话说流媒体

十四、话说流媒体

随着现代生活水平的提高和技术发展的进步，一种新兴事物——流媒体正在人们的生活中发挥越来越大的作用。

在IPTV技术中，除了用到宽带技术ADSL外，还用到了流媒体技术，此外，家电市场上又出現了新型的流媒体播放机（如图1-22）、流媒体电視机，大家可能经常碰到多媒体这个词，但对流媒体可能有点困惑，不禁会想：这个流媒体究竟是何方神圣？

图1-22　流媒体播放机

1.流媒体——何方神圣？

其实，流媒体（Streaming Media）与前面提到的多媒体密切相关，通俗地说，流媒体就是可以在互联网上实时流动的多媒体。但流媒体决不是近年才问世的新技术。早在1994年，从一家叫做Progressivenetworks的美国公司成立之初，流媒体就开始正式在互联网上登场亮相。那么，流媒体为什么直到近年来才开始大行其道呢？究其原因，主要是当时由于网络带宽所限。大家知道，多媒体包括文字、数据、图形、图像、视像和声音等媒体，其传输速率从2kbit/s到十几兆比特每秒不等。20世纪80年代，由于数据压缩和解压缩技术的发展成熟，使得多媒体计算机技术走向实用化。基于多媒体PC机技术的进步和用户的需求，建立多媒体大型网络已成为当务之急。但PC机间的通信主要是靠普通的电话线路，其频宽较小，因而当时无法满足多媒体系统的要求，要给用户实时传输多媒体文件，尤其是视频图像有困难。而现在的卫星技术已可轻松地将宽频信号传送给用户。可以预见，将多媒体技术和卫星通信技术相结合，建立一套全球性或区域性的多媒体网络是完全可能的，且其价格较使用光纤要低廉得多，市场前景也广阔得多。因此，近年来流媒体技术有了突飞猛进的发展，现已应用于各个领域。

在流媒体出现之前，人们若想从网络上观看影片或收听音乐，必须先将影音档案下载至计算机储存后，才可以点选播放，不但浪费下载时间、硬盘空间，也无法满足消费者使用方便及确切的需要。

Streaming Media（流媒体）的发展，克服了这些不足。所谓流媒体技术（或称为流式媒体技术）就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网站服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的网络传输技术。当然，使用者必须事先安装播放软件。简单来说，流媒体就是应用流技术在网络上传输的多媒体文件。流媒体技术先在用户端的电脑上创造一个缓冲区，于播放前预先下载一段资料作为缓冲，当网络实际连线速度小于播放所耗用资料的速度时，播放程序就会取用这一小段缓冲区内的资料，避免播放的中断，也使得播放品质得以维持。流媒体系统大致有以下几个组件：转档/转码工具（Encoder），用于压缩转档；服务器（Server），管理并传送大量多媒体文件；编码器（Scripter），可整合多媒体，并以互动方式呈现；播放器（Player），在用户端呈现流的内容。人们经常可以看到的Flash动画就是流媒体的一种形式。

有人曾形象地把流媒体比作淋浴，水随时都是新来的，相比流媒体出现前全部下載才能观看的泡浴缸而言，这显然是一种更高效、更节约、更便捷的方式，唯一的瓶颈似乎只有带宽。可以看出，流媒体和普通媒体的区别就是：第一，从服务器到客户端，采用的是流式传输技术，使用这种技术，客户端计算机不用将整个的影音文件下载到本地，便可以即时收看或收听。第二，就是其媒体文件格式，为了达到网络上流式传播文件的目的，流媒体大都具有很高的压缩比，以压缩带宽。这种压缩可能会使影音文件的品质有所下降，但基本还能够被人们所接受。

2.流媒体应用系统的结构

流媒体应用系统的结构如图1-23所示。

图1-23　流媒体应用系统结构图

3.流式传输有两种方法

流式传输（如图1-24）是流媒体播放的关键技术，它不需要我们下载庞大的媒体文件就可观看视频节目，虽然在播放前要进行缓冲，但这种缓冲也只有几秒或十几秒。实现流式传输有两种方法：实时流式传输和顺序流式传输。一般来说，如果视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，使用如RTSP的实时协议，这种传输方式即为实时流式传输。如果使用Web服务器，使用HTTP协议，那么文件即通过顺序流发送。

