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“流式播放”多媒體服務(wù)系統(tǒng)
“流式播放”多媒體服務(wù)系統(tǒng)
2004年度河南省廣播電視優(yōu)秀科技論文一等獎(jiǎng)前 言
流式媒體服務(wù)具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，可以廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、寬帶綜合接入網(wǎng)（利用光纖基帶網(wǎng)、 ADSL 雙絞線通信和改造后的雙向有線電視網(wǎng)等）。它能在眾多領(lǐng)域中使用：如電視臺、廣播電臺節(jié)目查詢、節(jié)目制作，出版社多媒體網(wǎng)上出版，音像公司產(chǎn)品制作，展覽館、博物館的信息查詢、信息發(fā)布，以及娛樂、交互式教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議和其他商業(yè)運(yùn)作。
較于傳統(tǒng)的電視，網(wǎng)絡(luò)媒體文件信息形式和來源豐富，有良好的互動(dòng)性，具有索引結(jié)構(gòu)的媒體文件能隨意快進(jìn)或快退到希望的位置。不受地域限制，沒有節(jié)目時(shí)間限制，提供在線增加頻道和更新播放列表等諸多優(yōu)點(diǎn)。觀眾可以在電視和網(wǎng)絡(luò)之間比較靈活地切換，例如可以在觀看球賽的同時(shí)，從有關(guān)球隊(duì)的萬維網(wǎng)網(wǎng)址上閱覽比賽和球員的背景資料，以及其它媒體相關(guān)信息。提供信息的同時(shí)，它能夠?qū)π畔⒈旧淼陌踩约右钥刂�，對不同用戶建立不同的安全級別和權(quán)限。
目前，流式媒體點(diǎn)播較為常見，稱為 VOD （ Video on Demand ）技術(shù)。節(jié)目點(diǎn)播系統(tǒng) VOD （ Video on Demand ）是伴隨著視頻、音頻處理及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而迅速興起的一門綜合性技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的多媒體數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的形式傳輸，與傳統(tǒng)的文件數(shù)據(jù)不同，多媒體數(shù)據(jù)流一旦開始傳輸，就必須以穩(wěn)定的速率傳送到桌面電腦上，以保證其平滑地回放，視頻、音頻數(shù)據(jù)流都不能有停滯和間斷；網(wǎng)絡(luò)擁堵、 CPU 爭用或 I/O 瓶頸都可能導(dǎo)致傳送的延遲，引起數(shù)據(jù)流傳輸阻塞。 VOD 服務(wù)是綜合技術(shù)，它包括多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)等專業(yè)技術(shù)。
第一部分 基本概念
整個(gè)系統(tǒng)所圍繞的核心是如何安全快速高效地傳輸數(shù)據(jù)，并流暢的播放數(shù)據(jù)流。為此，提出了一種流式傳送數(shù)據(jù)的方式。
第一節(jié)文件傳遞方式
流式媒體能夠通過“下載”和“流式播放”兩種方式將數(shù)字媒體文件傳遞到客戶端，供用戶使用。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是這里推崇使用“流式播放”的方式對遠(yuǎn)程用戶提供服務(wù)。下面對這兩種方式作簡單介紹。
下載：為了通過使用下載方法將內(nèi)容傳遞給用戶，通常需要將內(nèi)容保存到 Web 服務(wù)器并通過在網(wǎng)頁上添加指向該內(nèi)容的鏈接來向用戶提供指向內(nèi)容的鏈接。于是用戶可單擊鏈接，將文件下載到其本地硬盤上，然后使用播放機(jī)播放內(nèi)容。
但是下載需要用戶首先將既耗費(fèi)時(shí)間又耗費(fèi)磁盤空間的整個(gè)文件復(fù)制到其計(jì)算機(jī)中，然后才能播放。另外，因?yàn)檎麄�(gè)文件必須在下載之后才能播放，因此，下載不能用于實(shí)況流。下載不能高效地使用可用帶寬。當(dāng)客戶端開始下載數(shù)字媒體文件時(shí)，所有可用網(wǎng)絡(luò)帶寬用于盡可能快地傳輸數(shù)據(jù)。因此，其他網(wǎng)絡(luò)功能可能會(huì)減慢或被中斷。
流式播放：要通過使用流式播放方法將內(nèi)容傳遞給用戶，您可以將內(nèi)容保存到 Windows Media 服務(wù)器，然后將該內(nèi)容分配給發(fā)布點(diǎn)。然后，您可以通過創(chuàng)建公告文件或通過向用戶提供發(fā)布點(diǎn)的 URL （ Uniform Resource Locator ） 來向用戶提供對該內(nèi)容的訪問。您可以將公告文件或 URL 嵌入到網(wǎng)頁中或?qū)⑵湟噪娮余]件形式發(fā)送。當(dāng)用戶單擊鏈接或公告文件時(shí)，播放機(jī)就打開并連接到相應(yīng)的流。
