流媒體技術(shù)的發(fā)展淺析

1、流媒體技術(shù)的發(fā)展淺析摘要基于LI前網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高，流媒體技術(shù)的應(yīng)用范圉越來越廣泛。本文首先 介紹說明了流媒體的定義，分析了現(xiàn)有的兒種流媒體格式，討論了兒種在流式傳輸 中涉及到的協(xié)議（RTP、RTCP）,對(duì)其原理做了深入的分析。在這之后介紹了利用 Microsoft producer平臺(tái)制作課件的過程以及Microsoft producer包括的內(nèi)容、功 能和特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用作了詳細(xì)的敘述，在壓縮技術(shù)里邊主要討論了 MPEG技術(shù)和 REAL技術(shù)、此外還探討了流媒體同步技術(shù)和流媒體關(guān)鍵技術(shù)解決問題等。最后對(duì)流 媒體以后的發(fā)展趨勢(shì)作了分析。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)中，運(yùn)用到了微軟公司的 Produc

2、er, PowerPoint, Windows Media Encoder, Windows Media Player 以及網(wǎng)頁(yè) 設(shè)計(jì)方面的軟件，逐步架構(gòu)起流媒體課件的制作過程。最終把基于流媒體技術(shù)的成 品課件在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。關(guān)鍵詞：流媒體、Microsoft producer、MPEG、QoS、同步技術(shù)第頁(yè)前言4第一章流媒體技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展61.1流媒體的發(fā)展過程61. 1. 1現(xiàn)有視頻格式概述61. 1.2 YOD視頻點(diǎn)播技術(shù)61. 1. 3流媒體技術(shù)的出現(xiàn) 61. 2流式傳輸?shù)母袷郊疤攸c(diǎn)61. 2. 1流媒體能為我們做什么6流媒體技術(shù)、格式縱覽6流式視頻格式7流式傳輸?shù)奶攸c(diǎn)71. 3流媒體

3、系統(tǒng)的組成8第二章Microsoft Producer 概述82. 1課件制作平臺(tái)Microsoft Producer簡(jiǎn)介82. 1. 1 Microsoft Producer更強(qiáng)大的視頻、音頻的集成優(yōu)勢(shì)82. 1. 2 Producer包含的內(nèi)容82. 2 Producer 的功能92. 2. 1 Producer的功能簡(jiǎn)述92. 2. 2 Producer 內(nèi)置的 Windows Media 技術(shù)92. 3點(diǎn)播應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D9第三章 流媒體應(yīng)用的設(shè)計(jì)與同步93.1應(yīng)用流媒體技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)93. 2視頻壓縮的主要技術(shù)103.2. 1 MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn) 103.2.2 REAL壓縮技術(shù)

4、 10微軟公司的壓縮標(biāo)準(zhǔn)103.3流媒體的同步支撐技術(shù)113. 3. 1實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP與RTCP 11流媒體的系統(tǒng)同步113. 3.3流媒體的媒體間同步123. 3.4流媒體的用戶層同步123. 3. 5 Producer實(shí)現(xiàn)影音同步的方法12第四章流媒體的解決方案13第五章結(jié)論14致謝16參考文獻(xiàn)17錯(cuò)誤!未定義書簽。當(dāng)今，我們正處在信息時(shí)代，不但面對(duì)巨大的信息量，信息的表現(xiàn)形式也越來越豐富。越來越多的公司和個(gè)人正在利用音頻、視頻等多媒體技術(shù)發(fā)布和傳播信息。第頃一些多媒體應(yīng)用系統(tǒng)（如視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)等）也不斷出現(xiàn)。隨著PC等智能終端 的日益普及，用戶有能力而且希望通過便利的方法獲得這些

5、信息。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)并將繼續(xù)改變我們的生活方式。多媒體應(yīng)用的環(huán)境正由桌面平臺(tái)（如 多媒體PC）向網(wǎng)絡(luò)多媒平臺(tái)和簡(jiǎn)單智能終端相結(jié)合的方向演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)將成為無可比 擬的超級(jí)服務(wù)器。想要使用網(wǎng)絡(luò)中的多媒體信息，就必須實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)訪問和傳輸 這些信息。在這種情況下世界各地的傳統(tǒng)影視媒體、教育學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)、廣播媒體紛紛加入到 Internet領(lǐng)域中，使自身的傳播方式得到了擴(kuò)充。面對(duì)有限的帶寬和擁擠的撥號(hào)網(wǎng) 絡(luò)，實(shí)現(xiàn)窄帶網(wǎng)絡(luò)的視頻、音頻、動(dòng)畫傳輸最好的解決方案就是流式媒體的傳輸方 式。通過流方式進(jìn)行傳輸，即使在網(wǎng)絡(luò)非常擁擠或很差的撥號(hào)連接的條件下，也能 提供清晰、不中斷的影音給觀眾，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上動(dòng)畫、影音等多媒體的實(shí)時(shí)

