流媒體
流媒體是一種流式傳輸方式，是指以流的形式在網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)、無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等)上進(jìn)行數(shù)字媒體(主要指音頻和視頻)傳輸?shù)募夹g(shù)。它將視頻、音頻之類的連續(xù)媒體經(jīng)壓縮編碼、數(shù)據(jù)打包后按照一定的時(shí)間間隔要求連續(xù)地發(fā)送給接收方，接收方在后續(xù)數(shù)據(jù)不斷到達(dá)的同時(shí)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重組、解碼和播放。
過去，多媒體文件(節(jié)目)需要從服務(wù)器上下載到終端設(shè)備后才能播放，這限制了人們在計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)上使用多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的交流。流媒體技術(shù)能夠較好地解決這個(gè)問題，它的主要特點(diǎn)是邊下載邊欣賞，從而使用戶能夠不間斷地在線欣賞多媒體節(jié)目。
傳輸技術(shù) 編輯本段
流式傳輸
流式傳輸是實(shí)現(xiàn)流媒體的關(guān)鍵技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)上傳輸音/視頻等多媒體信息，主要有下載和流式傳輸兩種方案。A/V文件一般都較大，所以需要的存儲(chǔ)容量也較大；同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，下載常常要花數(shù)分鐘甚至數(shù)小時(shí)，所以這種處理方法延遲也很大。流式傳輸時(shí)，聲音、影像或動(dòng)畫等時(shí)基媒體由音視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)的連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送，用戶不必等到整個(gè)文件全部下載完畢，而只需經(jīng)過幾秒或十?dāng)?shù)秒的啟動(dòng)延時(shí)即可進(jìn)行觀看。當(dāng)聲音等時(shí)基媒體在客戶機(jī)上播放時(shí)，文件的剩余部分將在后臺從服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。流式不僅使啟動(dòng)延時(shí)成十倍、百倍地縮短，而且不需要太大的緩存容量。流式傳輸避免了用戶必須等待整個(gè)文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點(diǎn)。
流媒體指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時(shí)基媒體，如：音頻、視頻或多媒體文件。流式媒體在播放前并不下載整個(gè)文件，只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存，流式媒體的數(shù)據(jù)流隨時(shí)傳送隨時(shí)播放，只是在開始時(shí)有一些延遲。流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸。
流式傳輸定義很廣泛，主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體（如視頻、音頻）的技術(shù)總稱。其特定含義為通過Internet 將影視節(jié)目傳送到PC機(jī)。實(shí)現(xiàn)流式傳輸有兩種方法：實(shí)時(shí)流式傳輸（Real time streaming）和順序流式傳輸（progressive streaming）順序流式傳輸是順序下載，在傳輸期間不根據(jù)用戶連接的速度對下載順序做調(diào)整。實(shí)時(shí)流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，使媒體可被實(shí)時(shí)觀看到。實(shí)時(shí)流式傳輸根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況調(diào)整輸出音視頻的質(zhì)量從而實(shí)現(xiàn)媒體的持續(xù)的實(shí)時(shí)傳送，用戶可快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。
一般說來，如視頻為實(shí)時(shí)廣播，或使用流式傳輸媒體服務(wù)器，或應(yīng)用如RTSP的實(shí)時(shí)協(xié)議，即為實(shí)時(shí)流式傳輸。如使用HTTP服務(wù)器，文件即通過順序流發(fā)送。采用哪種傳輸方法依賴你的需求。當(dāng)然，流式文件也支持在播放前完全下載到硬盤。
順序流式傳輸
順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時(shí)用戶可觀看在線媒體，在給定時(shí)刻，用戶只能觀看已下載的那部分，而不能跳到還未下載的前頭部分，順序流式傳輸不象實(shí)時(shí)流式傳輸在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。由于標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器可發(fā)送這種形式的文件，也不需要其他特殊協(xié)議，它經(jīng)常被稱作HTTP流式傳輸。順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，如片頭、片尾和廣告，由于該文件在播放前觀看的部分是無損下載的，這種方法保證電影播放的最終質(zhì)量。這意味著用戶在觀看前，必須經(jīng)歷延遲，對較慢的連接尤其如此。對通過調(diào)制解調(diào)器發(fā)布短片段，順序流式傳輸顯得很實(shí)用，它允許用比調(diào)制解調(diào)器更高的數(shù)據(jù)速率創(chuàng)建視頻片段。盡管有延遲，畢竟可讓你發(fā)布較高質(zhì)量的視頻片段。順序流式文件是放在標(biāo)準(zhǔn)HTTP或FTP服務(wù)器上，易于管理，基本上與防火墻無關(guān)。順序流式傳輸不適合長片段和有隨機(jī)訪問要求的視頻，如：講座、演說與演示。它也不支持現(xiàn)場廣播，嚴(yán)格說來，它是一種點(diǎn)播技術(shù)。
實(shí)時(shí)流式傳輸
