第九節(jié)多媒體流技術(shù)-read

1、第九節(jié) 多媒體流技術(shù),一、網(wǎng)上多媒體流技術(shù)原理1·多媒體流的特點(diǎn)多媒體流(MultimediaStream)就是多媒體數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)流，它不同于一般的文件下載數(shù)據(jù)。多媒體流有以下特點(diǎn):,,A.數(shù)據(jù)量大:多媒體數(shù)據(jù)，尤其是視頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量很大，必須使用特殊多媒體傳輸協(xié)議才能保證順利傳輸。B.對(duì)帶寬要求高:由于多媒體數(shù)據(jù)量大，雖然經(jīng)過(guò)壓縮，仍然需要大量帶寬。C.數(shù)據(jù)的忽略:在不影響播放效果的前提下，允

2、許忽略一些數(shù)據(jù);這為在低中帶寬網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)流的查詢(xún)提供了可能。,,D.流式傳送:所謂流(Streaming)，也叫"流式"或"串流"，是一種傳輸數(shù)據(jù)信息的方式。采用這種方式，數(shù)據(jù)能夠用穩(wěn)定的速率從發(fā)送端傳轉(zhuǎn)至接收端，而接收端可以在發(fā)送端還沒(méi)有完全傳輸完畢之前即可開(kāi)始處理這些數(shù)據(jù)信息，這特別適合于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)廣播。,,E.當(dāng)采用流式技術(shù)傳送時(shí)，可以讓計(jì)算機(jī)一邊接收，一邊處理，節(jié)約了時(shí)間和存儲(chǔ)

3、空間。F.多數(shù)流式傳送技術(shù)使用專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)格式和緩沖系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)播放。,2·實(shí)時(shí)多媒體流,實(shí)時(shí)多媒體流就是實(shí)時(shí)采集、壓縮并傳送，茌客戶(hù)端實(shí)時(shí)接收的多媒體數(shù)據(jù)流。具體說(shuō)，就是使用特定的視頻/音頻采集設(shè)備，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并立即遵從某些特定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?？蛻?hù)端緩沖區(qū)不斷更新用以接收壓縮后的數(shù)據(jù)，即時(shí)解壓縮并播放。,,在目前的Internet上，由于多種因素的影響，要實(shí)現(xiàn)完全的實(shí)時(shí)傳輸還不可能，只能是近似實(shí)時(shí)

4、的，這是由于多媒體數(shù)據(jù)流傳送的端到端延遲較大的緣故。它的實(shí)際概念是:當(dāng)前的實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)可傳送到發(fā)出請(qǐng)求的客戶(hù)端，并且視頻和音頻保持同步關(guān)系。這個(gè)延時(shí)的具體時(shí)間由服務(wù)器端的多媒體數(shù)據(jù)的壓縮速度、采用的壓縮方法以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)際情況決定的。,3·網(wǎng)絡(luò)模型和相關(guān)協(xié)議,A.多媒體流技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用，可概括為"多媒體服務(wù)器——客戶(hù)端"的模式。B.通常，在WWW服務(wù)器端，多媒體服務(wù)器與Web服務(wù)器

5、集成在一起，而WWW客戶(hù)端則只需Web瀏覽器和播放多媒體數(shù)據(jù)的瀏覽器插件。C.多媒體服務(wù)器主要起客戶(hù)端進(jìn)行通信和傳輸多媒體數(shù)據(jù)的作用。,,D.在網(wǎng)絡(luò)上傳送多媒體數(shù)據(jù)流涉及不同的協(xié)議，包括:·TCP/IP-傳輸控制協(xié)議，是在WWW客戶(hù)與Web之間建立可靠的連接協(xié)議。Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間通過(guò)HTTP，協(xié)議進(jìn)行通信。·UDP:用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議，它是TCP的一種替代協(xié)議，是無(wú)連接的，沒(méi)有TCP的差錯(cuò)糾正，允

