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现在,流媒体已经逐渐发展成为一个朝阳产业。有专家预言,流媒体将成为未来因特网上应用的主流,实现沟通和传播的多向性,使传播不再受到时间和空间的限制。流媒体技术广泛用于新闻出版、证券、娱乐、电子商务、远程培训、视频会议、远程教育、远程医疗等互联网信息服务的方方面面,总结起来有三大应用。
1.1网络视频直播目前,流媒体技术作为第四代媒体技术中的一种,很多大型的新闻娱乐媒体,如中央电视台和一些地方电视台等,都在互联网上提供基于流媒体技术的节目,目前流媒体的视频直播应用突破了网络带宽的限制,实现了在低带宽的环境下的高质量影音传输,其中的智能流技术保证不同连接速率下的用户,使得用户可以随时随地应用流媒体技术在网络上观看多媒体信息。
1.2远程教育Internet的使用开创了远程教育的里程碑,它促进了远程教育中的教学传递日趋现代化,这种教育形式能跨越校界、区界甚至国界。流媒体技术应用突破传统的远程教育以文本为主、没有声音和视频,解决了教学模式单
一、交互性差的问题。教学模式多样化体现在教师的在线直播授课和授课视频观看,学员可以由针对性的选择想要学习的章节和内容,极大的提高了学习的效率节省时间。此外,流媒体技术也使远程教育的交互从单向通信的方式,如通过Email、在线聊天、BBS等。采用流媒体技术,把流式视频、音频加入答疑系统将提高它的完整性和交互能力。流媒体的VOD技术还可以进行交互式教学,达到因材施教的目的。像Flash、Shockwave等技术就经常应用到网络教学中。学生可以通过网络共享学习经验。大型企业可以利用基于流媒体技术的远程教育对员工进行培训。
1.3视频点播及电视电话会议视频会议系统指互联网上或者其它数据网络上开展的一种交互式多媒体通信业务。视频会议系统与流媒体技术应用相结合,利用流媒体技术的良好的可访问性、可扩展性和对带宽的有效利用性,实现视频会议内容的广播和录播,并且由于流媒体终端播放软件大多是免费的,因此利用流媒体机制:点对点(unicast)、多址广播(Multicast)和广播(Broadcast)可以很好地满足视频会议的如上需求:首先可以使大量的授权流媒体用户参加到视频会议中,扩大了会议的规模和覆盖面;而且利用流媒体技术的记录功能,视频会议在召开完以后可以实时存储,流媒体用户就可以通过点播的方式来访问会议的内容。
流媒体进行PHP的通信,最常见的就是可视电话。只要两端都有一台接入Internet的电脑和一个摄像头,在世界任何地点都可以进行音视频通信。此外,大型企业可以利用基于流媒体的视频会议系统来组织跨地区的会议和讨论。
2流媒体技术的研究现状
目前,流媒体技术主要表现在三个方面:分别是编码器(编码技术)、播放器(播放支持)和流服务器,三者缺一不可。在数据网络上传输流媒体,需要解决从音/视频源的编码/解码、存储,到网络端的媒体服务、媒体流传输,到用户端的播放一系列问题。
怎样使较好质量的流媒体实时播放,需要考虑媒体流传输的各个环节。其中,影响传输质量的三个最关键的因素是:编码和压缩的性能、媒体服务器的性能、媒体流传输的质量控制。
2.1编码及压缩:流媒体文件需要在网络上实时传输,因此必须考虑传输中数据丢失对解码质量的影响。针对这个问题,采用先进的编码技术,例如错误弹性编码(ErrorResilientEncoding):在编码中通过适当的控制使得发生数据丢失后能够最大限度地减少对质量的影响。此外,媒体流的压缩/编码还需要考虑速率调节的能力,网络的拥塞状况是实时改变的,流媒体的编码应该最大限度适应网络速率的变化。
2.2服务器的性能提高:流媒体应用规模和范围的扩大,流媒体服务器的性能也成为制约流媒体服务扩展能力的重要因素。提高服务器的性能包括CPU能力提高,I/O总线带宽和传输速度,存储带宽扩展等。
2.3媒体流传输的质量控制:由于流媒体传输对网络带宽、延迟、丢失率等都有很高的要求,提高流媒体系统的整体扩展性和降低单个服务器性能要求是未来发展的趋势。
此外还有流媒体技术研究还有流媒体传输协议和流媒体文件格式的兼容和压缩的研究上,流媒体在网络上传输需要合适的协议,TCP需要较多的开销,故不太适合传输实时数据,流媒体一般采用HTTP/TCP来传输控制信息,而用RTP/UDP来传输实时多媒体数据,流媒体中协议有三种:实时传输协议RTP与RTCP;实时流协议RTSP;资源预订协议RSVP。流媒体文件的格式主要有三类:RealSystem的RealMedia文件格式;微软高级流格式ASF简介;QuickTime电影(Movie)文件格式。针对流媒体传输协议的研究和文件格式的转换上也是当前研究的一个方向。
本文在引言部分阐述了流媒体技术的基础:流媒体的一般概念及相关的概念。在正文部分介绍了流媒体技术的原理以及媒体服务器的硬件平台。最后主要的介绍了流媒体技术了两种教育应用:校园网视频系统的解决方案和远程多媒体教学方案。
关键字: 流媒体 流式传输 媒体服务器 校园网视频系统 远程多媒体教学系统
一、引言
在网络上传输音/视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。A/V文件一般都较大,所以需要的存储容量也较大;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,所以这种处理方法延迟也很大。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计算机的连续、实时传送,用户不必等到整个文件全部下载完毕,而只需经过几秒或十数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继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短,而且不需要太大的缓存容量。流式传输避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。流式媒体在播放前并不下载整个文件,只将开始部分内容存入内存,流式媒体的数据流随时传送随时播放,只是在开始时有一些延迟。
在这篇文章中,主要是讨论流媒体的技术基础,以及流媒体技术在教育中的应用。
二、流媒体技术基础
1、 流媒体技术的原理
流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输,对一个实时A/V源或存储的A/V文件,在传输中它们要被分解为许多包,由于网络是动态变化的,各个包选择的路由可能不尽相同,故到达客户端的时间延迟也就不等,甚至先发的数据包还有可能后到。为此,使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响,并保证数据包的顺序正确,从而使媒体数据能连续输出,而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大,因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据:通过丢弃已经播放的内容,流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。
流式传输的过程一般是这样的:用户选择某一流媒体服务后,Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来;然后客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序,使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。
A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议(RTSP),以交换A/V传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似,RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序(一般可认为客户程序等同于Helper程序),一旦A/V数据抵达客户端,A/V客户程序即可播放输出。
需要说明的是,在流式传输中,使用RTP/UDP和RTSP/TCP两种不同的通信协议与A/V服务器建立联系,是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行A/VHelper程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器,其基本原理如图1所示。
图1.流式传输的基本原理
2、 媒体服务器硬件平台
视频服务器把存储在存储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,响应客户的交互请求,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,一个经MPEG-1压缩的90 min的电影,长度约为1GB,它在存储系统上的存放方式,直接影响视频服务器提供的交互服务,如快进和快倒等功能的实现。视频服务器必须解决视频流特性提出的要求。
视频服务器的工作模式是当服务器响应客户的视频流后,从存储系统读入一部分视频数据到对应于这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。当一个新的客户请求视频服务时,服务器根据系统资源的使用情况,决定是否响应此请求。系统的资源包括存储I/O的带宽、网络带宽、内存大小和CPU的使用率。
三、流媒体技术的应用
互联网的迅猛发展和普及为流媒体业务发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、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台、 实时视频会议等互联网信息服务的方方面面。流媒体技术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影响。
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: 内容采集、 视音频捕获和压缩编码、内容编辑、内容存储和播放、应用服务器内容管理及用户管理等。
下面就介绍流媒体技术在教育上的两个具体的应用方案。
1、 校园网视频系统
校园网的建设随着教育产业的兴起和发展也逐渐呈现出蓬勃向上的态势。随着多媒体技术的不断发展,特别是多媒体传输技术的突破,使网络多媒体教学得以实现。现在已经有许多的成熟的产品可以用来组建网络多媒体教学的解决方案。
一般一个校园网视频系统的要求有:
(1)通过校园网实现音、视频实况转播、视频预订,制作并存储节目。
(2)在校园网上实现VOD教学。
图2.校园网系统方案
每个教室安装相应的软件及视频卡,摄像头,麦克风,可以把教室实时的声音和图象通过校园网传到监控中心。在存储服务器安装SERVER软件,可以存贮传输过来的实时图象。在点播服务器安装SERVER软件,存储视频节目。
虽然现在校园网络硬件水平和质量现在都非常高,但是,困惑也随之而来,具体表现为以下几个方面:
A、校园网投入大,但没有用在教育主业上。
B、网络仅用在办公自动化中,投资效益低。
C、无法实现充分共享。即享受好的教育资源的学生很有限;同样的课程需要年复一年的教授;同样的问题需要一次次重复回答;材质差异明显的学生按同一模式接受教育,做不到因材施教。
计算机网络技术在教育产业中的应用现状和由此产生的问题引起了教育界和计算机界对于计算机网络条件下教学模式的思考。教学模式在网络条件下最终会变化成什么样子?目前和将来一段时间内网络技术发展到底能导致产生哪些更富成效的教育手段,逐步推动教学模式的改变?
