流媒體技術及其應用黃克斌ppt課件

1、流媒體技術及運用v流媒體的興起和簡單運用v流媒體和流媒體技術的概念v流媒體系統(tǒng)的組成v流媒體傳輸協(xié)議v流媒體文件格式的分類v單播、組播、點播、廣播技術流媒體的運用目錄流媒體的興起和簡單運用v在20世紀80年代后期，被稱為20世紀最偉大發(fā)明之一的Internet出現(xiàn)，改動了不斷利用紙張傳送信息的方式，采用更加快捷，方便的網(wǎng)絡來傳輸信息，整個世界變得親密起來了。v隨著頻寬的改善，WWW協(xié)議的出現(xiàn)，以及NetScape的大量風行，圖片大量的出如今各大網(wǎng)站。按照靜態(tài)媒體文字、圖片進化到動態(tài)媒體音樂、影片的歷史進程來說，線上音樂，線上電視是理所當然的。v在線音樂或影片的不通暢v緣由：v1寬頻問題v實踐中

2、的網(wǎng)絡速度是實際上值的10 % -30%之間v2不穩(wěn)定的銜接速度v網(wǎng)絡效力端、線路、接受端不穩(wěn)定性網(wǎng)絡帶寬制約帶寬的三個要素：1、效力端接入帶寬2、客戶端接入帶寬3、從效力端到客戶端 之間的帶寬q 中國寬帶網(wǎng)絡開展迅速、寬帶到戶曾經(jīng)不是夢想q 寬帶網(wǎng)上的運用相對滯后，還處于探求階段q 視頻點播、網(wǎng)絡電視、網(wǎng)上音樂臺、遠程醫(yī)療、遠程教育等業(yè)務運用前景光明q 在寬頻互聯(lián)網(wǎng)上，基于WEB、實時傳輸、信息平安加密、數(shù)據(jù)存貯等技術的寬帶商務系統(tǒng)將把寬頻業(yè)務推向群眾q 大量高質(zhì)量的效力在有限的帶寬上傳送q 實時視頻數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡上傳送如何保證效力質(zhì)量 q 視頻緊縮技術：不同的運用采用不同的緊縮技術在碼率和

3、圖象質(zhì)量間得到平衡q 網(wǎng)絡實時傳送技術：運用層的控制協(xié)議，用于預留系統(tǒng)資源、檢測網(wǎng)絡情況、控制視/音頻實時到達等多媒體緊縮規(guī)范v1988年ISO組織了一批媒體專家于1990年制定了圖象規(guī)范JPEG (Joint Picture Experts Group 結(jié)合圖象專家組)v1992年制定了MPEG規(guī)范 (Moving Picture Experts Group 運動圖象專家組)v2019年制定了MPEG-2，針對高明晰度電視的需求而提出。v2019年制定了MPEG-4，超低碼率緊縮規(guī)范。q MPEG-1: 碼率(1.5Mbps)、廣泛運用于VCD；120分鐘節(jié)目約需1.2GBq MPEG-2:

4、碼率(315Mbps)、廣泛運用于DVD；120分鐘節(jié)目約需48GB空間，但圖象明晰度佷高q MPEG-4:支持可變速碼率，可以利用很窄的帶寬經(jīng)過幀重建技術緊縮和傳輸數(shù)據(jù)，從而能以最少的數(shù)據(jù)獲得最正確的圖像質(zhì)量 ，其質(zhì)量高于SVCD接近DVD,面向文娛和欣賞方面的市場,120分鐘節(jié)目只需600MBq Real Video:一開場便定位于視頻流運用，最新版本可支持在1Mbps的帶寬上傳送接近DVD質(zhì)量的影片q RTVPthe Resource Reservation Protocol ：資源保管協(xié)議 q RTPRealtime Transport Protocol：實時傳輸協(xié)議。q RTCP(R

