时间：2022-12-11 03:57:41
关键词： J2ME 设计与分析 播放与控制
1.引言
随着通信技术和计算机技术的迅猛发展，3G时代的到来，人们对手持设备的应用有了更高的要求，人们已不满足于简单的通话、收发短信等基本功能，而更多的是要求有多媒体应用，能利用手机进行上网冲浪、3D游戏、播放视频等。
2.J2ME技术介绍
J2ME平台存在的基础是设备使用操作系统的多样性。虽然JAVA的运行速度经常受到指责，但手机平台的发展已经使得这种缺陷可以忽略，而J2ME适用平台的多样性使得J2ME技术成为手机应用开发的首选。它的主要技术优势在于：有良好的跨平台能力，实现了write once，run anywhere，有着与J2EE后端的无缝结合能力。因为J2ME是基于Java语言的，所以它天生就具有以下优点：
・动态内容传输。新的应用、服务和内容可以通过不同类型的网络动态下载。
・安全。类文件校验、明确定义的应用程序编程接口和安全组件确保了第三方应用程序的行为是可靠的。不会对设备或者网络造成损害。
・交叉平台的兼容性。标准化语言组件和库意味着由于支持J2ME配置和简表所带来的约束使应用和内容可以在不同设备之间灵活地传输。
・离线获取。不用激活网络连接，应用就可以被使用。这种特点降低了传输费用，减轻了可能的网络故障带来的影响。
3.系统的设计与分析
3.1目前存在的问题
随着通信技术和计算机技术的迅猛发展，人们对手持设备的应用有了更高的要求，人们已不满足于简单的通话、收发短信等基本功能，而更多的是要求有多媒体应用，能利用手机进行上网冲浪、3D游戏、播放视频等。移动设备通过网络观看视频将是必备的功能。目前的城市的网络覆盖率比较好。
在这种情况下，多媒体播放器在设计与实现中存在一些问题：
3.1.1由于多媒体手机在硬件性能上与PC机有着显著的差异，在多媒体手机上播放的视频短片的比特率要远远低于PC机上的，所以在设计多媒体手机时要受到多媒体手机硬件与操作系统的影响。
3.1.2现在多媒体手机外接的存储卡容量不是很高，当你在旅行的过程中或者在移动的过程中，因为你的存储卡的容量有限，所以你只能看少量的影音文件。
3.1.3现在多媒体手机在播放视音频文件的过程中，如果看到自己喜欢的图片，无法保存下来，作为永久的珍藏。
3.1.4如何设计一款全新的多媒体播放器，为将来的多媒体移动服务打下坚实的基础。
3.2对目前系统的改进
本项目是一个关于手机播放器的系统，通过移动终端手机能够实现在任何时间、地点进行多媒体音频与视频的播放，本项目在空间上延伸了基于Internet的网络服务，在时间上更具有灵活性。本系统只能播放格式为MPEG的视频文件与格式为WAV的音频文件，这是由底层的开发包所决定的。
本项目具有以下几个功能模块：
3.2.1视频（主要是MPEG格式）的播放模块。播放形式主要采用两种形式：本地播放与网络播放。本地播放也就是所谓的视频文件在本地手机存储器里，直接进行播放，网络播放主要是视频文件放在网络服务器，手机进行调用播放。它在空间上延伸了Internet的网络服务，在时间上更具有灵活性。
3.2.2音频（主要是WAV格式）的播放模块。播放形式主要采用两种形式：本地播放与网络播放。运行方式与视频播放模块相似。
3.2.3抓图模块。在进行播放本地与网络视频时，当你认为一个视频的瞬间你很喜欢，你就可以进行抓图，把它截取下来。
3.2.4控制模块。在进行播放音频与视频的同时，有一些基本的控制功能，比如播放、停止、暂停、增加音量、减小音量等。
4.播放与控制的设计与实现
它主要是由VideoCanvas继承Canvas，并有以下几个方法：VideoCanvas（），initialize（），paint（），time2pix（），open（）等。它主要实现的功能是：对播放的视频或音频文件进行一系列的操作，比如播放、停止、暂停、增加音量、减小音量等。
以下是主要的代码：
public class VideoCanvas extends Canvas implements Runnable，PlayerListener，{//在框架中添加videocanvas类的构造函数，初始构造函数，初始化屏幕}
private void initialize（）{//添加返回按钮}
public void paint（Graphics g）{//只有播放视频的时候可以使用全屏}
private int time2pix（long time）{//计算时间的字符串格式}
public void open（String url）{//分析打开资源的URL}
public void start（）{//获得视频时间长度}
public void close（）{//关闭程序}
public void pause（）{//首先判断player对象是否已经创建了，如果存在player点}
public synchronized void pauseApp（）{//player正在播放，所以停止它并且释放资源}
public void run（）{//获得播放视频所需要的时间}
public void playerUpdate（Player plyr，String evt，Object evtData）{//是否播放结束}
private void doSnapshot（）{//进行抓图功能}
protected void pointerPressed（）{//更改滑杆上面的小方块的位置，然后请求重画屏幕}
public void commandAction（Command c，Displayable s）{//控制播放}
public synchronized void startApp（）{//开启程序}
public void keyPressed（int keyCode）{//利用手机里的按键进行一些操作}
switch（keyCode）{
case Canvas.KEY_NUM4：//减小播放速度
case Canvas.KEY_NUM6：//增加播放速度
case Canvas.KEY_STAR：//减小音量
case Canvas.KEY_NUM0：//静音
case Canvas.KEY_NUM7：//向后跳跃，即快退
case Canvas.KEY_NUM5：//停止播放
case Canvas.KEY_NUM9：//向前跳跃
case Canvas.KEY_NUM2：//暂停，播放
case Canvas.KEY_NUM8：//全屏，目前不支持
case Canvas.KEY_NUM1：//没有发挥作用
case Canvas.KEY_NUM3：//跳过}
5.结语
本文研究的重心在于探讨利用流媒体技术使手机播放器中本地与网络（无线）终端MIDP应用开发技术的解决方法及资源的网络通信、信息整合问题。本文中深入研究了J2ME体系结构及其平台下手机程序MIDP的开发技术，详细分析了本地终端与无线终端和资源的通信解决方法，并构造了一个手机多媒体播放器系统。本文设计与开发了播放与控制，通过该系统，完整说明了MIDP应用程序开发的流程控制、界面设置与流媒体和视频压缩技术。本系统还会不断地改进，实现更广、更新、更实用的功能，以适应时代的需求。
参考文献：
［1］吴一丁.J2ME技术在移动设备上的应用.java研究组织，2005.
［2］黄宝雄.流媒体技术.中国多媒体视讯，2005.
［3］刘雄武.移动流媒体技术及其应用发展方向.CSDN，2005.06.
关键词：流媒体；网络教学；应用
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)08-1907-01
随着网络技术、多媒体技术的发展，网络教学已经成为信息时代一种重要的教学方式和教学手段，它能将形象直观的音频、视频和动画等学习资源通过网络提供给学生，使教学内容更为生动活泼。但由于网络带宽的限制，传输音、视频信息需要较长的时间，网络教学的发展迫切要求能够解决在低带宽环境下实时传送音、视频、动画等多媒体文件的技术。在这种背景下，一种新颖的网络多媒体技术――流媒体技术应运而生。
1 流媒体技术概述
流媒体（Streaming Media）是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频和其他多媒体文件。流媒体技术是当前十分流行的多媒体技术，是一种从Internet上获取音频和视频等连续媒体数据的新技术。该技术支持多媒体数据流的实时下载和回放。通俗地讲，就是将音、视频文件经过压缩处理后，放在网络服务器上进行分段的传输，客户端计算机不用将整个的音视频文件下载到本地，便可以即时收听和收看。即服务器向客户端发送稳定的和连续的多媒体数据流，客户端则一边接收数据一边以稳定的流播放数据。
2 流媒体实现的关键技术
流媒体实现的关键技术是流式传输。流式传输时，声音、影像或动画等媒体由音视频服务器向用户计算机连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或数十秒的启动延时即可进行观看。当声音等媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载，这不仅大大缩短了延时，而且不需要太大的缓存容量，弥补了用户播放端占用存储资源的缺点。
实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Real time streaming）和顺序流式传输（Progressive streaming）。
1）实时流式传输
实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接相匹配，使媒体可被实时观看到。实时流与HTTP流式传输不同，它需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流一经播放就不可以中止，但实际上，可能发生周期性的暂停。
2）顺序流式传输
顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式传输不像实时流式传输在传输期间根据用户连接的速度做调整。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如：讲座、演说与演示。它也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。
3 流媒体传输原理
在流式传输中，当客户端通过URL选择某一流媒体服务后，客户端的Web浏览器和Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，把需要传输的实时媒体数据从原始信息中检索出来，Web浏览器启动流媒体播放器，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对播放器程序初始化；然后流媒体播放器与流媒体服务器之间运行RTSP/TCP协议交换传输所需的控制信息，具有播放、快进、快倒、暂停等功能；流媒体服务器使用RTP/UDP协议将音/视频数据传输给流媒体播放器，当流媒体数据抵达客户端后即可播放。基本原理如图1所示。
4 流媒体系统的组成
一般流媒体系统主要可以分四部分：媒体服务器、媒体播放器、媒体编码器和媒体文件存储器，四部分相互协作构成流媒体服务系统。
1）媒体服务器（Windows Media Server）：用来向观众发送流媒体文件的软件；
2）媒体播放器（Windows Media Player）：用来从 Windows Media Server接收ASF流并解压在本地播放；
3）媒体编码器（Windows Media Encoder）：将原始的媒体文件或摄像头采集进来的实时媒体数据制作成ASF文件或ASF数据流；然后将流文件存储在媒体文件存储器中，或直接送到流媒体服务器；
4）媒体文件存储器（Windows Media Memory）：存储流格式的媒体文件，一般采用SCSI硬盘或磁盘阵列；
5 流媒体技术在网络教学中的应用
流媒体技术在网络教学的应用主要体现为点播式流媒体教学和直播式流媒体教学两种主要方式。
1）点播式流媒体教学。流媒体教学资源中心先将教师教学过程进行录像，然后将 录像以及与教学相关的动画等资料预先进行编码压缩，处理成流媒体文件，存储在点播服务器中，学习者登录远程学习系统后，可以自行选择学习内容，不受时间地点的限制，并且可以控制开始、暂停 、前进和后退等播放过程。
2）直播式流媒体教学。直播式流媒体教学也叫同步教学，授课一般在多媒体教室进行，教室里安装视频采集卡、声卡、摄像头、麦克风等相关设施。上课时，教师启动相关设施，摄像机拍摄的教师授课过程实时的传输到流媒体编码机，经过采集卡的采集、编码后实时地上传到流媒体服务器，由流媒体服务器实时到学生终端计算机，学生就可以在同一个时间、不同的地点利用相应的流媒体播放软件进行接收信息。同时在学生所在的多媒体教室，摄像机拍摄学生提问的影像，再经编码计算机上传到流媒体服务器，通过网络传到授课教师的终端计算机上 ，从而实现了教师和学生异地的实时交流 。
流媒体技术改变了传统教学同时、同地、同进度的课堂教学方式，既丰富了教学内容，又激发了学生的学习兴趣。随着 Internet技术和校园宽带网络的快速发展，流媒体技术必将在教学领域发挥更重要的作用。
参考文献：
[1] 胡冬萍.基于流媒体技术的现代远程教学系统的设计与实现[J].中国教育信息化,2008,19(3):69-71.