图1-24　流式传输

（1）顺序流式传输（Progressive streaming）

顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体。由于标准的HTTP服务器在不需要其他特殊协议的情况下即可发送这种形式的文件，所以它又被称为HTTP流式传输。顺序流式传输在高带宽（带宽大于流文件的比特率）的情况下，可以实现边下载边播放，网络丢包会重新传输直至用户收到，所以能够保证视频播放的最终质量，因此，它一般被用来传输高质量的短片段，如片头、片尾和广告。顺序流式传输不能广播实况流，不能跳过头部，必须先下完前面的才可以看后面的，必须经历延迟，这种情况，在低带宽的网络连接下尤其如此。

顺序流式文件是放在标准HTTP或FTP服务器上，易于管理，基本上与防火墙无关。顺序流式传输不适合长片段和有随机访问要求的视频，如讲座、演说或演示。

（2）实时流式传输（Realtime streaming）

实时流与HTTP流式传输不同，实时流式传输总是实时传送，可以实现实况转播，支持随机访问，用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。

实时流式传输必须配匹连接带宽，也就是说，如果文件比特率超过连接速度，观看将会断续，而且，由于出错丢失的信息会被服务器忽略，当网络拥挤或出现问题时，视频质量会下降，所以，要想保证视频质量，选择顺序流式传输也许会更好。实时流式传输需要特定的服务器，如QuickTime Streaming Server、RealSystem IQ与Windows Media Server。这些服务器允许用户对媒体发送进行更多级别的控制，因而系统设置、管理比标准HTTP服务器更复杂。实时流式传输使用与之适应的网络传输协议，如：RTSP（Realtime Streaming Protocol）或MMS（Microsoft Media Server），这些协议在有防火墙时有时会出现问题，导致用户不能看到一些地点的实时内容。

4.流媒体播放器的三驾马车

在计算机上看流媒体节目的用户，都知道要借助流媒体播放器，且不同格式的流媒体需要不同的播放器。

1994年，一家叫做Progressivenetworks的美国公司成立之初，流媒体就开始正式在互联网上登场亮相。

目前在这个领域上，竞争的公司主要有三个：Microsoft、RealNetworks、Apple，而相应的三驾马车是：Windows Media、Real Media、QuickTime。

（1）Real Networks的流媒体格式及播放器

Real Networks的流媒格式主要有RM（Real Media）、RMVB（Real Media VBR）等，此类格式一般都有很高的压缩比和比较好的网络传输能力，虽然画质差点，但文件体积小，特别适合在低速网络上在线播放音视频节目。Real Networks的流媒体文件可以用RealOne和RealPlayer进行播放，最新推出的RealPlayer 10比RealOne资源占用少，启动速度也比RealOne有了较大幅度的提高，支持更多的媒体格式，建议朋友们到Real Networks的主页（http://www.real.com/）上去下载安装它的简体中文版。

RealPlayer Plus界面：RealPlayer Plus使你有可能通过Internet或局域网，实时享受多媒体文件，而无须预先将整个剪辑下载到你的硬盘。当在网页上单击一个RealMedia链接时，RealPlayer会自动打开并播放你所选择的文件。单击下面RealPlayer图片的按钮或某些区域，可得到相应的功能信息，如图1-25所示。

RealPlayer有7个菜单：文件、视图、播放、频道、电台、收藏夹和帮助。这些菜单使用户可以充分利用RealPlayer 的功能。

图1-25　RealPlayer Plus界面

（2）Microsoft的流媒体格式及播放器

Microsoft流媒体的核心是ASF（Advanced Streaming Format），它是Microsoft同Real Networks竞争的主要武器，Microsoft将其定义为同步媒体的同一容器文件格式，这种文件格式可以将音频、视频、图像及控制命令脚本等多媒体信息组合在一个ASF文件中，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容的发布。它采用了MPEG-4的压缩算法，一部120分钟长的电影可以压缩成300MB左右，而且图像的质量也不错。除ASF外，Microsoft的流媒体格式还有WMA、WMV等，可以用Windows Media Player播放。

Windows Media Player最大的优点就是它捆绑在Windows中，用户可以不支付任何额外的费用就可以免费使用，另外，它的更新、升级方法也比较方便，作为Windows的重要组件，可以使用Windows Update自动更新系统中的Windows Media Player。