6、播放。流媒體技術(shù)正是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。第一章 流媒體技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展1.1流媒體的發(fā)展過程1.1.1現(xiàn)有視頻格式概述影像格式(Video)日常生活中接觸較多的VCD、多媒體CD這些都是影像文件。影像文件不僅包含 了大量圖像信息，同時(shí)還容納大量音頻信息。所以，影像文件的容量往往是非常大 的。1.1.2 V0D視頻點(diǎn)播技術(shù)視頻點(diǎn)播技術(shù)的出現(xiàn)，是視頻信息技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，其巨大的潛在市場(chǎng)， 使世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家都投入了大量的資金，加速開發(fā)和完善這一系統(tǒng)。1.13流媒體技術(shù)的出現(xiàn)流媒體技術(shù)的出現(xiàn)，正好彌補(bǔ)了 V0D技術(shù)的不足之處。1.2流式傳輸?shù)母袷郊疤攸c(diǎn)1. 2.1流媒體能為我們做什么流媒體的定

7、義很廣泛，大多數(shù)時(shí)候指的是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處 理后放上網(wǎng)站服務(wù)器，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個(gè)壓縮文件 下載到自己機(jī)器就可以觀看的視頻/音頻傳輸、壓縮技術(shù)。流媒體也指代山這種技術(shù) 支持的某種特定文件格式：壓縮流式文件，它通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，并通過個(gè)人電腦軟件 進(jìn)行解碼。流媒體技術(shù)、格式縱覽流媒體給網(wǎng)民們帶來了巨大的影響，曾兒何時(shí)，如果需要下載一部VCD格式的 影片，大小約為650M,寬帶的今天也需要下載3個(gè)多小時(shí)。如果影片采用流媒體技 術(shù)來進(jìn)行壓縮，只需要100M,并且用戶可以邊看邊下載，整個(gè)下載的過程都在后臺(tái) 運(yùn)行。最大的優(yōu)點(diǎn)，就是不會(huì)占用本地的硬盤空間。其實(shí)流媒體釆

8、用的是有損壓縮, 就好比我們常說的MP3,因此在音影品質(zhì)上有所差異。1. 2. 3流式視頻格式前邊提到過視頻格式，現(xiàn)在再來說一下流式視頻格式。H前，很多視頻數(shù)據(jù)要求通過Internet來進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，前面我們?cè)峒暗剑?視頻文件的體積往往比較大，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬卻往往比較狹窄”。客觀因素限制 了視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和實(shí)時(shí)播放，于是一種新型的流式視頻(Streaming Video)格 式應(yīng)運(yùn)而生了。這種流式視頻采用一種“邊傳邊播”的方法，即先從服務(wù)器上下載 一部分視頻文件，形成視頻流緩沖區(qū)后實(shí)時(shí)播放，同時(shí)繼續(xù)下載，為接下來的播放 做好準(zhǔn)備。這種“邊傳邊播”的方法避免了用戶必須等待整個(gè)文件從Int

9、ernet 全 部下載完畢才能觀看的缺點(diǎn)。到H前為止，Internet上使用較多的流式視頻格式主 要是以下三種：流式傳輸?shù)奶攸c(diǎn)流媒體是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體能在Internet及Intranet上以 實(shí)時(shí)的、無需下載等待的方式進(jìn)行播放的技術(shù)。流媒體文件格式是支持采用流式傳 輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將動(dòng)畫、視音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓 縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包，曲視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送。在采用流 式傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像非流式播放那樣等到整個(gè)文件全部下載完畢后才 能看到當(dāng)中的內(nèi)容，而是只需經(jīng)過兒秒或兒十秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在用戶的計(jì)算機(jī)上 利用相應(yīng)的播放器或其

10、它的硬件、軟件對(duì)壓縮的動(dòng)畫、視音頻等流式多媒體文件解 壓后進(jìn)行播放和觀看，多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。1.3流媒體系統(tǒng)的組成流媒體系統(tǒng)包括以下5個(gè)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(shí)時(shí)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5個(gè)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(huì)在某些方面有所不同。第二章 Microsoft Producer 概述2.1課件制作平臺(tái)Microsoft Producer簡(jiǎn)