Abstract: Along with the advance of epoch, the application of streaming media technology based on multimedia communication technology is more and more widely. This paper mainly discusses the application of streaming media technology in the campus network teaching, and introduces its transmission principle and working way. Under the background of the rapid development of internet and the construction of college campus internet, how to do the work is the most important work.
关键词： 流媒体；流媒体技术；网络教学
Key words: streaming media；streaming media technology；network teaching
中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）09-0133-01
0引言
随着各级各类校园网络的建设，校园网络在教学上的应用不断增强，特别是依托于网络的多媒体教学在教学中所占的比例越来越大，现在随着校园网宽带的不断拓宽，网络上的信息已经发展成为视频、音频信号组合等形式的文件，而不再是传统的文本、图像或者简单的声音文件，实践证明，我们在教学中若采用多媒体手段能使教学效果更加明显，使用多媒体教学手段也使得教学内容更容易被学生接受，流媒体文件及流媒体技术也就应时代要求而生，它也是一种新的文件格式，可以帮助学生更为流畅和迅速地浏览网上信息。
1流媒体及其相关技术原理
1.1 流媒体技术流媒体技术就是把连续的视音频信息经过压缩处理后放到网络服务器，是指应用流媒体技术在网络上传输的多媒体文件，实际指的是一种新的媒体传送方式,而非一种新的媒体。在网络中使用流式传输技术分段传输，当用户点击网络上的流媒体文件时，电脑会先创建一个缓冲区，于播放前预先下载一段资料作为缓冲，现在常用的做法是先播放一段广告或者视频的预告片，当网络实际连接速度小于播放所耗用资料的速度时，实现即时收听、收看,而且播放品质也得到保证。
1.2 流式传输基本原理流媒体实现的关键技术就是流式传输，即通过网络获得平滑的数据流，用户利用Web浏览器，再通过HTTP/TCP与Web服务器交换信息，获取流媒体服务清单，根据获得的流媒体服务清单向媒体服务器（A/V Server）请求相关服务;然后客户机的Web浏览器启动相应的媒体播放器，通过RTP/UDP从媒体服务器中获得流媒体数据，实时播放。
1.3 流媒体工作方式一个流媒体的系统包括音视频采集和压缩编码、数据存储或播放、客户端接收三部分。压缩编码服务器是流媒体系统的一个重要的组成部分，压缩编码服务器中的压缩文件将采集卡采集到的音视频信号进行压缩编码，存储到文件服务器的数据库中或直接发送给播放服务器发送出去。而播放器是对流媒体服务器输出的音视频流进行解压播放，并能检索出处理过的流媒体特征，用户可以通过播放器对音视频进行交互控制。
2流媒体技术在校园网络教学中的应用
流媒体技术综合集成了多媒体技术、网络技术和实时技术的所有优点，得到了师生的广泛应用。高校校园网建设日趋成熟，使网络多媒体教学得以实现，随着多媒体技术的不断发展，流媒体技术必将走向一个新的台阶。
2.1 课件点播课件点播它是网络教学的一种重要的表现形式。它和传统授课方式相比具有表现力更丰富、学生的学习更灵活与自由等优势。在实际应用中，我们可以把教师在教学过程中制作的PowerPoint幻灯片通过相应的软件记录下来形成单一的多媒体流，并且提供教师的声音甚至视频，通过SMIL脚本的控制协调，学生可以向服务器请求特定课件数据流的播放，可以自行选择学习内容，不受时间、地点的限制，并且可以控制开始、暂停、前进和后退等播放过程，突破了传统“面授”的局限，为学生的学习上提供了便利。
2.2 交互式教学在教师端与学生端分别增添各种设备，通过摄像头将教师授课与远程学生联系在一起，这些设备包括摄像头、视频采集卡、麦克风、声卡等，通过它们可以将信息实时传输到流媒体编码机，学生和其他一些人员可以通过因特网相互学习并进行交流，经过采集卡的采集、编码后实时上传到流媒体服务器，这种交互式教学实现人性化的指导和服务，最后再由流媒体服务器实时到终端计算机，最终完成整个学习的过程。
2.3 讲座直播学校的教学活动中，经常会聘请专家和知名教授进行学术交流，利用流媒体技术还可以实现校园网上学术活动的实时转播。由于场地或其他因素的制约，并不是每个人都能亲临现场，用一台摄像机放在活动现场，用摄像机拍摄下专家的报告过程，就可以利用流媒体技术的实时流式传输特性，经采集、编码后再实时地上传给流媒体服务器，这样，学生就可以在不同的地点在同一时间聆听现场报告，它对做专题报告也同样适用。最后由流媒体服务器实时到其他教室的终端计算机上，实现教学资源利用的最大化，感受网络视频直播的优势和魅力。
2.4 视频点播教师可以把自己授课用的电子讲稿、视听素材上传到网上，或者根据课堂教学的要求,自由的点播教学资料，利用流媒体技术将大量的音频视频资料存储在校园网服务器上。讲课时根据课堂教学进程随时点播相关资料，不但增强了教学的直观性，而且提高了课堂教学效率，能给学生提供更为丰富多彩的教学信息，实现实时控制内容的播放状态，使得课堂内容更加声情并茂。
3目前制约流媒体应用的因素
通常情况下，媒体流传送给客户浏览器的过程实际是并行传输的过程。而在Internet上同步传输多媒体内容意味着我们必须将内容精确地传送到浏览器，这对传输过程中的同步技术要求很高，因此目前影响流媒体技术发展的最大问题是网络带宽。在目前利用现代网络技术建立起来的校园网所提供的几十兆甚至上百兆的网络带宽情况下，许多基于校园网的同步多媒体教学是完全可以实现的。
就目前来讲，能够在互联网上进行多媒体交互教学的流媒体技术流媒体有RealSystem、Flash、Shockwave等流媒体技术，这些流媒体技术结合其他多种网络实现技术，再充分利用传统多媒体教学资料库，我们将能够更有效地开展基于网络的教学，提高教学效果。流媒体的动态性、交互性、实时性将使远程教学变得更加个性化，为了使流媒体的应用更加普及，还需要对流媒体的关键技术进行深入的研究，使得流媒体能在教育行业展示出广阔的应用前景。
参考文献：
[1]刘璋.VOD视频点播关键技术[J].云梦学刊.2008(S1).
一、流媒体的概念与特点
流媒体是指运用可变带宽技术，在数据网络上按时间先后顺序传输和播放连续音／视频数据的一种格式。流媒体在播放前只将部分内容缓存，并不下载整个文件，在数据流传送的同时，用户可在计算机上利用相应的播放器或其它的硬件、软件对压缩的视音频等流式多媒体文件解压后进行播放，这样就节省了下载等待时间和存储空间，延时大大减少，而多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。
二、流媒体系统及其关键技术
流媒体数据流具有连续性、实时性、时序性三大特点，具有严格的前后时序关系。
流媒体系统的组成
流媒体系统包括音视频信号编解码、存储、流媒体服务器、流传输网络、用户端播放器五个部分，原始音视频流经过编码和压缩后，形成媒体文件存储，媒体服务器根据用户的请求把媒体文件传递到用户端的媒体播放器。
流媒体文件格式
流媒体文件是将一个视频分段传送，用户不必等待整个内容传送完毕，就可以观看到即时、连续的内容，甚至可以随时暂停、快进、快倒。由于不同公司的文件格式不同，传送的方式也有所差异，以下是目前流行的几种流媒体文件格式。
(1)Microsoft公司的WMV格式
(2)Adobe公司的FLASH格式
(3)苹果公司的QuickTime格式
流媒体系统的关键技术
流媒体系统中，影响流媒体播放质量的三个最关键的因素是：编码和压缩的性能与效率、媒体服务器的性能、媒体流传输的质量控制。
(1)编码／压缩
流媒体系统中的编码用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式。
(2)流媒体服务器
流媒体服务器是流媒体应用的核心系统，是运营商向用户提供视频服务的关键平台。其主要功能是对媒体内容进行采集、缓存、调度和传输播放。服务器性能的关键指标是流输出能力和能同时支持的并发请求数量。
(3)流媒体传输网络
流媒体传输网络是适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络。
流媒体在因特网上的传输必然涉及到网络传输协议，这是制约流媒体性能的最重要的因素。为了保证对网络拥塞、时延和抖动极其敏感的流媒体业务在面向无线网络中的服务质量，必须采用HTTP、RTP、RTC P、RTSP、RTMP等合适的协议。
三、流媒体在宽带网络的应用及在国内外的发展
关键词：流；流媒体；视音频；网络协议；视频点播
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)20-30340-04
Network Streaming Media and Its Application
XIA Gui-lin, YAN Xiao-yan
(Department of Computer, Science Chaohu College, Chaohu 238000, China)
Abstract: The 21st century is the era of Internet, the development of Internet has already changed people's life fundamentally, and the development of the network multimedia technology more abundant network resources. Network flow media appearance and development of technology is it look at audio frequency data transmission, search at network and receive this line of problems receive basic settlement to make. This text from flow basic conception of media, involve flow about agreement and three major mainstream performance person who compare respect of media explain. Explained in detail finally that application in auxiliary education of the computer of the media flows. And setting up of the campus network video request system of the media flows on the basis of Web.
