流媒體技術(shù)綜述論文
摘 要：隨著Internet的迅猛發(fā)展，流媒體技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于新聞發(fā)布、廣播電視、教育、金融、視頻會(huì)議、安防等領(lǐng)域，對(duì)人們的工作及生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本文通過對(duì)現(xiàn)有的流媒體技術(shù)的原理、系統(tǒng)構(gòu)成、傳輸協(xié)議等的總結(jié)分析，系統(tǒng)的介紹了流媒體的基本概念及特點(diǎn)，研究了流媒體的關(guān)鍵技術(shù)，并從用戶的角度對(duì)流媒體的應(yīng)用前景做了展望。
關(guān)鍵詞：流媒體；傳輸協(xié)議；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
流媒體（Streaming Media）是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet播放的多媒體格式。在流媒體出現(xiàn)之前，人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)上獲取音視頻信息的唯一方式就是將音視頻文件下載到本地計(jì)算機(jī)進(jìn)行觀看。而流媒體技術(shù)把連續(xù)的影像和聲音信息以數(shù)據(jù)流的方式實(shí)時(shí)發(fā)布，即邊下邊播的方式，使得用戶無需等待下載或只需少量時(shí)間緩沖即可觀看，大大提高了音視頻信息的可觀賞性，節(jié)約用戶時(shí)間及系統(tǒng)資源。
自從1995年progressive Network公司（即RealNetwork公司）發(fā)布第一個(gè)流產(chǎn)品以來，流媒體得到巨大的發(fā)展，已經(jīng)成為目前互聯(lián)網(wǎng)上呈現(xiàn)音、視頻信息的主要方式。
1. 流媒體傳輸?shù)姆椒?/strong>
流媒體傳輸技術(shù)分為兩類：:順序流傳輸(Progressive streaming )和實(shí)時(shí)流傳輸(Realtime streaming)。
順序流方式又叫漸進(jìn)式下載，其傳輸方式是順序下載，在下載文件的同時(shí)用戶可觀看在線內(nèi)容，用戶只能觀看已下載的部分，而不能跳到還未下載的部分。由于標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器可發(fā)送順序流式傳輸?shù)奈募�，也不需要其他特殊協(xié)議，所以順序流式傳輸經(jīng)常被稱作HTTP流式傳輸。
實(shí)時(shí)流方式：實(shí)時(shí)流式傳輸使媒體可被實(shí)時(shí)觀看到，特別適合現(xiàn)場(chǎng)廣播并提供VCR 功能，具備交互性，可以在播放的過程中響應(yīng)用戶的快進(jìn)或后退等操作。實(shí)時(shí)流式傳輸必須匹配網(wǎng)絡(luò)帶寬，其出錯(cuò)的部分一般被忽略，傳輸質(zhì)量特別時(shí)低帶寬時(shí)的質(zhì)量要比順序傳輸?shù)牟�。�?shí)時(shí)流傳輸需要專門的流媒體服務(wù)器和流傳輸協(xié)議。
2. 流媒體技術(shù)原理
流式傳輸方式是指通過特定算法將音頻和視頻等多媒體文件分解成多個(gè)小的數(shù)據(jù)包，由服務(wù)器向客戶端連續(xù)傳送，用戶可播放已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)包，而不需要將整個(gè)文件下載到客戶端。由于TCP協(xié)議不太適合傳輸多媒體數(shù)據(jù)，故在實(shí)時(shí)流媒體方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
3. 流媒體技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
目前不同公司的流媒體解決方案各不相同。但就其本質(zhì)來說，一個(gè)完整的.流媒體系統(tǒng)至少包括三個(gè)組件:編碼工具、服務(wù)器及播放器。這三個(gè)組件間通過特定的通信協(xié)議相互聯(lián)系，按特定的格式相互交換數(shù)據(jù)。
4. 傳輸協(xié)議
流媒體系統(tǒng)各組件通過傳輸協(xié)議相互通信。對(duì)于順序流傳輸，可采用HTTP協(xié)議進(jìn)行傳輸。但HTTP協(xié)議并不適合傳輸實(shí)時(shí)流數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案中，一般采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)。傳輸協(xié)議是流媒體技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，也是基礎(chǔ)組成部分。它包括"RSVP(資源預(yù)留協(xié)議)"、"RTP(實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)"、"R T C P (實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議)" 和"RTSP(實(shí)時(shí)流協(xié)議)"，這四種協(xié)議構(gòu)成了"rea1-time"服務(wù)的基礎(chǔ)。
4.1 資源預(yù)留協(xié)議RSVP (Resource Reserve Protocol)
RSVP是Internet上的資源預(yù)訂協(xié)議，使用RSVP可以讓流數(shù)據(jù)的接收者主動(dòng)請(qǐng)求流數(shù)據(jù)上的路由器，為該數(shù)據(jù)流預(yù)留一分網(wǎng)絡(luò)資源（即帶寬），在一定程度上為流媒體的傳輸提供服務(wù)質(zhì)量。
4.2 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP與RTCP
RTP是用于Internet/Intranet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)多傳輸?shù)那闆r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來傳送數(shù)據(jù)，但它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，它依靠RTCP提供這些服務(wù)。RTCP和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)。RTP和RTCP配合使用，能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
4.3 實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP
