流媒体概述
发布时间: 2022-06-21 09:17:01

随着Internet应用的逐步深入,网络上传递的信息种类越来越多,从最初的文字信息,发展到目前的文字、图片、图像、声音、视频和动画等几乎所有的信息种类。为了满足用户同时传递多种信息(如语音和视频的同时传输)的需求,对计算机网络的数据传输技术提出了新的要求,同时,冋络带宽也在不断提升。流媒体正是在这样的背景下产生的新颖实用的网络多媒体技术。
什么是流媒体?在理解这个概念以前,先来看有这几年我们生活中的一些体验。
近几年来,视频点播的应用风靡全球,相信很多读者都有在网站上在线点播的经历,在刚刚流行视频点播的时候,每当点击播放个电影的时候,总是要等上一段很长的时间,网络播放器(Window Media Player或者Realplayer)上会显示“正在缓冲*%”的进度条,甚至有时由于网络或服务器拥挤或是客户端本身传输带宽有限,会出现传输中断,即使是顺利完成部分文件数据的接收,在播放时也常常会出现图像迟滞和停顿等现象,播放效果通常不能令人满意。这是由于普通数字视频的文件通常很大,给文件的存储和发布部帯來-定的困难。
目前,大家在浏览一些全球知名的传媒网站时,比如我国的中央电视台(www.cctv.com)等,你会发现,它们所提供的在线视频点播或者现场直播,播放效果要比原来好得多,播放前的等待时间也不需要那么长了;在一些电影网站上,也可以比较顺畅地欣赏电影了,所有这些改善都得益于流媒体技术。

流媒体是近年来新兴的一种网络多媒体形式,它包括流媒体制作、发布和播放的各个环节,可以使人们在本地不必拥有整个媒体文件就可以观看整个媒体文件的内容。它不仅给人们带来更好的视频享受,同时也可以很好地解决版权问题。举例来说,点播观看某个电影,虽然实现了在线观看,但并没有得到电影的媒体文件;如果下次还想观看,仍需在线点播。简单地说,流媒体就是利用Internet来传递并能被用户一边下载(但不保存)-边观看的活动媒体信息。现在Real Network和Apple等公司都相继推出了自己的流媒体的制作、发布和播放软件,IE和Netscape等网络浏览器在目前的版本中也加入了支持流媒体的插件。
流媒体的关键在于“流”,简单地说,它使得网络用户在浏览存储在服务器上的媒体文件时,不必完整下载该文件到用户端后才开始播放,而是当一段数据到达用户端时,流媒体播放器就开始播放媒体文件,在播放的同时,后续数据源源不断地像水一样“流”向用户端传输,直到该媒体文件全部传完或者请求结束。这种应用模式和目前的广播电视极为相似,正是这种相似,使得用流媒体技术来传播电视节目成为可能。流媒体运用了特殊的数据压缩和传输技术,使得声音和视频文件变得很小,通常只有WAV(Wave Audio File Format,音波档案格式)和AVI(Audio Video Interleave,音频视频交织格式)文件格式的3%〜5%,非常适合在网络上发布比较长的声音和视频片段。
既然“流”是流媒体的核心内容,到底什么是“流”?流媒体的“流”指的是流媒体文件数据的网络传输方式和播放方式。当特定的流媒体服务器在发送文件时,不管是声音和视频,还是其他格式的媒体文件,它总是将一个文件分成具有特定格式的多个较小的部分,依次将它们发送向用户端。
其实,这种文件数据传输方式和Internet或是其他计算机网络的传输方式是基本相似的。那么流媒体的特殊之处在哪里呢?决定流媒体文件数据传输方式的是媒体服务器,它决定了流媒体的分发方式;而播放媒体文件的是特定的流媒体播放器,如Windows MediaPlayer、RealPlayer和QuickTime Player等。这些播放器能够依次接收文件数据流,并且在接收到一定数据量后就开始播放媒体文件,而不是要等到接收完所有的文件数据,这是流媒体和传统方式的不同之处。打个比喻,就像两个人看同一本书,传统做法是,一个人等另一个人全部看完后,将整本书拿来看;而流媒体的形式就好像把书转变成活页的方式,这样,一个人看完一页后,就将这页取下传递给另一个人,第二个人边看边接收后面的页数,这样一来,第二个看书的人就不用等待很长的时间。这是流媒体的显著特点之一。当然,流媒体的传递过程和上例仍然有很大差异,比如说流媒体的位置,它永远存储在服务器端,传递分发给用户,用户却不会本地保存,一方面减轻用户端的存储压力,同时也保护版权。
当然,如果流媒体文件仅仅是边播放边接收后续数据的话,那么,在播放过程中,必定会出现多次中断,因为网络的传输状况常常会不尽如人意,文件的数据流有时会因为网络拥挤而中断。那么如何才能保证播放过程中的平滑呢?人们从自然界的规律中找到了答案:在本地接收一段数据以后才开始播放,使播放器在即使没有后续数据到来的情况下,也可以维持一段时间的播放,只要在后面这段时间中可以得到相关的数据,播放过程将依然不会出现中断。这就是数据缓冲技术,用以保证文件播放的平滑。
数据缓冲就是流媒体播放器在播放媒体文件之前先在系统缓存中存储一定量的文件数据,这个过程通常被称为播放的预置过程。
当文件数据到达媒体播放器后,它首先进入缓存,而媒体播放器播放的数据是从缓存中提取的,在缓冲中积存了一定量的文件数据后,媒体播放器就开始播放媒体文件。因此,即使网纟各传输偶尔出现问题,只要缓存中有数据余量文件播放就不会出现问题。当然,如果网络传输长时间不正常,-旦缓存中的数据全部被消耗完,文件的播放也将出现中断,将再次进入数据缓冲一一即在缓存中再次积存数据。

上面的介绍,提到了流媒体的三个关键技术,数据压缩/解压缩技术、流媒体的网络传输和媒体文件在流式传输中的版权问题。
(1)数据压缩/解压缩技术(CODECCompressor/Decompressor)
数据压缩方式和图像压缩的JPEG格式很相像,在播放时,流媒体播放器进行实时解压缩。当文件压缩时,在不影响文件播放质量的前提F,会丢弃一些不必要的数据,比如一帧视频图像中和前一帧相同的部分,人的视力不敏感的色差,人的听力不敏感的频率,这样,流媒体的文件体积要比其他类型的媒体文件小得多,和传统的声音(.wav)以及视频(.avi)文件相比,同样内容的流媒体文件体积只有它们的5%左右。在流媒体编解码中,目前主要冇WMV和MPEG(MovingPictureExpertGro叩,运动图像专家组)标准以及代表未来方-向的H.264标准。
(2)流媒体的网络传输
和Web服务器采用的超文本传输协议(HyperText Tranter Protocol,HTTP)相比,流媒体服务器采用了一些适应流媒体传输特性的传输协议,如采用了RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输协议)、RTCP(Real-timeTransport Control Protocol,实时传输控制协议)、RTSP(Real-time Streaming Protocol.实时传输流媒体协议)和RSVP(Resource Reservation Protocol,资源预留协议)。
(3)媒体文件在流式传输中的版权问题
版权保护问题一直是Internet中对媒体进行分发的关键问题,DRM(Digital Rights Management,数字版权管理)是解决这一问题的途径;对流进行加密处理,是这一技术的核心内容。