第九节 多媒体流技术 • 一、网上多媒体流技术原理 • 1·多媒体流的特点 • 多媒体流(Multimedia. Stream)就是多媒体 数据在网络上传输时的数据流，它不同 于一般的文件下载数据。多媒体流有以 下特点:
• A. 数据量大: 多媒体数据，尤其是视频数据， 数据量很大，必须使用特殊多媒体传输协议才 能保证顺利传输。 • B. 对带宽要求高: 由于多媒体数据量大，虽然 经过压缩，仍然需要大量带宽。 • C. 数据的忽略: 在不影响播放效果的前提下， 允许忽略一些数据; 这为在低中带宽网络下实现 多媒体数据流的查询提供了可能。
• D. 流式传送: 所谓流(Streaming)，也叫" 流式"或"串流"，是一种传输数据信息的 方式。采用这种方式，数据能够用稳定 的速率从发送端传转至接收端，而接收 端可以在发送端还没有完全传输完毕之 前即可开始处理这些数据信息，这特别 适合于实现网络广播。
• E. 当采用流式技术传送时，可以让计算 机一边接收，一边处理，节约了时间和 存储空间。 • F. 多数流式传送技术使用专门的数据格 式和缓冲系统，以实现连续播放。
2·实时多媒体流 • 实时多媒体流就是实时采集、压缩并 传送，茌客户端实时接收的多媒体数据 流。具体说，就是使用特定的视频/音频 采集设备，采集实时数据，并立即遵从 某些特定的标准进行压缩，同时在网络 上传输。客户端缓冲区不断更新用以接 收压缩后的数据，即时解压缩并播放。
• 在目前的Internet上，由于多种因素的影响， 要实现完全的实时传输还不可能，只能是近似 实时的，这是由于多媒体数据流传送的端到端 延迟较大的缘故。它的实际概念是: 当前的实时 多媒体数据在一定时间内可传送到发出请求的 客户端，并且视频和音频保持同步关系。这个 延时的具体时间由服务器端的多媒体数据的压 缩速度、采用的压缩方法以及网络传输的实际 情况决定的。
3·网络模型和相关协议 • A. 多媒体流技术在网络上的应用，可概 括为"多媒体服务器——客户端"的模式。 • B. 通常，在WWW服务器端，多媒体服 务器与Web服务器集成在一起，而WWW 客户端则只需Web浏览器和播放多媒体 数据的浏览器插件。 • C. 多媒体服务器主要起客户端进行通信 和传输多媒体数据的作用。
• D. 在网络上传送多媒体数据流涉及不同的协 议，包括: • ·TCP/IP-传输控制协议，是在WWW客户与Web 之间建立可靠的连接协议。Web浏览器与Web 服务器之间通过HTTP，协议进行通信。 • ·UDP: 用户数据包协议，它是TCP的一种替代 协议，是无连接的，没有TCP的差错纠正，允 许丢弃那些被破坏的或迟到的数据包，所以它 更适合传输连续多媒体数据。
• ·RTP: 实时协议，它是专门为Internet实时数据 传输指定的协议，它使用专门时序重建方法来 保证多种媒体的同步。 • ·RTSP: 实时流协议。RTSP设计了客户端与服务 器之间特定的通讯方式，专门用于数据流的传 输。 • ·RSVP: 它允许为那些严重增加网络负荷的数据 流指定优先级，通过优先级来为它们预留一定 带宽，以达到某个Qo. S。
4·网上多媒体服务的过程 • 用户进行网上多媒体活动时，其一般过程可描 述为: • ·客户端通过Web浏览器发送HTTP请求给指定 的WWW服务器。 • ·服务器受到客户请求，做出响应，发送已收到 的信息给客户。 • ·客户端在收到请求情况下，激活浏览器的插件， 向指定的多媒体服务器发送请求。 • ·多媒体服务器收到客户端的请求，通过UDP协 议开始向客户端发送数据。 • ·客户端收到数据，进行顺序化、解压缩后播放。
校园网视频点播、直播和广播 系统 • 系统支持B/S架构，支持安全认证，远程 管理，远程上传节目等功能，针对流媒 体在校园网中应用的特点，特别对系统 进行了优化，可以更方便的实现，课堂 直播、电视直播、以及课件、电影的点 播，广泛的应用在网络教学、校园电视 台、校园广播、校园监控、校园电影点 播中。