5、eal-Time Control Protocol)：實時控制協(xié)議。q RTSP(Real-Time Streaming Protocol)：實時流控協(xié)議。流媒體和流媒體技術的概念vStream Media、v竄流音樂、影片v線上電影、線上音樂vOn-line，寬頻、商都寬頻 百度在線音樂 流媒體簡單來說就是運用流技術在網(wǎng)絡上傳輸?shù)亩嗝襟w文件，而流技術就是把延續(xù)的影象和聲音信息經(jīng)過緊縮處置后放上網(wǎng)站效力器。 用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需求等整個緊縮文件下載到本人機器后才可以觀看的網(wǎng)絡傳輸技術。 流媒體技術先在運用者端的電腦上發(fā)明一個緩沖區(qū)，于播放前預先下載一段資料作為緩沖，于網(wǎng)路實踐連線

6、速度小于播放所耗用資料的速度時，播放程序就會取用這一小段緩沖區(qū)內(nèi)的資料，防止播放的中斷，也使得播放質(zhì)量得以維持。 v 1 概述v 流媒體 (Streaming Media)是一種新興的網(wǎng)絡傳輸技術,在互聯(lián)網(wǎng)上實時順序地傳輸和播放視/音頻等多媒體內(nèi)容的延續(xù)時基數(shù)據(jù)流，流媒體技術包括流媒體數(shù)據(jù)采集、視/音頻編解碼、存儲、傳輸、播放等領域。v普通來說，流包含兩種含義，廣義上的流是使音頻和視頻構(gòu)成穩(wěn)定和延續(xù)的傳輸流和回放流的一系列技術、方法和協(xié)議的總稱，我們習慣上稱之為流媒體系統(tǒng)；而狹義上的流是相對于傳統(tǒng)的下載回放Download-Playback方式而言的一種媒體格式，它能從Internet上獲取音

7、頻和視頻等延續(xù)的多媒體流，客戶可以邊接納邊播放，使時延大大減少。v v與下載方式相比, 流式傳輸具有顯著的優(yōu)點：一方面大大地縮短了啟動延時,同時也降低了對緩存容量的需求；另一方面，又可以實現(xiàn)現(xiàn)場直播方式的實時數(shù)據(jù)傳輸，這是下載等方式無法實現(xiàn)的，同時有助于維護多媒體數(shù)據(jù)的著作權(quán)。vvP2P開創(chuàng)網(wǎng)絡媒體新時代v2019年6月是互聯(lián)網(wǎng)歷史上的分水嶺，視頻流量初次超越音頻流量。這闡明宏大的無形的P2P文件共享網(wǎng)絡正在被用來分發(fā)電視節(jié)目和電影(IDG報告)v互聯(lián)網(wǎng)寬帶“對等廣播“peercasting的興起v它對視聽媒體的影響就像互聯(lián)網(wǎng)對印刷媒體的影響一樣v媒體網(wǎng)Medianet觀念的興起v知識產(chǎn)權(quán)維護

8、問題v正在開展不用集中效力器的VoDv流媒體系統(tǒng)構(gòu)造流媒體系統(tǒng)構(gòu)造v 現(xiàn)存流媒體處理方案采用的技術是多樣的，但現(xiàn)存流媒體處理方案采用的技術是多樣的，但其體系構(gòu)造的本質(zhì)是相近的。其體系構(gòu)造的本質(zhì)是相近的。v 流媒體的體系構(gòu)成：編碼工具：用于創(chuàng)建、流媒體的體系構(gòu)成：編碼工具：用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，構(gòu)成流媒體格式；流媒體捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，構(gòu)成流媒體格式；流媒體數(shù)據(jù)；效力器：存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡：數(shù)據(jù)；效力器：存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡：適宜多媒體傳輸協(xié)議甚至實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡；播適宜多媒體傳輸協(xié)議甚至實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡；播放器：供客戶端閱讀流媒體文件通常是獨立的播放放器：供客

