?一種適用于農產品移動電商的流媒體服務研究與實現

摘 要：分析了當前農產品電子商務，特別是移動電子商務中農產品展示中存在的問題，通過研究流媒體特性，運用信息化手段，搭建流媒體服務，構建流媒體中間件，完成對流媒體信息的壓解碼，進而創建一種適用移動電子商務且可實時發布的流媒體信息展示方法。

關鍵詞：流媒體;移動電商;農產品展示;視頻圖像化

中圖分類號：TP317.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）11-0101-04

Research and Realization of Stream Media Service for Mobile Commerce of

Agricultural Products

ZHOU Chao，XIANG Xu-you，HE Yi，LI Liang

（Hunan" Institute of Agricultural Information and Engineering， Changsha 410125， PRC）

Abstract： This paper aims to analyze the current e-commerce of agricultural products， particularly the problems of information publishing on agricultural products in mobile commerce. After studying the characteristics of stream media， information technology is used to build stream media service framework and middleware， and to complete the compression and decoding of stream media information; further， a method of presentation for stream media information suitable for mobile commerce and real-time publishing is created.

Key words： stream media; mobile commerce; display of agricultural products; video graphing

電子商務的發展，創造了新的消費需求，引發了新的投資熱潮，開辟了就業增收新渠道，為“大眾創業、萬眾創新”提供了新空間。農產品因其自身的特性，雖然比其他產業電子商務的發展困難得多，但依然發展迅猛，目前已成為第四大類網上熱銷產品。據統計，在全國3.1萬家涉農網站中，專門從事農產品電子商務的網站就超過了3 000家。湖南也涌現出一批有一定影響力和規模的電商企業，如“中國惠農網”“網上供銷社”“陶野網”等。

農產品電子商務行業逐漸呈現出規模化、標準化、多功能、全渠道、體系化、國際化、智能化、區域化、社區化、法制化的發展趨勢。特別是隨著智能手機、移動終端的發展以及移動網絡的提速，移動電子商務因其方便的特性受到了越來越多人的青睞。傳統電商中對產品的展示主要以靜態的文本和圖片以及動態的圖像和聲音為主。但隨著消費者對農產品質量安全意識的提高，這種傳統的農產品展示方式已經不能滿足當下農產品電子商務的需求。于是研究一種適合農產品電子商務特點的商品展示方法成為了農產品電子商務領域一項重要的工作。

流媒體（Streaming Media）是指采用流式傳輸的方式在Internet播放的媒體格式，因其豐富的表現方法為電子商務中農產品的展示提供了一種合適的解決方案。因此，研究流媒體技術，創建一種適用于農產品電子商務的流媒體信息實時展示、發布方法，對農產品電子商務平臺的構建有著極其重要的作用。

1 流媒體技術的系統構架

流媒體是一種新興的網絡傳輸技術，它是指用戶通過互聯網邊下載邊播放多媒體數據的一種工作方式。流媒體技術的主要特點是以“流”（Streaming）的形式在互聯網上進行多媒體數據的實時、連續傳播，客戶端不需要花費很長時間將整個多媒體文件下載到本地后才能播放，而只需將起始幾秒的數據先下載到本地緩沖區就可以播放。同時，剩余數據仍持續不斷地從服務器遞送到客戶端，從而維持播放的連續性[1-2]。

該研究的目的是創建一套流媒體信息服務方法以實現對農產品移動電子商務應用中產品狀態以及產地情況的實時展現，其主要研究對象為視頻信息，因此該研究設計的總體構架包括流媒體服務器、應用服務器、流媒體設備3部分，如圖1所示。流媒體服務器是流媒體應用的核心系統，是運營商向用戶提供視頻服務的關鍵平臺，其主要功能是對流媒體內容進行采集、緩存、調度和傳輸播放，同時負責與流媒體設備進行對接，并對流媒體內容進行壓解碼處理，使其符合農產品電子商務信息展示需求。流媒體設備作為流媒體信息的提供者，將實時流媒體信息傳送至流媒體服務器。應用服務器作為應用提供方，負責處理外部流媒體應用請求，并對請求發出響應。

2 應用于農產品移動電商的流媒體技術的設計要求和研究方法

流媒體應用系統的主要性能體現取決于媒體服務器的性能和服務質量。因此，研究適應移動電子商務應用的流媒體服務器是核心內容，其中壓解碼中間件的設計與實現是重中之重[3-5]。

