)前的流媒體服務(wù)系統(tǒng)存在著對連續(xù)性、實時性的嚴格要求以及對數(shù)據(jù)巨量需要,現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)尚有些免為其難。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷擴大,網(wǎng)絡(luò)多媒體平臺將不斷完善,流媒體技術(shù)必將會在未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用。正如當(dāng)初圖像處理要求對計算機的影響一樣,可以預(yù)見,流媒體服務(wù)系統(tǒng)也將對網(wǎng)絡(luò)和終端的硬件和軟件設(shè)計產(chǎn)生重大影響。
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摘 要：介紹了流媒體的概念、技術(shù)原理，闡明了流媒體技術(shù)的應(yīng)用，并通過具體案例介紹了基于流媒體技術(shù)的系統(tǒng)解決方案。
關(guān)鍵詞：流媒體；解決方案
中圖分類號：TP 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2011）01-0258-01
1 流媒體的概念
流媒體技術(shù)起源于窄帶互聯(lián)網(wǎng)時期。互聯(lián)網(wǎng)的普及和多媒體技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用，迫切要求能解決實時傳送視頻、音頻、計算機動畫等媒體文件的技術(shù)，在這種背景下，于是產(chǎn)生了流式傳輸技術(shù)及流媒體。
什么是流媒體（Streaming Media）呢？流媒體又叫流式媒體，它是指商家用一個視頻傳送服務(wù)器把多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮分成一個個壓縮包，傳送到網(wǎng)絡(luò)上。這個過程的一系列相關(guān)的包稱為“流”。用戶通過解壓設(shè)備對這些數(shù)據(jù)包進行解壓后，節(jié)目就會像發(fā)送前那樣顯示出來。流媒體是以流式傳輸技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、在時間上具有連續(xù)性的媒體文件。由此可見流媒體同時包含下列特征:（1）流媒體的內(nèi)容主要是在時間上連續(xù)的媒體數(shù)據(jù)。像視頻、音頻、多媒體和計算機動畫等都是時間上連續(xù)的媒體文件；（2）該媒體可以不經(jīng)轉(zhuǎn)換便能采用流式傳輸技術(shù)傳輸，這是流媒體技術(shù)的最重要特征；（3）應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，特別適用于互聯(lián)網(wǎng)上。客戶端需要播放軟件或在瀏覽器上加上插件才能收聽或收看流媒體。總之，流媒體也可以理解為是一種適合流式傳輸?shù)拿襟w文件格式。人們通常把攜帶流媒體的數(shù)據(jù)包稱作流典型的流是視頻流和音頻流。
與傳統(tǒng)多媒體相比，流媒體具有以下優(yōu)點:（1）啟動延遲大幅度地縮短。（2）對系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低。（3）流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)有特定的實時傳輸協(xié)議，更適合動畫、視音頻在網(wǎng)上的流式實時傳輸。
2 流媒體技術(shù)原理
2.1 流媒體技術(shù)原理
流式傳輸有順序流式傳輸和實時流式傳輸兩種方式。
順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體。由于標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器可發(fā)送這種形式的，它經(jīng)常被稱作HTTP流式傳輸。順序流式文件易于管理，但不支持現(xiàn)場直播，嚴格地說是一種點播技術(shù)。
實時流式傳輸與順序流式傳輸不同，它需要專用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實時流式傳輸總是實時傳送，特別適合現(xiàn)場事件。實時流式傳輸必須匹配連接帶寬。這意味著圖像質(zhì)量會因網(wǎng)絡(luò)速度降低而變差。實時流式傳輸允許你對媒體發(fā)送進行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標(biāo)準(zhǔn)HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。
一般說來，如視頻為實時廣播，可使用流式傳輸媒體服務(wù)器，應(yīng)用如RTSP的實時協(xié)議，即為實時流式傳輸。如使用HTTP服務(wù)器，文件即通過順序流發(fā)送。流式文件也支持在播放前完全下載到硬盤。由于互聯(lián)網(wǎng)以包為單位進行斷續(xù)的異步傳輸，流媒體文件在傳輸中要被分解為許多包。而網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等。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，不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。
流式傳輸?shù)倪^程一般是這樣的:用戶選擇某一流媒體服務(wù)后， Web瀏覽器與Web服務(wù)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(wù)器檢索相關(guān)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(guān)的服務(wù)器地址。實現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務(wù)器和播放器，其基本原理如圖所示。
2.2 支持流媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議
（1）RSVP：資源預(yù)留協(xié)議；
（2）RTP：實時傳輸協(xié)議；
（3）RTCP：實時傳輸控制協(xié)議；
（4）MMS：微軟流媒體服務(wù)協(xié)議；
（5）RTSP：實時流協(xié)議；
（6）MIME：多目因特網(wǎng)電子郵件擴展協(xié)議。
2.3 三種常見的流媒體技術(shù)
目前市場上主流的流媒體技術(shù)有三種，分別是RealNetworks公司的RealMedia、Microsoft的WindowsMedia和Apple公司的QuickTime。這三家的技術(shù)都有自己的專利算法、專利文件格式甚至專利傳輸控制協(xié)議這三個關(guān)鍵要素在里面。
2.4 流媒體播放方式主要有以下幾種
（1）單播；
（2）組播；
（3）點播與廣播。
3 流媒體技術(shù)應(yīng)用及解決方案
一個完整的流媒體解決方案應(yīng)是相關(guān)軟硬件的完美集成，它大致包括下面幾個方面的內(nèi)容： 內(nèi)容采集、 視音頻捕獲和壓縮編碼、內(nèi)容編輯、內(nèi)容存儲和播放、應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容管理及用戶管理等。
3.1 遠程教育
課件點播是遠程教育的主要形式。它的優(yōu)勢是多媒體課件具有更豐富的表現(xiàn)力，學(xué)生可以在方便的時候?qū)W習(xí)，形式更加靈活自由。課件點播的實現(xiàn)方式是先制作課件，將教師講的課程用攝像機拍攝下來，并用采集卡采集進計算機后編碼成流媒體格式，制作出表現(xiàn)力豐富的多媒體課件。將多媒體課件放在流媒體服務(wù)器上。為了實現(xiàn)交互教學(xué)，將一臺攝像機放在教師授課的教室，攝像機拍攝的教師授課過程實時地被傳輸?shù)搅髅襟w編碼機，經(jīng)過采集卡的采集、編碼后再實時地上傳給流媒體服務(wù)器，再由流媒體服務(wù)器實時到其它教室的終端計算機，并利用投影儀將老師的授課過程實時地播放出來，供這個教室的學(xué)生觀看。同時為了方便與授課老師不在同一個教室的學(xué)生能與老師在授課過程中實時地交流問題，可以在學(xué)生所在的教室安裝攝像機和編碼計算機，用來拍攝并上傳提問學(xué)生的影像，并在授課老師所在的教室安裝一臺終端計算機和投影儀，用來播放提問學(xué)生的視頻，從而達到老師和異地學(xué)生的實時交互。
3.2 電視監(jiān)播系統(tǒng)
以下為一套可以實時錄制兩套電視節(jié)目的監(jiān)播系統(tǒng),兩臺電視監(jiān)錄機與一臺電視監(jiān)錄工作站通過集線器組成網(wǎng)絡(luò),兩臺電視監(jiān)錄機分別壓縮兩套節(jié)目,一臺電視監(jiān)播工作站作為存儲管理。整個系統(tǒng)利用強大的壓縮功能對節(jié)目進行壓制，文件格式與互聯(lián)網(wǎng)上直播與點播的格式完全兼容；用戶可根據(jù)工作需要設(shè)定監(jiān)錄的起始和終止時間。監(jiān)錄時間間隔、壓縮碼率可任意選擇；一套和二套節(jié)目的視音頻信號分別送入電視監(jiān)錄機內(nèi)進行實時錄播壓縮。當(dāng)壓縮完成后文件通過網(wǎng)絡(luò)自動傳輸?shù)诫娨暠O(jiān)錄工作站存儲。整個系統(tǒng)支持24小時不間斷的壓縮錄制。作為電視監(jiān)錄工作站，它負責(zé)管理視音頻監(jiān)錄數(shù)據(jù)及索引庫，擁有龐大的儲存空間，可以按特定的碼率保證存儲監(jiān)播數(shù)據(jù)；采用SQL語言編寫的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可與任何程序語言數(shù)據(jù)庫完全兼容。系統(tǒng)具有強大的自動化管理功能，可自動進行刪除和更新視音頻文件；可根據(jù)節(jié)目套數(shù)、日期、起錄時間、終止時間等索引檢索文件，也可按模糊方法查詢，方便使用，所有這些操作均不影響監(jiān)錄工作進行。
4 結(jié)語
互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和普及為流媒體業(yè)務(wù)發(fā)展提供了強大市場動力，流媒體業(yè)務(wù)正變得日益流行。流媒體技術(shù)廣泛用于多媒體新聞、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、電子商務(wù)、視頻點播、遠程教育、遠程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實時視頻會議等互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的方方面面。流媒體技術(shù)的應(yīng)用將為網(wǎng)絡(luò)信息交流帶來革命性的變化，對人們的工作和生活將產(chǎn)生深遠的影響。
參考文獻
［1］李清茂,馬昌威.流媒體研究及應(yīng)用［J］.阿壩師范高等專科學(xué)校學(xué)報.2003,（12）.
1傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題
實驗教學(xué)要求，不僅要學(xué)生理解實驗的原理，還要培養(yǎng)學(xué)生實驗操作動手能力，觀察檢測能力、數(shù)據(jù)處理能力、獨立思考能力、分析問題和解決問題的能力。
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，在實驗課開展之前，先由老師講授實驗過程中涉及到的原理，然后再通過老師的實驗演示來介紹具體的實驗操作過程和步驟，以及在實驗過程中需注意的事項，最后讓學(xué)生自己完成課程所設(shè)置的實驗。
為了使課堂的授課達到最佳的效果，老師會要求學(xué)生上課前對實驗的課程進行預(yù)習(xí)。然而對于一些比較復(fù)雜和大型的實驗，僅僅通過在課堂上老師的一次演示，學(xué)生未必能夠掌握和理解實驗的全部內(nèi)容。往往需要在課堂上或課后通過自己的動手操作，一步一步地慢慢理解和體會才能掌握實驗的內(nèi)容。
但學(xué)生在自己動手做實驗的過程中，往往由于對老師的實驗授課內(nèi)容理解不夠透切，或者上課時學(xué)生所處的課堂位置，角度和上課遲到等方面的原因，不能及時和完全看清楚老師的實驗演示。從而使自己在獨立操作中不能完成整個實驗過程。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)上，同學(xué)們可以對實驗過程中遇到的問題向老師請教。老師也會對同學(xué)的問題作出詳細的解答。但由于課堂時間有限，不可能很快對每個同學(xué)的問題都作出詳細解答，對于那些不能作出及時解答的同學(xué)，實驗就會顯得無從下手。這樣就會使得課堂的實驗效果不高。同樣在課后，對于沒有完全理解老師授課實驗內(nèi)容的學(xué)生，想通過在課后溫習(xí)上課的實驗，更是無法進行。
2流媒體技術(shù)
流媒體技術(shù)就是把采集的視頻和音頻信息，經(jīng)過編碼，壓縮處理后傳送到專用的流式服務(wù)器上，流式服務(wù)器可以采用RealNetworks公司的Helix Server或者微軟的windows media services進行搭建。當(dāng)用戶需要請求流式服務(wù)器中的音視頻時，首先用戶的Web瀏覽器向Web服務(wù)器通過使用HTTP/TCP協(xié)議請求元文件，元文件包含了多媒體文件的相關(guān)信息如URL，編碼類型等。然后Web瀏覽器將元文件傳送到媒體播放器，媒體播放器接收到元文件后，就可以與流媒體服務(wù)器對多媒體文件進行請求與發(fā)送，在發(fā)送過程中，使用RTP/RTSP等實時交互應(yīng)用協(xié)議，將多媒體文件傳輸?shù)娇蛻舳耍@樣用戶不僅能供實時觀看，還可以一邊下載一邊觀看、收聽，過程不需要等待整個多媒體文件存儲到自己的計算機上才可以觀看。流媒體技術(shù)分為流式存儲音頻、視頻，流式實況音頻、視頻和實時交互音頻、視頻。該技術(shù)對時延非常敏感，但容忍偶爾的丟包。下圖為流媒體傳輸過程。
3流媒體技術(shù)應(yīng)用到實驗教學(xué)
根據(jù)傳統(tǒng)的實驗教學(xué)的不足，可以利用流媒體技術(shù)的優(yōu)勢與特點，將流媒體技術(shù)應(yīng)用到實際的實驗教學(xué)過程中，來提高學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)效果。
實際的實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是一個局域網(wǎng)，且局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都在一個網(wǎng)段內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)傳輸不需要進行路由和穿越防火墻，傳輸?shù)臅r延將非常小，能大大滿足對流媒體應(yīng)用的要求。
3.1流式實時教學(xué)音頻和視頻的實現(xiàn)
在實驗教學(xué)過程中，由于每個學(xué)生在課室中坐的角度和位置的不同，或者由于有些學(xué)生遲到而不能及時趕到課堂上，從而導(dǎo)致并不是所有的學(xué)生都能清晰地觀察到老師的實驗全部操作過程。一般老師通過在教師機的實驗演示，例如，軟件實驗的具體的軟件操作，代碼的編寫，都通過在教師上運行并通過投影機顯示給學(xué)生看，但如果投影機的效果不好，又或者坐的靠后，就會使得學(xué)生對演示的實驗或授課的內(nèi)容接受不夠清晰。為了解決上述問題可以借助流媒體技術(shù)，使得學(xué)生能從教室的不同位置都能清晰地接收授課內(nèi)容，同時也能解決因為遲到而不能及時上課的學(xué)生，能借助移動終端通過移動互聯(lián)網(wǎng)登錄到流媒體服務(wù)器及時接收老師上課的內(nèi)容，從而避免了因遲到而影響后續(xù)的上課效果。首先，可以通過音頻和視頻的采集卡，將老師正在演示的實驗進行采集，對于使用具體儀器進行演示的實驗，可采用攝像機進行采集。然后將采集后的音視頻，通過編碼器進行編碼，并進行壓縮后，傳輸并存儲到流媒體服務(wù)器上。這樣學(xué)生就可以使用學(xué)生機或者移動設(shè)備的媒體播放器如Readplayer，windows media player 通過網(wǎng)絡(luò)與流媒體服務(wù)器，使用RTP/RTCP協(xié)議進行多媒體交互，可以將老師的授課內(nèi)容實時傳到學(xué)生端，由于進行流式實況音視頻傳輸，從流式服務(wù)器傳到學(xué)生端媒體播放器的音視頻，不需在學(xué)生端進行存儲即可播放，實時的教學(xué)內(nèi)容同時向很多接收相同的音視頻的學(xué)生端分發(fā)，這里采用通過應(yīng)用層多播，或通過多個獨立服務(wù)器到學(xué)生端的單播流實現(xiàn)。這樣，在課堂進行演示實驗教學(xué)時，學(xué)生除了通過投影機看到實驗過程，還可以通過學(xué)生端的媒體播放器實時接收到授課內(nèi)容。由于局域網(wǎng)時延小，實況的多媒體接收效果非常好。
3.2存儲教學(xué)多媒體
在課后，學(xué)生在實驗室要對上課的實驗內(nèi)容進行復(fù)習(xí)和獨立操作。傳統(tǒng)的做法，是通過書本或老師提供的ppt實驗教材進行。但如果對老師上課的內(nèi)容沒有理解透切，通過自己單獨看書，復(fù)習(xí)的效果并不好，可能花很長的時間也不能把問題解決。如果能將授課的音視頻內(nèi)容進行重現(xiàn)，學(xué)生就可以對在課堂上不能立即理解的內(nèi)容，通過多次和反復(fù)的觀看授課的多媒體內(nèi)容，進行學(xué)習(xí)和理解，這樣達到的學(xué)習(xí)效果，會事半功倍。為了達到這樣的效果，可以將老師在課堂上的授課內(nèi)容進行錄制，采集，編碼，壓縮存儲到流媒體服務(wù)器。課后，學(xué)生就可以利用自己的終端通過媒體播放器從流式服務(wù)器上請求和搜索上課的音視頻多媒體文件，此時音視頻就可以經(jīng)HTTP/TCP協(xié)議傳輸，并利用實時流協(xié)議（RTSP）來交換播放控制信息，學(xué)生端的媒體播放器就可以播放課堂上老師的授課音視頻內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自己對實驗課程的理解程度，對多媒體進行播放、暫停、倒退、前進等操作。學(xué)生端進行的是一邊下載一邊觀看、收聽，相比于流式實況的音視頻，可以容忍的時延相對寬松，這樣，學(xué)生不僅可以在校內(nèi)的局域網(wǎng)進行，還可以在外網(wǎng)進行，如在家里，或者通過移動設(shè)備進行。