（3）Apple的流媒体格式及播放器

Apple Corporation流媒体的扩展名一般为MOV，它最早只是在Apple公司的MAC机上存在，随着个人多媒体电脑近几年的飞速普及，Apple公司不失时机地推出了QuickTime的Windows版本。这种文件格式不仅可以存储单个的媒体内容（比如视频中的帖，可以利用QuickTime把一段视频保存为图像序列），而且它还能保存对媒体作品的完整描述。MOV文件能保存高清晰度的视频，但这种文件的个头比较大，所以MOV文件常用在多媒体广告、产品演示、高清晰度电影等需要高清晰画面表现的视频上。MOV文件可以用QuickTime Player来播放，QuickTime Player是Apple Corporation用来编辑、编码和播放MOV文件的软件，它能够通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件的回放功能，和RealPlayer、Windows Media Player一样，QuickTime Player也能为IE浏览器（包括以IE为内核的浏览器）提供相应的插件，实现在浏览器内对多媒体数据的实时回放。

图1-26　QuickTime图标

它有标准版（QuickTime）和专业版（QuickTime Pro）之分，标准版的QuickTime（如图1-26）是免费软件，但如果你要使用它的全部功能，可以付费解锁限制的功能把标准版升级到专业版。

目前，在流媒体技术方面，Real Networks、Microsoft、Apple三分天下，它们都有自己的流媒体格式和相应的播放器，已形成鼎足之势，因此，若要观看丰富多彩的网络影视节目，全面安装他们的播放器是最好的办法。当然，还有些第三方的播放器，比如超级解霸、金山影霸、东方影都以及Media Player Classic的系列软件等，但都带有Real和QuickTime的核心解码文件，这种播放器虽然能够播放本地的Real Media文件，但Opera等非IE核心的浏览器在调用非官方的Real和QuickTime插件播放内嵌流媒体时常不能正确调用正确的解码器而导致播放不正常，所以使用非IE核心浏览器为主的朋友不要安装这些软件或它们自带的Real和QuickTime的解码器。

5.流媒体是多面手

流媒体有两种播送方式，即：

（1）点播

（2）广播

现在，我们来看看利用流媒体、利用这两种方式可以做哪些事情：

① 远程教育

在远程教学过程中，最基本的要求是将信息从教师端传递到远程的学生端，需要传递的信息可能是多元化的，这其中包括各种类型的数据：如视频、音频、文本、图片等。将这些资料从一端传递到另一端是远程教学需要解决的问题，而如何将这些信息资料有效的组合起来以达到更好的教学效果，是我们思考的重要方面。

由于当前网络带宽的限制，流式媒体无疑是最佳的选择，学生可以在家通过一台计算机、一条电话线、一只Modem就可以参加到远程教学当中来。对于教师来讲，也无须做过多的准备，授课方法基本与传统授课方法相同，只不过面对的是摄像头和计算机而已。

除去实时教学以外，使用流媒体中的VOD（视频点播）技术，更可以达到因材施教、交互式的教学目的。学生也可以通过网络共享自己的学习经验和成果。大型企业可以利用基于流技术的远程教育系统作为对员工进行培训的手段，这里不仅可以利用视频和音频，计算机屏幕的图形捕捉也可以被用流的方式传送给学员。现在微软公司自己内部就大量使用了自己的流技术产品作为其全球各分公司间员工培训和交流的手段。

随着网络及流媒体技术的发展，越来越多的远程教育网站开始采用流媒体作为主要的网络教学方式。

② 宽带网视频点播

在前面的远程教育中曾经提到过VOD（Video On Demand）——视频点播，视频点播技术已经不是什么新鲜的概念了，最初的VOD应用于卡拉OK点播。

点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。在播放过程中，用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，这样服务器端不仅需要大量的存储系统，同时还要负荷大量的数据传输，所以会迅速用完网络带宽。导致服务器根本无法进行大规模的点播。同时由于局域网中的视频点播覆盖范围小，用户也无法通过互联网等网络媒介收听或观看局域网内的节目。

此时流媒体技术出现了，在视频点播方面我们完全可以遗弃局域网而使用互联网，由于流媒体经过了特殊的压缩编码，使得它很适合在互联网上传输。客户端采用浏览器方式进行点播，基本无需维护。由于采用了先进的机群技术，可对大规模的并发点播请求进行分布式处理，使其能适应大规模的点播环境。