Key words: streaming; streaming media; Audio/Video; network protocol; VOD
1 引言
传统的网络传输数据主要表现为文字和图片，而视、音频等多媒体数据的传输到接受等技术长期以来没有得到很好的解决。网络流媒体技术的出现为视、音频文件在网络上传输和接收提供了更强大和坚实的技术支持。流媒体技术的发展为“线上音乐”和“线上影片”等视音频点播系统成为了可能并得到了长足的发展。当然，流媒体技术的发展也必将推动我国传统教育模式的发展和转变。
2 流媒体技术
流技术指把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网站服务器上，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个文件下载到自己机器后才可以观看的网络传输技术。
该技术先在使用者的电脑上创造一个缓冲区，在播放前预先下载一段资料作为缓冲。只需要在经过几秒或几十秒的启动延迟后便可观看；流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体的总称。
2.1 流式传输基本原理及一般过程
流式传输的实现需要缓存来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能够连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。
用户选择某一媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原是信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动A/Helper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。
A/Helper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP），以交换A/V传输所需的控制信息（RTSP提供了操作播放、快进、快倒、暂停以录制等命令的方法）。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper程序），一旦A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。
实现流式传输一般都需要专用服务器、播放器、网络传输和控制协议以及流媒体传输和控制协议的支持，其基本原理如图1所示。
图1 流式传输原理图
2.2 实现流式传输的两种方法
顺序流式传输（Progressive streaming）是顺序下载，常被称作HTTP流式传输。在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的部分，而不能跳到还未下载的前头部分。
实时流式传输（Realtime streaming）指保证媒体信号带宽与网络连接匹配，使媒体可被实时观看。实时流式传输与顺序流式传输不同，它需要专用的流媒体服务器和传输协议，特别适合现场时间，也支持随机访问，可快进或后退以观看前面或后面的内容。
2.3 流媒体传输协议
流媒体文件在Internet传输除了需要有基本的TCP/IP协议的支持外，还需要有流媒体传输控制、媒体数据传送、媒体播放控制等协议的支持下才能安全、准确地从网络服务器端抵达客户端。
RTP（Real-time Transport Protocol）即实时流传输协议，用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的时提供时间信息和实现流同步。
RTCP（Real-time Transport Control Protocol）即实时流传输控制协议，它和RTP协议一起提供流量控制和拥塞控制服务。RTCP包中含有已发送数据包的数量、丢失数据包的数量等统计资料，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。
RTSP（Real-Time Streaming Protocol）即实施流协议，是由Real Networks和Netscape共同提出的，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在结构上位于RTP和RTCP协议之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。
SDP（Session Description Protocol）即媒体描述协议，它是服务器端生成的描述媒体文件的编码信息以及所在服务器的连接等信息。客户端可以通过它来配置播放软件的设置，如视音频解码器，接受视音频数据的端口等。
RSVP（Resource Reserve Protocol）即资源预定协议，由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感，要在网络中传输高质量的音频和视频信息，除带宽要求之外，还需要其他更多的条件，使用RSVP协议可以预留一部分网络资源（带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS（质量服务数据包计划程序）。
3 网络流媒体性能比较
到目前为止，Internet上使用较多的流媒体播放格式或流媒体平台主要有RealNetworks公司的Real System、Microsoft公司的Windows Media Technology、Apple公司的QuickTime、IBM公司的VideoCharger、Oracle公司的OVS、Cisco公司的IP/TV、SGI公司的Kasenna MediaBase、Sun公司的Sun StorEdge。
下面将以Real System、Windows Media Technology、QuickTime这当今网络三大主流流媒体技术及其性能进行比较。
3.1 系统组成
表1 三大流媒体技术比较
3.2 播放方式
在流媒体领域主要有三种媒体播放方式：单播、组播、点播和广播。
单播是指在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机；组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上；点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流；广播是指用户被动接受流。在广播过程中，客户端接受流，但不能控制流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户。
综上所述，组播吸收了上述两种发送方式的长处，克服了上述两种方式的弱点，将数据包的单独一个拷贝发送给需要的那些客户。组播不会复制数据包的多个拷贝传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些用户，保证了网络上多媒体应用占用网络的最小带宽。
正是基于组播技术的优势，上述三大主流流媒体系统也是主要采用组播方式传送多媒体数据流，只是数据流的编码压缩方式和具体的发送过程有所差异，下面将分别加以阐述：
3.2.1 Real System
RealServer中的组播是将一个现场直播流同时传递给多个客户端，而无需为每一个客户的连结发送一个单独的数据流，客户端只需连接到该数据流，而不是连接到RealServer服务器，从而降低带宽的使用。RealServer的组播又分两种：反向信道组播（back-channel multicast）和可伸缩组播（scalable multicast），当然这两种方法也可同时使用。
1) 反向信道组播（back-channel multicast）
反向信道组播在客户端和服务器之间保持一个用于统计和控制信息交互的控制信道，如图2所示。由于客户端和RealServer之间的信息交换是双向的，从而能发送验证信息、用户统计及服务质量信息等可以现实客户端的情况。
图2 反向信道组播
2) 可伸缩组播（scalable multicast）
图3 可伸缩组播
与反向信道组播相比，可伸缩组播没有控制信道，单这种方法占用更少的带宽，RealServer的系统资源使用也少，由于传输是单向的，可伸缩组播能向无限的用户播放，提供验证、连接统计和智能流功能，如图3所示。
3.2.2 Windows Media Technology
Windows Media服务允许在Windows Media服务器间分发ASF流。在Windows Media服务器间分发ASF流首先要建立分发广播站，分发广播站是一个器帮助作用的广播站，是将一个服务器中的ASF流分发到另一个服务器中的广播站，这样下一个服务器将可以组播传送来的ASF流。
可见，Windows Media服务器分发ASF流主要包括以下三个基本步骤：
1) 从Windows Media服务器分发.asf文件，创建一个点播单播点。分发由Windows Media编码器、Windows Media广播站，或远程单播点生成实况流，创建广播单播点。
2) 在目标Windows Media服务器中，创建一个广播站、节目和流以接收分发的内容。
3) Windows Media服务器组播流。
Windows Media服务器组件可以配置为向客户端发送组播流，从而避免使用大量的网络带宽。广播站用来向客户端Windows Media Player发送组播ASF流。
3.2.3 QuickTime
在QuickTime系统中，客户端通过接受SDP（Session Description Protocol）来知道如何加入一个组播组。SDP文件通常贴在网站上来预告节目，SDP文件包含组播地址和端口，同时还包括流的描述信息。
因为并不是所有的路由器都支持组播，在不支持组播的网络上，客户端可以通过与反射服务器建立连接来接收组播。反射服务器是一个RTSP服务器，反射服务器加入组播，将组播转换成一系列单播，然后将流发送到向它发出请求的客户端。
3.3 编码技术
3.3.1 Real System
Real System采用可扩展视频技术作为其主要视频编码解码，如其名称所示，此编码解码具有可扩展行为的能力，如连接速率低于编码时采用的速率，播放时服务器端丢弃不重要的信息，播放器解码尽可能还原视频质量，采用小波变换算法将信号编码成一系列顺序片断，使扩展性成为可能。
3.3.2 Windows Media Technology
Windows Media Video/Audio是微软视音频技术的首要codec，WMV派生于MPEG-4，是流式视频中质量最高的codec之一，WMA类似于MP3，并具有两大优势：特别适合于低速率传输，在给定速率下可获得更好的质量。其算法基于Windows Media Encoder v7。
3.3.3 QuickTime
美国Apple公司的QuickTime电影文件已成为数字媒体领域的工业标准，这种文件格式不仅可以存储单个的文件内容（视频帧或音频采样），而且能够保存对该媒体作品的完整描述。这种文件格式是由一个或多个轨道组成，每个轨道都独立于其他轨道，轨道提供一个强大而灵活的结构，使用它可以精确地控制以产生复杂的交互电影，每个轨道都代表一个独特的随时间变化的功能。
纵观以上三大主流流媒体系统，RealNetworks公司是世界领先的网上流式视音频解决方案的提供者，提供从制作端、服务器端到客户端的所有产品，但是价格较贵。而微软的流媒体解决方案在微软视窗平台上视免费的，制作端和播放器的视音频质量都上佳，而且易于使用；但目前在整体解决方案和RealNetworks的产品相比还有差距，且只能在微软视窗平台上上使用（播放器出外）。Apple公司的QuickTime，尤其是QuickTime4视苹果公司最新的流视频平台，对于使用Mac OSX的用户来说是一个比较理想的流视频方案选择，是仅次于RealPlayer与Windows Media Player的流视频播放器。
4 网络流媒体应用――视频点播系统（VOD）
一个完整的流媒体解决方案应是相关软硬件的完美集成，它大致包括下面几个方面的内容：1)内容采集；2)视音频捕获和压缩编码；3)内容编辑；4)内容存储和播放；5)应用服务器内容管理、。
VOD（Video on Demand）是视频点播技术的简称，也称为交互式电视点播系统，它通过多媒体网络将视频节目按照个人的意愿送到千家万户，根据用户的需要播放相应的视频节目，从根本上改变了用户过去被动式看电视的不足。