3.3流式交互音頻和視頻
摘 要 傳統(tǒng)的流媒體播放方式基于C/S集中式網(wǎng)絡(luò)模式，對于高帶寬、實時性和突發(fā)流量這三大困難很難找到行之有效的解決方案。而P2P技術(shù)采用分布式網(wǎng)絡(luò)模式， 很好的解決了網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸等問題。本文提出了一種新的基于P2P技術(shù)的流媒體系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用模型，該應(yīng)用模型融合了P2P技術(shù)和C/S技術(shù)的優(yōu)點，可以在網(wǎng) 絡(luò)帶寬效率、延時和可靠性三者之間做出更好的權(quán)衡。并分析了系統(tǒng)設(shè)計中的一些關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞 P2P；流媒體；分層多描述編碼；異構(gòu)性 1 引言
隨著Internet的迅猛發(fā)展和普及，流媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用于在線直播、視頻點播、遠程教育、視頻會 議、數(shù)字圖書館等領(lǐng)域。但流媒體的傳輸對帶寬、延遲和包的丟失率等服務(wù)質(zhì)量QoS(Quality of Service)都有十分嚴格的要求，然而隨著用戶人數(shù)的增多，傳統(tǒng)的集中式管理使中央服務(wù)器負載過重，使得這些服務(wù)質(zhì)量得不到保障。而對等網(wǎng)絡(luò) (Peer-to-Peer，P2P)系統(tǒng)具有負載均衡、自適應(yīng)、自組織和容錯力強等優(yōu)點，因此很多研究者開始將對等網(wǎng)絡(luò)運用到流媒體的傳輸中來[1]。
本文在參考近年來國內(nèi)外的相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一個新的基于P2P的流媒體系統(tǒng)架構(gòu)模型—P2PStreaming，該模型融合了P2P技術(shù)和C/S技術(shù)的優(yōu)點，可以在網(wǎng)絡(luò)帶寬效率、延時和可靠性三者之間做出更好的權(quán)衡。 2 基于P2P的流媒體系統(tǒng) 2.1 P2PStreaming系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示，本系統(tǒng)采用混合式P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即采用融合C/S模式特點和P2P模式特點的模型， 一方面易于實現(xiàn)，可靠性和擴展性高；另一方面，我們可以看出通過把節(jié)點管理的功能獨立到服務(wù)器的管理模塊，節(jié)點與節(jié)點之間交換的數(shù)據(jù)越多，服務(wù)器的負擔(dān)相 對越輕，如果當(dāng)節(jié)點和節(jié)點之間交換的數(shù)據(jù)為零，那么該結(jié)構(gòu)將退化為一個普通的C/S結(jié)構(gòu)，也就是說，即便在最差的情況下系統(tǒng)性能也等同于C/S模式的性能[2]。 在系統(tǒng)中，我們采用了基于目錄服務(wù)的P2P模型，由目錄服務(wù)器管理整個“內(nèi)容傳輸鏈”，為新加入的客戶提供最合適的媒體源，來最大限度地保證整個系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，這一點是自組織的、結(jié)構(gòu)比較松散的網(wǎng)絡(luò)模型很難做到的[3]。 圖1所示整個系統(tǒng)是由3部分組成：源節(jié)點、目錄服務(wù)器和Peer，圖中連線的粗細表示了網(wǎng)絡(luò)流量的大小，從圖中可以看出Peer和目錄服務(wù)器之間的通信流 量只占了整個系統(tǒng)流量的一小部分。主要的通信流量是集中在Peer之間和Peer和源節(jié)點之間。系統(tǒng)每個部分的主要功能為： 圖1 P2Pstreaming系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1)源節(jié)點：負責(zé)提供原始流媒體數(shù)據(jù)源，并對數(shù)據(jù)進行分層MDC。源節(jié)點邏輯上是與其他節(jié)點相同 的，只是它是純粹的資源貢獻者，不必下載數(shù)據(jù)。為了減輕源節(jié)點的負擔(dān)，將源節(jié)點的優(yōu)先級設(shè)置為最低，除了最初必須由源節(jié)點提供數(shù)據(jù)外，節(jié)點在獲取數(shù)據(jù)時， 優(yōu)先從其它節(jié)點獲取，除非該節(jié)點負荷超出了設(shè)置值。 2)Peer：下載所需數(shù)據(jù)，并進行分層MDC解碼觀看，同時將自己的數(shù)據(jù)資源共享給系統(tǒng)中的其他節(jié)點。 3)目錄服務(wù)器：主要負責(zé)收集、統(tǒng)計、更新節(jié)點信息，并且對節(jié)點進行管理；目錄服務(wù)器是節(jié)點的協(xié)調(diào)者，它存儲網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的信息列表，使得節(jié)點可以迅速地找到其他連接節(jié)點，但是它不能處理與媒體流相關(guān)的任何數(shù)據(jù)，只是為發(fā)現(xiàn)節(jié)點而存在。 2.2 基于分層思想的P2P流媒體系統(tǒng)設(shè)計
在P2P網(wǎng)絡(luò)中，客戶節(jié)點不僅只有客戶端的功能，也需要具備部分服務(wù)器的功能。為了把復(fù)雜的問題簡 化，并且利于以后系統(tǒng)的升級，我們對P2P流媒體系統(tǒng)采用分層的設(shè)計方法，如圖2所示，從圖中可以看出每個客戶節(jié)點都具有雙重的身份，一個是位于現(xiàn)實 Internet中，一個是位于虛擬的P2P網(wǎng)絡(luò)中，P2P網(wǎng)絡(luò)是把Internet上有共同興趣的節(jié)點歸類在一起的一個虛擬的點對點的網(wǎng)絡(luò)。 圖2 P2P流媒體分層結(jié)構(gòu) 從圖2看出，整個系統(tǒng)包括了5層，最底層是Internet，它保證數(shù) 據(jù)包的接收和傳送，網(wǎng)絡(luò)探測層可以獲取網(wǎng)絡(luò)狀況的信息，包括帶寬和時延的估計，防火墻檢測等。P2P層實現(xiàn)與其它客戶聯(lián)系或者信息交換。編/解碼層進行分 層MDC編/解碼，系統(tǒng)利用分層MDC增加數(shù)據(jù)傳輸冗余，解決網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性的問題[4]。 3 系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的實現(xiàn)技術(shù) 3.1 目錄服務(wù)器的實現(xiàn)