9、戶端閱讀流媒體文件通常是獨立的播放器和器和ActiveX方式的插件。方式的插件。寬帶流媒體平臺典型規(guī)劃工程規(guī)劃圖寬帶流媒體平臺典型規(guī)劃工程規(guī)劃圖VOD效力：利用WEB閱讀頁的格式，為用戶提供操作簡一方便、界面友好的視頻點播功能。 NVOD效力：利用IBS 的直播效力軟件來實現(xiàn)NVOD效力，可以用于NVOD效力和網(wǎng)絡電視音樂臺的直播 網(wǎng)絡電視功能：利用實時緊縮編碼設備，完成對衛(wèi)星電視節(jié)目的數(shù)字編碼，實現(xiàn)節(jié)目的直播 網(wǎng)絡音樂頻道：系統(tǒng)將提供實時音頻緊縮工具，可以將電臺節(jié)目進展實時緊縮和傳送.網(wǎng)管功能： 完成用戶的管理、節(jié)目的管理、網(wǎng)絡的管理、資源管理等功能工程實現(xiàn)的功能工程實現(xiàn)的功能效力器端Ser

10、ver網(wǎng)管系統(tǒng)(NMS)制造工具(Tools)播放器(Player)工程系統(tǒng)的組成工程系統(tǒng)的組成Web閱讀器Web效力器流媒體播放器流媒體效力器v流媒體技術流媒體技術v流媒體傳輸流程流媒體傳輸流程v 流媒體的詳細傳輸流程如下圖：流媒體的詳細傳輸流程如下圖：v v /TCPv 控制信息控制信息v RTSP/TCP(UDP)v 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 RTP/UDPv流媒體傳輸協(xié)議流媒體傳輸協(xié)議v 流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需求適宜的傳輸協(xié)議。流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需求適宜的傳輸協(xié)議。TCP需求較需求較多的開銷，故不太適宜傳輸實時數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶嵍嗟拈_銷，故不太適宜傳輸實時數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方案中，普通采用現(xiàn)方案中，普

11、通采用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時多媒體數(shù)據(jù)。來傳輸實時多媒體數(shù)據(jù)。1實時傳輸協(xié)議實時傳輸協(xié)議RTP Real time Transport Protocol與與RTCP Real time Control Protocol RTP是用以傳輸實時視是用以傳輸實時視/音數(shù)據(jù)，音數(shù)據(jù)，2019年年11月月22日日,IETF經(jīng)過并經(jīng)過并成為引薦規(guī)范成為引薦規(guī)范 RFC1889、RFC1890) 。RTP通常運用通常運用UDP來傳來傳送數(shù)據(jù)，但送數(shù)據(jù)，但RTP也可以在也可以在TCP或或ATM等其他協(xié)議上任務。等其他協(xié)議上任務。 RTCP：實時控制協(xié)議

12、。和：實時控制協(xié)議。和RTP捆綁一同的傳輸控制協(xié)議，提捆綁一同的傳輸控制協(xié)議，提供時間信息和實現(xiàn)流同步，主要用以聲音同步和供時間信息和實現(xiàn)流同步，主要用以聲音同步和Qos管理等。管理等。v(2) 實時流協(xié)議實時流協(xié)議RTSPv 實時流協(xié)議實時流協(xié)議RTSP由由Real Networks和和Netscape共共同提出，該協(xié)議定義了一對多運用程序如何有效經(jīng)過同提出，該協(xié)議定義了一對多運用程序如何有效經(jīng)過IP網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)。RTSP在體系構(gòu)造上位于在體系構(gòu)造上位于RTP和和RTCP之上，它運用之上，它運用TCP或或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。完成數(shù)據(jù)傳輸。HTTP與與RTSP相比，相

13、比，HTTP傳送傳送HTML，而，而RTP傳送傳送的是多媒體數(shù)據(jù)。的是多媒體數(shù)據(jù)。HTTP懇求由客戶機發(fā)出，效力器懇求由客戶機發(fā)出，效力器作出呼應；運用作出呼應；運用RTSP時，客戶機和效力器都可以發(fā)時，客戶機和效力器都可以發(fā)出懇求，即出懇求，即RTSP可以是雙向的?？梢允请p向的。v3資源預訂協(xié)議資源預訂協(xié)議RSVP Resource Reserve Protocolv 由于音頻和視頻數(shù)據(jù)流比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡由于音頻和視頻數(shù)據(jù)流比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡的延時更敏感，要在網(wǎng)絡中傳輸高質(zhì)量的音頻、的延時更敏感，要在網(wǎng)絡中傳輸高質(zhì)量的音頻、視頻信息，除帶寬要求之外，還需其他更多的視頻信息，除帶寬要求之外，還需