實(shí)時(shí)流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接配匹，使媒體可被實(shí)時(shí)觀看到。實(shí)時(shí)流與HTTP流式傳輸不同，他需要專用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實(shí)時(shí)流式傳輸總是實(shí)時(shí)傳送，特別適合現(xiàn)場事件，也支持隨機(jī)訪問，用戶可快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。理論上，實(shí)時(shí)流一經(jīng)播放就可不停止，但實(shí)際上，可能發(fā)生周期暫停。實(shí)時(shí)流式傳輸必須配匹連接帶寬，這意味著在以調(diào)制解調(diào)器速度連接時(shí)圖象質(zhì)量較差。而且，由于出錯(cuò)丟失的信息被忽略掉，網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問題時(shí)，視頻質(zhì)量很差。如欲保證視頻質(zhì)量，順序流式傳輸也許更好。實(shí)時(shí)流式傳輸需要特定服務(wù)器，如：QuickTime Streaming Server、RealServer與Windows Media Server。這些服務(wù)器允許你對媒體發(fā)送進(jìn)行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標(biāo)準(zhǔn)HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。實(shí)時(shí)流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如：RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。這些協(xié)議在有防火墻時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致用戶不能看到一些地點(diǎn)的實(shí)時(shí)內(nèi)容。
主要特征 編輯本段
(1)內(nèi)容主要是時(shí)間上連續(xù)的媒體數(shù)據(jù)(音頻、視頻、動(dòng)畫、多媒體等)。
(2)內(nèi)容可以不經(jīng)過轉(zhuǎn)換就采用流式傳輸技術(shù)傳輸。
(3)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，交互性。
(4)啟動(dòng)延時(shí)大幅度縮短，縮短了用戶的等待時(shí)間；用戶不用等到所有內(nèi)容都下載到硬盤上才能開始瀏覽，在經(jīng)過一段啟動(dòng)延時(shí)后就能開始觀看。
(5)對系統(tǒng)緩存容量的要求大大降低。
Internet是以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行的異步傳輸，數(shù)據(jù)被分解成許多包進(jìn)行傳輸，由于每個(gè)包可能選擇不同的路由，所以到達(dá)用戶計(jì)算機(jī)的時(shí)間延遲就會(huì)不同，而在客戶端就需要緩存系統(tǒng)來彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)的影響以及保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)捻樞颉Ｔ诹髅襟w文件的播放過程中，由于不再需要把所有的文件都下載到緩存，因此對緩存的要求很低。
產(chǎn)品
1、編碼器：它由一臺普通計(jì)算機(jī)、一塊microvision高清視頻采集卡和流媒體編碼軟件組成。Microvision流媒體采集卡負(fù)責(zé)將音視頻信息源輸入計(jì)算機(jī)，供編碼軟件處理；編碼軟件負(fù)責(zé)將流媒體 采集卡傳送過來的數(shù)字音視頻信號壓縮成流媒體格式。如果做直播，它還負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)地將壓縮好的流媒體信號上傳給流媒體服務(wù)器
2、服務(wù)器：由流媒體軟件系統(tǒng)的服務(wù)器部分和一臺硬件服務(wù)器組成。這部分負(fù)責(zé)管理、存儲(chǔ)、分發(fā)編碼器傳上來的流媒體節(jié)目。
3、終端播放器，也叫解碼器: 這部分由流媒體系統(tǒng)的播放軟件和一臺普通PC組成，用它來播放用戶想要收看的流媒體服務(wù)器上的視頻節(jié)目。
原理
流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要緩存。因?yàn)镮nternet以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，對一個(gè)實(shí)時(shí)A/V源或存儲(chǔ)的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的，各個(gè)包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時(shí)間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因?yàn)楦咚倬彺媸褂铆h(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：通過丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容。——流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。流式傳輸?shù)倪^程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來；然后客戶機(jī)上的Web瀏覽器啟動(dòng)A/VHelper程序，使用HTTP從Web服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)對Helper程序初始化。這些參數(shù)可能包括目錄信息、A/V數(shù)據(jù)的編碼類型或與A/V檢索相關(guān)的服務(wù)器地址。
A/VHelper程序及A/V服務(wù)器運(yùn)行實(shí)時(shí)流控制協(xié)議（RTSP），以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機(jī)或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進(jìn)、快倒、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務(wù)器使用RTP/UDP協(xié)議將A/V數(shù)據(jù)傳輸給A/V客戶程序（一般可認(rèn)為客戶程序等同于Helper程序），一旦A/V數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出。