2、 远程多媒体教学系统
知识经济的时代需要人们不断的学习新的知识、技能,才能跟上时代的步伐。学习必须转变成一个伴随每个人一生的过程。网上教育突破了传统"面授"教学的局限,为求知者提供了时间分散、资源共享、地域广阔、交互式的教学新方式,因而广受人们观注。
从远程教育的定义可以看出它有下列三方面的内涵:学生与教师的分离,学生与学生的分离,利用传播媒体和传输系统组织教学。从技术上讲,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,也可以根据需要将学生的图象、声音回送给教师,从而模拟出学校教育的授课方式;同时还可以利用现有的网络条件建立虚拟的班级,加强学生之间的交流。
鉴于远程教育的深远意义,我们的远程多媒体教学系统所要实现的功能有:实现教学课件的点播(VOD),教学直播,网络课堂等等。
在IP网上开展远程教学活动,需要解决两个基本问题: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计算机上后再播放,必须要采用先进网络播放技术来实现边发送边播放。此外,由于在教学过程中教师会经常使用电子教案来辅助教学,比如用PowerPoint,而电子教案的展示与音频、视频流之间有严格的时间同步关系,这就要求在传输过程中我们仍然要保持它们之间的同步关系。
图3.远程教育网络结构
系统的工作过程如下:输入的视频和音频信号将送给MPEG4的编码器进行编码,编码器输出的节目流既可以存入存储设备也可以直接送给MediaServer,MediaServer的主要功能是完成节目流的播出。MediaServer播出的节目有三个来源,它可能是保存在存储设备中的ASF文件,也可以是编码器实时传送来的节目,它播出的节目还可以从其它的MediaServer上获取。普通的用户可以通过LAN或通过无线网络接入到该系统之中。
参考文献
[1]曹功靖,王晖,吴玲达 Real流媒体技术及其在远程教学中的应用 计算机应用研究 2001.
关键词:数字媒体 P2P 流媒体 P2P流媒体
中图分类号:TP393.08 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)10-0122-01
当前互联网上作为网络娱乐急先锋的数字媒体及其应用将越来越被用户接受,同时也为有限网络宽带资源与无限网络娱乐应用的矛盾冲突提出了巨大挑战。“数字媒体”是由数字技术支持的信息传输载体,其表现形式更复杂,更具视觉冲击力和互动特性。流媒体基于P2P端系统协作并自适应网络变化进行传输无疑是最适应于当前互联网环境的应用。
1、P2P技术
P2P技术是一种基于对等网络的新兴技术。P2P技术的最大意义在于其不依赖中心节点而依靠网络边缘结点自组织与对等协作的资源发现和共享形式。随着应用的模式越来越复杂,P2P系统本身就是一个覆盖网络,是在Internet传输网络之上构建一个完全位于应用层的网络系统。每台计算机既是服务器又是客户机,本质上是一个没有层次结构也没有集中控制的分布式系统,更适合复杂网络应用的需求。P2P技术以其分布式资源共享和分布式并行传输的特点,为用户提供了更多的存储资源、更高的可用带宽和更好的服务质量。主要应用有文件分发、语音服务、流媒体应用等。
2、流媒体技术
2.1 压缩技术
在网络上实现流媒体技术,主要利用视音频压缩技术及网络传输技术来解决。流媒体传输中,应先对流媒体格式传输的文件进行预处理,然后选用适当的压缩算法将文件压缩生成流媒体格式文件,并向文件中添加流式信息。互联网播放视音频采用MPEG-4压缩编码标准。MPEG-4以视听媒体对象为基本单元,采用基于内容的压缩编码,以实现数字视音频、图形合成应用及交互式多媒体的集成。它是一个适用于低传输速率应用的方案。MPEG4更加注重多媒体系统的交互性和灵活性,代表了现代数据压缩编码技术的发展方向。
2.2 传输技术
流媒体的传输建立在UDP协议上的RTP/RTSP实时传输协议。视音频流媒体文件对传输质量要求不是很高,而对传输速度则有很高要求,所以采用UDP协议而不在TCP协议上进行实时数据的传输则更合适。RTP是用以传输实时视/音数据,RTP通常使用UDP来传送数据。RTCP是实时控制协议,和RTP捆绑一起的传输控制协议,提供时间信息和实现流同步,主要用以声音同步和QOS管理等。实时流协议RTSP定义了一对多应用程序如何有效通过IP网络传送多媒体数据。RTSP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。
2.3 流媒体工作原理
流媒体的体系构成由编码工具(创建、捕捉和编辑多媒体数据而形成流媒体格式)、流媒体数据、服务器、网络、播放器(通常是独立的播放器和ActiveX方式的插件)组成。流式传输工作过程:用户选择某一流媒体服务后,Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息,从原始信息中检索出需要传输的实时数据;Web浏览器启动A/VHelper程序,使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议(RTSP)来交换控制信息。RTSP提供了操纵播放等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序,一旦A/V数据抵达客户端,A/V客户程序即可播放输出。
3、基于P2P的流媒体应用
流媒体是P2P技术在互联网上的主要应用。PPLive作为一种基于P2P技术的流媒体播放软件,为用户提供一种更加经济、更加广泛的互动视频播放服务。PPlive大大降低大规模流媒体点播压力,减少了带宽占用量;独创了网络即时流下载播放技术;支持BT种子文件直接播放;支持网络数据流的控制;提供多系统多形式的程序接口;支持Rmvb、Mpeg、Mp4等数十种格式。
PPlive工作机制:(1)PPlive应用程序先是向域名为的主机建立TCP连接。正常的HTTP协议在建立TCP连接之后,站点会将HTTP网页信息发送给IE浏览器。而PPLive协议在建立TCP连接后,主机将一个XML数据页面发送给PPlive应用软件。它对应的是动态变化的节目频道信息。通过协商更新间隔时间。PPLive应用程序按照一定的频率更新频道列表和固定节点通信,获取网络资源拓扑信息。(2)UDP获得了频道信息后,PPLive应用程序通过UDP协议端口与域名的目的主机通信。(3)PPLive将视频文件分成大小相等的片段。用户启动PPLive以后,从PPLive服务器获得频道的列表,用户点击感兴趣的频道,然后从其他Peer获得数据文件,并且开放本地端口作为视频服务器。PPLive的客户端播放器连接此端口,从而收看到喜欢的节目。
4、P2P流媒体未来发展方向
P2P流媒体是未来高速网络中可持续发展的网络服务,但未来发展中还要解决好如下几个问题:(1)管理节点并建立树。构建应用级多播树的方法应用较广,但建立有效的多播树,并在节点不断加入和退出时维护多播树存在一定难度。(2)如何快速地恢复系统因为P2P网络节点行为的不可预知性而发生的服务中断。(3)流媒体系统如何适应一个媒体流会话期间网络状态的改变。
5、结语
P2P流媒体应用发展迅速,显示出了巨大的生命力。虽然构建一个有效的P2P流媒体系统还面临着许多挑战和一些需要解决的问题,但其优越性引起许多研究机构的重视,特别随着运营商的加入,P2P流媒体势必取得更大的进展并将更加广泛地应用于商业领域。
参考文献
[1]张春红.P2P技术全面解析[M].北京:人民邮电出版社,2010.