14、其他更多的條件。條件。RSVP是是Internet上的資源預訂協(xié)議，運上的資源預訂協(xié)議，運用用RSVP預留一部分網(wǎng)絡資源即帶寬，能預留一部分網(wǎng)絡資源即帶寬，能在一定程度上為流媒體的傳輸提供在一定程度上為流媒體的傳輸提供QoS。假設安裝正確，在閱讀器中輸入如下格式的地址，即會調(diào)用RealOne Player播放指定的視頻。rtsp00:554/real9video.rm 這里采用RTSP銜接方式進展播放的，其中“00是效力器的IP地址，“554是端口號，而real9video.rm就是媒體文件的文件名。 對于ASF、WMV之類的媒體文件，需求經(jīng)過“

15、mms/效力器IP地址:1755/目錄名/文件名方式來播放。1. 部署流媒體效力2.安裝流媒體效力v經(jīng)過“添加刪除程序安裝流媒體效力v經(jīng)過“管理您的效力器安裝流媒體效力3.創(chuàng)建流媒體發(fā)布點v管理工具Windows Media Server右擊發(fā)布點添加發(fā)布點v發(fā)布點類型選“點播v在“源設置多媒體文件的位置v在“公告可見播放多媒體文件的URL運用mms協(xié)議4. 測試流媒體效力測試流媒體效力v用用Web閱讀器，在地址欄輸入發(fā)布流媒體閱讀器，在地址欄輸入發(fā)布流媒體的網(wǎng)站的的網(wǎng)站的URL。v用用Windows Media Player ，用，用mms訪問流訪問流媒體效力器上的流媒體文件的媒體效力器上的

16、流媒體文件的URL。流媒體效力器的硬件配置處置器流媒體效力器的硬件配置處置器v由于流媒體運用對效力器硬件的占用情況比較復雜，因此，選擇流媒體效力器需特別關注以下硬件資源。v一是處置器v假設效力器的處置才干已可以滿足要求，這時，添加更多的處置器也不能明顯提高效力器的吞吐量，雖然微軟媒體效力可以從1路系統(tǒng)擴展到8路系統(tǒng)，但當超越2顆CPU時，性能的添加幅度逐漸減小，投資報答比開場降低。流媒體效力器的硬件配置內(nèi)存流媒體效力器的硬件配置內(nèi)存v二是內(nèi)存v當CPU、磁盤和網(wǎng)絡I/O都不是系統(tǒng)的瓶頸時，添加足夠多的RAM給Windows Media效力器，可以添加同時呼應客戶端的數(shù)量，但由于微軟媒體效力并不

17、運用系統(tǒng)內(nèi)存來保管文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)，所以添加更多的內(nèi)存無法處理因磁盤I/O問題而產(chǎn)生的瓶頸。v對于高可用的媒體效力器，最正確內(nèi)存配置為1Gb。流媒體效力器的硬件配置網(wǎng)絡流媒體效力器的硬件配置網(wǎng)絡v三是網(wǎng)絡v為了從每個效力器獲得最正確效果，網(wǎng)絡銜接應該采用公用的交換式以太網(wǎng)段，并思索運用多網(wǎng)卡，其中一個網(wǎng)卡公用來向客戶端提供流媒體，另一個網(wǎng)卡專門擔任遠程管理、監(jiān)視、復制、從編碼效力器獲得數(shù)據(jù)流，以及流的分發(fā)，使得當客戶網(wǎng)段流量出現(xiàn)飽和時，不會影響到對效力器的遠程管理；流媒體效力器的硬件配置磁盤流媒體效力器的硬件配置磁盤v四是磁盤v由于磁盤輸出性能對于流媒體點播是至關重要的要素，所以必需優(yōu)化磁盤的“讀

