一種基于流媒體技術的民族音樂視頻管理系統(tǒng)設計

王健健

（寶雞文理學院 音樂系，陜西 寶雞 721013）

一種基于流媒體技術的民族音樂視頻管理系統(tǒng)設計

王健健

（寶雞文理學院 音樂系，陜西 寶雞 721013）

針對流媒體技術的應用和民族音樂的盛行，提出一種基于Andriod的流媒體自適應方案的民族音樂視頻管理系統(tǒng)。根據(jù)客戶端反饋的帶寬、丟包率等網(wǎng)絡參數(shù)，采用AMID與碼率相結合的自適應調(diào)整方案，從而動態(tài)調(diào)整服務器端民族音樂視頻發(fā)送的速率、視頻流，從而保障學生在對民族音樂學習中能流暢觀看。最后結合民族音樂學習的特點，分別對客戶端和服務器端的功能進行了詳細的實現(xiàn)，并對自適應調(diào)整方案進行了測試，讓學生可通過無線網(wǎng)絡能流暢接收數(shù)據(jù)和解碼顯示。

流媒體；RTP/RTCP；自適應；民族音樂；視頻流

隨著現(xiàn)代智能終端的普及和民族音樂浪潮在校園中的流行，學生們開始不滿足利用傳統(tǒng)的WEB頁面對民族音樂視頻進行瀏覽，而采用更為方便和快捷的Andriod終端和無線網(wǎng)絡對民族音樂視頻進行觀看和學習。但是對這種基于移動端的民族音樂流媒體系統(tǒng)，受到網(wǎng)絡丟包率、帶寬等因素的影響，導致學生在觀看民族音樂視頻中下載緩慢等問題，嚴重影響通過Andriod終端進行觀看的質(zhì)量。因此如何處理帶寬給移動端民族音樂視頻帶來的問題，筆者提出一套基于自適應的流媒體調(diào)整方案，并對系統(tǒng)進行了詳細的設計。

1 自適應調(diào)整策略

當前針對流媒體的傳輸協(xié)議主要包括UDP、TCP、RTCP、RTP等協(xié)議，其中TCP傳輸協(xié)議主要用于提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，具有很強大可靠性。但對于民族音樂視頻來講，傳輸?shù)膶崟r性要求超過可靠性。因此往往通過RTP協(xié)議來實現(xiàn)對音樂視頻的傳輸。RTP數(shù)據(jù)傳輸與控制是通過RTP與RTCP兩部分構成，其中RTP協(xié)議通常只負責對數(shù)據(jù)進行傳輸，其不能保證RTP數(shù)據(jù)包能順序到達，也不能保證QoS，因此，通常結合RTP和RTCP的各自優(yōu)勢實現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)的傳輸。而在RTP和RTCP傳輸中要達到傳輸?shù)淖赃m應調(diào)整，保障民族音樂傳輸?shù)膶崟r性，必須對客戶端的基本的參數(shù)情況進行探測，從而了解客戶端具體的網(wǎng)絡參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)評估當前的網(wǎng)絡傳輸環(huán)境，并根據(jù)環(huán)境適當?shù)膶?shù)據(jù)碼率或傳輸速率等進行調(diào)整。因此，要解決該問題，必須要判斷客戶端中的緩沖區(qū)域內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)情況，如果在緩沖區(qū)的視頻數(shù)據(jù)比較很少的情況下，此時服務器端必須調(diào)整策略，保證在移動客戶端的視頻數(shù)據(jù)充足；如緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)較多的時候，此時調(diào)整視頻傳輸?shù)乃俾剩瑥亩涌煲苿涌蛻舳藢σ曨l數(shù)據(jù)的消耗，減少移動端的緩沖存儲，使得播放器能夠非常流暢的解碼進行播放。

其中，Bcurr表示某時刻在緩沖區(qū)的視頻數(shù)據(jù)量；Brecv表示客戶端所接收到的數(shù)據(jù)的速率。

服務器通過公式周期性的對客戶端的數(shù)據(jù)進行獲取，從而調(diào)整自己在下個周期發(fā)送的數(shù)據(jù)量。在對新的數(shù)據(jù)量進行更新之后，需要對新的數(shù)據(jù)量進行計算，從而防止客戶端的數(shù)據(jù)上溢或者下溢的問題。因此，必須對客戶端的上溢和下溢邊界進行界定。其中，客戶端緩沖區(qū)上溢最大值：

客戶端緩沖區(qū)下溢最小值：

當服務器在計算得到客戶端中緩沖區(qū)的數(shù)值后，如果得到的值Bcurr∈[0，Bmin]區(qū)間的時候，此時服務器端會直接降低視頻的碼率，熱增加在單位時間內(nèi)客戶端當中解碼的時間，降低客戶端對數(shù)據(jù)的消耗；如Bcurr＞Bmax，此時服務器端則提高發(fā)送的碼率，并減少單位時間內(nèi)的解碼播放時間；而當Bcurr∈[Bmin，Bmax]，則啟動自適應調(diào)整方案。要啟動自適應方案，必須要預測下一步的丟包率，從而確定下一步發(fā)送的碼率和速率。而根據(jù)丟包率的計算公式：