11、介2.1.1 Microsoft Producer更強(qiáng)大的視頻、音頻的集成優(yōu)勢(shì) 課件的分類一般來說，課件可分為兩大類：一類是流媒體類；另一類是網(wǎng)頁(yè)類課件。2.1. 2 Producer包含的內(nèi)容Microsoft Producer與Microsoft PowerPoint能做到不錯(cuò)的整合，使用戶找到 了一種更好處理現(xiàn)有數(shù)字媒體的方式，而Producer對(duì)于多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和Windows媒 體技術(shù)的全面支持，則將其應(yīng)用范圍更加擴(kuò)展。2.2 Producer 的功能2. 2.1 Producer的功能簡(jiǎn)述山于Microsoft Producer具有技術(shù)先進(jìn)、操作方便和經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)，因此它 可以應(yīng)用

12、到商業(yè)宣傳、信息溝通和教育培訓(xùn)等多個(gè)領(lǐng)域，以下是Producer的兒個(gè)主 要應(yīng)用方面。2. 2. 2 Producer 內(nèi)置的 Windows Media 技術(shù)Producer內(nèi)置了 Windows Media技術(shù)，主要是Windows Media編碼器，下面我 們對(duì)它做一下介紹。2.3點(diǎn)播應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D第三章流媒體應(yīng)用的設(shè)計(jì)與同步3.1應(yīng)用流媒體技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)流媒體服務(wù)系統(tǒng)在強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的共享使用和追求最大化的數(shù)據(jù)喬吐率的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)對(duì)高速、穩(wěn)定和連續(xù)的訪問流支持，強(qiáng)調(diào)對(duì)同步的支持，從而確保媒體 數(shù)據(jù)的按時(shí)到達(dá)。3.2視頻壓縮的主要技術(shù)3. 2.1 MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4,它

13、以其出色的媒體性能，圖形質(zhì)量接近DVD,聲音品質(zhì)接近CD,到底 什么是MPEG呢？我們知道，多媒體信息主要包括圖像、聲音和文本三大類，其中視頻、音頻等 信號(hào)的信息量是非常大的。對(duì)于音頻處理來說，傳輸數(shù)字圖像所需的帶寬遠(yuǎn)高于前 者，例如，VTSC圖像以大約640X480的分辨率，24bits像素，每秒30幀的質(zhì)量傳 輸時(shí)，其數(shù)據(jù)率達(dá)28MB字節(jié)/秒或221MB位/秒。而且以這個(gè)速率保存的15秒的 未壓縮視頻圖像將占用420MB字節(jié)的內(nèi)存空間，顯然這樣的要求對(duì)臺(tái)式汁算機(jī)來說 是難以接受的。所以，視頻圖像的壓縮編碼方法MPEG就應(yīng)運(yùn)而生了。3. 2. 2 REAL壓縮技術(shù).ra格式是RealNetw

14、orks公司所開發(fā)的一種流式音頻Real Audio文件格 式。.rm格式則是流式視頻Real Vedio文件格式。Real System ill媒體內(nèi)容制作工具Real Producer、服務(wù)器端RealServer客 戶端軟件(Client Software)三部分組成(如下圖)。其流媒體文件包括RealAudio、 RealVideoReal Presentation和RealFlash四類文件，分別用于傳送不同的文件。 Real System采用SureStream技術(shù)，自動(dòng)地并持續(xù)地調(diào)整數(shù)據(jù)流的流量以適應(yīng)實(shí)際 應(yīng)用中的各種不同網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，輕松在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視音頻和三維動(dòng)畫的回放。微軟公

15、司的壓縮標(biāo)準(zhǔn)Microsoft Media technology的ASF也是流行一種網(wǎng)上流媒體格式。它的使 用與windows操作系統(tǒng)是分不開的，其播放器Microsoft Media Player已經(jīng)與 windows捆綁在一起，不僅用于Web方式播放，還可以用于在瀏覽器以外的地方來播 放影音文件。3.3流媒體的同步支撐技術(shù)3. 3.1實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP與RTCPRTP (Real-timeTransportProtocol)是用于Internet上針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的 一種傳輸協(xié)議。RTP被定義為在一對(duì)一或一對(duì)多的傳輸情況下工作，其目的是提供時(shí) 間信息和實(shí)現(xiàn)流同步。RTP通常使用UDP來傳送

