移動流媒體技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展方向

1、移動流媒體技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展 方向移動流媒體技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展方向來自：CSDN 劉雄武現(xiàn)狀分析在手機增值業(yè)務(wù)市場，短信、彩信、彩e等雖然有了交互、24小時不間斷等不同于傳統(tǒng)媒體的特點，但傳輸?shù)闹饕庆o態(tài)為主的圖像和文字內(nèi)容，影響了其媒體作用的充分發(fā)揮。隨 著最終用戶需求的提升，如何更好地融合聲音、文字、圖像，支持多媒體功能，既發(fā)揮短信方 便、快捷的優(yōu)點，又可以彌補短信形式單調(diào)的不足，真正使移動用戶振聾發(fā)聵，進入一個有聲有色、逼真形象的美麗世界成為移動運營商普遍關(guān)心的話題。流媒體(Streaming Media )的出現(xiàn)改變了這種狀況。它不需要下載整個文件就可以在向播放 器傳輸?shù)倪^程中一邊下載一邊

2、播放，實現(xiàn)了在網(wǎng)上點播或觀看電影、電視的夢想。現(xiàn)在，以流的形式進行數(shù)字媒體的傳送，使人們一定的帶寬環(huán)境下就可以在線欣賞到連續(xù)不斷的高品 質(zhì)音頻和視頻節(jié)目。 在互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的時代，流媒體技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展必然會給我們的日常生活和工作帶來深遠的影響。專家預(yù)言，流媒體將成為未來因特網(wǎng)上應(yīng)用的主流，實現(xiàn)溝通和傳 播的多向性使傳播不再受時間和空間的限制。所謂流媒體是指用戶通過網(wǎng)絡(luò)或者特定數(shù)字信道邊下載邊播放多媒體數(shù)據(jù)的一種工作方 式。流媒體應(yīng)用的一個最大的好處是用戶不需要花費很長時間將多媒體數(shù)據(jù)全部下載到本地后 才能播放，而僅需將起始幾秒的數(shù)據(jù)先下載到本地的緩沖區(qū)中就可以開始播放，后面收到的數(shù)據(jù)會源源不斷

3、輸入到該緩沖區(qū)，從而維持播放的連續(xù)性，因此流媒體播放器通常只是在開始時有一些時延。流媒體系統(tǒng)要比下載播放系統(tǒng)復(fù)雜得多，所以需要將多媒體的編解碼和傳輸技術(shù)很好地結(jié)合在一起，才能確保用戶在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下也能得到較穩(wěn)定的播放質(zhì)量。多媒體數(shù)據(jù)在傳輸前必須要先經(jīng)過編碼器有效地壓縮成碼流，以減少對網(wǎng)絡(luò)資源的占用率。目前常用的視頻編碼器有 MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263、H.264、Window Media 視頻編碼器和 Real System 視頻編碼器等；編碼器有 MP3、MPEG AAC、Window Media 音 頻編碼器和 AMR等；圖像編碼器有 JPEG和JPEG2000

4、等。多媒體編碼器所生成的碼流只 包含了解碼該碼流所必需的信息，它不包含媒體間的同步、隨機訪問等系統(tǒng)信息，因此編碼后 的多媒體數(shù)據(jù)還要被組織成為具有特定系統(tǒng)格式的多媒體文件用于流媒體傳輸或者是存入磁盤中，目前常用的文件格式有 MPEG-2系統(tǒng)，MP4，微軟公司的 ASF，Real的文件格式，QuickTime 的文件格式以及用于 3G無線服務(wù)的3GPP和3GPP2等等。當(dāng)流媒體在實時應(yīng)用中(如現(xiàn)場流媒體廣播)，根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況和用戶的終端參數(shù)，多媒體數(shù)據(jù)是一邊被編碼一邊被流媒體服務(wù)器傳輸給用戶。而在其他的非實時應(yīng)用中，多媒體數(shù)據(jù)可以被事先編碼生成多媒體文件，存儲在磁盤陣列中。當(dāng)提供多媒體服務(wù)時