根據(jù)服務器的運行，將服務器對數(shù)據(jù)的動態(tài)過程分為4個范圍：空閑、上切、保持和下切4個階段。根據(jù)網(wǎng)絡設定的lossmin，lossmid，lossmax，從而得到在不同的態(tài)勢情況下丟包率的調(diào)整值:

其中，Rnext表示為下一刻的發(fā)送的碼率；Rcurr表示為當前服務器端所發(fā)送的碼率；Vnext表示服務器端在下一周期內(nèi)所傳送的速率。

2 系統(tǒng)整體架構設計

通過對民族音樂視頻的分析，筆者結合當前的技術，將該民族音樂視頻管理系統(tǒng)的整體架構設計為如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構

通過圖1看出，當學生通過智能手機中的播放器在點播民族音樂視頻文件的時候，通過無線網(wǎng)絡接入流媒體服務器，從而讀取民族音樂的有關視頻，學生對音樂的學習。同時整體的架構采用C/S訪問模式，將整體的架構分為客戶端和服務器兩個部分，實現(xiàn)對學生學習的要求。

3 系統(tǒng)功能設計

結合民族音樂學習的具體工作業(yè)務，將該系統(tǒng)的功能設計為如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能設計

該系統(tǒng)功能設計的思路讓學生利用流媒體技術的點播功能對視頻進行觀看。由此在客戶端方面的功能分為我的課程、學習交流、RTCP反饋與解碼、視頻管理、視頻點播。我的課程主要對學生學習民族音樂視頻的進度、階段等進行記錄；視頻管理分為教師和學生兩個使用群體，其中教師對民族音樂視頻進行上傳、更新、刪除等；學生則對民族音樂視頻進行下載管理，包括存儲位置、刪除等操作；視頻點播則通過自適應調(diào)整算法對民族音樂視頻進行觀看；RTCP反饋與解碼主要對視頻流進行解碼，并對相關的網(wǎng)絡參數(shù)反饋給服務器。

在服務器端方面，管理員對系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)進行維護，同時通過自適應調(diào)整模塊對視頻傳輸?shù)乃俾屎痛a率等進行分析；權限分配則對教師和學生的不同功能進行分配。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 開發(fā)環(huán)境部署

對該系統(tǒng)的開發(fā)分為兩個部分：客戶端和服務器端。客戶端的開發(fā)利用myeclipse 10作為開發(fā)工具，通過該工具的集成功能安裝SDK插件，實現(xiàn)對整體客戶端程序的開發(fā)。在服務器端方面則安裝MYSQL開源數(shù)據(jù)庫和Tomact服務器，實現(xiàn)對服務器環(huán)境的布局。

4.2 流媒體服務器與客戶端通信實現(xiàn)

文中通過在視頻管理系統(tǒng)中嵌入播放器的方式，從而實現(xiàn)不同民族音樂視頻的播放。其具體的實現(xiàn)流程則如圖3所示。

圖3 Andriod手機與流媒體服務器通信流程

在該流程設計中，手機客戶端通過服務器方面的RTSP端口建立連接關系，通過客戶端向服務器端發(fā)送Play和Describe指令；再流媒體收到指令后，對其中的網(wǎng)絡參數(shù)等做出一定的反饋；然后再根據(jù)反饋的情況向客戶端發(fā)送視頻流。其中對于網(wǎng)絡參數(shù)的反饋，其具體的處理流程則如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡參數(shù)反饋模塊流程

4.3 視頻點播實現(xiàn)

視頻點播作為民族音樂視頻重點，首先是學生通過用戶名和密碼進行登錄，在登錄之后，點擊視頻點播界面，從而得到圖5的播放結果。

圖5 民族音樂視頻點播

5 系統(tǒng)測試

利用Debian Linux流媒體服務器和三星智能手機，同時構建一個人工網(wǎng)絡環(huán)境，設定不使用任何機制、對速率控制、綜合自適應等三個方案，并在200～500 kbps等7種不同的碼率條件下進行測試，得到如圖6的結果。

圖6 不同方案下的數(shù)據(jù)丟包率

6 結束語

通過對系統(tǒng)的實現(xiàn)，得到本文設計方案的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)丟包率測試結果和圖5所示的民族音樂播放效果。通過圖6看出在自適應調(diào)整算法下的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸丟包率要遠遠低于其他兩種方案，同時結合圖5看出，該系統(tǒng)在自適應調(diào)整方案下對民族音樂學習具有很大的創(chuàng)新，提高學生學習的效率。

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Design of national music video management system based on streaming media technology

WANG Jian-jian
（Department of Music，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji 721013，China）

Aiming at the application of streaming media technology and the prevalence of folk music，a kind of national music video management system based on Andriod streaming media adaptive scheme is proposed.According to the network parameters such as bandwidth，packet loss rate and so on，the AMID is used to adjust the speed and video frequency of the server side，so as to protect the students in the learning process.In the end，the function of the client and server is realized in detail，and the adaptive adjustment scheme is tested，and the students can receive data and decode smoothly through wireless network.

streaming media；RTP/RTCP；adaptive；national music；video stream

TN99

A

1674－6236（2016）18-0149-03

2015-11-04 稿件編號：201511040

王健健（1981—），女，陜西寶雞人，碩士，講師。研究方向：高校音樂教學。