18、性能，為此可以采用由高轉(zhuǎn)速、低延遲硬盤組成的陣列系統(tǒng)，添加磁盤陣列控制器上的緩存，提高控制器訪問一樣數(shù)據(jù)的性能。流媒體效力器的硬件配置流媒體效力器的硬件配置v同時，由于流媒體效力器的負載比其它運用效力器更大，因此，流媒體效力器以程度擴展方式為設計原那么，由多臺效力器來分擔網(wǎng)絡的負載，防止當僅有一臺高端效力器時，因無法分擔網(wǎng)絡負載而產(chǎn)生瓶頸，消除“單點缺點問題，提高系統(tǒng)的整體可靠性。在方案設計時，除了思索計算流媒體文件的動態(tài)大小，以滿足后端存儲順應點播的需求，以及思索數(shù)據(jù)存儲流量對網(wǎng)絡性能的影響之外，還要思索并發(fā)義務對系統(tǒng)平臺的要求。流媒體的三大平臺公司vMicrosoftvRealNetwor

19、ksvAppleRealNetworksv最早的流媒體播放軟件是RealNetworks的RealPlayer。vRealPlayer 最早稱為RealAudio，僅播放音樂文件。v兼并了Xing公司第一個采用串流式通道影音播放程序Streamworks。vRealPlayer7.0、8.0、9.0、.vRealOne Player與Realplayer同屬于Real公司產(chǎn)品。vRealONE Player是新的視音頻流播放系統(tǒng)，用以取代該公司三種主打產(chǎn)品，即RealPlayer、RealJukebox和GoldPass。 RealONE一大特點就是多層畫面功能，即當一個屏幕播放影碟或歌曲的時

20、候，旁邊將有一個側(cè)屏幕提供有關影碟或歌曲的信息或廣告。 vRealONE Player是RealPlayer和RealJukebox的結(jié)合體，與XP系統(tǒng)兼容性很好。vRealONE在播放網(wǎng)絡視音頻流時，表現(xiàn)更佳vRealPlayer10.6Real流式音視頻處理方案流式音視頻處理方案vReal流媒體技術的實現(xiàn)根底是需求3個軟件的支持的。RealPlayer 播放器RealProducer 編輯制造RealServer 效力器RealPlayer，這是大家眾所周知的軟件，從早期的RealPlayer開展到RealPlayer8.0，RealPlayer9.0，如今曾經(jīng)晉級到RealOne和Rea

21、lOnePlayerGold版本。Real所特有的格式為*.rm,*.ra,*.ram。所占用的空間極小，并且有較好的影音質(zhì)量，被廣泛地傳播在互聯(lián)網(wǎng)上。vRealProducer，是一款編輯制造Real特有文件的軟件，我們下載到的*.rm,*.ra,*.ram，文件都是從原始的影音文件，經(jīng)過軟件轉(zhuǎn)化過來的，RealProducer還有一個最大特點，而且也是我們做Real效力器必需的，就是它可以將影音文件轉(zhuǎn)化成多流的影音文件，這種文件是可以根據(jù)閱讀者的網(wǎng)速而傳送不同質(zhì)量的影音文件vRealServer也是整個流媒體架設平臺的中心軟件，經(jīng)過RealServer的建立，可以使閱讀者訪問效力器上的影音

22、文件，由此實現(xiàn)網(wǎng)上在線視聽。MicrosoftvWindowsMediaPlayer4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、vWindowsMediaPlayer11-windows xpWMP9.0ApplevQuickTime6vQuickTime Pro For Windows v7.1.0流媒體的運用v互聯(lián)網(wǎng)的迅猛開展和普及為流媒體業(yè)務開展提供了強大的市場動力，流媒體業(yè)務正變得日益流行。v遠程教育v寬帶網(wǎng)絡視頻點播v互聯(lián)網(wǎng)直播v視頻會議遠程教育v在遠程教育中，最根本的要素是把信息發(fā)送到學生那一段去，而傳送的數(shù)據(jù)是多元化的，視頻，音頻，文字，圖片等。v傳送的速度等問題。