6、許丟棄那些被破壞的或遲到的數(shù)據(jù)包，所以它更適合傳輸連續(xù)多媒體數(shù)據(jù)。,,·RTP:實(shí)時(shí)協(xié)議，它是專(zhuān)門(mén)為Internet實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸指定的協(xié)議，它使用專(zhuān)門(mén)時(shí)序重建方法來(lái)保證多種媒體的同步。·RTSP:實(shí)時(shí)流協(xié)議。RTSP設(shè)計(jì)了客戶(hù)端與服務(wù)器之間特定的通訊方式，專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)流的傳輸。·RSVP:它允許為那些嚴(yán)重增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的數(shù)據(jù)流指定優(yōu)先級(jí)，通過(guò)優(yōu)先級(jí)來(lái)為它們預(yù)留一定帶寬，以達(dá)到某個(gè)QoS。,4·網(wǎng)

7、上多媒體服務(wù)的過(guò)程,用戶(hù)進(jìn)行網(wǎng)上多媒體活動(dòng)時(shí)，其一般過(guò)程可描述為:·客戶(hù)端通過(guò)Web瀏覽器發(fā)送HTTP請(qǐng)求給指定的WWW服務(wù)器。·服務(wù)器受到客戶(hù)請(qǐng)求，做出響應(yīng)，發(fā)送已收到的信息給客戶(hù)。·客戶(hù)端在收到請(qǐng)求情況下，激活瀏覽器的插件，向指定的多媒體服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。·多媒體服務(wù)器收到客戶(hù)端的請(qǐng)求，通過(guò)UDP協(xié)議開(kāi)始向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)。·客戶(hù)端收到數(shù)據(jù)，進(jìn)行順序化、解壓縮后播放。,校園網(wǎng)視

8、頻點(diǎn)播、直播和廣播系統(tǒng),系統(tǒng)支持B/S架構(gòu)，支持安全認(rèn)證，遠(yuǎn)程管理，遠(yuǎn)程上傳節(jié)目等功能，針對(duì)流媒體在校園網(wǎng)中應(yīng)用的特點(diǎn)，特別對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，可以更方便的實(shí)現(xiàn)，課堂直播、電視直播、以及課件、電影的點(diǎn)播，廣泛的應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、校園電視臺(tái)、校園廣播、校園監(jiān)控、校園電影點(diǎn)播中。,,酒店VOD系統(tǒng),酒店VOD（Video On Demand）系統(tǒng)，出現(xiàn)于90年代中期。它是旅游服務(wù)業(yè)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)寬帶科技發(fā)展的產(chǎn)物。在國(guó)外VOD服務(wù)、信息服務(wù)

9、已廣泛應(yīng)用于各大星級(jí)酒店和高檔住宅小區(qū)、娛樂(lè)場(chǎng)所、有線(xiàn)電視臺(tái)，成為其提高服務(wù)水準(zhǔn)，增加競(jìng)爭(zhēng)力的必備設(shè)施。美國(guó)、日本普及率全在90%以上，香港也在80%以上。現(xiàn)代酒店顧客已不止?jié)M足于視頻點(diǎn)播的需要，還需要更多更方便的信息服務(wù)。為順應(yīng)社會(huì)、科技的發(fā)展需要，我們將具有VOD系統(tǒng)功能及能提供更多信息服務(wù)的系統(tǒng)，統(tǒng)稱(chēng)為“客房信息服務(wù)系統(tǒng)HISS”。也便于區(qū)別局限于單純的VOD系統(tǒng)。,,5·單點(diǎn)傳送和多點(diǎn)傳送,客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模型的通信只描

10、述了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的情形。實(shí)際上每個(gè)客戶(hù)都可與服務(wù)器建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，這種方式即單點(diǎn)傳送(Unicast)。單點(diǎn)傳送的一個(gè)明顯弊病是Web服務(wù)器、多媒體服務(wù)器與數(shù)量較多的客戶(hù)進(jìn)行通信時(shí)，性能會(huì)明顯下降，客戶(hù)端將需要很長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間和很低的傳輸速率。,,多點(diǎn)傳送(Multicast)則解決了上述問(wèn)題，主機(jī)使用IP地址中的D類(lèi)地址向網(wǎng)絡(luò)中的一組能識(shí)別D類(lèi)地址的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，即多點(diǎn)傳送需要主機(jī)網(wǎng)卡和路由器的支持。通常，路由器中保存組成員的信息，它能