关键词:流媒体;流式传输;压缩编码;视频;电力运行系统
中图分类号:F27文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)22-0026-02
引言
在网络上传输音/视频等多媒体信息,通常有下载传输和流式传输两种方案。由于网络带宽有限,而音/视频的文件容量通常很大,采用下载传输非常耗时,传输延迟也很大,特别是下载传输无法满足需要长时间持续传输(如,电力设备和线路现场监控)的应用要求。而采用流式传输时,音/视频信息由音视频服务器或摄像头向用户计算机的连续、实时传送,用户可边接收边观看,不仅启动延时大大缩短,用户也不必等待整个文件从网上全部下载才能观看,这对现场临控之类的音/视信息传输,更有其独特的优点。
一、流媒体技术简介
流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式,又称流式媒体 [1]。流媒体技术指将连续的影像和声音信息通过摄像头或者经压缩处理后存放在网站服务器上,让用户无须等整个文件全部下载完毕后就可以一边下载一边观看和收听的技术 [2]。流媒体技术以流的方式传输视频和音频信息,即便是网络异常拥挤的情况下,也能传输清晰流畅的影音和视频给广大用户,使得在网络上观看和传输影音成为现实。流式传输主要指通过网络传送多媒体的技术总称,即将音频或视频等多媒体文件经过特殊的压缩,由视频服务器等设备向用户计算机连续、实时或顺序传送 [2]。它是流媒体的关键技术。
二、流媒体技术原理
(一)流媒体系统的组成
流媒体系统通常包括编码器、服务器和播放器三个部分。每个部分之间通过特定的协议互相通信,并按照特定格式互相交换文件数据。
1.流媒体编码器:由视频采集卡和流媒体编码软件组成。流媒体采集卡负责接受音/视频数据并转换为所需的信号形式,供编码软件处理;编码软件负责将流媒体采集卡传送过来的信号加工并压缩成流媒体格式。如果进行直播,还要负责将压缩后的流媒体信号实时地传给流媒体服务器。
2.流媒体服务器:由流媒体软件系统的服务器部分和一台硬件服务器组成,负责管理、存储、分发编码器传来的流媒体节目。
3.流媒体终端播放器(解码器): 是流媒体系统播放软件,用来播放音/视频节目。
(二)流媒体技术原理
1.流媒体压缩编码技术。流媒体文件必须制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件后才能进行存储或传输。
各种流媒体平台所采用的压缩编码技术各不相同,主要有MPEG1、MPEG-2、MPEG-4、Windows Media Video、Real Media等。
MPEG-l和MPEG-2的压缩率大概在20~30倍之间,用于网络传输还是太低。MPEG-4的压缩率可以超过100倍,且仍可保有非常好的音质和画质。通常的压缩编码是基于一定的压缩算法,如Windows Media是基于MPEG-4的离散余弦变换(DCT)算法,而Real Media则采用小波变换算法。
2.流媒体的关键技术。实现流媒体的关键技术是流式传输。流式传输技术的四个关键步骤是:(1)预处理:传输前采用先进高效的压缩算法,对多媒体信息进行压缩,适合于网络传输。(2)复用和解复用:传输前对多个信轨进行复用,在用户端再解复用,还原成原始形态。(3)打包和解包:流媒体打包后发送到网络传输;在接收端依照包序列号重排序并解包。(4)后处理:在解包后对数据进行特殊处理,如图形雾化,回音抵消等。
在流式传输过程中,由于受网络自身特性影响,会出现“时延抖动”,可能严重影响传输质量。
降低时延抖动产生的影响,可从以下两方面着手:一是对现有网络进行改造,如,用IPV6技术对视频数据的网络传输质量控制等技术进行改进。二是采用缓存机制,在数据包输出前对时延抖动进行吸收,即接收端收到数据包之后,不立即播放,而是将它暂时存储在缓存中,直到预定的播放时间到来,再将缓存中存储的数据包进行规则播放,从而将时延抖动减少到最低。
此外,流式传输的实现需要合适的传输协议。支持流式传输的常用网络协议有:(1)实时传输协议RTP(Realtime Transport Protocol)。这是Internet多媒体数据流的一种传输协议,提供端到端的传送服务,实现流的同步,但只能工作在一对一或一对多的传输情况下。(2)实时传输控制协议RTCP (Real-time Transport Control Protocol)。它和RTP一起提供多媒体数据流量控制和拥塞控制服务。(3)实时流式协议RTSP (Real-time Streaming Protoco1)。它定义了一对多的应用程序,解决通过IP网络有效地传送多媒体数据的问题。(4)Internet资源预订协议RSVP (Resource Reserve Protoco1),用于预留网络带宽。(5)MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)协议,用于识别流媒体类型。
3. 流媒体的实现。首先,通过高效压缩算法让大容量的多媒体数据适合流式传输;其次,通过流媒体服务器修改MIME标志;最后,通过支持流式传输的实时网络协议传输数据流。
以RealMedia为例:第一,采用视频捕获装置对事件进行录制;第二,适当编辑获取的内容,然后利用视频编辑硬件和软件数字化处理编辑的内容;第三,数字化的视频和音频内容被编码为流媒体格式;第四,将媒体文件或实况数据流保存在安装了流媒体服务器软件的宿主计算机上;第五,用户点击网页请求视频流等;第六,宿主服务器通过网络向用户发送音/视频流数据;第七,用户利用媒体播放程序进行进退、回放、观看。
三、流媒体技术在电力运行中的特殊应用
2008年初,中国南方遭受了历史罕见的冰雪灾害。其中湖南省郴州市出现了连续近一个月的低温雨雪冰冻天气,电力、林业、通讯遭受毁灭性重创。全市数十年电力建设成果一朝被毁,郴州一度成为电力“孤岛”。回头来看,除了电力线路建设等级偏低、对极端性天气与气候条件的监测预报水平还不高等原因之外,架设在人烟稀少的高山峻岭的电力线路以及电力设备,因为无人值守也不便巡查,不能及时发现灾害,也是一个非常重要的原因。
要形象直观、动态实时地监控高山险地的关键线路和设备情况,特别是灾害发生和发展情况,在流媒体技术迅速发展的今天,已成为可能。最粗略的技术设想是在关键地区的高压铁塔或设备机房安装特殊的摄像头,借助流媒体传输技术和无线或有线网络技术,连续传送电力线路和电力设备运行情况的实时图像或声音。
除了防灾抗灾监控,流媒体技术在电力系统防盗、电力变电站的无人值守等方面也有广泛的应用前景。近几年,电力线路和电力设施被偷盗和破坏的事件频频发生,据国家发改委副主任张国宝透露,在事件发生最严重的2005年,国家电网公司的电力设施遭受外力破坏的事件数量为12 554起,10千伏及以上变压器遭受外力破坏2 400多台,倒杆(塔)300多基,丢失、受损输电导线4 000多公里、电力电缆200多公里,通信线路70多公里,塔材近5万件,110千伏及以上输电线路因外力破坏引起的线路跳闸达779次 [6] 。由于电力和群众生活、企业生产密切相关,如果电力设施遭遇破坏,就会造成大面积停电,后果不堪设想。2003年美加“8・14”和2005年莫斯科“5・25”这两起大面积停电事故,就是很好的警示案例。
福安市位于闽北山区,山高人少,线路漫长,地势复杂,每年要多次遭受冰雪、台风等恶劣气象的危害,电力线路的运行巡查和电力变电站的人值守始终是一个老大难问题。如果能利用流媒体技术,只要配备一组摄像头加一套流媒体网络管理系统,就能在及时甚至实时监控到灾害性天气对电力线路和电力设备的影响进程和危害发展程度,为防灾抗灾提供有效的技术支持,并在艰苦地段对电力变电站实现无人或半无人值守。
结束语
流媒体是众多宽带业务的基础平台,也是一种新型的数据信息载体,是网络技术同视/音频技术的有机结合。随着互联网的发展,流媒体技术不仅在社会生活中有着广泛的应用前景,而且在电力运行等各个行业都可以发挥特殊的不可替代的作用。
参考文献:
[1]钟玉琢,向哲,沈洪.流媒体和视频服务器[M].北京:清华大学出版社,2003:50-55.