23、v流媒體下的教育信息化程度。寬帶網(wǎng)絡視頻點播v寬帶網(wǎng)絡視頻點播VOD，Video On Demand。v最初運用于局域網(wǎng)和有線電視網(wǎng)中。v存在問題：數(shù)據(jù)量、傳輸?shù)乃俾?、效力器v流媒體的集群和解碼技術互聯(lián)網(wǎng)直播衛(wèi)星直播、現(xiàn)場直播等之外的直播手段之一。體育直播。新浪體育直播。視頻會議v視頻會議是流媒體的一種商業(yè)用途。v經(jīng)過流媒體可以實現(xiàn)點對點的通訊，最常用的就是視頻。流媒體文件格式的分類vRM/RA RealNetworksvASF Microsoftv Advanced Stream FormatvMOV-QuickTime 1、RM格式：這是由Real Networks公司開發(fā)的一種新型流式視

24、頻文件格式。 2、MOV格式：MOV也可以作為一種流文件格式。QuickTime可以經(jīng)過Internet提供實時的數(shù)字化信息流、任務流與文件回放功能。 3、ASF格式：這是由微軟公司開發(fā)的流媒體格式，是一個在Internet上實時傳播多媒體的技術規(guī)范。 vSwf-flashvMts-AuthorwarevAam-MetaStreamvAvi-MicrosoftvMpeg/Mpg/Datv視頻文件VS流媒體文件視頻文件(avi 720576)ENCODER編碼（256KBPS）流媒體文件(.asf 320240)10M 900K全屏清晰、流暢清晰流暢（320240）全屏較清晰一般播放器Windo

25、ws 播放器安裝插件的其它播放器傳輸技術v點播v組播v廣播 流媒體的傳輸技術主要有三種：1、點播(unicast)、2、組播(Multicast)又稱為多址廣播和3、廣播(Broadcast) 。點播v點對點的特點是流媒體的源和目的地是一一對應點對點的特點是流媒體的源和目的地是一一對應的，即流媒體從一個源的，即流媒體從一個源( (效力器端的運用效力器端的運用) )發(fā)送出發(fā)送出去后只能到達一個目的地去后只能到達一個目的地( (客戶端運用客戶端運用) )。組播v組播是一種基于組播是一種基于 組組 的廣播，其源和目的地是一對的廣播，其源和目的地是一對多的關系，但這種一對多的關系只能在同一個組內(nèi)多的關

26、系，但這種一對多的關系只能在同一個組內(nèi)建立，也就是說，流媒體從一個源建立，也就是說，流媒體從一個源( (效力器端的運用效力器端的運用) )發(fā)送出去后，任何一個曾經(jīng)參與了與源同一個組號發(fā)送出去后，任何一個曾經(jīng)參與了與源同一個組號的目的地的目的地( (客戶端運用客戶端運用) )均可以接納到，但該組以外均可以接納到，但該組以外的其他目的地的其他目的地( (客戶端運用客戶端運用) )均接納不到。均接納不到。廣播 廣播的源和目的地也是一對多的關系，但這種一對多廣播的源和目的地也是一對多的關系，但這種一對多的關系并不局限于組，也就是說，流媒體從一個源的關系并不局限于組，也就是說，流媒體從一個源( (效力器端的運用效力器端的運用) )發(fā)送出去后，同一網(wǎng)段上的一切目發(fā)送出去后，同一網(wǎng)段上的一切目的地的地( (客戶端運用客戶端運用) )均可以接納到，廣播可以看作組播均可以接納到，廣播可以看作組播的一個特例。的一個特例。 視頻效力器原理 視頻效力器把存儲在存儲系統(tǒng)中的視頻信息以視頻流的方式經(jīng)過網(wǎng)絡接口發(fā)送給相應的客戶，呼應客戶的交互懇求，保證視頻流的延續(xù)輸出。 視頻效力器呼應客戶的視頻流后，從存儲系統(tǒng)讀入一部分視頻數(shù)據(jù)到對應于這個視頻流的特定的緩存中，然后此緩存中的內(nèi)容送入網(wǎng)絡接口發(fā)送到客戶。媒體制造流程主要流媒體效力器產(chǎn)品