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流媒体技术及其教育应用(1)

2014-08-06 01:11 摘要
本文在引言部分阐述了流媒体技术的基础：流媒体的一般概念及相关的概念。在正文部分介绍了流媒体技术的原理以及媒体服务器的硬件平台。最后主要的介绍了流媒体技术了两种教育应用：校园网视频系统的解决方案和远程多媒体教学方案。关键字: 流媒体 流式传输 媒体服务器 校园网视频系统 远程多媒体教学系统一、引言在网络上传输音／视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。a/v文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从internet上下载才能观看的缺点。
流媒体指在internet/intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，如：音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。
在这篇文章中，主要是讨论流媒体的技术基础，以及流媒体技术在教育中的应用。二、流媒体技术基础1、 流媒体技术的原理
流式传输的实现需要缓存。因为internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时a/v源或存储的a/v文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。 （科教论文网 lw.nseaC.Com编辑发布）
流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，web浏览器与web服务器之间使用http/tcp交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的web浏览器启动a/vhelper程序，使用http从web服务器检索相关参数对helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、a/v数据的编码类型或与a/v检索相关的服务器地址。
a/vhelper程序及a/v服务器运行实时流控制协议（rtsp），以交换a/v传输所需的控制信息。与cd播放机或vcrs所提供的功能相似，rtsp提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。a/v服务器使用rtp/udp协议将a/v数据传输给a/v客户程序（一般可认为客户程序等同于helper程序），一旦a/v数据抵达客户端，a/v客户程序即可播放输出。
需要说明的是，在流式传输中，使用rtp/udp和rtsp/tcp两种不同的通信协议与a/v服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行a/vhelper程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器，其基本原理如图1所示。
图1.流式传输的基本原理2、 媒体服务器硬件平台视频服务器把存储在存储系统中的视频信息以视频流的形式通过网络接口发送给相应的客户，响应客户的交互请求，保证视频流的连续输出。视频信息具有同步性要求，一方面必须以恒定的速率播放，否则引起画面的抖动，如mpeg-1视频标准要求以1.5mb/s左右的速度播放视频流。另一方面，在视频流中包含的多种信号必须保持同步，如画面的配音必须和口型相一致。另外，视频具有数据量大的特点，一个经mpeg-1压缩的90 min的电影，长度约为1gb，它在存储系统上的存放方式，直接影响视频服务器提供的交互服务，如快进和快倒等功能的实现。视频服务器必须解决视频流特性提出的要求。