5、，流媒體服務(wù) 器直接讀取這些文件傳輸給用戶，這樣服務(wù)方式對設(shè)備的要求較低。目前許多流媒體服務(wù)屬于后一種方式，這樣就要求流媒體服務(wù)器具有一定的機制來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況和用戶設(shè)備。目前碼流自適應(yīng)這一模塊主要采用的方法有：將多媒體文件中的視頻碼流轉(zhuǎn)換為一個特定碼率和圖像尺寸的碼流；或者把同一段視頻內(nèi)容編碼生成多個具有不同碼率和圖像尺寸的碼 流，然后自適應(yīng)選擇一個最合適的碼流傳輸給用戶。生成的碼流還需要進一步打包成為特定網(wǎng) 絡(luò)傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)包用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于現(xiàn)在許多網(wǎng)絡(luò)并不能保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠及時并完全正確地被用戶收到，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包可能需要加前向糾錯編碼（FEC）來保護，經(jīng)過這些處理后多媒體數(shù)據(jù)就可以通過

6、網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶，目前常用的傳輸協(xié)議有 RTP/RTCP、HTTP和MMS。用戶收到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，如果存在丟包或者是比特出錯，錯誤恢復(fù)處理會根據(jù)附加的糾 錯數(shù)據(jù)來恢復(fù)傳輸錯誤。如果還不能恢復(fù)傳輸錯誤，用戶端可以向服務(wù)器發(fā)出重傳請求，在解 碼開始前重新傳輸丟失的包?；謴?fù)后的多媒體數(shù)據(jù)將由解碼器解碼得到重構(gòu)的多媒體數(shù)據(jù)，由于容錯保護和數(shù)據(jù)重傳可能不能恢復(fù)所有的錯誤數(shù)據(jù)，錯誤掩藏模塊可以利用重構(gòu)的多媒體數(shù)據(jù)的相關(guān)性來掩蓋這些錯誤，最后這些數(shù)據(jù)就播放給用戶。通常流媒體系統(tǒng)中的服務(wù)器和用戶間并不是單向通信，如前面提到的重傳請求。事實上，用戶 端會傳遞給服務(wù)器許多反饋信息，如終端設(shè)備的能力和網(wǎng)絡(luò)連接速度會傳

7、給服務(wù)器的碼流自適應(yīng)模塊來調(diào)整碼流，在實時應(yīng)用中這些信息還可能傳給編碼器；用戶端的丟包率、數(shù)據(jù)包收到 的時間信息和用戶緩沖區(qū)狀態(tài)等信息也會傳遞給服務(wù)器來估計當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況，從而控制碼流的自適應(yīng)和數(shù)據(jù)的發(fā)送策略。從上面的描述來看，實際上流媒體系統(tǒng)在多媒體信息處理中是一 個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，目前市面上主要的產(chǎn)品有微軟公司的Windows Media ， Real公司的RealSystem 和蘋果公司的 QuickTime，其中Windows Media 系統(tǒng)的市場占有率最大。二、流媒體的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)流媒體的關(guān)鍵技術(shù)是流式傳輸。流式傳輸?shù)亩x很廣泛， 主要是指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體(如視頻、音頻)的技術(shù)總稱

8、。流式傳輸分為順序流式傳輸和實時流式傳輸：順序流式傳輸采用順序下載方式，在下載文件的同時用戶可觀看在線節(jié)目，在給定時刻， 用戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到還未下載的部分，這種方式不像實時流式傳輸那樣，可以在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度進行調(diào)整。順序流式傳輸不適合長片段和有隨機訪問要求的視頻節(jié)目，如講座、演說和演示等，它也不支持現(xiàn)場廣播。嚴(yán)格地說，它是一種點播技術(shù)。實時流式傳輸可保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，可實時觀看節(jié)目。實時流與HTTP流式傳輸不同，它需要專用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實時流式傳輸總是實時傳送，特別適 合現(xiàn)場事件，也支持隨機訪問，用戶可對觀看內(nèi)容進行快進或后退。理論上，

9、實時流一經(jīng)播放 就不可停止，但可進行周期暫停。流式傳輸模式一般會使用 RTP/UDP、RTSP/TCP兩種通信協(xié)議與 A/V( Audio/Video ) Server 建立聯(lián)系，將服務(wù)器的輸出重定向到一個運行 A/V Player程序所在客戶機的目的地址。 如圖1 所示，流式傳輸系統(tǒng)一般都要配置一套專用的服務(wù)器和播放器。1圖1流式傳輸基本原理 移動流媒體的傳輸協(xié)議:RSVP |rTFVRt5p| RTp| SDP l | UDP | TC廠bearer layerI圖2流媒體傳輸協(xié)議1、實時傳輸協(xié)議 RTP、RTCPRTP (Real-time Tran sport Protocol )是在