3.1.1 目錄服務(wù)器通信的實現(xiàn) 本系統(tǒng)中，節(jié)點對服務(wù)器的訪問通過http協(xié)議進行，節(jié)點加入P2P網(wǎng)絡(luò)時，先通過HTTP訪問服 務(wù)器，一般的系統(tǒng)中表現(xiàn)為訪問WEB頁；接著由節(jié)點管理模塊將每個加入節(jié)點的要求都被邏輯上轉(zhuǎn)化為一個CHTTP請求對象，該請求發(fā)送給服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù) 庫，數(shù)據(jù)庫分配給該請求一個相應(yīng)的URL值，同時數(shù)據(jù)庫對請求進行解析，產(chǎn)生一個CHTTP應(yīng)答，將該應(yīng)答返回給節(jié)點管理模塊，由它發(fā)送給請求節(jié)點[5]。 3.1.2 節(jié)點的加入和注銷 節(jié)點登錄時通過調(diào)用該目錄服務(wù)器上的登入頁面聲明它的IP地址和共享資源。服務(wù)器的管理模塊把節(jié)點 的IP地址及共享資源信息記錄到數(shù)據(jù)庫中。如果執(zhí)行成功，目錄服務(wù)器給節(jié)點返回代表成功驗證信息：如果失敗，則返回包含失敗原因的文檔。當(dāng)節(jié)點要從P2P 網(wǎng)絡(luò)注銷時，需要調(diào)用該服務(wù)器上的注銷頁面。服務(wù)器的管理模塊根據(jù)該節(jié)點的IP地址等信息，從數(shù)據(jù)庫中刪除該節(jié)點的相應(yīng)記錄。 3.1.3 伙伴列表的獲得 如果節(jié)點想了解當(dāng)前存在的其他節(jié)點的情況，先請求管理模塊，由它查詢數(shù)據(jù)庫，把查詢結(jié)果返回給請求 節(jié)點，包括其他節(jié)點IP地址、所有數(shù)據(jù)等信息。則節(jié)點就可以得到當(dāng)前存在的其他節(jié)點的連接信息，進而和其他節(jié)點進行直接通信。節(jié)點利用服務(wù)器搜索查詢特定 的節(jié)點或共享信息的機制也是如此。 3.2 節(jié)點的實現(xiàn) 節(jié)點能力或者說異構(gòu)性級別(Capacity or Heterogeneity Level)的概念至關(guān)重要。我們將節(jié)點的能力概括為一個包括網(wǎng)絡(luò)訪問帶寬、處理器主頻、內(nèi)存容量及外存訪問延遲等參數(shù)的向量。對于特定的流媒體應(yīng)用而 言，與服務(wù)質(zhì)量關(guān)系最為密切的參數(shù)就是節(jié)點帶寬。因此，在我們的模型中，我們把節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)訪問帶寬作為最關(guān)鍵的參數(shù)，并根據(jù)這個參數(shù)來為節(jié)點定級。帶寬還 能很好的描述節(jié)點的異構(gòu)性。這里節(jié)點的信息被存儲在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)一個節(jié)點請求數(shù)據(jù)時，節(jié)點管理模塊通過訪問數(shù)據(jù)庫得到節(jié)點需要的路由信息，并發(fā)送給相應(yīng)節(jié) 點，請求節(jié)點就向相應(yīng)的節(jié)點發(fā)起請求，建立連接，進行數(shù)據(jù)的傳輸。 3.2.1 節(jié)點間通信的實現(xiàn) 1) 節(jié)點間通信的建立過程 節(jié)點之間的通信遵循“請求-應(yīng)答”的模式。節(jié)點成功登錄服務(wù)器后在特定的端口監(jiān)聽來自其它節(jié)點的請 求。想要發(fā)出請求的節(jié)點根據(jù)請求的類型和內(nèi)容在內(nèi)存中生成相應(yīng)格式的信息，然后向目的節(jié)點的監(jiān)聽端口發(fā)出連接請求，建立連接后，把信息放入輸出流。被請求 節(jié)點收到請求后，取出并解析請求信息，根據(jù)它的類型和內(nèi)容作出相應(yīng)的動作。 2)節(jié)點狀態(tài) 每兩個建立連接的節(jié)點之間，一個節(jié)點中對另一個節(jié)點設(shè)置兩個狀態(tài)：阻塞 (choking)與感興趣(interesting )，這兩個狀態(tài)僅在兩個連接的節(jié)點之間。“阻塞”表示是否愿意給對方傳送數(shù)據(jù)，如果節(jié)點阻塞對方，表示該節(jié)點就不會給對方傳送數(shù)據(jù)，對方即使向該節(jié)點請求 下載，該節(jié)點也不會回應(yīng)。只有當(dāng)該節(jié)點通知對方取消阻塞，對方才能開始向該節(jié)點請求下載。“感興趣”表示對方是否有該節(jié)點需要的數(shù)據(jù)，如果有，那么該節(jié)點 對對方感興趣，否則不感興趣。實際上，節(jié)點還需要保存對方對該節(jié)點的兩個狀態(tài)，也就是說，節(jié)點對每個連接保存了四個布爾值：（1）am_choking： 對方被阻塞；（2）am_interesting：對對方感興趣；（3）am_choked：被對方阻塞（4）am_interested：對方對自己感 興趣。其中前兩個值是自己設(shè)置的，后兩個值是根據(jù)對方的通知來設(shè)置的。初始值阻塞為1，感興趣為0。當(dāng)節(jié)點不阻塞對方，且對方對該節(jié)點感興趣時，節(jié)點才有 可能向?qū)Ψ絺魉蛿?shù)據(jù)。 3)節(jié)點間數(shù)據(jù)交換過程 通過節(jié)點間通信的建立過程后就開始節(jié)點的數(shù)據(jù)交換過程。節(jié)點間通信才是實際的P2P通信，文件的傳輸都是在這一部分完成的。節(jié)點之間通信是基于TCP協(xié)議之上的。 3.2.2 編/解碼層數(shù)據(jù)組織 為了方便節(jié)點之間交換緩存信息，需要對媒體數(shù)據(jù)進行離散化的表示。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，在P2PStreaming中部署了分層多描述編碼，碼流首先由一個基本層和多個增強層組成，然后對基礎(chǔ)層采用MDC，分別用： 代表每一個層，其中n表示分層的數(shù)量，m表示基礎(chǔ)層描述的數(shù)量。在把每一個層 離散成時間長度相等的片段(每個片斷的時間為T)，每一層都用一個緩存映射 來表示節(jié)點中是否擁有某個片斷的數(shù)據(jù)。節(jié)點通過更新伙伴的BM來了解伙伴的緩存情況。在本文中，假設(shè)每個片斷代表一秒的數(shù)據(jù)，用一個滑動窗口( Sliding window)來代表BM，大小為30個片斷，BM中用30個比特來記錄，每個比特代表一個片斷是否存在，1表示有這個片斷，0表示沒有。 3.2.3 伙伴列表的管理 系統(tǒng)內(nèi)的每個節(jié)點自己維護一個伙伴列表Partnerlist，節(jié)點可以從伙伴節(jié)點獲取媒體數(shù)據(jù)。 其實，源節(jié)點作為一個特殊的節(jié)點是所有節(jié)點的伙伴，但不承擔(dān)下載數(shù)據(jù)的責(zé)任。節(jié)點和伙伴節(jié)點不斷的交換各自的緩存信息，然后根據(jù)伙伴的緩存信息，通過一定 的數(shù)據(jù)調(diào)度算法從伙伴節(jié)點獲取媒體數(shù)據(jù)。 4 系統(tǒng)安全 4.1 節(jié)點信任關(guān)系 在P2P系統(tǒng)中，各個異構(gòu)的對等點共享各自的資源，某些對等點樂于提供服務(wù)，某些對等點可能是惡意 的，不能夠提供滿足質(zhì)量的服務(wù)，而在分布式的環(huán)境下，沒有一個中心節(jié)點來對其進行監(jiān)控，傳統(tǒng)的安全技術(shù)主要是采用授權(quán)認證，只能防范已知的惡意節(jié)點，對于 那些未知對等點和提供可變質(zhì)量服務(wù)的對等點無能為力，因而需要建立一種節(jié)點安全信任模型來區(qū)分搭檔的好壞[6]。 