[2]廖勇.流媒体技术入门与提高[M].北京:国防工业出版社,2006:9-12.
[3]何淑贞.流媒体为宽带网络的应用新途[J]. 数字通信世界,2007,(4).
[4]钟玉琢,等.基于对象的多媒体数据压缩编码国际标准-MPEG4及其校验模型[M].北京:北京科学出版社,2000:433-435.
[5]孙凯,徐振宇,武鹏飞.多媒体技术原理与应用[J].煤,2007,(1).
[6]天地伟业.浅谈网络视频在电力变电站无人值守应用[EB/OL].省略/news/view/200809/0556180.shtml.2008-
09-05,2010-03-14.
Streaming Media and its Application of Electrical Running
TANG Qiong-hua
(Fuan Power-supply Lte.Co,Fuan 355000,China)
【关键词】流媒体技术 综合网络 运用
互联网改变了人们的生活方式和工作方式,人们在休闲娱乐活动和工作活动中经常会浏览视频、音频,流媒体技术的出现能够让人们在观看视频的过程中实现一边下载一边观看,降低了缓存要求,提升了传输速度和网络质量,由此可见,流媒体技术在综合网络中的运用是十分广泛的。基于以上,本文简要探讨了流媒体技术在综合网络中的运用,旨在进一步提升人们对流媒体技术的了解和应用。
1 流媒体技术概述
流媒体技术指的是用流式传输方式对多媒体信息数据传输的一种多媒体传输技术,不需要对多媒体文件完成下载就可以观看。具体来说,其可以将文件初始部分的声音和图像进行压缩,之后将压缩包放入到流媒体技术专用服务器或相关移动终端、电脑终端等,这就建立了一个多媒体文件的缓冲区域,终端播放设备可以预先播放下载的一部分视频信息和音频信息,而其他信息会自动在后台下载,并将下载之后的压缩包放入到缓冲区域中,用户不断对缓冲区域的多媒体信息进行播放,从而实现多媒体文件的边下边播。相交于传统的播放技术而言,流媒体技术在播放多媒体文件的时候不会占用过大内存,可以实现一边下载一边播放,可以实现多媒体的实时直播。
在流媒体技术的运用过程中,用户只需要等待几秒就可以在播放终端设备上对视频或音频的解压包进行观看,其有着特殊的压缩方式,缩短了用户的等待时间,流媒体技术采用了RTP协议、RTSP协议、RTCP协议和RSVP协议,多媒体数据的传输质量更高,实时性更好。
2 流媒体技术在综合网络中的运用
流媒体以互联网为基础,其在综合网络中的运用十分广泛也十分重要,下面从视频会议、视频点播和远程教育三个方面进行探讨。
2.1 在网络视频会议中的运用
视频会议最早在1964年由美国贝尔实验室提出,是一种远程网络会议模式,传统的视频会议是点对点之间静止或黑白活动图像的一种模拟传输方式,其对音频、视频的解压缩和压缩要求较高,随着网络技术的发展,网络视频会议逐渐发展为彩色活动图像和多点传输的传输方式,人们对网络视频会议专业化、广播化等方面的要求也不断提高。流媒体技术在网络视频会议中的运用能够对会议现场直播,避免了多次信号与模拟信号和数字信号之间的频繁转换,这就提升了视频网络会议的实时性,用户可以将摄像头、耳麦作为自己的视频终端和音频中断,有效降低了网络视频会议的成本,打破了网络视频的空间限制,即使身处异地,用户也可以用笔记本电脑参加网络视频会议,同时其视频和音频的输出和通讯质量较高,有效提升了视频会议质量。此外,网络视频会议运用流媒体技术还可以实现会议人员之间的文件共享、工作协同等功能,这就丰富了网络视频会议的功能,不仅能够结余会议时间和经费,还能够有效提升工作效率,由此可见,流媒体技术在综合网络视频会议中的运用是十分重要的。
2.2 在网络视频点播中的运用
网络视频点播中涵盖了多种技术,例如互联网技术、计算机技术、通讯技术、电讯技术等等,其是一种交互式的多媒体视频点播。网络视频点播技术转变了观众观看电视节目的被动状态,能够根据自己的需求来对电视节目进行点播,从而给电视用户提供一种交互式的服务化体验。
流媒体技术在网络视频点播技术中的运用是十分显著的,其能够采用多媒体数据的压缩技术和数据库技术实现视频点播。在网络视频点播过程中,需要服务器的存储系统有着大容量的特点,只有这样才能够实现对多媒体文件的大量存储,此外,网络视频点播对于多媒体文件信息的传播速度要求较高,大容量、高速度的特点是传统视频服务器所不具备的,因此传统服务器不可能完成大量的网络视频点播。
网络视频点播系统要求音频数据和视频数据传输的同步性,要求信息传输的高速性和稳定性,在运用流媒体技术可以对大量的多媒体数据进行压缩,有效节约了用户视频终端的存储空间,增大了服务器的存储量,这就能够实现大规模的网络视频点播。
2.3 在网络远程教育中的运用
网络远程教育是一种跨空间的新型教育模式,其以计算机和网络技术为基础,打破了传统教育空间和时间的限制,提升了教育的灵活性,扩展了教育环境,人们可以随时随地通过网络远程教育来进行学习,主要课程教授单位将教育内容将以图片、音频、视频的方式上传到网络上,用户就可以在自己的视频终端进行学习。
如果网络传输速度较低,则用户需要长时间将教育内容的多媒体文件进行下载,之后才能够学习,而学习内容的多媒体文件大都数据量较大,这就给远程教育的实现带来了困难。流媒体技术的运用有效解决了这个问题,其能够实现远程教育的同步性,学生在学习的过程中不仅能够与其他学生一起讨论问题,还可以将自己的疑问反馈给教师,增加了网络教育的互动性,通过流式传输的方式能够将远程教育多媒体信息进行实时传输,从而实现多媒体课件的实时播放。
此外,流媒体技术的运用可以产生一种多媒体标准技术和伸缩性编码技术,这就大大提升了用户获取多媒体课件的质量,当前许多公司都开发了网络远程教育流式教学资源,例如ra音频资源、rm视频资源、ASF音频资源、qt多媒体课件格式等,这些远程教育资源的开发都是对流媒体技术的运用,有效提升了网络远程教育的实时性和动态性。
3 结论
综上所述,流媒体技术能够实现一边下载一边观看多媒体文件,这就提升了多媒体文件观看的实时性和观看质量。本文简要探讨了流媒体技术在网络视频点播、网络远程教育和网络视频会议等综合网络中的应用,旨在进一步推进流媒体技术的应用和发展。
参考文献
[1]胡敏.流媒体技术在网络中的应用与发展探究[J].电子测试,2014,03:131-132.
[2]管佩森,王肖群.数字化校园网络电视应用平台――流媒体技术在外语教学中的应用[J].实验技术与管理,2012,02:101-103+116.
[3]安剑波,尤双枫,伍芳.浅谈流媒体技术在军事通信网络中的应用与发展[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2007,01:53-55.