VOD系统主要由三部分构成：
4.1 服务端系统
服务端系统主要由视频服务器、档案管理服务器、内部通讯子系统和网络接口组成。
其各部分功能如下：
1)档案管理服务器主要承担用户信息管理、计费、影视材料的整理和安全保密等任务；
2)内部通讯子系统主要完成服务器间信息的传递、后台影视材料和数据的交换；
3)网络接口主要实现与外部网络的数据交换和提供用户访问的接口；
4)视频服务器主要由存储设备、高速缓存和控制管理单元组成，其目标是实现对媒体数据的压缩和存储，以及按请求进行媒体信息的检索和传输。
对于交互式的VOD系统来说，服务端系统还需要实现对用户实时请求的处理、访问许可控制、VCR（Video Cassette Recorder）功能（如，快进、暂停、重绕等）的模拟。
4.2 网络系统
网络系统包括主干网络和本地网络两部分。因为它负责视频信息流的实时传输，所以是影响连续媒体网络服务系统性能极为关键的部分。当前，可用于建立这种服务系统的网络物理介质主要是：CATV（有线电视）的同轴电缆、光纤和双绞线。而采用的网络技术主要是：快速以太网、FDDI和ATM技术。
4.3 客户端系统
目前，根据不同的功能需求和应用场景，主要有三种VOD系统：NVOD，TVOD，IVOD；其中IVOD称为交互式点播电视，它比前两种方式有很大程度上的改进。它不仅可以支持即点即放，而且还可以让用户对视频流进行交互式的控制。这时，用户就可像操作传统的录像机一样，实现节目的播放、暂停、倒回、快进和自动搜索等。
5 基于Windows Media流媒体技术的校园网视频点播系统的搭建
网络多媒体技术的进步为现代教育提供了新的手段，基于流媒体技术的校园网视频点播已经成为网络教学形式之一。流媒体技术克服了过去传统下载音视频信息存在延迟的缺陷，实现了连续的互动的教学方式，改变过去一成不变的面对面的课堂教学模式。学生可以根据自己的实际情况，安排教学计划，利用校园网享受高质量的教育。
下面将从网络视频点播系统的实现涉及系统平台的选择、视音频的制作－采集站、视频服务器的选择、Web服务器点建设和数据库管理以及客户端等这几个方面加以阐述：
5.1 系统平台的选择和系统体系结构
微软开发的Windows Media 是一种能适应多种网络带宽的流式多媒体信息的平台，可以提供包括流媒体的制作、、播放和管理的解决方案，且其成套产品集成在Windows 2000 Server 中，不需要额外购买，所以投入相对较少，我们选取它作为系统平台。主干网为1000M高速交换式光纤以太网，二级节点交换速率为10/100Mbps。使用网页制作工具Dreamweaver 和 ASP技术制作了网站对外，利用SQL Server数据库系统对各类资源进行管理，对每个节目的观看次数进行统计（见系统结构图）。
图4 系统结构图
5.2 采集工作站
采集工作站是带视频采集卡和编码器的计算机，用于流媒体文件的制作与生成。由于编码占用大量CPU的活动，所以建议选用处理器为Pentium III 400 以上，内存大于256M，高速硬盘的计算机。编码器采用微软2002年底最新的Media Encoder 9.0，其主要的特色在于容易使用，高品质编码，能有上佳的输出品质，增强的可程序化与管理。另外还可以通过采集卡采集录像机、电视机、VCD机、DVD机等输入的视频信号。
5.3 视频服务器
视频服务器是安装了流媒体服务软件的服务器，提供视频节目服务，监控系统运行状态，存储视频节目。我们选用Dell PowerEdge 4600 服务器，采用Windows 2000 Advance Server操作系统，安装Windows Media Service作为Windows Media服务器，使用户能够通过网络传输流媒体内容。
5.4 Web服务器和数据库管理
Web服务器的Web服务由Windows 2000 Server中内置的IIS提供。因为IIS对ASP脚本支持较好，我们在制作Web页面时采用了VBScript脚本语言编写ASP脚本程序，实现对视频资料库的查询。数据库采用Microsoft SQL Server，用于视频资料和用户信息的管理。
系统通过Web页面为用户提供资料检索服务，便于用户查找所需的内容。通过数据库关键字搜索功能，提供多种途径的检索服务，如名称、类别、地区等。
5.5 客户端
由于采用浏览器-服务器模式，所以客户端只需安装IE5或以上版本和Windows Media Play 9.0即可，用户使用十分方便，基本无需维护。
6 结束语
网络技术的飞速发展，尤其是宽带技术的逐渐成熟为流媒体技术的应用和进一步发展铺设了一条宽广、平坦的道路。流媒体技术的发展为广大网络用户搜索、获取、存储和传送视音频资料提供了极大的便利，不仅提高了网络利用率，丰富了人类生活，也为网络资源的进一步丰富和完善提供了条件。
流媒体技术的发展和逐渐成熟也逐渐为教育现代化改革一道利器。教育资源的表现形式发生了重大的变化，教育信息的表达、传送、接受和存储随着流媒体时代的到来将会显得更加的生动、便捷，不仅提高了学习者的学习兴趣，也进一步提高了学习者的学习效率，它将成为网络学习的一种重要方式。
参考文献：
[1] 钟玉琢，向哲. 流媒体和视频服务器[M]. 清华大学出版社，2003.6.
[2] 唐天虹，冯宝坤. 实战流媒体[M]. 科学出版社，2003.9.
【关键词】流媒体 启动延时 RTP
自互联网产生以来，受网络带宽的限制，互联网上的信息都以文字、图片等静态数据为主，而音频、视频数据则难以在网上发布。随着ADSL、视迅宽带、FDDI网的出现，网络带宽得到很大的改善，可以达到100M以上的传输速率，但仍无法满足高质量的多媒体信息传输的需要，这就要从数据的传输方式上着手来解决问题。由此，流媒体技
术应运而生。
一、流媒体技术概述
流媒体（Streaming）技术是指在发送端和接收端之间以独立于网络负载的以给定速率传输音频、视频信息的一种传输技术。流媒体具有隐含的时间维、传输的实时性和等时性、高吞吐量等特点。目前因特网由于存在带宽不足、服务质量控制机制较弱等局限性，难以满足流媒体的实时性要求，为此因特网工程任务组（IETF）制定了一系列支持流媒体实时传输和服务质量控制的协议，如 RTP、RSVP、RTCP等。其中，RTP是所有这些协议的基础。在网络上传输音频或视频等多媒体信息，目前主要有下载回放和流式传输两种方案。下载回放方式时间长、占的内存多，要求用户等到整个文件全部下载完毕才能回放。流式传输中声音、影像等通过网络向用户计算机进行连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。
流媒体技术是一种使用流式传输连续的时基媒体的技术。流式传输方式是将视频、音频等其他媒体压缩为一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送，只需要在用户端缓存足够可播放的视频容量就可以开始播放。
二、流媒体系统的组成
1、编码工具。即用于创建、捕捉和编辑多媒体数据，形成流媒体格式。利用媒体采集设备进行流媒体的制作。它包括了一系列的工具，从独立的视频、声音、图片、文字组合到制作丰富的流媒体。这些工具产生的流媒体文件可以存储为固定的格式，供发布服务器使用。
2、流媒体数据。即媒体信息的载体。常用流媒体数据格式有.ASF、.RM等。
3、服务器。即存放媒体数据。由于要存储大容量的影视资料，因此该系统必须配备大容量的磁盘阵列，具有高性能的数据读写能力，可以高速传输外界请求数据并具有高度的可扩展性、兼容性，支持标准的接口。这种系统配置能满足上千小时的视频数据存储，实现片源的海量存储。
4、网络。即适合多媒体传输协议甚至是实时传输协议的网络。流媒体技术是随着互联网络技术的发展而发展起来，它在现有互联网络的基础上增加了多媒体服务平台。
5、播放器。即供用户欣赏网上媒体的软件。流式媒体系纺支持实时音频和视频直播和点播，可以嵌入到流行的浏览器中，可播放多种流行的媒体格式，支持流媒体中的多种媒体形式，如文本、图片、Web页面、音频和视频等集成表现形式。在带宽充裕时，流式媒体播放器可以自动侦测视频服务器的连接状态，选用更适合的视频以获得更好的效果。目前应用最多的播放器有美国Real Networks公司的Real Player、美国微软公司的Media Player、美国苹果公司的Quicktime三种产品。
目前，Real System 被认为是在窄带网上最优秀的流媒体传输系统，其允许的带宽限制从28.8kbps的拨号上网到10M 的局域网，允许点播的人数从 100 流到 1000 流甚至无限流。Real System 系统由三部分组成。一是媒体内容制作工具Real Producer。主要是用于压缩制作多媒体内容文件，实时压制现场信号并传送给Real Server进行现场直播；也可以把其他音频、视频和动画等多媒体文件格式转换成Real Server支持并进行流媒体广播的 Real格式。二是服务器引擎 Real Server。它是目前国际上最强力的因特网和Intranet上的流传播服务引擎，利用该服务引擎用户可以在客户端无须等待数据全部下载完毕即可实时收看直播节目。三是客户端播放软件 Real Player。用来向服务器发出请求，接收并回放从 Real Server传送的媒体节目。
三、流式传输协议
流媒体协议是流媒体技术的一个重要组成部分，也是基础组成部分。因特网工程任务组的主要工作是设计各种协议来规范与发展世界标准化组织，现已设计出几种支持流媒体的传输协议。
1、RSVP（资源预留协议）。该协议促使流数据的接收者主动请求数据流路径上的路由器，并为该数据流保留一定的资源（即带宽），从而保证一定的服务质量。RSVP是一个在IP上承载的信令协议，它允许路由器网络任何一端上终端系统或主机在彼此之间建立保留带宽路径，为网络上的数据传输预定和保证服务质量。
（1）RSVP协议中涉及到发送者和接收者的概念，这两个概念是在逻辑上进行区分的。发送者指发送路径消息的进程，而接收者是指发送预留消息的进程，同一个进程可以同时发送这两种消息，因此既可以是发送者也可以是接收者。
（2）资源预留的分类。专用预留：它所要求的预留资源只用于一个发送者，即在同一会话中的不同发送者分别占用不同的预留资源。共享预留：它所要求的预留资源用于一个或多个发送者，即在同一会话中的多个发送者共享预留资源。
（3）RSVP提供两种发送者选择方式。通配符方式：默认所有发送者，并通过预留消息中所携带的源端地址列表来限制通配符滤波器。显式指定方式：滤波器明确指定一个或多个发送者来进行预留。
2、RTP（实时传输协议）。用于Internet上针对多媒体数据流的传输。RTP协议为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务，如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。应用程序通常在UDP上运行RTP以便使用其多路结点和校验服务。RTP可以与其他适合的底层网络或传输协议一起使用。如果底层网络提供组播方式，那么RTP可以使用该组播表传输数据到多个目的地。
3、RTCP（实时传输控制协议）。实现通过客户端对服务器上的音视频流做播放、录制等操作请求。该协议通过RTSP协议实现了在客户端应用程序中对流式多媒体内容的播放、暂停、快进、录制和定位等操作。RTP和RTCP一起提供流量控制和拥塞控制服务。
4、RTSP（实时流协议）。建立并控制一个或几个时间同步的连续流媒体，如音频和视频。尽管连续媒体流与控制流交叉是可能的，但RTSP 本身并不发送连续流，换言之，RTSP充当多媒体服务器的网络远程控制。RTSP 提供了一个可扩展框架，实现实时数据（如音频与视频）的受控、按需传送。数据源包括实况数据与存储的剪辑。RTSP 用于控制多个数据发送会话，提供了选择发送通道（如UDP、组播UDP与TCP等）的方式，并提供了选择基于RTP的发送机制的方法。
总之，随着流媒体技术的不断发展以及网民对流媒体的需求的增加，流媒体技术将会日臻成熟并稳步发展。
参考文献
[1] 肖金秀、蔡均涛：多媒体技术及应用[M].冶金工业出版社，2006．
[2] 郑丽娜：网络流媒体技术及其应用[J].山东通信技术，2005（2）．
1、流媒体的出现