4.2 路由的隱患 4.2.1 不正確的路由查詢 第二代P2P，比如chord，CAN等的查找協(xié)議需要維護路由表來進 行節(jié)點路由定位，惡意節(jié)點可以將某個查詢請求發(fā)往錯誤或者不存在的節(jié)點，從而導(dǎo)致路由失敗，請求重傳。因為惡意節(jié)點也可以參與到路由更新算法中，他不能夠 從其它節(jié)點的路由表中完全刪除，這樣重傳的請求會被再次發(fā)送到惡意節(jié)點。對于這一問題，可以通過節(jié)點追蹤來解決，查詢請求的每一跳所路徑的節(jié)點關(guān)鍵字都應(yīng) 該不斷的向目標(biāo)關(guān)鍵字靠攏，一旦違反了這一規(guī)律就可以斷定路由存在錯誤，返回到上一個正確節(jié)點從新進行發(fā)送。這種辦法需要每個節(jié)點具有跟蹤查詢請求的能 力，路由的每步對于請求的發(fā)送方都是可見的。 4.2.2 不正確的路由更新 各個對等點的路由信息都是通過其他節(jié)點獲得的，給惡意節(jié)點以機會可乘， 惡意節(jié)點可以不斷發(fā)送不正確的路由更新信息，從而破環(huán)了其它節(jié)點路由表信息的準(zhǔn)確性，這種攻擊的后果是一些無辜的節(jié)點會把路由請求發(fā)送到不正確的或者不存 在的節(jié)點上去。但是如果系統(tǒng)能給正確的路由更新消息某種標(biāo)志，讓其他節(jié)點可以識別路由更新消息的真?zhèn)危@一問題就會迎刃而解。比如，在Pastry中，每 一個路由更新消息需要各個表入口有一個正確的前綴。這樣不正確的路由更新可以很容易的識別，只有當(dāng)一個節(jié)點被證實是可達時，才能被更新到路由表中。 5 結(jié)論 本文提出了一個新的P2P Streaming模型，該模型融合了P2P技術(shù)和C/S技術(shù)的優(yōu)點，可以在網(wǎng)絡(luò)帶寬效率、延時和可靠性三者之間做出更好的權(quán)衡。該模型通過C/S的方式 組織節(jié)點而通過P2P的方式分發(fā)數(shù)據(jù)。該模型克服了傳統(tǒng)C/S模式的不能支持大規(guī)模范圍的缺陷，并通過引入MDC有效地解決了網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性問題，使不同類型 用戶都能觀看視頻。 參考文獻 [1] 鐘玉琢，向哲，沈洪.流媒體和視頻服務(wù)器[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003 [2] 杜茗，常朝穩(wěn).基于移動通訊網(wǎng)絡(luò)的流媒體播放系統(tǒng)設(shè)計方案[J].微計算機信息，2006，8(2)：275-278 [3] 張朝鵬，倪江群，王春桃.分層多描述視頻編碼及其在差錯網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的仿真研究[J].通信學(xué)報，02005：129-135 [4] Y.Guo，K.Suh，J.Kurose，D.Towsley. 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【關(guān)鍵詞】流媒體；中小學(xué)；教學(xué)方式
信息化技術(shù)在新的世紀發(fā)展越來越迅速，流媒體教學(xué)方式因此得到大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展，它的出現(xiàn)給遠程教育方式帶來了新的活力。中小學(xué)教學(xué)方式目前仍以傳統(tǒng)的課堂教育為主，如何將流媒體技術(shù)與中小學(xué)教育進行有效結(jié)合，提高教學(xué)效率，降低教學(xué)成本，是今后中小學(xué)教育教學(xué)領(lǐng)域需要關(guān)注和探討的重點。流媒體技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的實踐過程，也不是簡單的將教學(xué)資料輸入輸出，其運用過程中也存在許多技術(shù)問題。本文就流媒體技術(shù)在中小學(xué)教育教學(xué)方式中的應(yīng)用可行性做了探討和分析。
1.流媒體技術(shù)簡介
流媒體技術(shù)起源于上個世紀八十年代，是指主要以流式傳輸方式將圖文、視頻等數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后上傳至服務(wù)器，然后經(jīng)服務(wù)器輸送到個人計算機進行實時播放。流媒體教學(xué)網(wǎng)站構(gòu)建服務(wù)器，用于存儲圖文、動畫和視頻等教學(xué)資料，個人終端登錄網(wǎng)站頁面后選擇所需要的教學(xué)素材進行播放和學(xué)習(xí)，這種流媒體教學(xué)方式是目前國內(nèi)外普遍采納的一種技術(shù)手段，也是中小學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法的主要研究方法。
流媒體教學(xué)方式的最主要特點是能夠快速、時時地傳輸網(wǎng)絡(luò)教育資源，拓寬的計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用渠道。與單一的教學(xué)課件相比，教育資源更加豐富多彩，教學(xué)方法更加直觀、便捷，易于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。流媒體教學(xué)方式在各個學(xué)科的教學(xué)中均可以得到良好運用，對于不懂學(xué)齡層次的學(xué)生均能夠因材施教，對于較為抽象的數(shù)理化教學(xué)能夠利用動畫、視頻素材加深學(xué)生的理解，例如將難于理解的三維空間問題形象化，多個角度進行剖析。因此，流媒體教學(xué)方式在中小學(xué)教育中具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.流媒體教學(xué)方式的優(yōu)點
流媒體技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用實踐雖然不長，但是其所具有的優(yōu)勢非常明顯，我國的教育工作者對于流媒體教學(xué)方式持積極態(tài)度，已經(jīng)達成共識。本文調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，流媒體教學(xué)在中小學(xué)教育中的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面：
2.1教學(xué)資源豐富多彩
流媒體技術(shù)依托于互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)資源的優(yōu)勢在于信息共享，流媒體教學(xué)資源不僅僅來源于本學(xué)校的資料，還能夠收集各大教育網(wǎng)站、提供各個學(xué)科豐富的教學(xué)資源。通過建立專門用于教育教學(xué)交流的寬帶網(wǎng)，將我國教育相關(guān)網(wǎng)站聯(lián)合，可以提供給學(xué)生和中小學(xué)教師無窮無盡的信息教育素材。教師如果需要編排教育課件，可以通過流媒體網(wǎng)站下載相關(guān)教學(xué)資料，篩選出優(yōu)秀的教學(xué)素材，豐富自己的課堂教學(xué)方法；同時，網(wǎng)站還可以提供好的課堂學(xué)習(xí)資料或作業(yè)供學(xué)生進行學(xué)習(xí)。另外，學(xué)生如果需要自主學(xué)習(xí)，仍然可以通過流媒體網(wǎng)站獲取自己感興趣的知識，尋找疑難知識點的解答方法等等。這種教學(xué)方式，與現(xiàn)階段我國所倡導(dǎo)的“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)模式不謀而合，更加有利于提高教學(xué)質(zhì)量和效率。
