流媒體

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　　所謂流媒體是指採用流式傳輸的方式在Internet播放的媒體格式。 流媒體又叫流式媒體，它是指商家用一個視頻傳送伺服器把節目當成數據包發出，傳送到網路上。用戶通過解壓設備對這些數據進行解壓後，節目就會像發送前那樣顯示出來。

　　這個過程的一系列相關的包稱為“流”。流媒體實際指的是一種新的媒體傳送方式，而非一種新的媒體。流媒體技術全面應用後，人們在網上聊天可直接語音輸入；如果想彼此看見對方的容貌、表情，只要雙方各有一個攝像頭就可以了；在網上看到感興趣的商品，點擊以後，講解員和商品的影像就會跳出來；更有真實感的影像新聞也會出現。

　　流媒體技術髮端於美國。在美國目前流媒體的應用已很普遍，比如惠普公司的產品發佈和銷售人員培訓都用網路視頻進行。

　　流式傳輸方式則是將整個A/V及3D等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視頻伺服器向用戶電腦連續、實時傳送。在採用流式傳輸方式的系統中，用戶不必像採用下載方式那樣等到整個文件全部下載完畢，而是只需經過幾秒或幾十秒的啟動延時即可在用戶的電腦上利用解壓設備(硬體或軟體)對壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓後進行播放和觀看。此時多媒體文件的剩餘部分將在後臺的伺服器內繼續下載。

　　與單純的下載方式相比，這種對多媒體文件邊下載邊播放的流式傳輸方式，不僅使啟動延時大幅度地縮短，而且對系統緩存容量的需求也大大降低。

　　在網路上傳輸音／視頻等多媒體信息，目前主要有下載和流式傳輸兩種方案。A/V文件一般都較大，所以需要的存儲容量也較大；同時由於網路帶寬的限制，下載常常要花數分鐘甚至數小時，所以這種處理方法延遲也很大。流式傳輸時，聲音、影像或動畫等時基媒體由音視頻伺服器向用戶電腦的連續、實時傳送，用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經過幾秒或十數秒的啟動延時即可進行觀看。當聲音等時基媒體在客戶機上播放時，文件的剩餘部分將在後臺從伺服器內繼續下載。流式不僅使啟動延時成十倍、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文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點。

　　流媒體指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術的連續時基媒體，如：音頻、視頻或多媒體文件。流式媒體在播放前並不下載整個文件，只將開始部分內容存入記憶體，流式媒體的數據流隨時傳送隨時播放，只是在開始時有一些延遲。流媒體實現的關鍵技術就是流式傳輸。

　　流式傳輸定義很廣泛，現在主要指通過網路傳送媒體（如視頻、音頻）的技術總稱。其特定含義為通過Internet 將影視節目傳送到PC機。實現流式傳輸有兩種方法：實時流式傳輸（Realtime streaming）和順序流式傳輸（progressive streaming）。一般說來，如視頻為實時廣播，或使用流式傳輸媒體伺服器，或應用如RTSP的實時協議，即為實時流式傳輸。如使用HTTP伺服器，文件即通過順序流發送。採用那種傳輸方法依賴你的需求。當然，流式文件也支持在播放前完全下載到硬碟。

　　順序流式傳輸

　　順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可觀看再線媒體，在給定時刻，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時流式傳輸在傳輸期間根據用戶連接的速度做調整。由於標準的HTTP伺服器可發送這種形式的文件，也不需要其他特殊協議，它經常被稱作HTTP流式傳輸。順序流式傳輸比較適合高質量的短片段，如片頭、片尾和廣告，由於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量。這意味著用戶在觀看前，必須經歷延遲，對較慢的連接尤其如此。對通過數據機發佈短片段，順序流式傳輸顯得很實用，它允許用比數據機更高的數據速率創建視頻片段。儘管有延遲，畢竟可讓你發佈較高質量的視頻片段。順序流式文件是放在標準HTTP 或 FTP伺服器上，易於管理，基本上與防火牆無關。順序流式傳輸不適合長片段和有隨機訪問要求的視頻，如：講座、演說與演示。它也不支持現場廣播，嚴格說來，它是一種點播技術。