RTSP是由Real Networks和Netscape共同提出的，該協(xié)議定義了一對(duì)多應(yīng)用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP在體系結(jié)構(gòu)上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。RTSP 是應(yīng)用級(jí)協(xié)議，它以底層的RTP和RSVP為依托，控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)送，它提供了可擴(kuò)展框架，使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的受控、點(diǎn)播成為可能。在客戶端應(yīng)用程序中對(duì)流式多媒體內(nèi)容的播放、暫停等操作都是通過RTSP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。
4.4 MMS協(xié)議（Microsoft Media Server Protocol）
與QuickTime和Realsystem流媒體技術(shù)采用RTSP協(xié)議進(jìn)行傳輸不同，微軟采用專用協(xié)議MMS進(jìn)行流式傳輸。
MMS協(xié)議是用來訪問并且流式接收Windows Media服務(wù)器中流媒體文件（asf或 wmv）的一種協(xié)議。MMS協(xié)議是訪問Windows Media發(fā)布點(diǎn)上的單播內(nèi)容的默認(rèn)方法。觀眾在 Windows Media Player 中必須使用 MMS 協(xié)議才能引用該流。
5. 主要的流媒體技術(shù)
5.1 四大流媒體技術(shù)
目前，互聯(lián)網(wǎng)上流媒體主要流媒體技術(shù)方案有Real Networks公司的Real System方案，微軟公司的Windows Media流式媒體解決方案，Apple公司的QuickTime流式媒體解決方案及Adobe公司的Flash流媒體解決方案。
5.1.1 Real System
Real Networks是Internet上流媒體傳輸?shù)南闰?qū)者和領(lǐng)導(dǎo)者。其流媒體文件包括RealAudio，Real Video，Real Presentation和RealFlash4類文件。
5.1.2 Windows Media
Windows Media的前身是微軟公司的Netshow產(chǎn)品，隨著流媒體的廣泛應(yīng)用，微軟推出了整套的流媒體制作、發(fā)布和播放產(chǎn)品。由于Windows Media的成本較低且簡(jiǎn)單易學(xué)，支持屏幕錄制等功能，故在教育方面應(yīng)用較廣。其流媒體文件包括視頻文件WMV/ASF，音頻文件WMA等。
5.1.3 QuickTime流式媒體解決方案
Apple的QuickTime是一個(gè)跨平臺(tái)的解決方法，同時(shí)支持蘋果系統(tǒng)及Windows，其播放器支持多達(dá)40種的格式，交互性較強(qiáng)。由于大部分QuickTime編碼器和服務(wù)器軟件均運(yùn)行在蘋果操作系統(tǒng)中，故QuickTime流式媒體在PC機(jī)上應(yīng)用較少。
5.2 新型流媒體技術(shù)
5.2.1 HTTP流式媒體
傳統(tǒng)的順序流傳輸(Progressive streaming )由于采用傳統(tǒng)的HTTP協(xié)議傳輸，并不支持現(xiàn)場(chǎng)直播等實(shí)時(shí)流傳輸。而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，最新的流媒體技術(shù)已經(jīng)支持采用HTTP協(xié)議傳輸流媒體文件和進(jìn)行實(shí)時(shí)流傳輸。HTTP流式媒體的代表有Microsoft公司 IIS平滑流式媒體（IIS Smooth Streaming）、APPLE公司HTTP流媒體直播（HTTP Live streaming），Adobe公司最新的Flash Media Server 4.5也支持HTTP流式媒體傳輸。
5.2.2 P2P流媒體
P2P流媒體技術(shù)并不是一個(gè)嶄新的流媒體技術(shù)。他是P2P技術(shù)同流媒體技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。基于P2P 的流媒體服務(wù)系統(tǒng)并不改變現(xiàn)有的流媒體服務(wù)架構(gòu), 只是在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上, 改變傳統(tǒng)模式下的服務(wù)方式和數(shù)據(jù)傳輸路徑, 使請(qǐng)求同一媒體流的客戶端組成一個(gè)P2P 網(wǎng)絡(luò), 使服務(wù)器只須向這個(gè)P2P 網(wǎng)絡(luò)中的少數(shù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù), 而這些節(jié)點(diǎn)可以把得到的數(shù)據(jù)共享給其余的節(jié)點(diǎn)。
6．總結(jié)
截至2011年6月，我國的網(wǎng)民人數(shù)已經(jīng)達(dá)到4.85億，其中中國家庭電腦寬帶上網(wǎng)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到3.90億人。如此巨大的網(wǎng)民數(shù)量，為流媒體的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇發(fā)展機(jī)遇。隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容多樣化的需求也越來越強(qiáng)烈，流媒體業(yè)務(wù)的需求與只俱增。目前，流媒體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)電視，遠(yuǎn)程教育，移動(dòng)設(shè)備，數(shù)字電視，安防監(jiān)控，視頻會(huì)議等多個(gè)領(lǐng)域。今后流媒體的發(fā)展趨勢(shì)是：①隨著流媒體技術(shù)的進(jìn)步、網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加及新型高質(zhì)量編碼方式的出現(xiàn)，流媒體的質(zhì)量進(jìn)一步提高，高清流媒體將成為主流。②流媒體技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。基于流媒體技術(shù)的數(shù)字電視將取代傳統(tǒng)有線電視成為主流；同時(shí)隨著3G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的完善和移動(dòng)終端功能的增強(qiáng)，融合語音、文字、圖像等多種形態(tài)的移動(dòng)實(shí)時(shí)流媒體業(yè)務(wù)，如手機(jī)流媒體直播、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等，將使流媒體的應(yīng)用達(dá)到一個(gè)新的高度。
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