酒店VOD系统 • 酒店VOD（Video On Demand）系统，出现于90 年代中期。它是旅游服务业和现代计算机网络宽 带科技发展的产物。在国外VOD服务、信息服务 已广泛应用于各大星级酒店和高档住宅小区、娱 乐场所、有线电视台，成为其提高服务水准，增 加竞争力的必备设施。美国、日本普及率全在 90%以上，香港也在 80%以上。现代酒店顾客已 不止满足于视频点播的需要，还需要更多更方便 的信息服务。为顺应社会、科技的发展需要，我 们将具有VOD系统功能及能提供更多信息服务的 系统，统称为“客房信息服务系统HISS”。也便于 区别局限于单纯的VOD系统。
5·单点传送和多点传送 • 客户机/服务器模型的通信只描述了点 对点连接的情形。实际上每个客户都可 与服务器建立点对点的连接，这种方式 即单点传送(Unicast)。单点传送的一个明 显弊病是Web服务器、多媒体服务器与 数量较多的客户进行通信时，性能会明 显下降，客户端将需要很长的响应时间 和很低的传输速率。
• 多点传送(Multicast)则解决了上述问题，主 机使用IP地址中的D类地址向网络中的一组能 识别D类地址的主机发送数据，即多点传送需 要主机网卡和路由器的支持。通常，路由器中 保存组成员的信息，它能根据多点传送的数据 包目的地址，把它转发到相应的组中。由于多 点传送的发送方只需要发送依次数据包，不必 为每个请求都建立相应的连接，因此降低了对 网络带宽的需求，提高了传输的质量。
6. 视频/音频压缩 • l 1980年以来，国际电话咨询委员 会陆续完成了各种数据压缩和通讯标准， 与数字视频压缩相关的有: JPEG、H. 261、 H. 263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG音频 压缩方法有: MPEG-1、G. 723。
二、流媒体软件 • 目前几种典型的流产品为: • ·Microsoft公 司 的 Windows. NT Server Net. Show Services. (Windows Media) • ·Real. Networks公司的Real. System. G 2. • ·Macromedia公司的Shockwave.
1. Netshow • 1) Netshow是一个在网络上提供流式多 媒体服务的平台，它既适用于拨号接入 的Internet网络，也适用于带宽富裕的局 域网。 • 2) 利用Netshow，开发人员可以快捷地 开发出需要多媒体服务的网络应用，满 足培训、英语学习、娱乐、及广告等领 域的需要。
• 3) 在客户端的播放器为 Windows. Media. Player，可播放ASF、AVI、 MP 3等格式的网上视音频。 • 4) Micro. Soft的Netshow提供了两种服务 类型: Netshow Service for Windows. NT和 Net. Show Theater Server系统，其中后者 是使用在ATM和快速以太网上。
• 5) Net. Show Service是使用在中低带宽网络中 传输多媒体数据流，是一个纯软件环境，其主 要特点是: • ·支持Multicast，可以通过创建"站(Station)"来 建立Multicast通信。 • ·与视频音频压缩/解压缩方法相独立，通过 ASF(Active. Stream. Format)文件来实现压缩、解 压缩方法的自动下载。 • ·支持多种协议，包括TCP. UDP和HTTP. • ·提供了多媒体内容制作 具，包括实时视频音 频压缩 具，以及Netshow服务器管理器。
• 6) Net. Show提供了Unicast和Multicast两种 传输模式服务。多媒体数据点播和实时 多媒体流都可通过这两个方式传给对方， 它的服务模式如图所示：
2·Real System • a) Real Networks公司的Real. System. G 2的目的 是使任何基于TCP/IP协议的网络都可以使用视 频和音频流技术。 • b) 它是第一个基于开放、扩展标准的流式媒 体系统。通过它的同步性和对多种媒体的重播， 用户可体验到全新的多媒体感觉。 • c) 新的Stream. Smart传输技术使实际网络环境 下的重播更为可靠稳定。
• d) 新加入的两种媒体格式(Realtext和 Realpix)与同步性多媒体集成语言(SMIL) 相结合便可使大量的多媒体程序在窄带 网络上传输。 • e) 它采用流传输方式是基于Internet的流 式传输协议RTSP(实时同步传输协议).