16、數(shù)據(jù)，但RTP也可以在TCP或ATM等 其他協(xié)議之上工作。當(dāng)應(yīng)用程序開始一個(gè)RTP會(huì)話時(shí)將使用兩個(gè)端口： 一個(gè)給RTP, 一個(gè)給RTCPo 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(jī)制，也不提供 流量控制或擁塞控制，它依幕RTCP提供這些服務(wù)。通常RTP算法并不作為一個(gè)獨(dú)立 的網(wǎng)絡(luò)層來實(shí)現(xiàn)，而是作為應(yīng)用程序代碼的一部分。實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCPo RTCP (Real-timeTransport ControlProtocol)和 RTP 起提供流量控制和擁塞控制 服務(wù)。在RTP會(huì)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(jì)資

17、料，因此，服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng) 態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效 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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。流媒體的系統(tǒng)同步系統(tǒng)同步是底層同步。在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，要考慮不同類型的媒體數(shù)據(jù)段在傳 輸變換中的延遲、分組中的時(shí)間次序錯(cuò)位、丟失等情況，同步機(jī)制比較復(fù)雜，本文 只通過分析其QoS (Quality of Service)來討論流媒體服務(wù)端的服務(wù)質(zhì)量。在流媒 體應(yīng)用系統(tǒng)中，視頻、音頻流只要滿足一定的QoS (如視頻流平均33ms處理一幀， 音頻可以采用44. lKHz的采樣頻率)，認(rèn)為是可接受的，因此當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載較大

18、時(shí)，可 在QoS允許的范圉內(nèi)，通過適當(dāng)降低某些任務(wù)的服務(wù)質(zhì)量來保證系統(tǒng)中所有任務(wù)的 服務(wù)質(zhì)量。3. 3. 3流媒體的媒體間同步網(wǎng)絡(luò)的帶寬是完成流媒體傳輸?shù)奈镔|(zhì)基礎(chǔ)，在傳輸聲音、圖像、視頻等多媒體 信息流時(shí)，即使這些媒體流予以壓縮，所需的帶寬仍然比文字文件大，但并不是有 足夠的帶寬就可以完全解決流媒體傳輸問題。一般而言，所需帶寬的多少是與應(yīng)用 密切相關(guān)的，從應(yīng)用角度來看，只要用戶數(shù)不斷增加、信息服務(wù)量不斷增加，帶寬 有多少都是不夠的。同步是媒體流的基本控制方法。流媒體是時(shí)間屬性的表現(xiàn)，而 HTTP協(xié)議不能提供時(shí)間的可靠性，因此產(chǎn)生了 RTSP(Real-Time Streaming Protoc

19、ol) 協(xié)議。3. 3.4流媒體的用戶層同步用戶層同步或交互同步，是最上層的同步，要求能反映和滿足用戶的交互性， 容易為用戶理解接受。用戶層同步是交互性參與的同步，用戶可以控制和使用信息, 如反復(fù)調(diào)用感興趣的內(nèi)容、快速掠過不感興趣的部分。例如，用戶在借助流媒體學(xué) 習(xí)外語(yǔ)的過程中，可以反復(fù)收聽難以理解的聽力內(nèi)容。3. 3.5 Producer實(shí)現(xiàn)影音同步的方法Producer中的同步問題其本質(zhì)上屬于同步多媒體同步問題。同步 (Synchronization)問題是多媒體的一個(gè)重要特征。Producer包括三個(gè)同步：腳本同步、解碼同步和網(wǎng)絡(luò)同步，其中解碼同步是指 視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的同步，網(wǎng)絡(luò)同步是

20、指視頻、音頻的同步。所以為了能夠上網(wǎng)瀏 覽課件，上網(wǎng)的人必須滿足一定的要求，比如分辨率為800*600。還有一個(gè)就是帶寬 的問題。有的人是撥號(hào)上網(wǎng)的，上網(wǎng)速度在50kbps左右,有的人是通過ISD上網(wǎng) 的，速度在128kbps左右，還有的人是通過寬帶上網(wǎng)，速度在1M以上等等。所以 Producer通過Microsoft Media編碼器要對(duì)視頻、音頻文件進(jìn)行必要的壓縮編碼, 以次來滿足帶寬的不同要求。下面我們就來講述Microsoft Media編碼器所用到的 視頻、音頻壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4。第四章流媒體的解決方案一個(gè)完整的流媒體解決方案應(yīng)是相關(guān)軟硬件的完美集成，它大致包括下面兒個(gè) 方面的內(nèi)容：即內(nèi)容釆集、視音頻捕獲和壓縮編碼、內(nèi)容編輯、內(nèi)容存儲(chǔ)和播放、 應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)容管理和發(fā)布。第五章結(jié)論本論文所取得的成果：在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)里深入的接觸了流媒體課件這部分的制作，并和同組的成員 一起制作出了一大批基于Pro