2.2提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
流媒體教學(xué)方式不同于傳統(tǒng)教學(xué)方法的最大之處在于教學(xué)素材的多樣性。傳統(tǒng)教學(xué)方法局限于教師與學(xué)生在課堂上的教學(xué)互動，所采用的教學(xué)方法以教師口頭教學(xué)、板書和課堂作業(yè)為主，傳統(tǒng)教學(xué)方法雖然嚴謹，但是課堂氣氛過于乏味，學(xué)生自主學(xué)習(xí)和接受知識的積極性普遍不高，因此浪費了大量的教育資源和時間。不同于傳統(tǒng)教學(xué)方法，流媒體教學(xué)以學(xué)生作為主體，將教學(xué)過程利用視頻、動畫、圖文等方式傳輸給學(xué)生，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而興趣是最好的老師，生動的畫面，有趣的情景，會一下子抓住學(xué)生的注意力，刺激學(xué)生視聽系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中保持愉快的心情。
3.流媒體教學(xué)在中小學(xué)教育應(yīng)用中值得注意的問題
首先，應(yīng)提高教師相應(yīng)水平，主要是流媒體技術(shù)運用水平。互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，流媒體教學(xué)方式得以不斷更新?lián)Q代。因此，培養(yǎng)人才是核心問題，需要教師隊伍能夠不斷更新掌握新的流媒體教學(xué)技術(shù)方法，并付諸實踐。未來的教育發(fā)展方向不僅僅在于教師所掌握的教學(xué)知識和教學(xué)方法的豐富程度上，還應(yīng)該著重與信息技術(shù)的運用和實踐上。社會是不斷進步的，任何教育模式和方法不是放之四海皆合適，如何借助流媒體教育資源，快速精確地選取更為合適的教學(xué)方法和教學(xué)素材，才是今后教育教學(xué)領(lǐng)域中的著重點。
其次，應(yīng)注意流媒體教學(xué)素材的篩選。流媒體教學(xué)資源雖然豐富多彩，但是不是所有資源都對于教學(xué)起到積極作用，對于在使用流媒體教學(xué)過程中存在的問題，教師應(yīng)積極總結(jié)和反思，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，定制適合自己教學(xué)方法的素材。流媒體教學(xué)技術(shù)雖然弱化了教師本身的知識水平，但是中小學(xué)教師在教學(xué)過程中不可有懶惰心理，不能過分相信流媒體教學(xué)資源的的優(yōu)勢，從而放棄自己的教學(xué)主張轉(zhuǎn)而完全依賴于流媒體教學(xué)素材。只有立足于自身教學(xué)特點，借助流媒體教學(xué)資源，篩選出適合自己的教學(xué)方式或素材，才能夠達到教學(xué)初衷。
一、流媒體技術(shù)及其特點
1.流媒體技術(shù)
流媒體是指在Internet上以數(shù)據(jù)流的方式實時音頻、視頻多媒體內(nèi)容的媒體。流媒體在播放前并不下載整個文件，只將開始部分內(nèi)容存入計算機的內(nèi)存，其余部分則通過網(wǎng)絡(luò)源源不斷地流進并進行播放，從而使得在阻塞造成網(wǎng)絡(luò)速度下降的情況下播放不會發(fā)生中斷。這主要表現(xiàn)在以下三方面：首先，流媒體技術(shù)實現(xiàn)了在低帶寬環(huán)境下提供高質(zhì)量的視音頻信息。其次，智能流媒體技術(shù)可以保證不同連接速率的用戶都能夠得到良好的視音頻效果。最后，流媒體的組播技術(shù)可以大大減少服務(wù)器端的負荷，同時最大限度地節(jié)省帶寬。[1]
2.流媒體的特點
在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，利用流技術(shù)傳播多媒體文件具有如下優(yōu)點：
2.1實時傳輸和實時播放，流化多媒體使得用戶可以立即播放音頻和視頻信號，無須等待文件傳輸結(jié)束，這對獲取存儲在服務(wù)器上的流化音頻、視頻文件都具有十分重要的意義。
2.2節(jié)省存儲空間，采用流技術(shù)，可以節(jié)省客戶端的大量存儲空間，在客戶端只需要由播放器對流化音、視頻信息進行回放即可。
2.3信息數(shù)據(jù)量較小，現(xiàn)場流都比原始信息的數(shù)據(jù)量要小，并且用戶不必將所有下載的數(shù)據(jù)都同時存儲在本地存儲器上，可以邊下載邊回放，從而節(jié)省了大量的磁盤空間。[2]
二、流式傳輸?shù)脑?/p>
流式傳輸?shù)倪^程如下圖所示。首先，音頻、視頻等多媒體信息被特定的壓縮方式分成一個一個數(shù)據(jù)壓縮包，并存放到媒體服務(wù)器上，然后，客戶端向媒體服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器響應(yīng)客戶端請求并發(fā)送數(shù)據(jù)壓縮包，客戶端將接收到的數(shù)據(jù)壓縮包存放到計算機內(nèi)存的緩沖區(qū)，同時，使用相應(yīng)軟件播放數(shù)據(jù)壓縮包，并在后臺繼續(xù)接收服務(wù)器發(fā)送過來的其他數(shù)據(jù)壓縮包。在流式傳輸過程中，客戶端不必像非流式傳輸那樣等到整個文件全部下載完畢才能看到具體的內(nèi)容，只需經(jīng)過幾秒或幾十秒的啟動延時即可利用相應(yīng)的播放器播放多媒體信息，多媒體文件的其余文件在后臺的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。換句話說，當(dāng)人們在欣賞多媒體的同時，其他部分正在到達過程中。
三，流媒體技術(shù)的主要解決方案
在Internet上使用較多的是RealNetworks公司的Real System和微軟（Microsoft）公司的Windows Media
1.美國RealNetworks公司的流媒體制作及播放系統(tǒng)RealSystem是一個完整的數(shù)據(jù)流應(yīng)用軟件系統(tǒng)，可以將音頻、視頻、動畫、圖片、文字等內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流媒體，在所有寬帶上為最終用戶提供豐富的實用的數(shù)據(jù)流媒體。是當(dāng)前使用最多的流媒體播放器，它的功能比較實用、界面友好、安裝程序非常簡單，啟動大約只要十分鐘左右，安裝完成后服務(wù)器就變成了一個能進行實況直播的音視頻服務(wù)器。RealSystem的軟件模塊主要由3部分組成：（1）流媒體服務(wù)器軟件RealServer，（2 流媒體文件制作工具軟件，常用的有RealProducer、RealPresenter、RealSlideshow等，（3）用戶端播放軟件RealPlayer 主要用于在用戶端播放流媒體文件。[3]
2.Microsoft Windows Media
Microsoft 公司推出的 Windows Media技術(shù)以其方便性、先進性、集成性、低費用等特點，逐漸被人們所認識和接受。其一大特點是制作和播放軟件與Microsoft操作系統(tǒng)集成在一起，不需要額外購買，制作端與播放器的視音頻質(zhì)量都上佳，且易于使用。
四、流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的優(yōu)勢