长期以来，由于受到网路带宽的限制，互联网上的数据都是以文字、图片之类的静态内容为主，而那些音频、视频数据很难在网上发布，因为一般非压缩的广播级品质视频需要160Mbps的网络带宽；非压缩CD音质的音频则需要大约2.8Mbps的网络带宽。目前大部分网络用户的带宽还只是56Kbps，这与音频、视频的传播要求相差甚远。网络带宽很难在短期内得到迅速提升，因此要实现网上音频、视频传播就必须在传播文件本身下功夫，这样就出现了流媒体(Streaming media)。所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式，而流式传输方式则是将整个A/V及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。
流媒体技术的开发创意是从传统的TCP/IP协议对通过网络传送信息的控制方法中得到的。当我们通过TCP/IP协议下载文件时，服务器会按照一定的次序将文件分成若干个独立的数据包，然后依次发送出去。而客户端的程序会将这些数据包重新组装起来，最终形成和原来完全一样的完整的文件。这时候，我们就可以对这个文件进行任何可能的操作了。流技术则不然。流技术能够按照特定的顺序将文件发送出去，而播放程序则可以边接收数据边播放他们。
2、流媒体形式简介
目前，在Internet/Intranet上提供流媒体服务的软件中应用广泛、成熟的产品还不多。 根据媒体形式的不同，流媒体可分为如下五类：
1）、流式音频。网上流式音频主要有数字化声音、音乐和语音识别三种形式，如ToolVox,RealAudio,Crescendo MIDI等。
2）、流式视频。如VDO Net公司的VDO Live，CISCO公司的IP/TV， XING Technology公司的StreamWorks等。
3）、流式动画。如Macromedia公司的FLASH矢量动画。
4）、流式图象。新推出的RealPlayer G2支持RealPix流式图象文件格式。
5）、流式文本。新推出的RealPlayer G2支持RealText流式文本文件格式。
二、流媒体实现的关键技术---流式传输
流式传输的定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如视频、音频等）的技术总称。其特定含义为通过INTERNET将影视节目传送到PC机。
1、 流式传输的方式
实现流式传输有两种方法：顺序流式传输（progressive streaming）和实时流式传输（Realtime streaming）。
1)、顺序流式传输（progressive streaming）
顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看再线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前头部分，顺序流式传输不象实时流式传输在传输期间根据用户连接的速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他特殊协议，它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的，这种方法保证电影播放的最终质量。这意味着用户在观看前，必须经历延迟，对较慢的连接尤其如此。
顺序流式文件是放在标准HTTP 或 FTP服务器上，易于管理，基本上与防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如：讲座、演说与演示。它也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。
2）、实时流式传输（Realtime streaming）
实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上，实时流一经播放就可不停止，但实际上，可能发生周期暂停。
实时流式传输必须配匹连接带宽，这意味着在以调制解调器速度连接时图象质量较差。而且，由于出错丢失的信息被忽略掉，网络拥挤或出现问题时，视频质量很差。如欲保证视频质量，顺序流式传输也许更好。实时流式传输需要特定服务器，如QuickTime Streaming Server、RealServer与Windows Media Server。这些服务器允许你对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。实时流式传输还需要特殊网络协议，如：RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。这些协议在有防火墙时有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。
2、流式传输的原理
1）流式传输的实现途径与过程
首先，多媒体数据必须进行预处理才能适合流式传输，这是因为目前的网络带宽对多媒体巨大的数据流量来说还显得远远不够。预处理主要包括两方面：一是降低质量；二是采用先进高效的压缩算法。
其次，流式传输的实现需要缓存。这是因为Internet是以包传输为基础进行断续的异步传输。数据在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因网络暂时拥塞使播放出现停顿。
再次，流式传输的实现需要合适的传输协议。WWW技术是以HTTP协议为基础的，而HTTP又建立在TCP协议基础之上。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。 2） 、支持流媒体传输的网络协议
A、实时传输协议RTP与RTCP
RTP： 实时传输协议（Real－timeTransportProtocol）一种用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。
RPCP： 实时传输控制协议(Real－timeTransportControlProtocol)和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。
RTP是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口：一个给RTP，一个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现，而是作为应用程序代码的一部分。
实时传输控制协议RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。 B、 时流协议RTSP
RTSP：实时流协议 (RealTimeStreamingProtocol) 定义了一对多的应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。
实时流协议RTSP(RealTimeStreamingProtocol)是由RealNetworks和Netscape共同提出的，该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。HTTP与RTSP相比，HTTP传送HTML，而RTP传送的是多媒体数据。HTTP请求由客户机发出，服务器作出响应；使用RTSP时，客户机和服务器都可以发出请求，即RTSP可以是双向的。
C、资源预订协议RSVP协议
RSVP：资源预订协议(ResourceReserveProtocol )正在开发的Internet上的资源预订协议。
由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感，要在网络中传输高质量的音频、视频信息，除带宽要求之外，还需其他更多的条件。 使用RSVP预留一部分网络资源（即带宽），能在一定程度上为流媒体的传输提供方便
3） 、识别流媒体类型的途径--MIME
Web服务器和Web浏览器如何识别流媒体并进行相应的处理呢？答案是MIME。MIME是MultipurposeInternet MailExtensions（通用因特网邮件扩展）的缩略词。它不仅用于电子邮件，还能用来标记在Internet上传输的任何文件类型。Web服务器和Web浏览器都基于HTTP协议，而HTTP都内建有MIME。HTTP正是通过MIME标记Web上繁多的多媒体文件格式。
流式传输的过程一般是这样的：
1、 用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来
2、 然后客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。
3、 A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP），以交换A/V传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。
4、 A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper程序），一旦A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。
需要说明的是，在流式传输中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP两种不同的通信协议与A/V服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行A/VHelper程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器，其基本原理如图一所示。
三、流媒体的播放方式
1、 单播
在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机,这种传送方式称为单播。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询,而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放；管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。
2、 组播
IP组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。采用组播方式，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。媒体服务器只需要发送一个信息包，而不是多个；所有发出请求的客户只需连结到这个数据流而不是连结到视频服务器，从而降低带宽的使用。网络利用效率大大提高，成本大为下降。
3、 点播与广播
点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。
广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。例如，用户不能暂停、快进或后退该流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，而不管用户是否需要。
使用单播发送和广播方式发送的方式会非常浪费网络带宽，组播吸收了上述两种发送方式的长处，克服了上述两种发送方式的弱点，组播不会复制数据包的多个拷贝传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些客户，保证了网络上多媒体应用占用网络的最小带宽。
四、流媒体的文件格式
1、 压缩媒体文件格式
压缩格式有时被称为压缩媒体格式，包含了描述一段声音和图象的同样信息，尽管它的文件大小被处理得更小。很明显，压缩过程改变了数据位的编排。在压缩媒体文件再次成为媒体格式前，其中数据需要解压缩。由于压缩过程自动进行，并内嵌在媒体文件格式中，通常我们在存储文件时没有注意到这点。该过程如图二所示。
2、 流式文件格式
流式文件格式经过特殊编码，使其适合在网络上边下载边播放，而不是等到下载完整个文件才能播放。可以在网上以流的方式播放标准媒体文件，但效率不高。将压缩媒体文件编码成流式文件，必须假如一些附加信息，如计时、压缩和版权信息。编码过程如图三所示。表一列举了常用的流式文件类型。
3、媒体发布格式
媒体发布格式不是压缩格式，也不是传输协议，其本身并不描述视听数据，也不提供编码方法。媒体发布格式是视听数据安排的唯一途径，物理数据无关紧要，我们仅需要知道数据类型和安排方式。以特定方式安排数据有助于流式多媒体的发展，因为我们希望有一个开放媒体发布格式为所有商业流式产品应用，为应用不同压缩标准和媒体文件格式格式的媒体发布提供一个事实上的标准方法。我们也可从以相同格式同步不同类型流中获益。 总有一天，单个媒体发布格式能包含不同类型媒体的所有信息，如计时、多个流同步、版权和所有人信息。实际视听数据可位于多个文件中，而由媒体发布文件包含的信息控制流的播放。常用媒体发布格式如表二所示。
