流媒體技術(shù)論文
流媒體技術(shù)論文
流媒體是指運(yùn)用可變帶寬技術(shù),在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)的一種格式。下面是小編精心推薦的一些流媒體技術(shù)論文,希望你能有所感觸!
流媒體技術(shù)論文篇一
流媒體技術(shù)淺析
摘要:文章介紹了流媒體的概念、特點(diǎn)與流媒體系統(tǒng),比較深入分析了流媒體關(guān)鍵技術(shù),對(duì)流媒體技術(shù)在 發(fā)展 中遇到的問(wèn)題提出了簡(jiǎn)單建議。
關(guān)鍵詞:流媒體;編碼方式;傳輸協(xié)議
目前在 中國(guó) 的寬帶 網(wǎng)絡(luò) 市場(chǎng)上,基于不同壓縮編碼方式的MPEG-1,MPEG-2,REAL,WMT,QuickTime等各種流媒體技術(shù)的產(chǎn)品成了寬帶網(wǎng)絡(luò)的寵兒,日益受到人們的關(guān)注。
一、流媒體的概念與特點(diǎn)
流媒體是指運(yùn)用可變帶寬技術(shù),在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)的一種格式。流媒體在播放前只將部分內(nèi)容緩存,并不下載整個(gè)文件,在數(shù)據(jù)流傳送的同時(shí),用戶可在 計(jì)算 機(jī)上利用相應(yīng)的播放器或其它的硬件、軟件對(duì)壓縮的動(dòng)畫(huà)、視音頻等流式多媒體文件解壓后進(jìn)行播放,這樣就節(jié)省了下載等待時(shí)間和存儲(chǔ)空間,使時(shí)延大大減少,而多媒體文件的剩余部分將在后臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。
流媒體數(shù)據(jù)流具有連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、時(shí)序性三大特點(diǎn),具有嚴(yán)格的前后時(shí)序關(guān)系。
二、流媒體系統(tǒng)
流媒體系統(tǒng)包括音/視頻源的編碼/解碼、存儲(chǔ)、流媒體服務(wù)器、媒體流傳輸網(wǎng)絡(luò)、用戶端播放器5個(gè)部分(如圖1所示),原始音/視頻流經(jīng)過(guò)編碼和壓縮后,形成媒體文件存儲(chǔ),媒體服務(wù)器根據(jù)用戶的請(qǐng)求把媒體文件傳遞到用戶端的媒體播放器。
三、流媒體關(guān)鍵技術(shù)
流媒體系統(tǒng)中,影響流媒體播放質(zhì)量的3個(gè)最關(guān)鍵的因素是:編碼和壓縮的性能與效率、媒體服務(wù)器的性能、媒體流傳輸?shù)馁|(zhì)量控制。
(一)編碼/壓縮
流媒體系統(tǒng)中的編碼用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù),形成流媒體格式。
影響音/視頻流的編碼性能的因素很多:首先是編碼效率,要求在保證一定音/視頻質(zhì)量的前提下,媒體流的碼流速率盡量低,以達(dá)到壓縮流媒體文件的目的。其次是編碼的冗余性和可靠性,與普通多媒體文件壓縮/編碼不同的是,流媒體文件需要在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳輸,因此必須考慮傳輸中數(shù)據(jù)丟失對(duì)解碼質(zhì)量的影響。在Internet環(huán)境下,最典型的方法是多描述編碼(MDC)。MDC把原始的視頻序列壓縮成多位流,每個(gè)流對(duì)應(yīng)一種描述,都可以提供可接受的視覺(jué)質(zhì)量,多個(gè)描述結(jié)合起來(lái)提供更好的質(zhì)量。最后需要考慮速率調(diào)節(jié)的能力,一種方法是采用可擴(kuò)展的層次編碼,生成多個(gè)子位流(Substream),其中一個(gè)位流是基本位流,它可以獨(dú)立解碼,輸出粗糙質(zhì)量的視頻序列,其他的子位流則起質(zhì)量增強(qiáng)的作用,所有的子位流一起還原出最好質(zhì)量的視頻序列。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速率變化時(shí),可以通過(guò)調(diào)節(jié)流輸出的層次來(lái)控制碼流的速率,從而適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速率的變化。
(二)媒體服務(wù)器
流媒體系統(tǒng)中的媒體服務(wù)器用于存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)。
隨著流媒體規(guī)模的擴(kuò)大,流媒體服務(wù)器的性能成為制約流媒體服務(wù)擴(kuò)展能力的重要因素。流媒體服務(wù)器性能的關(guān)鍵指標(biāo)是流輸出能力和能同時(shí)支持的并發(fā)請(qǐng)求數(shù)量。影響流媒體服務(wù)器性能的因素很多,包括CPU能力、I/O總線、存儲(chǔ)帶寬等。通常單個(gè)流媒體服務(wù)器的并發(fā)數(shù)都在幾百以內(nèi),因此為了具有更好的性能,目前的高性能流媒體服務(wù)器都采用大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu),例如采用超立方體的結(jié)構(gòu)將各個(gè)流媒體服務(wù)單元連接起來(lái)。還有一種方法是采用簡(jiǎn)單的PC集群的方式,這種方式下多個(gè)PC流媒體服務(wù)器用局域網(wǎng)連接,前端采用內(nèi)容交換/負(fù)載均衡器將流媒體服務(wù)的請(qǐng)求分布到各個(gè)PC媒體服務(wù)單元。后一種方式的性能不如前一種方式,但是成本低,容易實(shí)現(xiàn)。
(三)流媒體傳輸 網(wǎng)絡(luò)
流媒體在因特網(wǎng)上的傳輸必然涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議,這是制約流媒體性能的最重要的因素。為了保證對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞、時(shí)延和抖動(dòng)極其敏感的流媒體業(yè)務(wù)在面向無(wú)連接的IP網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量,必須采用合適的協(xié)議,其中包括Internet本身的多媒體傳輸協(xié)議,以及一些實(shí)時(shí)流式傳輸協(xié)議等。