11、根據(jù)多點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)包目的地址，把它轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的組中。由于多點(diǎn)傳送的發(fā)送方只需要發(fā)送依次數(shù)據(jù)包，不必為每個(gè)請(qǐng)求都建立相應(yīng)的連接，因此降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，提高了傳輸?shù)馁|(zhì)量。,6.視頻/音頻壓縮,l         1980年以來(lái)，國(guó)際電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)陸續(xù)完成了各種數(shù)據(jù)壓縮和通訊標(biāo)準(zhǔn)，與數(shù)字視頻壓縮相關(guān)的有:JPEG、H.261、H.263、MPEG-1、MPE

12、G-2、MPEG音頻壓縮方法有:MPEG-1、G.723。,二、流媒體軟件,目前幾種典型的流產(chǎn)品為:·Microsoft公司的WindowsNT Server NetShow Services.(Windows Media)·RealNetworks公司的RealSystemG2.·Macromedia公司的Shockwave.,1.Netshow,1)Netshow是一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)上提供流式多媒體服務(wù)

13、的平臺(tái)，它既適用于撥號(hào)接入的Internet網(wǎng)絡(luò)，也適用于帶寬富裕的局域網(wǎng)。2)利用Netshow，開(kāi)發(fā)人員可以快捷地開(kāi)發(fā)出需要多媒體服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，滿(mǎn)足培訓(xùn)、英語(yǔ)學(xué)習(xí)、娛樂(lè)、及廣告等領(lǐng)域的需要。,,3)在客戶(hù)端的播放器為WindowsMediaPlayer，可播放ASF、AVI、MP3等格式的網(wǎng)上視音頻。4)MicroSoft的Netshow提供了兩種服務(wù)類(lèi)型:Netshow Service for WindowsNT和Ne

14、tShow Theater Server系統(tǒng)，其中后者是使用在ATM和快速以太網(wǎng)上。,,5)NetShow Service是使用在中低帶寬網(wǎng)絡(luò)中傳輸多媒體數(shù)據(jù)流，是一個(gè)純軟件環(huán)境，其主要特點(diǎn)是:·支持Multicast，可以通過(guò)創(chuàng)建"站(Station)"來(lái)建立Multicast通信。·與視頻音頻壓縮/解壓縮方法相獨(dú)立，通過(guò)ASF(ActiveStreamFormat)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮、解壓縮

15、方法的自動(dòng)下載。·支持多種協(xié)議，包括TCP.UDP和HTTP.·提供了多媒體內(nèi)容制作工具，包括實(shí)時(shí)視頻音頻壓縮工具，以及Netshow服務(wù)器管理器。,,6) NetShow提供了Unicast和Multicast兩種傳輸模式服務(wù)。多媒體數(shù)據(jù)點(diǎn)播和實(shí)時(shí)多媒體流都可通過(guò)這兩個(gè)方式傳給對(duì)方，它的服務(wù)模式如圖所示：,,2·Real System,a)Real Networks公司的RealSystemG2的目

16、的是使任何基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)都可以使用視頻和音頻流技術(shù)。b)它是第一個(gè)基于開(kāi)放、擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的流式媒體系統(tǒng)。通過(guò)它的同步性和對(duì)多種媒體的重播，用戶(hù)可體驗(yàn)到全新的多媒體感覺(jué)。c)新的StreamSmart傳輸技術(shù)使實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的重播更為可靠穩(wěn)定。,,d)新加入的兩種媒體格式(Realtext和Realpix)與同步性多媒體集成語(yǔ)言(SMIL)相結(jié)合便可使大量的多媒體程序在窄帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸。e)它采用流傳輸方式是基于Int

17、ernet的流式傳輸協(xié)議RTSP(實(shí)時(shí)同步傳輸協(xié)議).,,f)RealSystemG2系統(tǒng)作為一個(gè)客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)的流媒體系統(tǒng)，產(chǎn)品包括客戶(hù)端軟件:.RealplayerG2及RealplayerplusG2，用于播放Real流式媒體特有的格式;流媒體生成軟件:RealProduceProG2及RealProducePlusG2，用于制作生成流媒體;服務(wù)器端軟件Real Server G2，用于控制Real系統(tǒng)。新的系統(tǒng)支持AVI.