五、媒体服务器
1、媒体服务器的硬件平台
视频服务器的工作模式是当服务器响应客户的视频流后，从存储系统读入一部分视频数据到对应于这个视频流的特定的缓存中，然后此缓存中的内容送入网络接口发送到客户。当一个新的客户请求视频服务时，服务器根据系统资源的使用情况，决定是否响应此请求。系统的资源包括存储I/O的带宽、网络带宽、内存大小和CPU的使用率。
1) 、目前有三中类型的视频服务器结构：
A、通用主机方法
最早的通用视频服务器采用计算机主机来实现其功能，它运行在一个标准的操作系统上，如UNIX系统，硬件由一系列众多的的视频磁盘阵列组成。视频服务器的主要功能是存储、选择、传送大量的数据，却很少进行数据处理。因此，将主机作为视频服务器既不利于发挥主机的主要功能，有增加了系统的成本，因为必须提供大量的并非必须的硬件和软件。因此，有必要研究具有专门的功能、结构简单的视频服务器。
B、紧耦合多处理机
按照视频服务器功能要求，制作出大量完成某项指令或专门功能的硬件单元，然后将相关单元组合成相应的专用系统。这些系统有的擅长创建静止图象，有的是数据库管理器，还有的是网络设备和其它动态视频的数据库。最后将这些系统级联起来构成紧耦合多处理机实现的视频服务器。这种服务器费用低、性能高、功能强，具有解决专项问题的特征，但节目受到一定的限制，扩展性较差。
C、调谐视频服务器
调谐视频服务器的主板有一个有独特微码的嵌入式仿真器控制。磁盘控制器、ATM打包器和记帐计算机接口都利用这些极高速的仿真器来提供它们的功能和各功能块间的通讯。仿真器是通过特殊的寄存器总线和微码紧密耦合的。调谐视频服务器的结构是可扩展的。只要在主板中插入更多的服务通路，就可以达到扩容的目的。
2、 视频服务器的软件平台
网络视频平台包括媒体内容制作、发行与管理模块、用户管理模块、视频服务器。内容制作涉及视频采集、编码。发行模块负责将节目提交到网页，或将视频流地址邮寄给用户。内容管理主要完成视频存储、查询；节目不多时可使用文件系统，当节目量大，就必须编制数据库管理系统。用户管理可能包括用户的登记和授权。视频服务器将内容通过点播或直播的方式播放。对范围广、用户多的播放，可在不同区域的中心（如中国华东上海、华北北京、华中武汉等）建立相应的分发中心，协同完成播放。此外，对商业站点，还应包括计费系统等。网络视频播放的结构如图三所示。
1）任务服务(Session Service)
建立和维持客户和服务器之间的通信通道；为特定的客户设备管理一系列的服务器资源；每一个客户设备只分配一个任务。
2）内容服务(Content Service)
其操作过程如下：
⑴、 为当前的一个或多个视频主题查询内容；
⑵、 容服务返回一个与所需要的视频内容相关联的"assetcookie"；
⑶、 客户把"assetcookie"交给流服务,准备视频内容"流化"
⑷、 流服务用节目解析器解析出"assetcookie"；
⑸、 流服务定位MDS中所关联的节目内容；
⑹、 流服务指引"视频泵""流出"节目内容到客户端。
3）流服务（StreamService）
流服务指引"视频泵"（VideoPump）以实时流的形式分发数据（MPEG-1或MPEG-2传输流）到客户端；同"视频泵"一起执行VCR控制功能（暂停、继续、快进、快退）；客户端通过媒体网络（MediaNet）以流（MediaNetStream）的形式接收BLOB数据；
-BLOB（BinaryLargeOBject）二进制大对象，如bitmap（位图）、imagestills（静止画面）及客户需要下载供本地访问的一些存储在VS中的数据，以可靠方式传输（通过MN），而实时视频流的传输往往被认为是不可靠的（如图五）。
4）媒体数据存储服务（MediaDataStoreService-MDS）
进行文件管理（创建、存储、修改、删除）及目录管理功能；当"视 频泵"(videopump)要"播"一个视频文件时，它先给MDS目录服务器（MDSDirectoryServer）发一个消息打开文件，然后从该目录服务器得到这个文件的磁盘布局数据；由于影像文件都很大，视频服务器采用RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）存储影像文件；所有用来存储影像节目文件的磁盘称作一个卷（volume）,每个卷都有一个TOC（table of contents），存储卷里面的文件及它们在磁盘阵列的位置，TOC的大小决定了一个卷能存储文件的个数；AStripe是卷上所有磁盘同样大小的一块存储空间；Striping是把一个文件分散成片（块）存储在不同的磁盘上，可以减少单块盘的访问次数和时间，以利于并发流的处理；存储节目时，先存tableofcontents（如文件的大小、创建的时间、在磁盘阵列中的位置等），然后横跨磁盘连续地存储，每一块盘上存一个stripe，当写完第一个RAID后，继续下一个RAID，当写到最后一个RAID的最后一块硬盘时，又从第一个RAID写起。当最后一个stripe没写满时，会留下空的小块，下次写盘时，又从下一个RAID开始写盘；因为采用RAID存储机制，当硬盘出现故障，不影响视频服务器正常运行，数据不会丢失。视频服务器还支持"热插拔"（hot－swap）磁盘。
5）文件（节目）上传和下载（FTPService）
视频服务器提供远程访问MDS的能力，即mdsftp。远程客户计算机 运行FTP即可上传和下载视频服务器中的MDS文件（影像节目文件），如图六所示。
视频服务器还提供远程两台视频服务器之间上传和下载MDS文件（影 像节目文件）的能力，这特别适合分布式大规模VOD系统的实现。
6）RTSP服务
RTSP（RealTimeStreamingProtocol）服务处理客户与服务器之间的 通信任务；接收客户基于RTSP协议的请求；把请求映射为适当的基于媒体网络（MN）的视频服务器呼叫；执行呼叫到合适的视频服务器进程；转发视频服务器应答并返回给客户如图七。
六、未来属于流媒体
人们常说互联网是一场革命，实际上在流媒体全面发展之前，这场革命是不彻底的。没有流媒体的互联网无声无影,所谓"虚拟的世界"的说法名与实相去太远。流媒体技术全面应用后，人们在网上聊天就不必用文字表达自己的语言了，直接语音输入就行了。如果想彼此看见对方的容貌、表情，只要双方各有一个摄像头就可以了；电子商务的货品展示也不再限于图片的二维观看了，看到感兴趣的商品，点击后，就会有讲解员和商品的影像出现，可以达到与现实完全一致的展示效果，而且你可以与讲解员进行现场交流；网上新闻也不仅仅只能用文字和图片表达，更有真实感的影像新闻也会出现。非但如此，流媒体还将给互联网带来全新的内容，如网络电视、网络影院、网上教育等。
流媒体发端于美国，目前的流媒体技术都源于美国，而且美国的带宽比国内丰富得多，因此流媒体在美国的应用已经非常广泛。像如今在美国如火如荼的MP3.COM就是得益于流媒体技术. 网络电视,相对于传统电视，它的优势是：
第一，提升电视台的形象，在国内众多的电视台网站中，能够把电视台最大的优势资源－－视频节目在互联网上进行全面应用的电视台并不多，网络电视能够马上提升电视台的国内国际形象。
第二，网络电视是一个全互动的电视概念，它是双向的，对电视台和观众的沟通反馈起着非常大的作用，传统电视这方面是相当弱的，基本上，它是单向的。
第三，网络电视除了能在互联网上进行广播外，它还能让全世界的网民对电视节目进行点播，想看什么就看什么，想什么时候看就什么时候看。传统电视能做到这一点吗？不能。
当IPTV、手机电视、视频监控等流媒体业务风起云涌时，支撑这些应用的流媒体技术也越来越焕发光彩。流媒体是指用户通过网络或者特定数字信道边下载边播放多媒体数据的一种工作方式。现在，以“流”的形式进行数字媒体的传送，可使人们在一定的带宽环境下在线欣赏到连续不断的高品质音频和视频节目，流媒体技术的应用无疑为网络信息交流带来革命性的变化。
怎样进行流式传播
流式传输的实现需要缓存。Internet是以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V源或存储的A/V文件来说，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，需要使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据，通过丢弃已经播放的内容，媒体数据可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。
流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输广播/多播数据。在流式传输的实现方案中，一般采用 。下面就这一协议族作一概括介绍:
RTP/RTCP是用于流媒体数据的传输协议，适用于在IP网上传送实时多媒体数据。这一协议也被应用于VoIP数据流的传送，包括H.323、SIP、MGCP等。
RTSP（实时流协议）是应用级协议，控制实时媒体数据的发送。RTSP提供了一个可扩展框架，使实时音、视频数据的受控、点播成为可能。数据源包括现场数据与存储在剪辑中的数据。该协议目的在于控制多个数据发送连接，为选择发送通道（如UDP、组播UDP与TCP）提供途径，并为选择基于RTP上的发送机制提供方法; 同时为视频点播用户提供类似于VCR(录像机)一样的控制功能，如前进、快退、停止等。
MMS是微软开发的私有流控制协议，主要用于Microsoft Media Server，功能和RTSP类似。
RSVP（资源预留协议）用于在IP网上的路由器之间为特定的业务应用保留QoS资源，如带宽、时延、时延抖动等。由于其扩展性的限制，目前商用网中实际使用得很少。
Multicast协议主要用于在IP网络上实施组播业务，常用的包括IGMP和PIM协议。IGMP协议被用于第2层网络中的组播组的管理，PIM被用于第三层IP网络中的路由器之间组播组的管理，两者经常要被同时使用。
SDP协议被多个媒体控制协议用于对会话类型和媒体类型的描述，在RTSP，SIP协议中都使用SDP来描述会话和媒体类型。例如媒体类型是音频还是视频，以及IP地址等信息。SDP更像是一个语义描述规格而非通信协议。
SMIL（Synchronized Multimedia Integration Language ）是一种由W3C协会开发的基于XML的语言。SMIL被Web开发人员用作把视频、音频、图像、文本等多种内容分割成单个的流传送到客户端。利用这一功能，开发人员可以创建具有多媒体效果的现场讲座，并插入广告等。SMIL常被用于Real系统（ram文件使用SMIL格式），微软的wsx文件也是基于SMIL格式的（asx文件为基于XML格式）。SMIL的技术规范可以在下面的网址中找到: 省略/AudioVideo/。
流媒体系统结构概览
一个完整的流媒体平台通常包括流媒体播放服务器（Media Server）、视频采集制作系统、视频业务管理、媒体系统、数字版权管理（DRM）、存储系统和客户端系统等重要组成部分（图3）。CDN系统也经常和流媒体系统结合部署。
流媒体播放服务器
流媒体播放服务器是系统中最重要的成分，要求在最广的范围、多种连接速度的基础上提供性能最好的多媒体效果，并具有强有力的系统管理和可伸缩性能力，以及具有开放的、标准的、跨平台的架构。其软件系统必须具有很好的传输能力，适合网络。服务器端软件应该具有强大的网络管理功能，支持广泛的媒体格式，支持最大量的互联网用户群与流媒体商业模式。
面对越来越巨大的流应用需求，系统必须拥有良好的可伸缩性。随着业务的增加和用户的增多，系统可以灵活地增加现场直播流的数量，并通过增加CDN部署的方式来支持更多的并发用户数量。
视频采集制作系统
该系统利用媒体采集设备进行Stream的制作与生成。它包括了一系列的工具，从独立的视频、声音、图片、文字组合到制作丰富的流媒体，这些工具产生的媒体文件可以存储为固定的格式，供服务器使用。视频采集制作系统可实时向服务器提供各种视频流，提供实时的多媒体信息服务。
视频业务管理和媒体系统
该系统能对媒体源进行标记，捕捉音频和视频文件并建立索引，建立高分辨率媒体的低分辨率文件，从而可以用于视频节目的审查和基于媒体片段的自动，形成一套强大的数字媒体管理应用系统。同时，该系统包括广播和点播的管理，以及节目管理、创建、及计费认证服务，提供定时按需录制、直播、传送节目的解决方案，管理用户访问等功能。
数字版权管理系统（DRM）