随着宽带网和信息家电的发展，流媒体技术会越来越广泛的应用于视频点播系统，也许有一天你也可以在自己的家中欣赏到与电视节目相当的流式视频节目。

③ 互联网直播

随着互联网的普及，网民越来越多，从互联网上直接收看体育赛事、重大庆典、商贸展览成为很多网民的愿望。

但是网络带宽问题一直困扰着互联网直播的发展，不过随着宽带网的不断普及和流媒体技术的不断改进，互联网直播已经从实验阶段走向了实用阶段，并能够提供较满意的音频、视频效果。

流媒体技术在互联网直播中充当着重要的角色，首先流媒体实现了在低带宽的环境下提供高质量的影音。其次，像Real公司的SureStream这样的智能流技术可以保证不同连接速率下的用户可以得到不同质量的影音效果。此外，流媒体的Multicast（多址广播）技术可以大大减少服务器端的负荷，同时最大限度的节省了带宽。

无论从技术上还是从市场上考虑，现在互联网直播是流媒体众多应用中最成熟的一个。已经有很多公司提供网上直播服务，我国每年的春节联欢晚会就提供网上现场直播。

建一个视频直播需要什么样的软件硬件呢？

建立一个基于Real的视频直播系统需要软硬件的紧密配合，大致上需要两部分，一个采集端、一个Server端。采集端需要视频捕捉卡捕捉视频源，包括现场视频信号、VCD/DVD、录像带、数码摄像等，通过安装Real Producer 来转换视频文件为Real的格式，Producer 除了可以转换视频文件，还可以建立特定通道和Real Cerver 建立连接发挥现场直播的作用。 Server 端安装Real Server并存储视频文件。而机顶盒就要看你的用户是用计算机来登录，还是用电视来实现你的点播和直播功能了。

④ 视频会议

流媒体技术的出现为视频会议的发展起了很重要的作用。采用流媒体格式传输影音，使用者就可以实时的连续不断的观看会议情况，也可以达到即时的效果。有时可能损失了一些画面质量，但就视频会议来讲，并不需要很高的音视频质量。

视频会议是流媒体的一个商业用途，通过流媒体我们还可以进行点对点的通信，最常见的例子就是可视电话。只要我们有一台已经接入互联网的电脑和一个摄像头，就可以与世界任何地点的人进行音视频的通信。

6.流媒体“流入”电视——电脑功能嫁接到电视上

在数字化、网络化大环境下，家电产品的3C融合，已经成为一种不可避免的发展趋势。3C是指计算机（Computer）、通信（Communication）和消费类电子产品（Consumer Electrics），3C融合便是利用数字信息技术激活其中任何一个环节，通过某种协议使3C的三个方面实现信息资源的共享和互联互通，从而满足人们在任何时间、任何地点通过信息关联应用来方便自己的生活。各类流媒体的广泛使用，使得消费者对于现代家庭显示中心——电视的显示需要也在不断提升。为了让一家人在客厅里的电视机上享受各种流媒体，流媒体电视实现了让MP3、摄像机、照相机、移动硬盘、U盘以及各种各样卡的内容在电视机上直接播放，不需要任何导线，实现电子产品的无缝对接。也就是说，流媒体电视就是把电脑处理媒体信息内容的那一部分嫁接到了彩电上。消费者从网上下载的音乐和电影，可用电视播放。如何将流媒体产品与电视两者有机结合，通过电视机将数码流媒体中存储的音频、视频进行高清显示播放，成为一种新的消费需求。流媒体电视最大的好处不仅可以接收和显示高清电视网传输的信号，更可通过流媒体接口接收网络流媒体文件，可以更快更清晰地用电视收看从网上下载的图片和影片，实现与数码相机卡、U盘、移动硬盘等流媒体的无缝连接，读取MP3、MPEG、JPG等数字音频、视频文件，并能够接驳SD卡等数码存储设备。

流媒体技术的出现，使网络上传输的资料不仅仅限于文字和图形，它打破了电视台、电台独霸现场直播的格局。现在，流媒体技术有了突飞猛进的发展，现已应用于IP/TV、网上直播、视频点播、远程教育、网络广告、企业培训等诸多领域（图1-27），现在，连手机也安装了流媒体播放器（图1-28），相信随着互联网的飞速发展，流媒体必将成为互联网应用的主流。

图1-27　流媒体应用领域

图1-28　手机上的流媒体播放器