在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，最基本的要求是將信息從教師端傳送到學(xué)生端，需要傳送的信息可能是多元化的，包括各種類型的數(shù)據(jù)，如視頻、文本、圖片等。而將這些資料從一端傳送到另一端是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)需要解決的問題，這主要表現(xiàn)在課件點播、交互教學(xué)、實時在線直播教學(xué)等。流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：
1.在線直播
流媒體技術(shù)可以利用網(wǎng)絡(luò)進行在線直播教學(xué)，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)的任何一個接入點都能實時觀看到直播教學(xué)。流媒體的在線直播教學(xué)不需要事先存儲流媒體文件，即可將視音頻實時編碼后直接廣播，做到與講課內(nèi)容完全同步。學(xué)生在看到教師的畫面、聽到聲音的同時，也可以看到教師講課的教學(xué)資料（如PowerPoint電子教案）。隨著教師講課內(nèi)容的變化，學(xué)生端的PPT內(nèi)容也自動同步翻轉(zhuǎn)變換。在線直播的教學(xué)過程結(jié)束后，還可以生成基于流媒體方式的教學(xué)課件，存儲到服務(wù)器上，學(xué)生可以隨時從服務(wù)器上點播在課堂上沒聽明白的內(nèi)容，直到完全理解教學(xué)內(nèi)容。成為網(wǎng)絡(luò)教育中“虛擬課堂”的一名學(xué)習(xí)者。[4]
2.交互式教學(xué)。
所謂交互性，是指計算機和學(xué)生之間的信息傳遞是雙向的，計算機可以向?qū)W生輸出信息，也可以接收學(xué)生的輸入命令，并根據(jù)命令進行相應(yīng)處理。利用流媒體系統(tǒng)的視音頻交互功能，不同地點的教師、學(xué)生之間可以通過計算機終端的攝像頭、麥克風(fēng)，流媒體的視音頻信號交互和視頻點播功能進行全方位的交流，通過網(wǎng)絡(luò)共享自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗和成果，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，可以就大家感興趣的問題進行討論，并交流自己學(xué)習(xí)的心得體會。這表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）來自任何地方的學(xué)生可以同步或不同步獲取教師的講課內(nèi)容，（2）一對一或者一對多地在線討論，包括學(xué)生與教師進行的桌面會議，（3）建立虛擬宿舍聊天室，（4）使用電子教程，察看相關(guān)的研究資料，尋求學(xué)習(xí)問題的有效解決方案。
3. 移動學(xué)習(xí)
一個移動流媒體系統(tǒng)由向?qū)W生提供內(nèi)容發(fā)現(xiàn)和業(yè)務(wù)使用這兩大功能組成，（1）內(nèi)容發(fā)現(xiàn)是指：學(xué)生使用支持流媒體業(yè)務(wù)的手機或其他移動終端，訪問流媒體業(yè)務(wù)平臺門戶網(wǎng)站，通過頁面瀏覽、分類、查找或直接搜索等功能發(fā)現(xiàn)流媒體內(nèi)容的過程。（2）業(yè)務(wù)的使用：是指學(xué)生發(fā)現(xiàn)指定流媒體內(nèi)容后進一步使用流媒體業(yè)務(wù)的過程，包括流媒體內(nèi)容的在線播放，流媒體內(nèi)容下載播放以及收看實時流媒體廣播服務(wù)等。使用移動流媒體開發(fā)技術(shù)，能設(shè)計出具有移動學(xué)習(xí)特色的功能，為學(xué)生打造一個良好的實用而有效的移動學(xué)習(xí)平臺。網(wǎng)絡(luò)教育的學(xué)生就可以享受到以手機為主的移動通訊技術(shù)的便利，同時也可以獲取互聯(lián)網(wǎng)上豐富的學(xué)習(xí)資源，將兩者的優(yōu)勢融合起來，在移動互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)習(xí)和教學(xué)，就可以使每一個學(xué)生在任何地方享受教育資源。無論在教室，辦公地點，家里或旅游過程中，都可以進行學(xué)習(xí)。
4.流媒體課件
課件點播，將教學(xué)過程用攝像機拍攝下來，并用采集卡采集進計算機后編碼成流媒體格式，然后將教材輸入到計算機中，利用Flash制作動畫演示，接著利用SMIL（同步多媒體集成語言）將教師講課的錄像，教材文本，F(xiàn)lash演示和搜集到的其它素材集中到一起，制作出多媒體課件到互聯(lián)網(wǎng)上，學(xué)生通過登陸或者購買權(quán)限的方式，可以自主選擇課程、教學(xué)進度甚至教師，這就使得學(xué)生成為教學(xué)過程的主體。能極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。同時，基于流媒體技術(shù)，學(xué)生還可以得到流暢影音感受，不用在等待中浪費大量時間。[5]
一、在線網(wǎng)絡(luò)影院的發(fā)展
目前，我國騰迅公司的QQ直播QQLive是互聯(lián)網(wǎng)最大規(guī)模視頻直播的在線網(wǎng)絡(luò)影院。它采用了先進的P2P流媒體播放技術(shù)。可以確保在大量用戶同時觀看節(jié)目的情況下，節(jié)目依然流暢清晰：同時具有很強的防火墻穿透能力，為用戶在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下收看流暢的視頻節(jié)目提供了有力保障：而且所有流媒體數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，避免了頻繁直接訪問硬盤數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的硬盤損壞。它支持目前我國的全部衛(wèi)星電視，包括香港的鳳凰衛(wèi)視等同步直播，同時具備各類電影的點播功能，在線人數(shù)為目前互聯(lián)網(wǎng)上在線網(wǎng)絡(luò)影院人數(shù)之最。
影院的發(fā)展趨勢。由于受到網(wǎng)民的追捧使得在線影院網(wǎng)站如雨后春筍般在互聯(lián)網(wǎng)上涌現(xiàn)出來，使得盈利模式就較為單一的在線影視網(wǎng)站，變得很難應(yīng)付。相對于在線影院來說，需要修煉內(nèi)功，在這里主要是指在線影院自身硬件和軟件的自修提升。在線影院硬件條件是指在線影院空間，帶寬：而在線影院軟件條件則是指在線影院的流媒體平臺。網(wǎng)站頁面。收費平臺，服務(wù)響應(yīng)等等。
二、網(wǎng)絡(luò)影院模式的流媒體相關(guān)技術(shù)