• f) Real. System. G 2系统作为一个客户机/服 务器架构的流媒体系统，产品包括客户 端软件: . Realplayer. G 2及Realplayerplus. G 2， 用于播放Real流式媒体特有的格式; 流媒 体生成软件: Real. Produce. Pro. G 2及 Real. Produce. Plus. G 2，用于制作生成流媒 体; 服务器端软件Real Server G 2，用于控 制Real系统。新的系统支持AVI. MPEG和 WAV及SWF等格式。
3. Shoc. Kwave • 1) Shockwave流技术与普通HTTP，(超文本传 输协议)紧密结合，网上多媒体内容可由 Macromedia公司的Director、Authorwave、 Flash软件制作。 • 2) Macromedia与Microsoft、Netscape达成协议， 将Shoc. Kwave技术嵌入在它们的网络浏览器中， 正式成为网络多媒体标准。现在Shockwave已 成为Internet上多媒体的标准。
• 3) Snockwave的内容可以满足Web上丰 富的内容而不必在乎Internet的传输速度。 • 4) Shockwave对于交互式多媒体处理有 着十分重要的作用，在教育上使用的一 些网上多媒体应用与它关系紧密。
• 5) 以著作 具Autnorwave的网上多媒体 作品制作为例，一般做法为: • ·压缩原文件，资源放在外部，引用格式 为甙、Jpg、swa等。 • ·重新编译原文件为A 4 R。
• ·切割处理，生成映射文件AAM、分段文 件AAS，每段 4 k-500 k，按网络通讯速度 设置，将AAM文件嵌到HTML网页中。 • ·将AAM、AAS文件和外部文件放到服务 器上。 • ·客户端安装Shockkwaveforr. Authorwave 插件，内容流式传送进行交互学习。
• 6）新的Authorwave 5 Attain进展是向"智能 化 "发 展 ， 出 现 了 "知 识 流 "(Knowledge. Streeam)技 术 ， 知 识 流 是 一 种智能流式技术，它能预测并在适当时 间预先下载所需要的应用片段，与标准 的流式技术不同的是，知识流针对具有 复杂分支结构的交互式多媒体学习应用 进行了优化。
三、流技术在网上教学中的应 用 • a) Netshow和Real. System. G 2能使我们在网上方 便地实现音视频点播及实时广播。 • b) Shockwave则能使我们容易地在网上实现交 互式多媒体学习。 • c) 通过集成视频流和传统远程教学及培训， Web. FORCEMedia. Base已使教室和公司环境下 的网上教学和培训成为现实。利用 Web. FORCEMedia. Base。技术，得克萨斯大学 和3 Com公司的 程师们已经开始进行网上教 学和培训项目。
• d) Web. FORCEMedia. Base将音频流和视频流输 出到桌面，在学生和老师之间用Web环境架设 了一座桥梁。 • e) 这种按需选课的好处在于学生既可以接受 现场的教学，也可以课后再听取这些课程。这 种实时的Web广播的特性在于，学生有充分的 自主性，通过桌面类似于浏览器的一些 具， 就可以在异地看到现场的讲解。
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