试谈流媒体技术的发展

,北京广播学院 网络信息中心, 2003 NIC.BBI,流媒体设计与制作,郭晓,内 容,第一章、概述,第二章、流媒体网络传输协议,第三章、多媒体数字压缩技术,第四章、流媒体制作软硬件,第五章、流媒体服务设计,第六章、流媒体综合应用,第一章、概述,一、流媒体技术概述,1、什么是流媒体（Streaming Media）,流媒体简单来说就是应用流技术在网络上传输的多媒体数据。,流技术就是连续地以一定的速率在网络上传递数据的网络传输技术。,第一章、概述,一、流媒体技术概述,2,、流媒体技术的应用目的,音视频文件一般都较大，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，媒体数据由音视频服务器向用户计算机连续、 实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，只要收到了必要的数据后就可以开始播放，同时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。简而言之，边下载边播放。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网上下载后才能观看的缺点。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,3,、流技术的特点,连续性，数据发送是连续的，除非发生网络阻塞；,稳定性，数据以一定的速度稳定发送；,可控性，数据传输的速率，数据传输开始偏移地址和结束地址是可以控制的。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,3,、流技术的分类,（1）顺序流,顺序流是指数据包应客户端的请求顺序从服务器向客户端发送，直到所有的数据发送完毕。在发送期间客户端只能中断数据的接收。而服务端不接受客户端的暂停、定位等请求，数据发送速度不能灵活控制，既不支持流控。,典型的顺序流：HTTP、FTP,应用范围：音视频点播,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,3,、流技术的分类（续）,（2）实时流,实时流是指数据包应客户端的请求顺序从服务器向客户端发送，在发送过程中，服务器可以应客户端的请求暂停或改变数据发送的位置。而客户端可以中断数据的接收，也可以请求流中不同位置的数据。另外，服务端可以根据媒体数据的性质自动调整发送速度，既支持流控。,典型的顺序流：RTSP、MMS,应用范围：音视频点播、直播,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,3,、流技术的分类（续）,（3）实时流与顺序流的区别,实时流与顺序流都是顺序将数据包从服务器向客户端发送。,实时流可以在发送过程中，暂停或改变数据发送的起始位置。而顺序流则不行。,实时流的发送速度是由所发送的音视频性质所决定，而顺序流则是由带宽与网络状况来决定。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别,（1）本地媒体的播放,本地媒体文件的播放，不需要网络的支持，直接由播放软件将数据调入内存进行播放，播放位置的改变由播放软件改变媒体文件的读取位置实现的，对于采用压缩格式的媒体文件，可能需要一定缓冲。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别,（1）本地媒体的播放（图）,本地硬盘,媒体数据文件,头部信息,数据包1,数据包2,尾部信息,播放软件,直接读取,直接定位,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别（续）,（2）顺序流媒体的播放,顺序流媒体的播放，需要网络的支持，由播放软件将数据文件下载到本地硬盘或缓冲区中进行播放，播放位置的改变分为二种情况：向前，需要等到缓冲到达以后，向后如果缓冲中有，可直接从缓冲中播放，如果没有则需要重新缓冲。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别（续）,（2）顺序流媒体的播放（图）,HTTP服务器,HTTP服务进程,媒体数据文件,顺序读取,Network,播放软件,本地缓存,HTTP请求,数据流,本地控制,数据流,数据流,数据流,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别（续）,（3）实时流媒体的播放,实时流媒体的播放，需要网络的支持，播放软件请求数据后，由服务器按照一定的速度向播放软件传送数据，播放软件在收到数据后，根据具体情况直接播放或缓冲播放，但是实时流的缓冲播放并不同于顺序流，实时流的缓冲播放主要是为了减少由于网络波动造成的影响。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别（续）,（3）实时流媒体的播放（续）,实时流媒体的播放位置改变只存在于点播方式下，由播放软件向服务器发送更改请求后，由服务器根据请求重新定位发送数据位置来完成。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,4,、流媒体与本地媒体的区别（续）,（3）实时流媒体的播放（图）,RTSP服务器,HTTP服务进程,媒体数据文件,定位读取,Network,播放软件,本地缓存,RTSP请求,数据流,数据流,数据流,数据流,RTSP控制数据,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,5,、流媒体网络应用方式,（1）点播,点播就是服务器可以应用户的请求播放相应的多媒体数据文件，而且支持播放位置的重新设定（回放）。,实时流和顺序流媒体都支持点播方式。,第一章、概述（续）,一、流媒体技术概述（续）,5,、流媒体网络应用方式（续）,（2）直播,直播就是服务器将采集的音视频数据直接发送给用户，不支持播放位置的改变（回放）。,只有实时流媒体支持直播方式。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,流媒体技术的发展与多媒体技术以及计算机网络技术的发展有着密切的关系。也可以说流媒体技术是在多媒体技术与计算机网络技术发展到一定的阶段后，所形成的一种技术产物。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,1、多媒体技术的发展,多媒体是全面的综合性的信息资源，它常常指信息表示媒体的多样化，常见的形式有文字、资料、图形、影像、动画、视讯、声音等。,多媒体技术最早出现在X86时代，更准确一点地说，是在能够处理声音数据的声卡出现以后，开始出现多媒体的概念。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,1、多媒体技术的发展（续）,到了90年代多媒体技术进入快速发展的阶段，其中的一个重要因素是，1988年 MPEG（Moving Picture Expert Group，运动图像专家小组）的建立。