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“流式播放”多媒體服務(wù)系統
“流式播放”多媒體服務(wù)系統
2004年度河南省廣播電視優(yōu)秀科技論文一等獎前 言
流式媒體服務(wù)具有廣闊的應用領(lǐng)域，可以廣泛應用于局域網(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(xiàn)通信和改造后的雙向有線(xiàn)電視網(wǎng)等）。它能在眾多領(lǐng)域中使用：如電視臺、廣播電臺節目查詢(xún)、節目制作，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(xún)、信息發(fā)布，以及娛樂(lè )、交互式教學(xué)、網(wǎng)絡(luò )會(huì )議和其他商業(yè)運作。
較于傳統的電視，網(wǎng)絡(luò )媒體文件信息形式和來(lái)源豐富，有良好的互動(dòng)性，具有索引結構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(méi)有節目時(shí)間限制，提供在線(xiàn)增加頻道和更新播放列表等諸多優(yōu)點(diǎn)。觀(guān)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(guān)看球賽的同時(shí)，從有關(guān)球隊的萬(wàn)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)，它能夠對信息本身的安全性加以控制，對不同用戶(hù)建立不同的安全級別和權限。
目前，流式媒體點(diǎn)播較為常見(jiàn)，稱(chēng)為 VOD （ Video on Demand ）技術(shù)。節目點(diǎn)播系統 VOD （ Video on Demand ）是伴隨著(zhù)視頻、音頻處理及計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展而迅速興起的一門(mén)綜合性技術(shù)。網(wǎng)絡(luò )結構中的多媒體數據以實(shí)時(shí)數據流的形式傳輸，與傳統的文件數據不同，多媒體數據流一旦開(kāi)始傳輸，就必須以穩定的速率傳送到桌面電腦上，以保證其平滑地回放，視頻、音頻數據流都不能有停滯和間斷；網(wǎng)絡(luò )擁堵、 CPU 爭用或 I/O 瓶頸都可能導致傳送的延遲，引起數據流傳輸阻塞。 VOD 服務(wù)是綜合技術(shù)，它包括多媒體數據壓縮技術(shù)、多媒體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體數據庫技術(shù)等專(zhuān)業(yè)技術(shù)。
第一部分 基本概念
整個(gè)系統所圍繞的核心是如何安全快速高效地傳輸數據，并流暢的播放數據流。為此，提出了一種流式傳送數據的方式。
第一節文件傳遞方式
流式媒體能夠通過(guò)“下載”和“流式播放”兩種方式將數字媒體文件傳遞到客戶(hù)端，供用戶(hù)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”的方式對遠程用戶(hù)提供服務(wù)。下面對這兩種方式作簡(jiǎn)單介紹。
下載：為了通過(guò)使用下載方法將內容傳遞給用戶(hù)，通常需要將內容保存到 Web 服務(wù)器并通過(guò)在網(wǎng)頁(yè)上添加指向該內容的鏈接來(lái)向用戶(hù)提供指向內容的鏈接。于是用戶(hù)可單擊鏈接，將文件下載到其本地硬盤(pán)上，然后使用播放機播放內容。
但是下載需要用戶(hù)首先將既耗費時(shí)間又耗費磁盤(pán)空間的整個(gè)文件復制到其計算機中，然后才能播放。另外，因為整個(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。當客戶(hù)端開(kāi)始下載數字媒體文件時(shí)，所有可用網(wǎng)絡(luò )帶寬用于盡可能快地傳輸數據。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(guò)使用流式播放方法將內容傳遞給用戶(hù)，您可以將內容保存到 Windows Media 服務(wù)器，然后將該內容分配給發(fā)布點(diǎn)。然后，您可以通過(guò)創(chuàng )建公告文件或通過(guò)向用戶(hù)提供發(fā)布點(diǎn)的 URL （ Uniform Resource Locator ） 來(lái)向用戶(hù)提供對該內容的訪(fǎng)問(wèn)。您可以將公告文件或 URL 嵌入到網(wǎng)頁(yè)中或將其以電子郵件形式發(fā)送。當用戶(hù)單擊鏈接或公告文件時(shí)，播放機就打開(kāi)并連接到相應的流。
因為流式播放只以客戶(hù)端正確呈現它所必需的速度通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送數據，實(shí)現邊下載、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(guò)載并有助于維持系統的可靠性。因為播放機必須首先緩沖數據以防在流中存在延遲或間歇，所以在播放機接收流的時(shí)間和它開(kāi)始播放流的時(shí)間之間通常有一個(gè)延遲。因為對數據進(jìn)行流式播放和呈現是同時(shí)發(fā)生的，所以流式播放還允許您傳遞實(shí)況內容。
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(lái)說(shuō)，它對數據的實(shí)時(shí)性要求較高，強調查詢(xún)和瀏覽，不要求對數據存儲，不要求數據傳輸中百分之百的完整性，所以使用流式播放能夠在滿(mǎn)足用戶(hù)需求的基礎上，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(lái)確�？蛻�(hù)端可以在傳輸開(kāi)始之后盡可能快地開(kāi)始播放內容。該功能允許播放機在開(kāi)始播放內容之前，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容。當在播放機上建立了緩沖區之后，服務(wù)器減慢流的傳輸，直到與播放機的呈現速度一致。
當服務(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容傳輸到播放機，以使網(wǎng)絡(luò )阻塞或中斷所帶來(lái)的影響降到最小。與普通的流式播放一樣，當緩存了所需數量的數據之后，播放機立即開(kāi)始呈現內容。數據的其余部分存儲在客戶(hù)端上的臨時(shí)緩沖區中。
第二節系統結構組成
我們以基于 Windows Media 技術(shù)的流式播放媒體系統為例，詳細介紹流式播放媒體系統組成結構。
基于 Windows Media 技術(shù)的流式播放媒體系統通常由運行編碼器（如 Microsoft Windows Media 編碼器）的計算機、運行 Windows Media Services 的服務(wù)器和播放機組成。
編碼器允許您將實(shí)況內容和預先錄制的音頻、視頻和計算機屏幕圖像轉換為 Windows Media 格式。運行 Windows Media Services 的服務(wù)器名為 Windows Media 服務(wù)器，它允許您通過(guò)網(wǎng)絡(luò )分發(fā)內容。用戶(hù)通過(guò)使用播放機（如 Windows Media Player ）接收您分發(fā)的內容。
系統主干包括如下幾個(gè)部分： Web 服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、客戶(hù)端。（如圖一）
用戶(hù)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(hù)點(diǎn)擊鏈接之后， Web 服務(wù)器響應消息，將請求定位到流媒體服務(wù)器（ Media Services ）；用戶(hù)端播放器連接流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器提供相應服務(wù)，以流方式傳送數據到用戶(hù)計算機，用戶(hù)計算機播放器流文件。以上是最簡(jiǎn)單的流媒
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