需要說明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協(xié)議與A/V服務(wù)器建立聯(lián)系，是為了能夠把服務(wù)器的輸出重定向到一個(gè)不同于運(yùn)行A/VHelper程序所在客戶機(jī)的目的地址。實(shí)現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務(wù)器和播放器，其基本原理如圖所示。
播放方式 編輯本段
單播
在客戶端與媒體服務(wù)器之間需要建立一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，從一臺服務(wù)器送出的每個(gè)數(shù)據(jù)包只能傳送給一個(gè)客戶機(jī)，這種傳送方式稱為單播。每個(gè)用戶必須分別對媒體服務(wù)器發(fā)送單獨(dú)的查詢，而媒體服務(wù)器必須向每個(gè)用戶發(fā)送所申請的數(shù)據(jù)包拷貝。這種巨大冗余首先造成服務(wù)器沉重的負(fù)擔(dān)，響應(yīng)需要很長時(shí)間，甚至停止播放；管理人員也被迫購買硬件和帶寬來保證一定的服務(wù)質(zhì)量。
組播
IP組播技術(shù)構(gòu)建一種具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復(fù)制到多個(gè)通道上。采用組播方式，單臺服務(wù)器能夠?qū)资f臺客戶機(jī)同時(shí)發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時(shí)。媒體服務(wù)器只需要發(fā)送一個(gè)信息包，而不是多個(gè)；所有發(fā)出請求的客戶端共享同一信息包。信息可以發(fā)送到任意地址的客戶機(jī)，減少網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔目偭?。網(wǎng)絡(luò)利用效率大大提高，成本大為下降。
點(diǎn)播與廣播
點(diǎn)播連接是客戶端與服務(wù)器之間的主動(dòng)的連接。在點(diǎn)播連接中，用戶通過選擇內(nèi)容項(xiàng)目來初始化客戶端連接。用戶可以開始、停止、后退、快進(jìn)或暫停流。點(diǎn)播連接提供了對流的最大控制，但這種方式由于每個(gè)客戶端各自連接服務(wù)器，卻會(huì)迅速用完網(wǎng)絡(luò)帶寬。
廣播指的是用戶被動(dòng)接收流。在廣播過程中，客戶端接收流，但不能控制流。例如，用戶不能暫停、快進(jìn)或后退該流。廣播方式中數(shù)據(jù)包的單獨(dú)一個(gè)拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶。使用單播發(fā)送時(shí)，需要將數(shù)據(jù)包復(fù)制多個(gè)拷貝，以多個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的方式分別發(fā)送到需要它的那些用戶，而使用廣播方式發(fā)送，數(shù)據(jù)包的單獨(dú)一個(gè)拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶，而不管用戶是否需要，上述兩種傳輸方式會(huì)非常浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬。組播吸收了上述兩種發(fā)送方式的長處，克服了上述兩種發(fā)送方式的弱點(diǎn)，將數(shù)據(jù)包的單獨(dú)一個(gè)拷貝發(fā)送給需要的那些客戶。組播不會(huì)復(fù)制數(shù)據(jù)包的多個(gè)拷貝傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，也不會(huì)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給不需要它的那些客戶，保證了網(wǎng)絡(luò)上多媒體應(yīng)用占用網(wǎng)絡(luò)的最小帶寬。
相關(guān)研究 編輯本段
流媒體編解碼技術(shù)：典型的流媒體編解碼技術(shù)有用于64kb/s視頻傳輸?shù)腍.261，面向1.5Mb/s數(shù)字視頻音頻傳輸和存儲(chǔ)的MPEG-1，面向高品質(zhì)數(shù)字視頻音頻傳輸和存儲(chǔ)的MPEG-2，面向交互應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腗PEG-4、H.264以及適于低碼率視頻編碼的H.263，最新的發(fā)展趨勢是可擴(kuò)展性編碼。如細(xì)粒度可擴(kuò)展（FGS）編解碼技術(shù)和H.264/SVC(scalable video coding)等。
流媒體存儲(chǔ)和調(diào)度策略：網(wǎng)絡(luò)帶寬和視頻服務(wù)器的輸入、輸出往往是制約流媒體服務(wù)性能的瓶頸，在大規(guī)模點(diǎn)播電視(VOD)系統(tǒng)中，用戶對媒體數(shù)據(jù)的點(diǎn)播往往集中于少數(shù)熱門節(jié)目，流媒體存儲(chǔ)和調(diào)度策略的關(guān)鍵是合并用戶服務(wù)，共享服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。
流媒體的傳輸與控制：解決媒體流在兩個(gè)端系統(tǒng)間傳輸?shù)南嚓P(guān)問題，包括媒體流擁塞控制策略、差錯(cuò)控制策略、速率調(diào)節(jié)策略等，其目標(biāo)是提高流媒體應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。
多媒體代理服務(wù)器及內(nèi)容替換機(jī)制：多媒體代理服務(wù)器將一些訪問頻繁的多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存或硬盤中，當(dāng)用戶通過多媒體代理服務(wù)器訪問這些數(shù)據(jù)時(shí)，多媒體代理服務(wù)器無須訪問遠(yuǎn)程Internet，而是通過本地緩存為用戶提供服務(wù)?有效降低了遠(yuǎn)程服務(wù)器的訪問負(fù)載，節(jié)約了從遠(yuǎn)程服務(wù)器到代理服務(wù)器間的網(wǎng)絡(luò)資源消耗，并能有效降低用戶的啟動(dòng)延遲，提高用戶接收到的媒體質(zhì)量。近幾年，基于P2P和基于云計(jì)算、云存儲(chǔ)的流媒體技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。
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