[4]朱萍.试论流媒体技术在网络教育中的应用[J].安徽警官职业学院学报,2005,01:82-83.
【关键字】:流媒体技术,流媒体技术系统,现代移动通信
中图分类号:S972.7+6文献标识码:A文章编号:
一、流媒体技术
流媒体是指在互联网协议下使用流式数据传输的形式把音频、视频等多媒体文件进行传输。流媒体形式的最大特点就是采用“流”的形式达到多媒体数据传输的目的。流式媒体在数据打开前并不需要下载整个文件,而是将部分数据资料存入内存中,以数据流的形式完成即时传送和播放。运用流媒体技术进行多媒体资料的减少了用户全部下载所需要的时间,只需要经过短时间的启动和缓冲即可进行即时观看,流式播放既缩短了时间,有减少了缓存需要的空间。
(一)流媒体技术的特点
流媒体技术与其他媒体技术相比,有三大特点。第一,用户自主选择性增强。运用流媒体技术,能够实现对音频、视频等多媒体内容的实时播放。同时用户还能够按照自身需求对多媒体内容实现自主点播,具有很强的交互性。因此流媒体技术改变了用户被动接受多媒体内容的状态,变成了用户自主灵活地选择自己想看的内容,增强了用户的自主选择性。第二,减少用户等待的时间。流媒体运动可变带宽技术,以“流”的形式进行数据传输和处理,能够实时播放,做到边下载边播放,而无需将整个文件全部下载下来在进行播放,从而减少了用户下载文件的等待时间。第三,节省了用户客户端的存贮空间。采用流媒体播放多媒体文件时,播放的流媒体文件不需要保存在客户端内,而且播放完毕后即自动被清除,不占用客户端的存储空间,降低了硬件设备对内存的需求,同时也简化了版权保护的内容。“边下载,边播放”的流式传输模式与传统的“先下载,再播放”的传统传输模式最大区别就在于对客户端存储空间的要求。
(二)流媒体技术的传输原理
实现流式传输要先对多媒体数据进行预处理,预处理主要是指在保证多媒体文件质量的基础上对文件进行压缩,以减少文件的数据流量,从而适应网络带宽实现正常的传输。
实现流式传输,需要缓存和合适的传输协议。互联网以打包传输为基础进行异步传输。一个多媒体文件在传输中要被分解为若干个包,网络的动态性使每一个包选择不同的路径进行传播,所以到达客户端的时间有不等的延迟。因此,要用缓存系统来弥补延迟的时间并保证数据包的传输顺序,以此保证数据的连续输出。在此需要的缓存空间并不大,因此缓冲时间也不会太长。
流式传输的一般过程是:在用户选择一个流媒体服务后。Web浏览器和服务器之间利用HTTP/TCP协议进行信息的交换和控制,进而把用户需要的数据实时从原始信息中检索出来,然后用户的计算机启动Helper程序,并利用HTTP协议从Web服务器中找到数据参数对Helper程序初始化。实现流式传输的基本原理如图1所示。
图1流式传输的基本原理
二、现代移动流媒体技术系统
移动流媒体技术是把连续的音频或视频多媒体资料经过超压缩处理后放到网络服务终端上,用户通过移动终端对多媒体文件进线边下载边播放而不需要将整个文件下载完成才能实现观看的技术。移动流媒体技术使在流媒体技术的基础上发展起来的,它的发展时间上依赖于网络多媒体处理技术的发展和移动通信技术的发展。移动流媒体技术不仅包括了流媒体数据的采集、压缩、存储和通讯技术,而且包括了移动通信技术和移动传输技术。
现代流媒体的媒体格式主要包括:3GPP3、3GPP2、MPEG-4、RM等。3GPP 即3rd Generation Partnership Project。3GPP是移动媒体的国家标准,包括描述服务需求的文档,概述,编码解码器和协议,3GPP 文件格式介绍,带有时序的文本和3GPP 中的SMIL。其中编码解码器规范和传输协议最重要。
移动流媒体的基本业务包括流媒体点播,直播和下载播放三种节本业务模式。和电脑用户不同,移动用户的网络带宽会由于地点和时间的不同而出现很大的变化,所以统一带宽速率压缩是不能满足移动用户对流媒体播放的要求。所以现在流媒体技术的关键突破在于为用户提供随时随地都适配额度带宽功能。
移动流媒体系统与计算机流媒体系统的协议结果有所不同,表1所示就是移动流媒体技术系统的协议结构。
Application Cntrol
Commands+SDP Audio Dta。Video Dta
Sender/Rceiver Rports
RTSP RTO/RTCP
TCP UDP
IP
Radio Lnk/Dta Lnk
Physical Lyer
表1 移动流媒体技术系统的协议结构
实现流式传输要有特定的传输协议,采用合适的协议才能使多媒体的作用发挥到最好并且保证多媒体数据的传输质量。移动流媒体系统要协调运作必须保证每个平台和终端的接口标准统一起来。流媒体的特性和网络带宽对适时用户的需求量无法控制,进程会出现网络拥堵和服务器崩溃的问题,移动流媒体为了解决这类问题,衍生出了移动流媒体内容分布网络(MSM-CDN),这个概念通过服务器的叠加实现端端内体传输和网络间媒体服务。通过节点管理的协调工作为移动用户传输流媒体数据,提高了终端传输性能。实现大规模地移动流媒体传输业务,是保证流媒体技术实现移动可行性和广泛应用的基础。
三、流媒体技术系统在现代移动通信中的应用
移动流媒体技术在现代移动通信中的应用在业务表现上主要是移动流媒体服务,主要是移动通信终端为守护用户提供流媒体点播、流媒体直播和流媒体下载播放三种业务类型。
(一)移动流媒体点播业务
随着信息技术和计算机技术的发展,流媒体技术被广泛地应用在视频点播系统中。移动3G网络的实现和手机硬件设备的提高,使流媒体点播业务在移动通信中得到实现,在这项业务中,多媒体数据提供商将经过压缩编码的多媒体内容放到服务器上,并进行描述。手机用户通过移动网络根据自己的喜好,实现手机点播。手机用户能够实现的点播业务一般是音频文件,通过手机支付小额费用下载自己喜好的歌曲作为彩铃或铃声,这相当于移动流媒体运营商卖唱片。此外,手机用户可以通过移动3G网络观看短小的视频。
(二)移动流媒体直播业务
移动流媒体的直播业务时多媒体数据提供商将实时的信号编码压缩成多媒体格式并通服务器发发送到手机终端上,实现实时播放。如北京奥运会期间开通“手机电视”的手机用户,可以通过移动通信网络对奥运赛事实现同步观看。另外,远程控制也属于直播业务范畴。远程控制是通过摄像头等设备将视频信息通过服务器传输到客户端并播放,主要应用与手机视频通话和视频会议等。
(三)下载播放业务
这个业务是指将多多媒体数据先下载到手机上然后进行播放。这种移动流媒体业务的优势在于对网络要求和手机硬件要求都不高,从而弥补了移动通信网络带宽在不同时间和空间上的不稳定性。
参考文献:
[1] 赵华波. 流媒体技术及其在3G移动通信中的应用[J]. 电子世界, 2012(10): 38-39
[2] 赵晓焱, 谢自梅. 流媒体在移动通信中的应用[J]. 中国教育技术装备, 2012(12): 115-117
关键词:流媒体技术;精品课程;教学录像;应用
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0145-03
一、引言
精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,是教育部深化教学改革,以教育信息化带动教育现代化的一项重要举措,具有示范和辐射推广作用。[1]《国家精品课程建设工作实施办法》中规定,为评价主讲教师个人的授课效果,需要在网上提供不少于50分钟的现场教学录像,鼓励将课件或全程授课录像上网参评。然而目前,虽然各个高校都在建设精品课程,并且都将教学录像上网,但是却存在很多录像画面不清晰、播放不流畅等问题。而且,网络的传输能力有限,如何在有限的传输能力上播放更高质量更流畅的视频录像就成为一个很重要的问题。流媒体技术正是能够很好解决这些问题的一项技术。基于此,本文将探讨流媒体技术在精品课程中的应用。
二、精品课程录像建设标准及现状