10、In ternet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議，工作于一對一或一對多的傳輸情況，可提供時間信息和實現(xiàn)流同步。RTP通常使用UDP來傳送數(shù)據(jù)，也可在 TCP或ATM協(xié)議之上工作。當(dāng)應(yīng)用程序開始一個RTP會話時，會使用到兩個端口，一個給 RTP，一個給RTCP。RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送 機制，也不提供流量控制或擁塞控制，而是依靠RTCP提供這些服務(wù)。通常 RTP算法并不作為一個獨立的網(wǎng)絡(luò)層來實現(xiàn)，而是作為應(yīng)用程序代碼的一部分。RTCP (Real-time Tran sport Con trol Protocol)與RTP共同提供流量控制和擁塞控制服務(wù)。在RTP會話期間

11、，參與者周期性地傳送RTCP包，這些包中含有已發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，服務(wù)器可根據(jù)這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP與RTCP的配合使用可有效地進行反饋，從而減小開銷，提高傳輸效率，非常 適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。2、實時流協(xié)議RTSP實時流協(xié)議 RTSP (Real-time Streaming Protocol )是由 RealNetworks 、Netscape 共 同提出的一種協(xié)議，它定義了如何使一對多應(yīng)用程序有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP在體系結(jié)構(gòu)上位于 RTP、RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。與HTTP相 比，R

12、TP傳送的是多媒體數(shù)據(jù)，而 HTTP傳送HTML。在使用RTSP時，客戶機和服務(wù)器均 可發(fā)出請求，也就是說 RTSP可雙向服務(wù)，而 HTTP的請求是由客戶機發(fā)出，服務(wù)器進行響 應(yīng)。3、資源預(yù)訂協(xié)議RSVP音視頻數(shù)據(jù)流對網(wǎng)絡(luò)的延時比數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更敏感，如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸高質(zhì)量的音視頻信息，除了帶寬要求之外，還需其它條件。RSVP (Resource Reservation Protocol )是一種正在開發(fā)的In ternet資源預(yù)訂協(xié)議，它通過采取預(yù)留一部分網(wǎng)絡(luò)資源(帶寬)的措施，在一定程度 上為流媒體傳輸提供 QoS。某些試驗性系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)視頻會議工具vic就集成了 RSVP。3GPP UMTS

13、視頻媒體編解碼技術(shù)規(guī)范是ITU-T H.263 profile 0 level 10 ，也是PSS必須使用的視頻解碼器。此外，PSS還應(yīng)該支持H.263 Profile 3 Level 10解碼器和MPEG-4 VisualSimple Profile Level 0解碼器，在實際應(yīng)用中，兩個視頻解碼器可選。最近提出的H.264標(biāo)準(zhǔn)也引起了業(yè)界的廣泛興趣，3GPP PSS R6也在積極考慮將其納入規(guī)范。移動流媒體播放器:移動流媒體傳輸視頻數(shù)據(jù)都采用H264視頻壓縮算法進行壓縮，以適宜無線傳輸?shù)牡蛶捑幋a（15-25 kpbs）可以傳輸更好質(zhì)量的圖像，或者用更少的帶寬傳輸相同質(zhì)量的視頻。至于移

14、動終端的流媒體視頻播放器，有這些技術(shù)的大廠家，如微軟，REAL，出于市場的原因，僅開發(fā)在特別視頻手機上的應(yīng)用，所以對于應(yīng)用開發(fā)商來說，需要將視頻播放器在各個移動終端上面做相應(yīng)的移植工作。主要平臺有：Pocket PC 平臺Dopod 686/696Lenovo ET180/560Daxia n CU928/Ete n P300BSymbia n 平臺Nokia 7650/6600/3650/7610/Nokia6260/6630/7610/6620/3620/3660/3600/3650/N-Gage/ 索愛 P802/P908Sime ns sx1/Se ndo xPan aso nic X

