流媒體技術概述

摘 要流媒體技術是在21世紀成熟的一門新興的網絡實時傳輸方式，它具有十分廣泛的應用領域。流媒體技術包括數據采集、信息編解碼、存儲、傳輸、播放等環節，具有一套獨立的技術系統。

關鍵詞 流媒體；流式協議；QuickTime；Real Media；Windows Media

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼： B文章編號：1671-489X（2007）07－0061-03

Introduction of the Streaming Media Technology//Lei Gang

Abstract Streaming media technology is the new internet real-time transport model in the 21st century. It has widely been used in many aspects. Streaming media technique includes the gathering of data，encoding or decoding of information，memorizing， transporting and playing. It has a set of technological independent system.

Key words streaming media; streaming protocol; QuickTime; real media; windows media

Author’s address Department of Educational Science and Technique ， Sichuan Arts and Sciences University， Dazhou， Sichuan 635000

1 什么是流媒體

在Internet產生的很長一段時間內，網絡應用一直局限于下載使用的模式下，這種傳統的下載方式必須將多媒體文件通過HTTP協議或FTP協議下載到本地硬盤，然后啟動媒體播放器播放， 由于多媒體文件一般都較大，需要的存儲容量也較大；同時由于網絡帶寬的限制，下載常常需要很長時間，所以這種處理方法延時很長。而流媒體不同于傳統的多媒體，其主要特點是運用智能流技術， 以視音頻流(Video—Audio Stream)的形式進行數字媒體的傳送，避免了用戶必須等待整個文件全部從Internet上下載完才能觀看的缺點，使人們在從很低的帶寬到較高的帶寬環境下都可以在線欣賞到連續不斷的較高品質的視音頻節目，如當前流行的MP3音樂點播和PP Live電影點播等。綜上所述，流媒體指的是通過網絡傳輸的、能夠在本地終端實時回放的、具有實時特征的媒體內容編碼數據流。

2 流媒體技術的原理

流媒體技術的原理就是把連續的影像和聲音信息經過壓縮處理后放到網絡服務器上，讓瀏覽者一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等到整個多媒體文件下載完成就可以即時觀看的技術。流媒體技術并不是單一的技術，它是融合很多網絡技術之后所產生的技術，它涉及到流媒體數據的采集、壓縮、編碼、存儲、傳輸及網絡通信等多項技術。

2.1 流媒體使用的協議

流式傳輸不同與傳統的TCP技術，它有專用的協議系統，主要有以下的一些協議:

2.1.1 實時傳輸協議RTP與RTCP

實時傳輸協議RTP（Real-time Transport Protocol）和實時傳輸控制協議RTCP（Real-time Transport Control Protocol）是用于Internet/Intranet針對多媒體數據流的一種傳輸協議[1]。RTP被定義在一對一或一對多傳輸的情況下工作，其目的是提供時間信息和實現流同步。RTP通常使用UDP來傳送數據，但RTP也可以在TCP或ATM等其他協議上工作。當應用程序開始一個RTP會話時將使用2個端口: 1個給RTP， 1個給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數據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。RTCP和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務。RTP和RTCP配合使用，他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上的實時數據。

2.1.2 實時流協議RTSP

實時流協議RTSP（Real-time Transport Streaming Protocol）是由Real Networks和Netscape共同提出的，該協議定義了一對多應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據。RTSP在體系結構上位于RTP和RTCP之上，他使用TCP或RTP完成數據傳輸。HTTP與RTSP相比，HTTP傳送HTML，而RTP傳送的是多媒體數據。HTTP請求由客戶機發出，服務器做出響應;使用RTSP時，客戶機和服務器都可以發出請求，即RTSP可以是雙向的。采用 RTSP 等傳輸協議，更加適合動畫、視音頻在網上的流式實時交互傳輸。[2]

2.1.3資源預訂協議RSVP

RSVP(Resource Reserve Protocol )是 Internet上的資源預訂協議，它可以預留一部分網絡資源(帶寬)，能在一定程度上為流媒體的傳輸提供QoS(服務質量)。[3]

2.2 流媒體的傳輸流程

在流式傳輸的實現方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數據。具體的傳輸流程如下:

(1) Web瀏覽器與Web服務器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸的實時數據從原始信息中檢索出來。

(2)用HTTP從Web服務器檢索相關數據，由A/V播放器進行初始化。

(3)從Web服務器檢索出來的相關服務器的地址定位A/V服務器。

(4) A/V播放器與A/V服務器之間交換A/V傳輸所需要的實時控制協議。

(5)一旦A/V數據抵達客戶端， A/V播放器就可播放。需要說明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協議與A/V服務器建立聯系，是為了把服務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。實現流式傳輸一般都需要專用服務器和播放器，其基本原理如圖所示。[4]

2.3 流式傳輸的方式

流式傳輸有兩種方法:順序流式傳輸和實時流式傳輸。[5]