DRM是在互联网上以一种安全方式进行媒体内容加密的端到端的解决方案，它允许内容提供商对其的媒体或节目中指定的时间段、观看次数及其内容进行加密和保护。
存储系统
由于要存储大容量的影视资料，因此该系统必须配备大容量的磁盘阵列，或者采用NAS/SAN结构的网络存储设备，具有高性能的数据读写能力，访问共享数据，高速传输外界请求数据，并具有高度的可扩展性、兼容性，支持标准的接口。这种系统配置能满足上千小时的视频数据的存储，实现大量片源的海量存储。
客户端系统
该系统支持实时音频和视频直播和点播，可以嵌入到流行的浏览器中，可播放多种流行的媒体格式，支持流媒体中的多种媒体形式，如文本、图片、Web页面、音频和视频等集成表现形式。在带宽充裕时，流式媒体播放器可以自动侦测视频服务器的连接状态，选用更适合的视频，以获得更好的效果。目前应用最多的播放器有Real Networks公司的RealPlayer、微软公司的Media Player、苹果公司的QuickTime三种产品。
链接:流媒体传输方式
在网络上传输音／视频等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方案。A/V(音频/视频)文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大; 同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体（time-dased media）由音视频服务器向用户计算机进行连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式传输不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载才能观看的缺点。
流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如视频、音频）的技术总称。其特定含义为通过Internet 将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法: 实时流式传输（Real time streaming）和顺序流式传输（progressive streaming）。一般说来，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如文件使用HTTP服务器发送，则是顺序流式传输（微软的Windows Media也可以作基于HTTP的流式传输，但不是通过HTTP服务器进行）。采用哪种传输方法依赖于用户的需求。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘的方式。
1．顺序流式传输
顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体，在给定时刻，用户只能观看已下载的那部分，而不能跳到还未下载的前面部分，顺序流式传输不像实时流式传输，它在传输期间能根据用户连接的速度做调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件，也不需要其他特殊协议，它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，如片头、片尾和广告，由于该文件在播放前观看的部分是无损下载的，这种方法保证了电影播放的最终质量。但这意味着用户在观看前，必须经历延迟，对较慢的连接尤其如此。对通过调制解调器的短片段，顺序流式传输显得很实用，它允许用比调制解调器更高的数据速率创建视频片段。尽管有延迟，毕竟可以较高质量的视频片段。顺序流式文件是放在标准HTTP 或 FTP服务器上的，易于管理，基本上与防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如讲座、演说与演示。它也不支持现场广播，严格说来，它是一种点播技术。
互联网已经进入多媒体通信时代，流媒体作为一种多媒体传输技术，正逐渐成为互联网的主流应用。但传统的基于 C/S 模式的流媒体系统存在服务能力瓶颈，很难适应大规模的流媒体应用。为此，研究者们提出了基于 P2P 技术的流媒体系统，通过播放节点的相互协作，使整个系统的服务能力随节点数量的增加而增加，具有可扩展性。
P2P 流媒体系统通过节点缓存部分媒体数据并提供给其它节点，来减轻服务器的负荷，进而提高系统服务能力。系统通过一种节点自组织算法，使播放同一媒体文件的节点自行组织成一个以索引服务器为根的树状等级制 P2P 网络，并在树状网络基础上采用逐级上报的资源信息机制，使资源信息集中于负责响应查询的索引服务器上。这使得系统具有较高
的查询效率，并可在能力不同的节点间有效均衡负载。系统在选择数据发送节点时，综合考虑带宽、距离和连接数等因素，可在最大程度上降低服务器负荷，并可避免远距离传输、降低主干网络负荷。在数据传输时，系统的动态监控机制可以保证节点的下载速度满足播放的要求。此外，系统还通过信誉机制来鼓励用户积极共享，以提高系统性能。
一、P2P 概述
P2P 的全称是 peer-to-peer，在英语里 peer 的意思是“（地位、能力等）同等者、同事、伙伴”，体现一种平等的关系，所以 P2P 网络一般也称为对等网络。在 Internet 初期，所有的互联网上的系统都同时具有服务器和客户机的功能，只是后来那些架构在 TCP/IP 之上的应用层软件采用了客户机/服务器的结构，如浏览器和 Web 服务器、邮件客户端和邮件服务器，才使得互联网变得不平等起来。
目前 P2P 在以下几个方面已经得到了广泛的应用：
1．大规模计算：通过采用 P2P 技术，将大量被闲置的普通计算机的计算能力利用起来，来完成以前通常只有昂贵的超级计算机才能完成的大规模计算任务
2．信息检索：利用 P2P 技术开发出的强大搜索工具有实时、全面的特点，可以搜索到每个节点上的最新信息，有着传统的搜索引擎，如 Google(只能搜索到 20%-30%的资源信息，且更新不及时)，所无法比拟的优点
3．数据分发：与传统的 C/S 系统相比，P2P 系统有着较高的数据分发效率，基于 P2P 的流媒体应用就是利用 P2P 技术来高效分发媒体数据。
4．其它应用：除了以上几方面的应用外，P2P 技术还可以应用在如即时通信、海量数据存贮等方面。
二、P2P 流媒体技术综述
基于 P2P 的流媒体系统主要分为两大类，一类是基于应用层多播( applicationlevel multicast, ALM)的系统，另一类是基于单播（unicast）的系统。相对于 IP 多播，应用层多播技术将多播转移到了应用层，可以解决 IP 多播没法在 Internet 广泛布署的问题。应用层多播与 IP 层多播的根本区别在于，IP 层多播在 路 由器的地方进行数据包的复制，然后由路 由器发送给接收者，而应用层多播则是在用户终端节点（end host）处复制，再由
终端节点向其它终端节点转发。
基于单播的 P2P 流媒体系统，也称为非同步 P2P 流媒体系统。尽管有的基于单播的 P2P 流媒体系统中也采用一对多的数据传输方式，但传送的并不是相同的数据，仍然是单播的性质，节点间没有同步的关系。基于应用层多播的 P2P 流媒体系统比较适合于实时视频直播，对于视频点播来说，效率并不高，特别是当用户的播放进度相差较多时。基于应用层多播的 P2P 流媒体系统的另一个问题是：多播树中的叶子节点只作为客户端，没有参与媒体数据的分发，而树中的叶子节点的数量所占比例又非常大，这部分节点没有得到充分利用。对基于单播的 P2P 流媒体系统，其节点利用率较高，每个节点不管带宽大小都能参与系统服务。基于单播的 P2P 流媒体系统主要用于点播应用，对于实时直播却不太适用。
三、基于P2P的视频直播系统设计
利用 P2P 技术为视频直播提供一种经济可行的方案。具体地说，就是利用用户端的空闲
带宽资源，通过用户之间相互共享媒体数据、共同参与系统服务，来达到扩展系统服务能力的目的。
(1) 能够满足流媒体播放的要求。
流媒体播放对数据传输有时序性要求，即媒体文件数据要按从文件头到文件尾的顺序下载。另外，流媒体播放要求数据下载速度必须大于播放速度，否则就会影响播放质量。视频直播系统通过对原始视频的捕获封装并将其划分为片段，按片段的顺序逐个下载来满足时序性要求，同时采用一种动态监控机制，使下载速度在总体上维持在播放速度之上，来保证播放质量。
(2) 能够在能力不同的播放节点间均衡负载。
播放节点之间在带宽、设备处理能力上各不相同，决定了节点参与系统服务的能力也各不相同。所以 P2P 流媒体系统要有均衡负载的能力，避免出现有的节点被闲置，而有的节点却又不堪重负的现象。视频直播系统在节点组织与管理、数据发送节点的选择、数据传输调度等方面都充分考虑到了节点间的能力差异，使每一个节点的服务能力都能得到适度利用。
(3) 能够提供服务质量保证。
在 视频直播中，当用户想要加入系统时，需要向一个起控制作用的索引服务器提出申请，索引服务器根据系统的服务能力要大于总的带宽需求的原则来决定是否接纳用户的请求，在带宽上为服务质量提供了基本保证。另外，系统在数据传输时采用了一种动态监控机制，来保证用户的下载速度满足播放的要求。
关键词：网络教学；流媒体技术；课件制作
1 引言
随着网络媒体的发展，流媒体技术作为一种新的网络技术，不仅满足了人们娱乐的需要，在学校的教学中也得到了广泛的应用，已给传统教育注入了新的活力。它的互动性、实时性、实用性、自主性、共享性等优势正在被教学实践所接受，它在教育领域中的应用，能对教学起着很好的推动作用。
2 流媒体技术
2.1 流媒体概念
流媒体 (Streaming Media)是一种新兴的网络传输技术,在互联网上实时顺序地传输和播放视/音频等多媒体内容的连续时基数据流，流媒体技术包括流媒体数据采集、视/音频编解码、存储、传输、播放等领域。
2.2 流媒体技术
以前人们在网络上观看电影或收听音乐时，必须先将整个影音文件下载并存储在本地计算机上，然后才可以观看。与传统的播放方式不同，流媒体技术是一种基于时间的连续实时传输技术，使用专门的协议在线播放，用户端对数据流采用边接收、边播放、边丢弃的方式。流媒体数据流具有三个特点：连续性(Continuous) 、实时性(Real - time) 、时序性，即其数据流具有严格的前后时序关系。因此，通过流方式进行多媒体数据流的传输，即使在网络非常拥挤或很差的拨号连接的条件下，也能提供清晰、不中断的影音信号给观众，实现了网上动画、影音等多媒体的实时播放。
流式传输的实现需要合适的传输协议。TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时多媒体数据。
2.3 流式传输方法
流式传输的定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如视频、音频等）的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：顺序流式传输（Progressive streaming）和实时流式传输（Real time streaming）。
3 流媒体技术在网络教学中的应用
在网络上利用流式媒体技术能较好地实现实时授课，学习者可以不受地点和时间的限制，在任何一台能接到网络的多媒体计算机上接受课堂教育，构成一种”面对面”的教学环境，这种授课方式使教师的教学手段更加丰富，可用各种信息媒体如语言、文字以及作为辅助的图形、图像、动画、视频等多媒体信息完整地展现给学习者，运用多媒体技术和网络技术开展计算机辅助教学由于其生动活泼的表现形式，能有效地吸引学生的注意力，激发学习兴趣，调动学习者的深层次思维，加深对所学内容的理解。教师也能即时发现学生的反馈信息，及时凋整课堂教学。
3.1网络媒体素材库的建设
随着流媒体应用的深入及教学需要的不断发展，人们对于计算机辅助教学的要求越来越高，而现有的以服务于特定课堂教学为中心的模式的缺点也越来越明显。解决这个问题的有效措施就是建设多媒体素材库。对于于教学中的课件单元、教案、习题、电教片、会议资料、教学录像或电台已播放的教育类节目等，我们都可以将这些资源和节目编码后转换成流式文件，然后按照用途进行归类存储为素材库。素材库就是按照一定的原则把各类素材组织起来，并集中存储．管理和维护，以利于素材的有效利用。当教师或学生需要时，再从素材库中调用使用，资源得到了共享。
3.2 网络直播系统