,多媒体技术的发展有两条主线：, 视频技术的发展, 音频技术的发展,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,1、多媒体技术的发展（续）,（1）,视频技术的发展,非压缩图象序列,（AVI）,帧内压缩图象序列,（MotionJPEG）,帧间压缩图象序列,（MPEG）,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,1、多媒体技术的发展（续）,（2）,音频技术的发展,非压缩,（WAV / MIDI）,时域压缩,（PCM）,子带压缩（MP3）,变换压缩,（AC-2 ）,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,2,、网络技术的发展,网络技术的发展，最显著的体现在网络带宽的发展上。,家庭用户接入带宽：,Modem 14.4Kbps 56Kbps,ISDN 128Kbps,ADSL 64Kbps 1Mbps / 1.5Mbps 8Mbps,Cable Model 10Mbps / 27Mbps 36Mbps,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,2,、网络技术的发展（续）,局域网用户接入带宽：,Ethernet 10Mbps,FastEthernet 100Mbps,GigaEthernet 1000Mbps,10G Ethernet 10Gbps,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,2,、网络技术的发展（续）,初期阶段因为网络技术的发展，促成了流媒体技术的出现，而同时又因为网络技术的制约才刺激了流媒体技术的发展。到了后期，流媒体的快速发展和广泛应用，又作为一个主要因素，刺激了网络技术的发展。（个人观点）,第一章、概述（续）,二、流媒体技术的发展,3,、流媒体技术的发展,流媒体技术的发展依赖于网络的传输条件、媒体文件的传输控制、媒体文件的编码压缩效率及客户端的解码等几个重要因素。其中任何一个因素都会影响流媒体技术的发展和应用。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,目前国际上参与流媒体技术竞争的主要是三家公司，即Real Networks、Microsoft和Apple。其中互联网上使用较多的流媒体格式主要是Real Networks公司的Real Media 和Microsoft公司的Windows Media。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,1,、Real Network,美国RealNetworks公司在90年代中期首先推出了流媒体技术，并随着互联网的快速发展而不断壮大，在市场上处于主动地位，并拥有最多的用户数量。目前它在编码方面的主要技术是RealMedia Codec 8。RealMedia的可伸缩视频技术可以根据用户电脑速度和连接质量自动调整媒体的播放质素；Two-Pass Encoding两次编码技术可通过对媒体内容预扫描的结果来编码，从而提高编码质量；特别是其SureStream自适应流技术，可通过一个编码流提供自动适合不同带宽用户的流播放。RealMedia 音频部分采用的是Real Audio，该编码在低带宽环境下的传输性能非常突出。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,2,、Windows Media,美国Microsoft利用其操作系统的便利，很快便取得了一定的市场份额。Windows Media编码方案的目前版本也称为8.0，视频方面Windows Media Video 8.0采用的是MPEG-4视频压缩技术，音频方面采用的是Microsoft自己开发的Windows Media Audio技术。Windows Media的核心是MMS协议和ASF数据格式。MMS用于网络传输控制，这是Microsoft的专有格式，以保证传输安全。ASF则用于媒体内容和编码方案的打包。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,3,、Apple,QuickTime是美国Apple公司的流媒体应用平台，在全世界计算机用户中占有相当的比例，是仅次与RealPlayer、Windows Media Player的流媒体播放平台，支持RTP、RTSP、HTTP、SDP等协议。QuickTime在视频压缩上采用的是Sorenson Video技术，音频部分则采用QDesign Music技术。,名称,QuickTime,Windows Media,RealServer,服务器软件费用,免费,免费,收费,最多可支持流数,大于2000,1000,400,采用的网站所占的比例,7.4%,3.2%,12.1%,支持的服务器平台类型,Mac、Windows Linux、Unix,Windows,Windows、,Linux、Unix,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,4,、主流流媒体技术平台比较,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,5,、其他流媒体技术平台,（1）、,IBM公司的VideoCharger,IBM公司的VideoCharger是IBM内容管理软件包中的重要组成部分，它与IBM DB2数据库系统紧密集成。能通过企业内部网络或互联网向多个用户的桌面传送高质量的实时音频和视频数据流，用户可以通过浏览器观看媒体内容。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,5,、其他流媒体技术平台,（2）、,Oracle公司的OVS,Oracle公司的OVS（Oracle Video Server）是为较大规模部署设计的音视频流点播系统。OVS可以在包括网络计算机（NC）和机顶盒（STB）在内的系列平台上播放音视频流，OVS可以支持MPEG-II等高品质的音视频流。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,5,、其他流媒体技术平台,（3）、,Cisco公司的IP/TV,Cisco公司的IP/TV是目前网络带宽利用最好的音视频流媒体平台。IP/TV采用RTP、RTCP、RSVP等为网络传输协议，核心充分利用了Windows Media的技术，同时又兼容Apple公司的QuickTime。IP/TV的显著特点是，采用预约内容管理，这样可以进可能地采用组播（Multicast）形式传送，以减少网络带宽的占用。,第一章、概述（续）,二、流媒体技术平台介绍,5,、其他流媒体技术平台,（4）、SGI,公司的MediaBase,SGI公司的MediaBase是唯一一个能够支持多种流媒体格式的音视频点播平台，其中包括：RealMedia、QuickTime、MPEG-I、MPEG-II。,