因?yàn)榱魇讲シ胖灰钥蛻舳苏_呈現(xiàn)它所必需的速度通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)邊下載、邊解碼、邊播放，所以它比下載更高效地使用帶寬。這有助于防止網(wǎng)絡(luò)變得過載并有助于維持系統(tǒng)的可靠性。因?yàn)椴シ艡C(jī)必須首先緩沖數(shù)據(jù)以防在流中存在延遲或間歇，所以在播放機(jī)接收流的時(shí)間和它開始播放流的時(shí)間之間通常有一個(gè)延遲。因?yàn)閷?shù)據(jù)進(jìn)行流式播放和呈現(xiàn)是同時(shí)發(fā)生的，所以流式播放還允許您傳遞實(shí)況內(nèi)容。
可看出兩種傳輸方式都有一定的缺點(diǎn)，但是就多媒體服務(wù)來說，它對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求較高，強(qiáng)調(diào)查詢和瀏覽，不要求對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不要求數(shù)據(jù)傳輸中百分之百的完整性，所以使用流式播放能夠在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上，更有效的減少帶寬的占用，提高網(wǎng)絡(luò)效率。
另外，值得一提的是“快速流式播放”，“快速流式播放”結(jié)合了流式播放和下載的優(yōu)點(diǎn)的功能。服務(wù)器可使用快速啟動(dòng)功能來確�？蛻舳丝梢栽趥鬏旈_始之后盡可能快地開始播放內(nèi)容。該功能允許播放機(jī)在開始播放內(nèi)容之前，以網(wǎng)絡(luò)所允許的最快速度從服務(wù)器下載和緩存一小部分內(nèi)容。當(dāng)在播放機(jī)上建立了緩沖區(qū)之后，服務(wù)器減慢流的傳輸，直到與播放機(jī)的呈現(xiàn)速度一致。
當(dāng)服務(wù)器使用快速緩存功能時(shí)，服務(wù)器以盡可能高的比特率將所有內(nèi)容傳輸?shù)讲シ艡C(jī)，以使網(wǎng)絡(luò)阻塞或中斷所帶來的影響降到最小。與普通的流式播放一樣，當(dāng)緩存了所需數(shù)量的數(shù)據(jù)之后，播放機(jī)立即開始呈現(xiàn)內(nèi)容。數(shù)據(jù)的其余部分存儲(chǔ)在客戶端上的臨時(shí)緩沖區(qū)中。
第二節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
我們以基于 Windows Media 技術(shù)的流式播放媒體系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹流式播放媒體系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)。
基于 Windows Media 技術(shù)的流式播放媒體系統(tǒng)通常由運(yùn)行編碼器（如 Microsoft Windows Media 編碼器）的計(jì)算機(jī)、運(yùn)行 Windows Media Services 的服務(wù)器和播放機(jī)組成。
編碼器允許您將實(shí)況內(nèi)容和預(yù)先錄制的音頻、視頻和計(jì)算機(jī)屏幕圖像轉(zhuǎn)換為 Windows Media 格式。運(yùn)行 Windows Media Services 的服務(wù)器名為 Windows Media 服務(wù)器，它允許您通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)內(nèi)容。用戶通過使用播放機(jī)（如 Windows Media Player ）接收您分發(fā)的內(nèi)容。
系統(tǒng)主干包括如下幾個(gè)部分： Web 服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、客戶端。（如圖一）
用戶首先從 Web 服務(wù)器那里獲得流媒體文件的相關(guān)信息，從中搜索自己需要的鏈接；用戶點(diǎn)擊鏈接之后， Web 服務(wù)器響應(yīng)消息，將請求定位到流媒體服務(wù)器（ Media Services ）；用戶端播放器連接流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器提供相應(yīng)服務(wù)，以流方式傳送數(shù)據(jù)到用戶計(jì)算機(jī)，用戶計(jì)算機(jī)播放器流文件。以上是最簡單的流媒
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