所謂流媒體(Streaming Media)指的是在Internet／Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時基媒體，顯然，流媒體實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸。通過流式技術(shù)進行傳輸，即使在網(wǎng)絡(luò)非常擁擠或很差的撥號連接條件下。也能提供清晰、不中斷的音影給觀眾，從而使窄帶互聯(lián)網(wǎng)傳輸多媒體視音頻內(nèi)容成為可能。“流媒體”不同于傳統(tǒng)的多媒體，它的主要特點就是運用可變帶寬技術(shù)，以“流”(Stream)的形式進行數(shù)字媒體的傳送，使人們在從28K到1 200K的帶寬環(huán)境下都可以在線欣賞到連續(xù)不斷的高品質(zhì)的音頻和視頻節(jié)目。在互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的時代。流媒體技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展必然會給我們的日常生活和工作帶來深遠的影響。隨著寬帶化成為建設(shè)信息高速網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重點，許多城市的城域網(wǎng)從接入到核心各個部分都實現(xiàn)了寬帶化，架構(gòu)了以lP為基礎(chǔ)的無阻塞數(shù)據(jù)承載平臺。網(wǎng)絡(luò)的寬帶化不僅是為了使人們在寬闊的信息高速路上更順暢地進行交流，使網(wǎng)絡(luò)上的信息不再只是文本、圖像或簡單的聲音文件。而且人們越來越希望寬帶網(wǎng)絡(luò)帶來更直觀更豐富的新一代的媒體信息表現(xiàn)。于是流媒體傳輸問題得以解決。
流式傳輸使用緩存系統(tǒng)來彌補數(shù)據(jù)包到達客戶端的延遲和抖動的影響，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，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)，通過丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)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(nèi)容。一般流式傳輸?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，一般采用HTTP／TCP來傳輸控制信息，用RTP／UDP來傳輸實時聲音圖像數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)上電影數(shù)據(jù)以包傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸，對一個實時AN源或存儲的AN文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。
流式傳輸?shù)倪^程一般是這樣的：電影用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，Web瀏覽器與Web服務(wù)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(wù)器檢索相關(guān)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AN檢索相關(guān)的服務(wù)器地址。ANHelper程序及A／V服務(wù)器運行實時流控制協(xié)議(RTSP)，以交換A／V傳輸所需的控制信息。與CD播放機或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A／V服務(wù)器使用RTP／UDP協(xié)議將A／V數(shù)據(jù)傳輸給A／V客戶程序(一般可認為客戶程序等同于Helper程序)，一旦A／V數(shù)據(jù)抵達客戶端，A／V客戶程序即可播放輸出。
三、網(wǎng)絡(luò)影院鏡媒體的解決方案
一個完整的網(wǎng)絡(luò)影院流媒體解決方案應(yīng)是相關(guān)軟硬件的完美集成，它大致包括下面幾個方面的內(nèi)容：即內(nèi)容采集、視音頻捕獲和壓縮編碼、內(nèi)容編輯、內(nèi)容存儲和播放、應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容管理和。
1、內(nèi)容采集：節(jié)目源可以是攝像機、電視臺節(jié)目、VCD光盤、衛(wèi)星輸入信號等。采集編碼設(shè)備是視頻網(wǎng)站內(nèi)容的創(chuàng)作端。負責(zé)將各種不同類型的視頻源壓縮轉(zhuǎn)換成流格式的視頻文件。系統(tǒng)的目標(biāo)是為用戶提供高質(zhì)量的流格式視頻，而壓縮制作這些高質(zhì)量的視頻節(jié)目需要大量的計算資源。因此在采集編碼設(shè)備中。必須對系統(tǒng)的資源進行優(yōu)化配置，要能達到系統(tǒng)目標(biāo)的要來。由于現(xiàn)在的流媒體系統(tǒng)大體上分為Microsoft的Media Server、RealNetwork的Real System、Apple的QuickTime。考慮到成本和性能等因素，采集編碼設(shè)備采用P／V級的PC，選用Winnov 2代的采集卡。Winnov 2代的采集卡不但能夠達到1M碼率的視頻流的實時采集壓縮，實現(xiàn)現(xiàn)場直播，而且可同時支持Microsoft和Real的視頻流格式，系統(tǒng)以后無論采用Microsoft mediaserver還是Real System，都可以輕松實現(xiàn)。
2、視音頻捕獲和壓縮編碼：硬件一般為視音頻捕獲卡，編碼軟件如RealProducer、MS Media Encoder等。結(jié)合多種視頻編碼技術(shù)來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上的QoS波動是今后可擴展性視頻編碼的發(fā)展方向。比如，可擴展性視頻編碼可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化：錯誤彈性編碼可以適應(yīng)丟包；DCVC(Delay CognizantVideo Coding)可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時延。這三種技術(shù)的結(jié)合可以更好地提供一種應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)QoS波動的解決方案。
3、內(nèi)容編輯：對內(nèi)容進行編輯修改、歸檔、做索引、如Virage Video Logger可以對視頻文件做索引入庫。
4、內(nèi)容存儲和播放：節(jié)目不多時可使用文件系統(tǒng)，當(dāng)節(jié)目量大，就必須編制數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。使用數(shù)據(jù)庫存儲視音頻文件、視頻服務(wù)器運行流播放服務(wù)軟件如realserver或MSMedia Service等播放視音頻。
5、應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容管理和：發(fā)行模塊負責(zé)將節(jié)目提交到網(wǎng)頁。或?qū)⒁曨l流地址郵寄給用戶。內(nèi)容管理主要完成視頻存儲、查詢。用戶管理則包括用戶的登記和授權(quán)。流媒體服務(wù)器是提供流式傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備。要求有很高的穩(wěn)定性，同時能滿足現(xiàn)有的應(yīng)用需求，即能支持200個并發(fā)點播流和10個直播流，為達到這樣的性能需求，采用2個CPU／2G內(nèi)存的服務(wù)器，操作系統(tǒng)運行Windows2000 Serve r，流媒體系統(tǒng)選用WindowsMedia Server、Real Server和Quick Time。