国家精品课程教学录像上网技术标准(2010版)中规定,系统需符合国际标准,如流媒体采用RTP、RTCP、MMS、RTSP等流媒体协议。服务器端视频文件建议使用RMVB、RM、WMV、ASF、FLV或AVI格式,编码方式采用Mpeg-4标准,使用流媒体服务器对外。建议视频格式采用至少总比特率为300kbps、帧速度为30fps、大小为320*240。客户端能够支持Windows Media Player或者RealPlayer等常见媒体播放器,用户可交互地选择播放音视频课件,并可对音视频课件实现播放、暂停、停止、跳跃等功能。[2]
2003年4月,教育部下发了《教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》,正式启动了精品课程建设工作。近几年来,各个高校积极申报精品课程,陆续在网上了教学录像。最初这些录像大多采用单机拍摄,画面比较单调,清晰度也相对欠佳。后来,随着高校教育信息化的普及,设备也越来越先进,大多采用多机位拍摄,然后进行编辑,最后再成网上流媒体格式。而现在,越来越多的高校专门建设一个多媒体录播教室来录制精品课程,这种录播系统将教师上课的实况和屏幕录制下来,然后以流媒体的形式输出,直接可以作为精品课程申报使用。[3]目前上网的精品课程录像存在着很多问题,例如,有的录像加载很慢,缓冲时间很长,导致用户没有耐心等待;有的录像虽然加载很快,但是画面很不清晰;有的录像没有快进或者快退,无法实现跳跃功能,只能一口气看到底等。
三、流媒体技术概述
流媒体是指采用流式传输的方式在互联网上播放的媒体格式。流媒体技术是指将视频和音频等多媒体信息经过压缩处理后放到网络服务器上,让浏览者一边下载一边收看、收听,而不需要等到整个多媒体文件下载完成就可以即时观看的技术。它是一种解决多媒体文件播放时网络带宽问题的“软技术”。流媒体的数据流随时传送随时播放,这种流式传输方式不仅使启动延时大幅度地缩短,而且对系统缓存容量的需求也大大降低,极大地减少了用户等待的时间。[4]
流媒体实现的关键技术是流式传输。用户(Web浏览器)通过HTTP/TCP与Web服务器交换信息,获取流媒体服务清单,用户从中选择相应的流媒体服务后,向媒体服务器提出相关请求;然后客户机的Web浏览器启动相应的媒体播放器,通过RTP/TCP从媒体服务器中获取流媒体数据,实时播放。在播放过程中,客户机的媒体播放器需要实时通过RTSP/TCP(UDP)与媒体服务器交换控制情息,媒体服务器根据客户机反馈的流媒体接收情况智能调整向客户机传送的媒体数据流,从而在客户端达到最优的接收效果。[5]
四、流媒体技术在精品课程中的应用
作为精品课程建设的重要内容之一,教学录像的质量和播放速度越来越受到人们的关注。流媒体技术在教学录像制作与过程中的应用使得教学录像的质量和播放速度都大大提高,但是在应用的过程中却存在着种种问题,下面就这些问题一一阐述。
(一)流媒体文件格式及相应播放器的问题
随着网络技术的发展和人们对网上播放视频要求的提高,流媒体文件格式越来越多,每一种流媒体格式文件都需要有相应的播放器才能够播放,因此制作者在教学录像时,应考虑到客户端电脑是否安装了播放视频文件所需要的播放器和XVID编解码器,一般在制作教学录像页面上需要提供相应播放软件的下载链接或说明,特别是使用了最新编码技术的视频一定要作相应的说明。[6]WMV、ASF格式文件是微软公司开发的流媒体格式文件,需要使用Windows Media Player才能够播放。RM、RMVB是Real Networks公司开发的流媒体文件格式,需要RealPlayer才能够播放。FLV即Flash视频,它文件通常较小,下载较快,在网上播放起来也比较流畅,因此,FLV视频文件在网上用得越来越多。FLV视频需要客户端装有Flash Player才能够播放。
在服务器端,教学录像制作与人员需要将流媒体视频嵌入到网页中才能够让用户方便地通过打开某个网页来直接浏览视频。将WMV、ASF、RM和RMVB格式视频嵌入网页的方法相对简单,只需在网页代码的相应位置插入具体代码即可,这里不再赘述,下面只探讨一下如何将FLV视频嵌入网页。将FLV视频文件嵌入网页中通常有以下两种方法:第一种方法为将FLV视频导入到Flash软件中,并输出为SWF文件,然后在网页中插入该SWF文件。第二种方法为在网页中直接插入FLV视频。Dreamweaver 8提供了在网页中直接插入Flash Video的方法。在Dreamweaver中新建一网页,选择“插入|媒体|Flash视频”,弹出“插入Flash视频”的对话框,在相应位置选择具体的FLV视频并做一定的设置即可。
(二)WMV格式的视频不能快进快退的问题
到网上的WMV格式的精品课程视频,很多都存在不能快进或快退的问题。这是因为该WMV文件里面的时间索引数据损坏或者不存在,所以不能快进,也不能退后、任意时间跳跃等,只能一口气从头看到尾。解决此类问题的方法一般有两种,一种是从网上下载相应的处理工具“视频修复器”修复或者重新建立时间索引,一种是把该文件转换成MPEG、RMVB等其他流媒体格式。
(三)视频不清晰或者播放不流畅的问题
在网上播放精品课程视频时,经常会发生视频加载很快但却不清晰或者视频虽然很清晰但加载却很慢的情况,这是因为原始视频在转化为流媒体格式时比特率(码流)选择不合适。一般建议转化视频时,考虑到某些较差的网络环境,比特率选择200kbps左右,这样可以使视频质量和播放速度达到一定的平衡。如果网络环境较好,传输速率很快,比特率可以选择300kbps甚至更高,这样在保证播放流畅的情况下,可以让学习者享受到更高质量的教学录像。
(四)用户不同情况的适应问题
精品课程资源共享范围大,用户的水平和层次具有多样性和不可预期性。因此,编码时应尽量采用便于学习者使用的文件格式。目前,使用Windows操作系统的用户众多,一般安装该操作系统的电脑都会装有Windows Media Player,因此,对于WMV和ASF格式的精品课程视频一般用户都可以播放。另外,由于越来越多的电脑上面都装有Flash Player,而且FLV流媒体格式的优越性也日益凸显,因此,FLV格式也成为精品课程视频格式的一个不错选择。
另外,精品课程的用户众多,用户的网络情况也多种多样,为了适应用户不同的网络情况,可以采用微软公司Windows Media Technologies的多比特率智能流功能,它可以自动检测网络状况并选择合适比特率的流媒体文件。那么在制作流媒体文件时,就必须使用多比特率对视频进行编码,创建包含以不同的比特率编码的多个流媒体文件。一般而言,考虑到学习者使用的网络带宽不同等因素,可同时选择低、中、高3种比特率。为了避免编码后的文件过大,同时选择的比特率不可过多。[7]
五、结语
精品课程录像是申报精品课程的一个必要环节。现在国家规定精品课程要实现全程上网,就是要把精品课程全部制作成教学录像放在网上,让学习者可以随时随地进行在线学习。制作精品课程录像比以往显得更加重要,工作量也越来越大。因此,在制作精品课程教学录像时,应充分利用流媒体技术,在保证录像质量的基础上,不断提高录像的播放速度,让更多的人共享到更加优质的教学资源。
参考文献:
[1]教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知[DB/OL].
http:///new/zhengce/Announces_detail.asp?Announces_ID=13
[2]国家精品课程教学录像上网技术标准(2010)[DB/OL].
http:///details?uuid=9cb10d55-1267-1000-088e-5ef033508626&objectId=oid:9cb10d55-1267-1000-088d-5ef033508626.