　　實時流式傳輸

　　實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網路連接配匹，使媒體可被實時觀看到。實時流與HTTP流式傳輸不同，他需要專用的流媒體伺服器與傳輸協議。實時流式傳輸總是實時傳送，特別適合現場事件，也支持隨機訪問，用戶可快進或後退以觀看前面或後面的內容。理論上，實時流一經播放就可不停止，但實際上，可能發生周期暫停。實時流式傳輸必須配匹連接帶寬，這意味著在以數據機速度連接時圖象質量較差。而且，由於出錯丟失的信息被忽略掉，網路擁擠或出現問題時，視頻質量很差。如欲保證視頻質量，順序流式傳輸也許更好。實時流式傳輸需要特定伺服器，如：QuickTime Streaming Server、RealServer與Windows Media Server。這些伺服器允許你對媒體發送進行更多級別的控制，因而系統設置、管理比標準HTTP伺服器更複雜。實時流式傳輸還需要特殊網路協議，如： RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。這些協議在有防火牆時有時會出現問題，導致用戶不能看到一些地點的實時內容。

　　流式傳輸的實現需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續的非同步傳輸，對一個實時A/V源或存儲的A/V文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由於網路是動態變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等，甚至先發的數據包還有可能後到。為此，使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響，並保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網路暫時擁塞使播放出現停頓。通常高速緩存所需容量並不大，因為高速緩存使用環形鏈表結構來存儲數據：通過丟棄已經播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存後續尚未播放的內容。——流式傳輸的實現需要合適的傳輸協議。由於TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數據。在流式傳輸的實現方案中，一般採用HTTP/TCP來傳輸控制信息，而用RTP/UDP來傳輸實時聲音數據。流式傳輸的過程一般是這樣的：用戶選擇某一流媒體服務後，Web瀏覽器與Web伺服器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸的實時數據從原始信息中檢索出來；然後客戶機上的Web瀏覽器啟動A/VHelper程式，使用HTTP從Web伺服器檢索相關參數對Helper程式初始化。這些參數可能包括目錄信息、A/V數據的編碼類型或與A/V檢索相關的伺服器地址。

　　A/VHelper程式及A/V伺服器運行實時流控制協議（RTSP），以交換A/V傳輸所需的控制信息。與CD播放機或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停及錄製等命令的方法。A/V伺服器使用RTP/UDP協議將A/V數據傳輸給A/V客戶程式（一般可認為客戶程式等同於Helper程式），一旦A/V數據抵達客戶端，A/V客戶程式即可播放輸出。

　　需要說明的是，在流式傳輸中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP兩種不同的通信協議與A/V伺服器建立聯繫，是為了能夠把伺服器的輸出重定向到一個不同於運行A/VHelper程式所在客戶機的目的地址。實現流式傳輸一般都需要專用伺服器和播放器，其基本原理如圖所示。

　　今天，28.8Kbps數據機是Internet連接的基本速率，cable modem、 ADSL、DSS、ISDN等發展快，內容提供商不得不要麼限制發佈媒體質量，要麼限制連接人數。根據RealNetwork站點統計，對 28.8Kbps數據機，實際流量為10bps到26Kbps，呈鐘形分佈，高峰在20Kbps。這意味著若內容提供商選擇20Kbps固定速率，將有大量用戶得不到好質量信號，並可能停止媒體流而引起客戶端再次緩衝，直到接收足夠數據。一種解決方法是伺服器減少發送給客戶端的數據而阻止再緩衝，在 RealSystem 5.0中，這種方法稱為“視頻流瘦化”。這種方法的限制是RealVideo文件為一種數據速率設計，結果可通過抽取內部幀擴展到更低速率，導致質量較低。離原始數據速率越遠，質量越差。另一種解決方法是根據不同連接速率創建多個文件，根據用戶連接，伺服器發送相應文件，這種方法帶來製作和管理上的困難，而且，用戶連接是動態變化的，伺服器也無法實時協調。智能流技術通過兩種途徑剋服帶寬協調和流瘦化。首先，確立一個編碼框架，允許不同速率的多個流同時編碼，合併到同一個文件中；第二，採用一種複雜客戶/伺服器機制探測帶寬變化。