网络视频直播对于高职院校的在线教学讲座、会议实况、思想教育都具有很高的价值。网上直播要求系统具备高传播率、数据同步、数据流的分流、高稳定性等特性。实现网络的视音频传输最好的解决方法就是采用实时流媒体技术。在网络教学中可采用流媒体技术将将教师上课实景制作成流式音/视频文件后放到流媒体服务器，然后通过网络传送到各终端进行直播，学生通过网络视频进行学习，可使分散在不同地点的学生能在同一时间听老师的课，实现了大范围教学，较好地解决了教学硬件的不足，达到资源共享，提高教学效益。
3.3 网络点播系统
视频点播（Video On Demand）技术改变了长期以来广播式的单向视频传播方式，满足了人们对视频播放进行实时控制的愿望。对于非实时流媒体信息，可以由用户点播的流媒体课件，教学课件可通过各种课件设计编辑软件进行编辑制作，然后再上传到服务器，再由用户点播，可以灵活控制播放的时间，使学生的学习时间和学习内容相对灵活，能更好地培养学生的自主学习能力，达到教学效果。通过点播学习，学生可结合自己的实际情况，可以反复学习掌握不好的内容，对于优秀学生，可以有选择地学习自己感兴趣的内容。而不必限于课堂上老师所讲内容，真正做到了随时随地的自主学习。
4 流媒体课件制作
流媒体课件的制作可通过Windows Media系统实现。Windows Media系统由三部分构成：媒体服务器(Windows Media Server)、客户端媒体播放器(Windows Media Player)、媒体文件制作工具Windows Media Tools，Media Tools是整个方案的重要组成部分，它提供了一系列的工具帮助用户生成ASF(Advanced Streaming Format)格式的多媒体流，主要包括媒体编码器一Windos Media Encoder、ASF文件制作工具一一Media author和ASF文件编辑工具——Media ASF Indexer)。
为了实现交互教学，用摄像机将教师授课过程拍摄下来，通过采集卡完成音/视频的采集，并完成模拟视频信号的数字化。Windows Media编码器将数字化的视频信号和音频信号进行实时压缩编码，再将它与上课所用的PPT或WORD文件讲义，编辑生成实时的ASF数据流文件，合成表现力丰富的流媒体课件，并上传到Windows Media Server服务器，实现网上广播，远程的学生启动Windows Media Player在网上实时收看。如在点播系统中的课件,学生在课后还可以通过浏览器访问流媒体服务器来继续观看上课视频进行学习。学生可以向多媒体网络教学服务器请求指定课件的播放，也能自行选择学习内容，不受时间地点的限制，并且可以控制开始、暂停、前进和后退等播放过程。运用流媒体的视频点播系统可使学习者做到真正意义上的心随所愿地定制学习，摆脱了时间、空间和学习内容的约束，学习效果明显。
5 结语
随着Internet的发展 ，流媒体技术已逐渐成为Internet中视音频传输的核心技术。基于流媒体技术的网络教学能发挥学生的自主能动性，跨越时间和空间的限制，实现了随时随地授课和学习，而且其较强的交互性和真实性大大促进了人类的有效学习，能最大限度的发挥了人力、物力资源，实现了优秀教育资源的共享，提高了教学效益。因此，流媒体技术将会在教学中发挥重要的作用，将是学校教育手段的重要补充。
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（武汉大学 430072）
[摘 要]：本文研究了流媒体技术的实现原理，并提出了一种流媒体在校园网中的应用方案，最后介绍了流媒体技术的最新现状及前景。
[关键词]：流媒体 RTSP WM REAL
流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。
流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如视频、音频）的技术总称。其特定含义为通过Internet 将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Realtime streaming）和顺序流式传输（progressive streaming）。一般说来，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。采用那种传输，！方法依赖你的需求。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。
1．流媒体技术原理
流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/V源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。
流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTP/TCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。
流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。
关键词:流媒体;相关技术;应用
1 流媒体概述
音/视频(a/v)等多媒体信息是在时间上展开的数据流,具有数据量大和实时等特点。要在多媒体终端(如pc)上再现或回放多媒体信息,获得平滑的多媒体数据流非常重要。当用户通过下载方式将网络中服务器的数据保存至本地终端dsm(数字存储媒质,如计算机硬盘)后,通过数据总线在dsm和内存之间进行传输不难实现。但采用下载方式,用户必须考虑两个因素:对客户端的存储需求和播放启动延时。因为a/v文件一般都较大,需要很大的存储容量;而且由于网络带宽的限制,下载需要花费较长的时间。
流媒体技术解决的问题就是:采用流式传输方式直接从网络上得到平滑的数据流,无须首先把多媒体数据下载到本地终端在采用流式传输的系统中,声音、影像、动画等信息从网络中音视频服务器向用户终端(如pc、pda等)连续、实时传送,用户不必象下载方式那样等到整个文件全部下载完毕,只需经过短暂的启动延时(缓冲)即可在用户的计算机上通过解压设备(硬件或软件)解压后进行回放,数据的剩余部分在后台继续从服务器下载这种对多媒体数据边下载边回放的方式不仅使启动延时缩短,而且不需要本地终端有太大的存储容量。
2 流媒体的传输方式
2.1 顺序流式传输
即在给定时刻,用户只能观看已下载的部分,而不能跳过还未下载的部分,它不像实时流式传输那样在传输期间根据用户连接的速度进行调整。由于文件在播放前观看的部分是无损下载的,顺序流式传输方式适合高质量的短片段,如片头、片尾和广告,不适合长片段和有随机访问要求的视频、讲座、演说与演示,也不支持现场广播。严格说来,它是一种点播技术。
2.2 实时流式传输
是指媒体传输时信息带宽能自动动态适应网络带宽,保证媒体信号带宽与网络连接相匹配,使媒体可被实时观看到。它与顺序流式传输不同,需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输适合现场事件,也支持随机访问,用户可快进或后退观看前面或后面的内容。理论上,实时流一经播放就可不停地收看,但实际上,可能会发生周期暂停。
2.3 二者的比较
(1)从视频质量上讲,实时流式传输必须匹配连接带宽,由于出错丢失的信息被忽略掉,网络拥挤或出现问题时,视频质量会下降;如欲保证视频质量,顺序流式传输更好。
(2)实时流式传输需要特定的服务器,如quicktime streamingserver、real server与windows media server,这些服务器允许对媒体发送进行更多级别的控制,因而系统设置、管理比标http服务器更复杂。
(3)实时流式传输还需要特殊的网络协议,如:rtsp(realtime streaming protocol)或mms(microsoft media server),这些协议在有防火墙时有时会出现问题,导致用户不能看到一些地点的实时内容;而顺序流式传输与防火墙无关。
3 流媒体传输质量的控制
3.1 智能(intelligence and ability)流技术
系统能够自动检测网络状况并将视、音频流的属性调整到最佳,使用户收到与其连接速度相符的媒体流。智能流技术的实质是通过c/s应用层的速率反馈机制探测网络带宽变化,利用媒体流的多速率层次编码能力,在服务器端动态的调节媒体流的传输速率,以保证用户在网络带宽变化条件下仍能收到质量较好的媒体流。
3.2 分流(splitting)技术
分流技术一般只在作网络直播时使用。发送服务器通过udp单播、udp组播等方式将直播媒体流发送到分布在各地的多个接收服务器,客户端可以就近访问服务器获得较高质量的媒体流,同时减少带宽使用。发送服务器与接收服务器之间由高速链路连接。
3.3 内容分发网络(cdn)技术
cdn是近几年才发展起来的新技术,它作为基础ip网络之上的一个内容叠加网,通过引入主动内容管理、全局负载均衡和内容缓存等技术,可以将用户请求的流媒体内容发布到距离用户最近的网络边缘,从而提高用户访问的响应速度,并有效解决网络拥塞,最大限度的减轻骨干网络流量。
3.4 缓存(caching)技术
互联网是以断续的异步包传输为基础,一个实时媒体流或媒体文件在传输中将被分成多个包传输。由于网络的延时、抖动等因素,包到达客户端的顺序和延迟可能不一样,可能出现先发的包后到的情况,因此需要缓存系统来弥补网络延迟和抖动的影响,以保证数据包的顺序正确以及不会因为网络暂时拥塞而出现播放停顿的现象。缓存技术一般采用环形链表结构存储数据,丢弃已发送或已播放内容并利用空出的空间存储将要发送或将要播放的内容,所以一般缓存不会很大。
4 流媒体系统组成结构
4.1 服务器端产品
服务器端软件产品主要有microsoft公司的windows mediaservers服务器组件、realnetworks公司的real server和apple公司的quicktime streaming server等。这些软件的作用是提供流式多媒体信息的发布和管理平台。
4.2 制作端产品
制作端软件产品主要有microsoft公司的windows mediaservers工具组件、realnetworks公司的realproducer和apple公司的quicktime等。这些软件的作用是将普通格式的音频、视频或动画媒体文件通过压缩转换为能进行流式传输的流格式文件。
4.3 客户端播放器
客户端播放器软件产品主要有microsoft公司的windowsmedia player、realnetworks公司的real player和apple公司的quicktime等。这些软件通常既可以独立运行,也能作为插件在浏览器中运行。
5 流媒体技术的应用
internet的不断发展决定了流媒体应用广阔的市场前景。流媒体技术及其相关产品将广泛用于远程教育、网络电台、视频点播、收费播放等。流媒体技术在企业一级的可能应用包括电子商务、远程培训、视频会议、客户支持等。下面对一些主要的流媒体应用作简要的介绍。
5.1 视频播出(streaming video)
娱乐是流媒体的重要应用场合。用摄像机或其它装置获得视频信号后,就可以通过站点进行基于internet的现场直播;或者保存为流媒体格式的文件,以供按需播放。需要在一台较高配置的pc机或服务器上安装上普通视频采集卡和声卡,然后通过视频采集卡输入视频和通过声卡输入声音信号就可以用实时编码工具来进行直播或录制成流媒体文件。在这种应用中可加入一定的计费手段,从而能够提供有偿多媒体内容服务。
5.2 远程教学(remote seminar)
远程教学将为更多的人提供接受教育的机会。教学者事先在internet/intranet上发出通知,听众在讲座开始前访问某个url地址,当讲座开始时,听众可以看到演讲者的演讲画面并听到他的声音。整个讲座也可以媒体文件的形式记录下来,用于以后按需播放。教学者事先把媒体文件传给远程教学服务器,当听众需要听讲座时,同样访问相应的url地址,请求获取服务器中的媒体内容。媒体数据通过流式传输下载到用户的浏览器高速缓存中,由媒体播放器实时回放。
5.3 视频会议(video conference)
视频会议和远程教学有很多类似之处,但它对实时性的要求更高。在一个视频会议中,各个会议点用音/视频采集设备得到多媒体内容信息,经过数字化后用某种压缩方法进行压缩。压缩数据可以通过网络直接在各个会议点之间组播,或传到多点处理器(mp)经过合成或转换后再向各与会点组播。但不管采用哪种方式,都需要保证以尽量小的时延在各个点进行回放,这正是流媒体技术发挥作用的地方。
参考文献
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