[3]吴锦荣.高校精品课程录像制作的技术分析[J].华南金融电脑,2009,(4).
[4]马武.多媒体技术及应用[M].北京:清华大学出版社,2008.
[5]罗云峰,朱秋萍.流媒体通信技术及其应用[J].中国数据通信,2002,(6).
[6]陈俊,舒晖,王以伍.谈精品课程教学录像的[J].中国医学教育技术,2007,(10).
[7]迟言.流媒体技术在中医药精品课程建设中的应用[J].中国中医药现代远程教育,2005,(11).
关键词:流媒体;拥塞控制;Qos
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2007)05-11413-02
1 引言
随着因特网的飞速发展,VOD,远程教育,视频会议,可视电话等以流媒体技术为核心的应用逐渐发展为因特网应用的主流,流媒体技术是指支持多媒体数据流通过网络从服务器向客户机传送,接收方边接收边播放的技术。
为了使因特网能满足流媒体的Qos要求,目前有两种思路,一是改造网络,使网络具有Qos保障能力,如IntServ,DiffServ等,这需要对网络核心设备(路由器,交换机)进行改造,以目前因特网的规模来看,显然这一思路是不现实的;另一思路是对现有网络不做任何改变,只是通过端系统的控制能力来最大可能地提高流媒体地传输质量,这一思路不需要网络内部地节点地参与,不仅适用于目前地因特网,对新一代因特网上的流媒体传输也很重要。网络拥塞是影响Internet视频通信质量的一个重要因素,拥塞控制的目的就是保证网络传输的平稳性和公平性,并尽量提高视频传输的服务质量。本文对流媒体拥塞控制技术的研究现状进行概括总结,详细分析了各种拥塞控制策略,对提高Internet视频传输的质量有一定的意义。
2 拥塞控制策略考虑的因素
2.1 TCP友好性
视频应用通常采用UDP协议,而现今的Internet中,TCP占90%的通信量,TCP通信量是网络的主流。当网络发生拥塞时,TCP协议端到端的拥塞控制机制使得TCP流发送的数据量迅速减小,而UDP协议没有拥塞控制机制,在带宽减少的情况下,UDP流将不会减少发送的数据。当TCP流和UDP流共享网络带宽时,UDP流将会进一步侵占带宽,使得TCP流和UDP流之间存在不公平性。因此实时视频应用应该具有一定的拥塞控制机制来达到TCP友好性。
2.2 收敛性
由于网络的状态随机变化,视频传输的速率也必须随时改变。收敛性通常是用从拥塞的起始状态到达稳定状态的时间或速度来衡量的。有效的拥塞控制策略应能较快地收敛。
2.3 平稳性
有效的拥塞控制策略应对视频质量的影响较平稳,减少视频质量的大量波动。
3 拥塞控制策略的分类
3.1 基于窗口与基于速率
TCP友好策略的一个可能的标准是,它们是否根据拥塞窗口或者传输率来适应其提供的网络负载。
基于窗口的拥塞控制在发送端或者接收端使用一个拥塞窗口来保证TCP友好,与TCP相同,传输每个分组消耗拥塞窗口的一个时隙,当每个分组被接收或者一个分组的确认被接收时,就释放一个时隙。仅在空闲时隙可用时,发送端才被允许发送分组。在没有拥塞信息时,增加拥塞窗口的尺寸;在拥塞发生时,减少尺寸。
基于速率的拥塞控制根据某些指示网络拥塞的网络反馈机制动态地调整传输率,以获得TCP友好性。它可以细分为简单地AIMD方式和基于模型地拥塞控制。简单地AIMD方式模仿TCP拥塞控制地行为,这导致了类似TCP行为的短期锯齿形速率变化,使得简单的AIMD方式不适用于连续的媒体流。基于模型的拥塞控制使用例如TCP模型来取代类似TCP的AIMD机制。通过将发送速率适应长期TCP吞吐量的平均值,基于模型的拥塞控制可以产生更平滑的码率变化,因此更适宜于上述类型的通信量。
3.2 端到端与路由器支持
许多已提出的TCP友好方案被设计成适宜于尽力传送的IP网络,IP网络没有提供额外的路由器机制来支持这些协议。因此,它们易于部署到今天的Internet上。这些方案被称为端到端的拥塞控制,可以被进一步划分为基于发送端和基于接收端的方法。
哪个拥塞控制最适合给定的任务,在很大程度上,依赖于网络特征和发送应用的通信量要求。没有任何一种拥塞控制协议在所有情况下是最优的,表1比较了现有拥塞控制机制的优,缺点。
4 拥塞控制策略
拥塞控制有2种机制:速率控制和速率整形。速率控制就是根据网络运行状态预测当前可用的带宽,并根据预测值调整视频速率,以达到与可用带宽匹配。主要工作有预测可用带宽和调整视频速率;控制模式有3种:基于发送端的控制、基于接收端的控制和两者结合的控制;可用带宽预测有基于探测的方式和基于模型的方式2种。速率整形则是迫使发送端以码率控制算法规定的码率发送视频流。
4.1 基于发送端的速率控制
基于发送端的速率控制的工作过程:发送端利用接收端的反馈信息来预测可用带宽。并调整自身的发送速率。速率调整可以用探测的方式,即设置一个包丢失阈值,发送端将接收端反馈的丢包率与该阈值比较,判断需要增加还是减小发送速率。一般用加性增加和乘性减少或乘性增加和乘性减少的方式探测性的调整发送速率,并根据接收端的反馈判断当前探测是否成功。速率调整也可以基于模型,发送方根据TCP连接的吞吐率模型和网络的当前状态获得模型参数,并调整发送速率.带宽测试模型公式如下:
其中,λ是TCP连接吞吐量;Umt是最大传输单元;Tn是连接的往返时间;P是丢包率。基于模型的速率调整虽然可保证与网络中其他TCP应用公平,但参数Umt,Tn和P的合理选取却较困难。
4.2 基于接收端的速率控制
基于接收端的速率控制一般适于分层视频编码,由接收端调整接收的视频层次来调整速率,对于多播和解决网络异构性有很大帮助。其调整策略也分基于探测和基于模型2种。探测模式指接收端根据网络当前状态不断尝试加入或减少接收层次;而基于模型的模式则是将视频层次的选择用模型来定义,接收端根据模型决定接收多少和哪些层次。这里的模型也是上面的带宽测试模型,接收端用式(1)预测带宽,判断是否要增加或减少视频层次。
4.3 混合的速率控制机制
基于发送端的速率控制能够较好地提供自适应于网络可用带宽的速率调整,有效地减少网络拥塞,在单播情况下,他能灵活提供个性化的服务,但他的缺点是带宽利用率不高,能提供的服务用户数目不多。基于接收端的速率控制通过视频分层组播技术,能够对较多用户提供分级的实时视频传输服务,但他也有难以避免的缺点,而当网络发生拥塞时,由于在源端较少采用速率控制,发送速率相对比较稳定,从而加剧了网络拥塞,降低了收端的视频质量。综合上述的2种速率控制,可以设想采用一种混合的速率控制机制,他采用视频分层编码,分别在多个信道(组播组)传输,在发送端每一个信道的速率都可以根据网络的拥塞状况来动态调整。一方面在收端通过加入或者退出视频组播组来调整接收的速率,而发送端也可以根据收端的反馈信息来调整每一个组播信道的发送速率。
在视频的实时传输中,速率控制和视频编码是相辅相成的,他们共同构成了实时传输中的速率控制机制,一方面,视频编码给速率控制提供了优化的传输视频流;另一方面,速率控制也为视频编码提供了必要的参数。
4.4 速率整形
速率整形的目的是将压缩后的码流适应网络的带宽限制。速率整形器是压缩层与网络传输层之间或两个网络段之间的一个接口(或滤波器),通过他可以达到视频流与可用带宽之间的匹配。有许多类型的滤波器,包括:
编解码滤波器:对视频流进行压缩和解压。他们通常用于实现不同压缩方案之间的转码。取决于所用的压缩算法,转码可以简化,无须全部解压缩再压缩。
弃帧滤波器:可以辨别帧的类型(例如MPEG中的I帧、P帧和B帧),并根据帧的重要程度丢弃某些帧。例如,弃帧顺序可能首先是B帧,其次是P帧,最后是I帧。弃帧滤波器通过丢掉一定数目的帧降低视频的码率,剩余的帧只需较低的码率。
弃层滤波器:可以识别并根据重要程度丢弃某些层。丢弃顺序从最高增强层往下到基本层。
频率滤波器:在压缩层进行运算。他们工作在频域(DcT系数)。频率滤波机制包括低通、退色到彩色到单色滤波。低通滤波器丢掉较高频率的DCT系数。除了只处理视频流中的色度信息以外,退色滤波器的作用类似于低通滤波器。彩色到单色滤波器从视频流中去掉全部的彩色信息。在MPEG中,是通过将色度块用空块替换实现的。与弃帧滤波器不同,频率滤波器在降低带宽的同时不影响帧率,而是降低了最终帧的显示质量。
再量化滤波器:在压缩层进行运算(DCT系数)。这种滤波器首先通过反量化从压缩的视频流中提取DCT系数,然后用较大的量化步长对DCT系数进行量化,从而降低了码率。
5 结束语
在实际的具体应用中采用何种拥塞控制策略需要根据实际情况综合考虑。一般来说,单播适合采用基于源端的拥塞控制,组播适合采用基于接收端的或混合的拥塞控制,因为这样可以达到网络带宽的利用率和服务灵活性之间的平衡。最近基于源端的拥塞控制的许多研究焦点是基于模型的拥塞控制,认为在与TCP流竞争时能达到一定程度的公平性。然而,严格的基于模型的拥塞控制可能导致传输速率的骤减,并且可能得到不满意的视频质量。怎样在拥塞检测和反应的敏感性与对视频质量影响的平稳性之间权衡将有待于进一步的研究。
参考文献:
[1] .