15、700/Samsu ng SGH-D710Linux平臺Motorola A760Smartph one 平臺Dopod515/535 Moto8380/8390三、移動流媒體的主要應(yīng)用（1 ）信息服務(wù)包括財經(jīng)信息、新聞和即時體育播報、天氣信息等服務(wù)。用戶只須通過簡單的接入門戶站點即可獲取大量信息，也可以通過訂閱的方式使用信息推送服務(wù)。信息的內(nèi)容可以以流媒體的方式提供。（2）娛樂服務(wù)包括卡通、音頻、視頻以及電視節(jié)目的精彩片段下載播放和在線播放。還可以提供移動游 戲、用手機看電視等服務(wù)。（3）通信服務(wù)包括含有流媒體內(nèi)容的彩信、視頻電話/會議等，使人們的溝通更加方便，更為豐富多彩。（4）監(jiān)控服務(wù)主

16、要包括交通監(jiān)控和家庭監(jiān)控。交通監(jiān)控使交通部門能夠?qū)崟r察看高速公路和主要道路的 交通狀況，可查看指定道路區(qū)間的路況，并可在途中通過定位服務(wù)來檢查各路段的交通情況。 家庭監(jiān)控可以實時監(jiān)視家庭和辦公室的情況。只需安裝基于Web的數(shù)字視頻相機，并連接到In ter net上就可以通過移動終端或PC監(jiān)視家庭或辦公室。（5）定位服務(wù)可用來提供地圖和向?qū)Х?wù)，并且可以預(yù)覽風(fēng)景名勝、預(yù)定飯店和電影票等。未來幾年， 移動流媒體業(yè)務(wù)將得到很大的發(fā)展，將會隨著網(wǎng)絡(luò)和終端的不斷發(fā)展而逐步實現(xiàn)。四、移動流媒體的發(fā)展與限制移動流媒體業(yè)務(wù)的開展給移動增值服務(wù)帶來了新的希望，2.5G、3G以及超3G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也使得流媒體

17、技術(shù)可以被用到無線終端設(shè)備上，目前中國聯(lián)通公司提供CDMA 1x，用戶網(wǎng)絡(luò)帶寬最多可以達到 100kbit/s，這已經(jīng)足夠提供 QCIF大小的流媒體服務(wù)；而且隨著3G無 線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以達到384kbit/s。另一方面，手機設(shè)備運算能力越來越強，存儲空間越來越大，不用說SMART Phone和Pocket PC 等高端手機，就是一般的中檔手機， 如Nokia 6610，也能實現(xiàn)基本的 H.264的軟件解碼。面向無線網(wǎng)絡(luò)的流媒體應(yīng)用對當(dāng)前的編碼和傳輸技術(shù)提出了更大的挑戰(zhàn)，首先，相對于有 線網(wǎng)絡(luò)而言，無線網(wǎng)絡(luò)狀況更不穩(wěn)定，除去網(wǎng)絡(luò)流量所造成的傳輸速率的波動外，手持設(shè)備的 移動速度和

18、所在位置也會嚴(yán)重地影響到傳輸速率，因此高效的可自適應(yīng)的編碼技術(shù)至關(guān)重要。 其次，無線信道的環(huán)境也要比有線信道惡劣的多，數(shù)據(jù)的誤碼率也要高許多，而高壓縮的碼流 對傳輸錯誤非常敏感， 還會造成錯誤向后面的圖像擴散，因此無線流媒體在信源和信道編碼上需要很好的容錯技術(shù)。在移動流媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展過程中，存在如下問題：（1）無線網(wǎng)絡(luò)帶寬窄，干擾嚴(yán)重CDMA1X與GPRS分別作為當(dāng)前中國聯(lián)通與中國移動的主流2.5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬較之以前有了很大的提高,但仍然十分有限。CDMA1X在理論峰值情況下下載傳輸速率 達到144kbps，但實際情況下，穩(wěn)定的傳輸速率通常在 70kbps左右。GRPS在理論上可以達 到115kbps，但實際情況下，穩(wěn)定的傳輸速率通常在 20kbps左右。并且隨著使用用戶的增加， 網(wǎng)絡(luò)的性能將會進一步下降。另外無線網(wǎng)絡(luò)的干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼`碼的可能性大大增加。（2）移動終端處理能力低，內(nèi)存容量小雖然目前