2.1 設計要求

研究中所提及的媒體服務器既與傳統視頻點播流媒體服務器在功能上有相同之處，又因其應用主體是面向移動電子商務而有著其特殊之處。為了保證該設計完成后能實際應用，設計時既要考慮到產品實時狀態的展現需求，又要兼顧用戶在使用過程中智能終端的性能以及網絡帶寬使用費等問題，其具體設計要求如下：（1）該研究對象主要為視頻信息，其目標是實現農產品信息的在線實時直播功能;（2）流媒體設備與流媒體服務器之間在排除供電及網絡故障的前提下必須保持穩定、高效的連接，以確保流媒體信息的實時性;（3）流媒體服務器在壓縮信息的過程中要保持其完整性和連續性，同時要保證其清晰度;（4）流媒體服務器在解碼發布流媒體信息時，需要考慮到應用終端的硬件處理能力，特別是應用終端在處理多路流媒體信息時受到的自身硬件、操作系統等性能的限制;（5）為了保證該設計完成后能在移動終端上實現，需要考慮移動應用終端的軟硬件兼容性問題，同時兼顧接收流媒體信息時所產生的移動網絡費用問題，在保證其應用效果的前提下盡量減少其網絡使用費。

2.2 研究方法

2.2.1 流媒體編碼技術研究與分析 通過對MPEG-4、H.264這2類當前使用的主流編碼標準的研究與分析，發現：MPEG-4的兼容性好，壓縮比高，數據損失小[6-8]，單個畫面清晰度較H.264高;而H.264的編碼效率高，業務適用性廣，動作連貫性清晰度較MPEG-4有優勢。

2.2.2 流媒體服務框架研究與分析 為了滿足流媒體服務器設計要求，前期對當前主流媒體服務器如FMS、Red5、live555等進行了研究與分析。結果表明，FMS（Flash mediaserver）是專業廠商產品，具備性能優良、穩定、多平臺支持等優點，但需要借助flashplayer實現P2P通信，移動終端支持性欠佳;Red5完全開源，提供了一個功能強大的視頻流和多用戶的解決方案，比較適合一些小型網站使用，但其性能較差，穩定性不夠;live555框架支持RTSP即拿即用，源碼架構設計簡潔易于擴展，本身容量級的框架也十分適合在其基礎上進行二次開發，但沒有提供服務質量（Qos）管理功能。

綜上所述，研究確定用H.264進行編碼，采用RTSP、RTP傳輸協議及live555框架實現流媒體服務。

3 應用于農產品移動電商的流媒體技術的設計與實現

3.1 整體設計

研究所述流媒體服務（以下簡稱i-server）為直播型流媒體服務，因其功能的特殊性，它需要支持基于分組圖像的視頻播放。為滿足這個需求，其總體設計如圖2所示。其中，頻道發布用于發布當前i-server支持的視頻源信息;視頻采集用于從視頻源獲取視頻流數據;視頻轉圖像用于解碼視頻流數據;分組圖像服務管理接入的移動終端，并監測網絡Qos;分組圖像播放器用于支持移動終端分組圖像播放。

圖2 i-server的結構設計

3.2 關健技術實現方法

研究所需構建的流媒體服務以live555為框架，在其基礎上著重解決移動終端多畫面顯示、低帶寬支持問題，所采取的實現方式為視頻流圖像化以及圖像的分組服務，為此這2項技術的研究與實現是該研究的重中之重。

3.2.1 視頻流圖像化 以H.264編碼視頻為例來闡述視頻流轉換成圖像序列的方法，具體實現步驟如下：（1）從視頻流數據解抽出單位時間（缺省為1秒）內的所有NAL，生成相應的AVPacket結構;（2）對AVPacket結構進行解碼，得到AVFrame結構體;（3）對AVFrame進行轉換，生成所需大小和類型圖像的新AVFrame結構體;（4）從新AVFrame中抽出圖像數據，生成VFIS結構體;（5）將VFIS封裝成CVFIS結構（CVFIS是所述分組圖像的一種表達形式）。

其中，AVPacket、AVFrame由ffmpeg定義，VFIS

和CVFIS結構如下所述：

分組圖像生成后，會立即通過子系統之間的高速傳輸通道傳輸給“分組圖像服務”子系統。

3.2.2 分組圖像服務 “分組圖像服務”子系統提供分組圖像訪問服務，移動終端通過與服務器建立tcp/ip連接獲取分組圖像。分組圖像服務涉及多個方面，這里僅對分組圖像管理、網絡傳輸能力評估和網絡自適應傳輸3個部分進行簡要說明。