[2] 林窗,单志广,任丰源. 计算机网络的服务质量(Qos)[M]. 北京:清华大学出版社,2004.4.
[3] 赵黔莉,涂国防. Internet视频传输的拥塞控制策略[M]. 多媒体技术及应用, 2004,1.
[4] 刘骋. 基于Internet的实时视频流的应用层Qos控制策略[M]. 现代电子技术,2005.
[5] 钟玉琢,向哲,沈洪. 流媒体和视频服务器[M]. 北京:清华大学出版社,2003.
【关键词】流媒体;网络TV
一、前言
大庆深层气的开发,吸引了国家、省、市等许多新闻媒体,在各级电视台对大庆深层气开发做了大量的报道,特别采气分公司成立以来,录制了大量的音视频资料,这些资料对采气分公司来说,是一笔非常宝贵的财富,如何将这些宝贵的资料收集整理在一起,并能随时展现在人们的面前是一项重要的工作。由于采气分公司特定的办公居住环境限制,所以不象很多油田单位一样有自己的闭路电视台,能够定时播放本单位的新闻节目,让本单位和外界及时了解掌握分公司发展动态。在网络发展日益普及的今天,通过油田局域网将分公司的新闻节目展现在大家面前已成为一种可能。
二、流媒体技术
流媒体是指运用可变带宽技术,在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据的一种格式。流媒体数据流具有连续性、实时性、时序性三大特点,具有严格的前后时序关系。由于流媒体在播放前只将部分内容缓存,并不下载整个文件,在数据流传送的同时,用户可在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行播放,这样就节省了下载等待时间和存储空间,使时延大大减少,而多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。
三、超文本语言中嵌入media Player播放器的技术实现
(一)语言选择
在选择程序语言编写时,采用了较新的.NET技术。
是一个已编译的、基于.NET的环境,可以无缝地与WYSIWYG HTML编辑器和其他编程工具(包括Microsoft Visual )一起工作。具有高效率、易控制、语言支持、更好的升级能力等优点,能够适应不同的系统,网络应用和网站需要提供一种更加强大的可升级的服务。
(二)嵌入播放器
通过在Web页面中嵌入mediaPlayer播放器控件,可以把流媒体内容直接加入到页面中。利用这样的方法,可以设置和获取影片属性,控制播放以及完成交互操作。在超文本语言中实现了对是否自动播放指定的源文件、图像窗口的背景颜色、无限循环、获得流描述信息、浏览器的回调监控、扬声器图标和声音调节滑动条等参数的设定。
1.媒体准备
在嵌入作品前,需要安装媒体软件。mediaplayer是微软公司基于 DirectShow 基础之上开发的媒体播放软件。可以播放更多的文件类型,包括:Windows Media (即以前称为NetShow的),ASF, MPEG-1, MPEG-2, WAV, AVI, MIDI, VOD, AU, MP3, 和 QuickTime 文件。Windows Media Player 能播放从低带宽的声音文件到全屏的图象文件,在播放时中间不需停顿,传输到 Windows Media Player 的内容,会自动调至最佳状态。
2.Netscape插件方法嵌入播放器
嵌入播放器提供标签来把流媒体加入到Web页面中。通过Netscape插件方法,利用 标签和Javascript命令来完成嵌入和控制。所有支持这个插件方式的浏览器都支持嵌入播放。
3.扩展功能
在嵌入作品中,通过在 Javascript或者VBScript中选择一个脚本语言来扩展作品的功能。脚本可以利用框架、HTML按钮或者图形链接等实现作品的停止、播放以及声音控制等功能。
为了增强对嵌入播放发出操作命令的脚本方法能力,可以通过播放器提供的callback方法来报告行为。也可以利用回调方法中断处理Mediaplayer播放器行为。可以追踪鼠标移动轨迹、捕获程序控制交互行为以及监控程序的执行
四、数据管理与存储方式选择
在数据存储方式上,应用了ORACLE数据库与FTP服务器的结合,利用ORACLE数据库安全性、稳定性、可移植性、高效率的特点,将其做为存储文件地址的数据库,并且针对日期进行排序,这样可以将最新的新闻,视频展现在观众眼前;利用FTP服务器传输方便、传输与存储大容量文件速度快的特点,将其做为保存媒体文件的服务器,并结合NTFS权限以及磁盘限额能很好地实现多用户的多样化管理。
五、视频格式转换研究
媒体内转换技术需要基于特定媒体的特殊编码方案,提供相应的媒体转换。在格式转换研究中,依据了视频压缩特性:包括视频帧传输率、图像格式、以及特定的intra-frame和inter-frame质量,支持特定的数据尺寸和格式的转换。采用WinAVI Video Converter专业的视频编、解码软件,界面非常漂亮,简单易用。该软件支持包括AVI、MPEG1/2/4、VCD/SVCD/DVD、DivX、XVid、ASF、WMV、RM在内的几乎所有视频文件格式。在参数选择上,视频分辨率选项中可调整画面分辨率,越小转后文件自然越小。Encoder为color pocket pcs(225kbps);视频采样率为25;音频采样率为44100;quality为100。本着小而精的文件转换原则,将AVI文件转换成RM文件,既保证了视频清晰又确保了链接速度。
六、网页布局及网页风格研究
采用了框架思路,并将FLASH、PHOTOSHOP、FRONTPAGE等技术结合实现了网页合理布局和特色风格。框架是Internet网页中最常使用的页面设计方式。在frongtpage中,通过框架将一个浏览器窗口划分为多个区域,每个区域都可以单独的显示HTML网页文档。优越性体现在整个网页设计的整体性的保持及更新上,并且框架结构的使用可以使网站的维护变的相对容易。网站的排版经过精心规划,会使浏览者更能迅速的找到所需的资料。并且设计网页时注重网页的底色,文字字型,网页的颜色,并非单一就图文件、文字颜色、或是底色为主,而是以浏览者的角度来观看,界面新颖、简洁明了。
参考文献