?、買(mǎi)nternet本身的多媒體傳輸協(xié)議
RSVP(Resource Reserve Protocol)協(xié)議預(yù)留一部分網(wǎng)絡(luò)帶寬,能在一定程度上為流媒體的傳輸提供QoS。在某些試驗(yàn)性的系統(tǒng)如網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議工具VIC中就集成了RSVP。該協(xié)議的兩個(gè)重要概念是流與預(yù)定。流是從發(fā)送者到一個(gè)或多個(gè)接收者的連接特征,通過(guò)IP包中"流標(biāo)記"來(lái)認(rèn)證。發(fā)送一個(gè)流之前,發(fā)送者傳輸一個(gè)路徑信息到目的接收方,這個(gè)信息包括源IP地址、目的IP地址和一個(gè)流規(guī)格。這個(gè)流規(guī)格是由流的速率和延遲組成的。接收者實(shí)現(xiàn)預(yù)定后,基于接收者的模式能夠?qū)崿F(xiàn)一種分布式解決方案。
②實(shí)時(shí)流式傳輸協(xié)議
目前幾種支持流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議主要有用于 Internet上針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP(Real-Time Transport Protocol)、與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP(Real-time Transport Control Protocol)、定義了一對(duì)多的 應(yīng)用程序如何有效地通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流協(xié)議RTSP(Real-Time Streaming Protocol)。
RTP
RTP被定義在一對(duì)一或一對(duì)多的傳輸情況下 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(lái)傳送數(shù)據(jù),也可在TCP或ATM等其他協(xié)議上工作。RTP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
在RTP會(huì)話期間,各參與者周期性地傳送RTCP包。RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等 統(tǒng)計(jì)資料,因此服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率,甚至改變有效載荷類型,以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。通常采用兩個(gè)方法來(lái)調(diào)節(jié):一是窗口法,通過(guò)逐漸增大傳送的碼率,當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了包的碰撞,也就是檢測(cè)到了丟包時(shí),再減小發(fā)送的碼率;二是基于速率的方法,先估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源,再調(diào)整編碼的目標(biāo)速率來(lái)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)?;诖翱诘慕鉀Q方案會(huì)引入類似TCP的重傳,所以經(jīng)常采用基于速率的解決方案。RTP和RTCP配合使用,能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷使傳輸效率最佳化,因而特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
RTSP
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。HTTP與RTSP相比,前者的請(qǐng)求由客戶機(jī)發(fā)出,服務(wù)器作出響應(yīng);使用后者時(shí),客戶機(jī)和服務(wù)器都可以發(fā)出請(qǐng)求,即RTSP可以是雙向的。RTSP是應(yīng)用級(jí)協(xié)議,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。該協(xié)議目的在于控制多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送連接,為選擇發(fā)送通道(如UDP、組播UDP與TCP)提供途徑,并為選擇基于RTP上發(fā)送機(jī)制提供方法。
四、結(jié)論
從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō),對(duì)各種基于流媒體的應(yīng)用影響最大的不是帶寬,而是流媒體傳輸過(guò)程中的抖動(dòng)和延時(shí)。網(wǎng)絡(luò)的延遲和抖動(dòng)影響數(shù)據(jù)包傳輸順序的正確,使媒體數(shù)據(jù)不能連續(xù)輸出,造成播放出現(xiàn)停頓。為了解決擁塞造成的抖動(dòng)和延時(shí)問(wèn)題,不但要求網(wǎng)絡(luò)有足夠的帶寬,還要有較好的穩(wěn)定性和可伸縮性。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(Peer to Peer)以其各節(jié)點(diǎn)平權(quán)、資源共享的特點(diǎn)避免了傳統(tǒng)的Client/Server模式中對(duì)Server集中訪問(wèn)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擁塞,使網(wǎng)絡(luò)有較好的穩(wěn)定性。
參考 文獻(xiàn)
[1] 流媒體技術(shù)及其應(yīng)用--- 劉炎芬《山西科技》2005年04期
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