（1）分組圖像管理。

“分組圖像服務”子系統獲得分組圖像CVFIS后，基于F18_table轉換表轉換成分組大小為18的標準分組，F18_table的實現如下所示：

將標準分組定義為18主要是為了方便處理CVFIS的合并和拆分操作。

標準化后的CVFIS被緩存到所屬頻道的緩存池中，新的CVFIS總是被加入到池中，“過期”的CVFIS會被自動從池中刪除。運行時，一個CVFIS可能被多個線程引用，通過引用數說明引用它的線程個數，只有當CVFIS的引用數為0時才允許從池中刪除。

（2）網絡傳輸能力評估

“分組圖像服務”子系統在管理移動終端訪問鏈路時，將服務器與終端間的網絡傳輸能力簡單地分為0到3四個等級，0級表示傳輸正常（無延時），1～3級分別表示存在不同程度的延時。

在當前實現中，采用的是不依賴其他系統和設備的方法，通過移動終端返回的延時值設置鏈路的傳輸能力等級。延時值計算方法為d =[（a-b） / b]* 100;式中，a為終端取分組圖像時長，b是分組圖像單位時長，d為延時率;當a小于b時，d為0。

（3）網絡自適應傳輸

網絡自適應傳輸就是基于網絡傳輸能力動態調整發送移動終端分組圖像的組大小和圖像質量。一種可能的調整方案如下：當傳輸能力為0時，發送標準CVFIS，分組大小為18;當傳輸能力為1時，將標準CVFIS轉換成大小為12后發送;當傳輸能力為2時，將標準CVFIS轉換成大小為6后發送;當傳輸能力為3時，將標準CVFIS轉換成大小為6，且降低圖像質量（如提高JPG圖像的壓縮率）后發送。

4 小 結

研究圍繞“搭建符合農產品電子商務需求的流媒體服務”這一目標開展技術攻關和軟硬件研發，其重點在于流媒體服務中視頻流圖像化及圖像的分組服務2項關鍵技術的研究。其中，視頻流圖像化技術是一種將視頻流轉換成圖像序列的方法，用于從視頻源獲取視頻流數據，并對視頻流數據按預定的時長進行切片，生成視頻報文（AVPacket）。解碼AVPacket生成AVFrame（視頻幀圖像），進而將AVFrame組裝成分組圖像VFIS（視頻幀圖像序列文件），并最終封裝成CVFIS結構。分組圖像服務技術實現了分組圖像管理、網絡傳輸能力評估、網絡自適應傳輸等功能。運用該技術可管理接入的移動終端，監測網絡Qos，并根據移動終端應用特征和網絡Qos，在CVFIS傳輸給移動終端前動態調整圖像分組參數（組中圖像個數、圖像品質）。基于以上研究，在live555流媒體服務器框架上構建了適用于移動電子商務需求的流媒體服務器原型，解決了移動終端因自身硬件和操作系統原因造成的流媒體多畫面顯示問題，并降低了其對網絡帶寬的需求，一定程度上減少了應用所產生的網絡資費。

參考文獻：

[1] 李浩君，吳亮亮，邱飛岳. 從傳統流媒體到移動流媒體學習資源轉換系統設計與實現[J]. 電化教育研究，2013，34（4）：53-58.

[2] 孫 陽. 電子商務信息發布中的流媒體技術分析[J]. 科技經濟導刊，2018（12）：11，99.

[3] 呂少君，周淵平. 基于Live555的實時流媒體傳輸系統[J]. 計算機系統應用，2015，24（1）：56-59.

[4] 劉大紅. 基于RTSP流媒體服務器的設計與實現[D]. 西安：西安電子科技大學，2013.

[5] 邵振超. 流媒體傳輸協議分析關鍵技術研究[D]. 成都：電子科技大學，2014.

[6] 黎洪松，程福林，艾新宇. 視頻編碼技術的若干新進展[J]. 計算機應用研究，2016，33（8）：2246-2254.

[7] 阮若林，胡瑞敏. 數字視頻壓縮編碼技術標準現狀與展望[J]. 電視技術，2014，38（3）：7-11.

[8] 傅 軼. 基于Live555代理服務器的遠程視頻監控系統[D]. 北京：北方工業大學，2017.

（責任編輯：成 平）