18、MPEG和WAV及SWF等格式。,,3.ShocKwave,1)Shockwave流技術(shù)與普通HTTP，(超文本傳輸協(xié)議)緊密結(jié)合，網(wǎng)上多媒體內(nèi)容可由Macromedia公司的Director、Authorwave、Flash軟件制作。2)Macromedia與Microsoft、Netscape達(dá)成協(xié)議，將ShocKwave技術(shù)嵌入在它們的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中，正式成為網(wǎng)絡(luò)多媒體標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在Shockwave已成為Internet上多媒體

19、的標(biāo)準(zhǔn)。,,3)Snockwave的內(nèi)容可以滿(mǎn)足Web上豐富的內(nèi)容而不必在乎Internet的傳輸速度。4)Shockwave對(duì)于交互式多媒體處理有著十分重要的作用，在教育上使用的一些網(wǎng)上多媒體應(yīng)用與它關(guān)系緊密。,,5)以著作工具Autnorwave的網(wǎng)上多媒體作品制作為例，一般做法為:·壓縮原文件，資源放在外部，引用格式為甙、Jpg、swa等。·重新編譯原文件為A4R。,,·切割處理，生成映射

20、文件AAM、分段文件AAS，每段4k-500k，按網(wǎng)絡(luò)通訊速度設(shè)置，將AAM文件嵌到HTML網(wǎng)頁(yè)中。·將AAM、AAS文件和外部文件放到服務(wù)器上。·客戶(hù)端安裝ShockkwaveforrAuthorwave插件，內(nèi)容流式傳送進(jìn)行交互學(xué)習(xí)。,,6）新的Authorwave5Attain進(jìn)展是向"智能化"發(fā)展，出現(xiàn)了"知識(shí)流"(KnowledgeStreeam)技術(shù)，知識(shí)流是一

21、種智能流式技術(shù)，它能預(yù)測(cè)并在適當(dāng)時(shí)間預(yù)先下載所需要的應(yīng)用片段，與標(biāo)準(zhǔn)的流式技術(shù)不同的是，知識(shí)流針對(duì)具有復(fù)雜分支結(jié)構(gòu)的交互式多媒體學(xué)習(xí)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。,三、流技術(shù)在網(wǎng)上教學(xué)中的應(yīng)用,a)Netshow和RealSystemG2能使我們?cè)诰W(wǎng)上方便地實(shí)現(xiàn)音視頻點(diǎn)播及實(shí)時(shí)廣播。b)Shockwave則能使我們?nèi)菀椎卦诰W(wǎng)上實(shí)現(xiàn)交互式多媒體學(xué)習(xí)。c)通過(guò)集成視頻流和傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教學(xué)及培訓(xùn)，WebFORCEMediaBase已使教室和公司環(huán)境下

22、的網(wǎng)上教學(xué)和培訓(xùn)成為現(xiàn)實(shí)。利用WebFORCEMediaBase。技術(shù)，得克薩斯大學(xué)和3Com公司的工程師們已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)和培訓(xùn)項(xiàng)目。,,d)WebFORCEMediaBase將音頻流和視頻流輸出到桌面，在學(xué)生和老師之間用Web環(huán)境架設(shè)了一座橋梁。e)這種按需選課的好處在于學(xué)生既可以接受現(xiàn)場(chǎng)的教學(xué)，也可以課后再聽(tīng)取這些課程。這種實(shí)時(shí)的Web廣播的特性在于，學(xué)生有充分的自主性，通過(guò)桌面類(lèi)似于瀏覽器的一些工具，就可以在異地看到現(xiàn)