　　針對軟體、設備和數據傳輸速度上的差別，用戶以不同帶寬瀏覽音視頻內容。為滿足客戶要求，Progressive networks公司編碼、記錄不同速率下媒體數據，並保存在單一文件中，此文件稱為智能流文件，即創建可擴展流式文件。當客戶端發出請求，它將其帶寬容量傳給伺服器，媒體伺服器根據客戶帶寬將智能流文件相應部分傳送給用戶。以此方式，用戶可看到最可能的優質傳輸，製作人員只需要壓縮一次，管理員也只需要維護單一文件，而媒體伺服器根據所得帶寬自動切換。智能流通過描述I現實世界Internet上變化的帶寬特點來發送高質量媒體並保證可靠性，並對混合連接環境的內容授權提供瞭解決方法。流媒體實現方式如下：

• 對所有連接速率環境創建一個文件
• 在混合環境下以不同速率傳送媒體
• 根據網路變化，無縫切換到其它速率
• 關鍵幀優先，音頻比部分幀數據重要
• 向後兼容老版本RealPlayer

　　智能流在RealSystem G2中是對所謂自適應流管理(ASM)API的實現，ASM描述流式數據的類型，輔助智能決策，確定發送那種類型數據包。文件格式和廣播插件定義了ASM 規則。用最簡單的形式分配預定義屬性和平均帶寬給數據包組。對高級形式，ASM規則允許插件根據網路條件變化改變數據包發送。每個ASM規則可有一定義條件的演示式，如演示式定義客戶帶寬是5,000到15,000Kbps，包損失小於2.5%。如此條件描述了客戶當前網路連接，客戶就訂閱此規則。定義在規則中的屬性有助於RealServer有效傳送數據包，如網路條件變化，客戶就訂閱一個不同規則。

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　　1.單播

　　在客戶端與媒體伺服器之間需要建立一個單獨的數據通道，從一臺伺服器送出的每個數據包只能傳送給一個客戶機，這種傳送方式稱為單播。每個用戶必須分別對媒體伺服器發送單獨的查詢，而媒體伺服器必須向每個用戶發送所申請的數據包拷貝。這種巨大冗餘首先造成伺服器沉重的負擔，響應需要很長時間，甚至停止播放；管理人員也被迫購買硬體和帶寬來保證一定的服務質量。

　　2.組播

　　ＩＰ組播技術構建一種具有組播能力的網路，允許路由器一次將數據包複製到多個通道上。採用組播方式，單台伺服器能夠對幾十萬台客戶機同時發送連續數據流而無延時。媒體伺服器只需要發送一個信息包，而不是多個；所有發出請求的客戶端共用同一信息包。信息可以發送到任意地址的客戶機，減少網路上傳輸的信息包的總量。網路利用效率大大提高，成本大為下降。

　　3.點播與廣播

　　點播連接是客戶端與伺服器之間的主動的連接。在點播連接中，用戶通過選擇內容項目來初始化客戶端連接。用戶可以開始、停止、後退、快進或暫停流。點播連接提供了對流的最大控制，但這種方式由於每個客戶端各自連接伺服器，卻會迅速用完網路帶寬。

　　互聯網的迅猛發展和普及為流媒體業務發展提供了強大的市場動力，流媒體業務正變得日益流行。 流媒體技術廣泛用於多媒體新聞發佈、線上直播、網路廣告、電子商務、視頻點播、遠程教育、遠程醫療、網路電臺、 實時視頻會議等互聯網信息服務的方方面面。流媒體技術的應用將為網路信息交流帶來革命性的變化，對人們的工作和生活將產生深遠的影響。

　　一個完整的流媒體解決方案應是相關軟硬體的完美集成，它大致包括下麵幾個方面的內容： 內容採集、 視音頻捕獲和壓縮編碼、內容編輯、內容存儲和播放、應用伺服器內容管理髮布及用戶管理等。

• 劉俊姝.解析Internet流媒體的傳輸與網上數據的交換[D].信息技術.2013.17