2.3.1 順序流式傳輸

順序流式傳輸是順序下載，用戶可以觀看在線媒體。但是在給定時刻，用戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到未下載的前序部分，不能根據用戶的連接速度做調整。由于標準的HTTP服務器可發送這種形式的文件，而不需要其他特殊協議，所以經常被稱作HTTP流式傳輸，比如時下流行的網上MP3歌曲點播就是順序流式傳輸方式。

2.3.2 實時流式傳輸

實時流與HTTP流式傳輸不同，需要專用的流媒體服務器與傳輸協議。實時流式傳輸是實時傳送，特別適合現場事件，也支持隨機訪問，用戶可快進或后退以觀看前面或后面的內容，比如PP Live上的電影就是實時流傳輸方式。

從視頻質量上講，實時流式傳輸必須匹配連接帶寬，由于出錯丟失的信息被忽略掉，網絡擁擠或出現問題時，視頻質量會很差，如欲保證視頻質量，順序流式傳輸更好。

3 流媒體的主要技術方式

目前主流的流媒體技術有3種，分別是Real Networks公司的Real System、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的Quick Time。[6]這3家的技術都有自己的專利算法、專利文件格式甚至專利傳輸控制協議。

3.1 Apple公司的QuickTime

QuickTime是一個非常老牌的媒體技術集成，是數字媒體領域事實上的工業標準。之所以說集成這個詞是因為QuickTime實際上是一個開放式的架構，包含了各種各樣的流式或者非流式的媒體技術。QuickTime是最早的視頻工業標準，1999年發布的QuickTime4.0版本開始支持真正的流式播放。由于QuickTime本身也存在著平臺的便利(Mac OS)，因此也擁有不少的用戶。QuickTime在視頻壓縮上采用的是Sorenson Video技術，音頻部分則采用QDesign Music技術。QuickTime最大的特點是其本身所具有的包容性使得它是一個完整的多媒體平臺，因此基于QuickTime可以使用多種媒體技術來共同制作媒體內容。同時，它在交互性方面是三者之中最好的。例如，在一個QuickTime文件中可同時包含midi、動畫gif、flash和smil等等格式的文件，配合QuickTime的Wired Sprites互動格式和，可設計出各種互動界面和動畫。QuickTime流媒體技術實現基礎是需要3個軟件的支持，QuickTime播放器、QuickTime編輯制作、QuickTime Streaming服務器。

3.2 Real Networks公司的Real Media

Real Media發展的時間比較長，因此具有很多先進的設計，例如，Scalable Video Technology可伸縮視頻技術可以根據用戶電腦速度和連接質量而自動調整媒體的播放質素。Two-pass Encoding兩次編碼技術可通過對媒體內容進行預掃描，再根據掃描的結果來編碼從而提高編碼質量。特別是Sure Stream自適應流技術，可通過一個編碼流提供自動適合不同帶寬用戶的流播放。Real Media音頻部分采用的是Real Audio，該編碼在低帶寬環境下的傳輸性能非常突出。Real Media通過基于smil并結合自己的Real Pix和Real Text技術來達到一定的交互能力和媒體控制能力。Real流媒體技術的實現基礎是需要3個軟件的支持，Real Player播放器、Real Producer編輯制作、Real Server服務器。

3.3 Microsoft公司的Windows Media

Windows Media是3家之中最后進入這個市場的，但利用其操作系統的便利很快便取得了較大的市場份額。Windows Media Video采用的是mpeg-4視頻壓縮技術，音頻方面采用的是Windows Media Audio技術。Windows Media的關鍵核心是MMS協議和ASF數據格式，MMS用于網絡傳輸控制，ASF則用于媒體內容和編碼方案的打包。目前Windows Media在交互能力方面是三者之中最弱的，自己的ASF格式交互能力不強，除了通過IE支持smil之外就沒有什么其他的交互能力了。Windows Media流媒體技術的實現需要3個軟件的支持，Windows Media播放器、Windows Media工具和Windows Media服務器。

總的來說，如果使用Windows服務器平臺，Windows Media的費用最少。QuickTime在性能價格比上具有優勢，而Real Media則在用戶數量上有優勢。Microsoft借助平臺的便利揮舞著集成的利劍在迅速地拓展自己的勢力范圍。雖然在現階段Windows Media的功能并不是最好，用戶也不是最多，但隨著Microsoft在Windows Media上面的大力投入終有一天WindowsMedia會成為最好的流媒體技術。

參考文獻：

[1]胡曉峰，吳玲達等.多媒體技術教程[M]．北京：人民郵電出版社，2002:306

[2]韓紅梅.流媒體技術[J].教育藝術，2006（1）:50

[3]張堯學，趙艷標等.計算機網絡與Internet教程[M]．北京：清華大學出版社，2001:314

[4]李建延.流媒體技術綜述[J]．現代電子技術，2005（3）:91

[5]張莉.教學課件中應用流媒體技術[J].科技信息，2007（1）:7

[6]王萍，趙明等.流式媒體中的關鍵技術[J].安徽大學學報，2006（1）:31