流媒体技术_采用流式传输技术在网络上播放的媒体格式

流媒体技术

采用流式传输技术在网络上播放的媒体格式

随着现代技术的发展，网络带给人们形式多样的信息，从第一张图片出现在网络上到如今各种形式的网络视频和三维动画，网络让人们的视听觉得到了很大的满足。然而在流媒体技术出现之前，人们必须要先下载这些多媒体内容到本地计算机，在漫长的等待之后（因为受限于带宽，下载通常要花上较长的时间），才可以看到或听到媒体传达的信息。令人欣慰的是，在流媒体技术出现之后，人们便无需再等待媒体完全下载完成了。

基本简介

传统下载方式的时延很大，因为音视频文件一般都较大，需要的存储容量也较大，同时受到网络带宽的限制，下载一个文件很耗时，根据文件的大小，可能往往需要几分钟甚至几小时。这种方式不但浪费下载时间、硬盘空间，重要的是使用起来非常不方便。流媒体技术出现后，人们能够“即点即看”了，多媒体文件一边被下载一边被播放，不仅使启动延时大大缩短，而且不需要太大的缓存容量，极大地减少了用户在线等待的时间，而且也提升了互动性。

流媒体技术不是一种单一的技术，它是网络技术及视/音频技术的有机结合。在网络上实现流媒体技术，需要解决流媒体的制作、发布、传输及播放等方面的问题，而这些问题则需要利用视音频技术及网络技术来解决，具体如下：

传输问题

1、技术方面解决的问题

在网上进行流媒体传输，所传输的文件必须制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件。用通常格式存储的多媒体文件容量十分大，若要在现有的窄带网络上传输则需要花费十分长的时间，若遇网络繁忙，还将造成传输中断。另外，通常格式的流媒体也不能按流媒体传输协议进行传输。因此，对需要进行流媒体格式传输的文件应进行预处理，将文件压缩生成流媒体格式文件。这里应注意两点：一是选用适当的压缩算法进行压缩，这样生成的文件容量较小。二是需要向文件中添加流式信息。

2、传输方面需解决的问题

流媒体的传输需要合适的传输协议，在internet上的文件传输大部分都是建立在tcp协议的基础上，也有一些是以ftp传输协议的方式进行传输，但采用这些传输协议都不能实现实时方式的传输。随着流媒体技术的深入研究，比较成熟的流媒体传输一般都是采用建立在udp协议上的rtp/rtsp实时传输协议。

为何要在udp协议而不在tcp协议上进行实时数据的传输呢？这是因为udp和tcp协议在实现数据传输时的可靠性有很大的区别。tcp协议中包含了专门的数据传送校验机制，当数据接受方收到数据后，将自动向发送方发出确认信息，发送方在接收到确认信息后才继续传送数据，否则将一直处于等待状态。而udp协议则不同，udp协议本身并不能做任何校验。由此可以看出，tcp协议注重传输质量，而udp协议则注重传输速度．因此，对于对传输质量要求不是很高，而对传输速度则有很高的要求的视音频流媒体文件来说，采用udp协议则更合适．

3、传输过程中需要的支持

因为internet是以包为单位进行异步传输的，因此多媒体数据在传输中要被分解成许多包，由于网络传输的不稳定性，各个包选择的路由不同，所以到达客户端的时间次序可能发生改变，甚至产生丢包的现象．为此，必须采用缓存技术来纠正由于数据到达次序发生改变而产生的混乱状况，利用缓存对到达的数据包进行正确排序，从而使视音频数据能连续正确地播放．缓存中存储的是某一段时间内的数据，数据在缓存中存放的时间是暂时的，缓存中的数据也是动态的，不断更新的．流媒体在播放时不断读取缓存中的数据进行播放，播放完后该数据便被立即清除，新的数据将存入到缓存中．因此，在播放流媒体文件时并不需占用太大的缓存空间．

4、播放方面需解决的问题

流媒体播放需要浏览器的支持．通常情况下，浏览器是采用mime来识别各种不同的简单文件格式，所有的web浏览器都是基于http协议，而http协议都内建有mime．所以web浏览器能够通过http协议中内建的mime来标记web上众多的多媒体文件格式，包括各种流媒体格式．

流式传输的过程一般是这样的：用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来；然后客户机上的Web浏览器启动A/V Helper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。

A/V Helper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP），以交换A/V传输所需的控制信息。与CD播放机或VCRs所提供的功能相似，RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper程序），一旦A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可播放输出。

需要说明的是，在流式传输中，使用RTP/UDP和RTSP/TCP两种不同的通信协议与A/V服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出重定向到一个不同于运行A/V Helper程序所在客户机的目的地址，实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器。

技术原理

随着互联网的普及，利用网络传输声音与视频信号的需求也越来越大。广播电视等媒体上网后，也都希望通过互联网来发布自己的音视频节目。但是，音视频在存贮时文件的体积一般都十分庞大。在网络带宽还很有限的情况下，花几十分钟甚至更长的时间等待一个音视频文件的传输，不能不说是一件让人头疼的事。流媒体技术的出现，在一定程度上使互联网传输音视频难的局面得到改善。

传统的网络传输音视频等多媒体信息的方式是完全下载后再播放，下载常常要花数分钟甚至数小时。而采用流媒体技术，就可实现流式传输，将声音、影像或动画由服务器向用户计算机进行连续、不间断传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当声音视频等在用户的机器上播放时，文件的剩余部分还会从服务器上继续下载。

如果将文件传输看作是一次接水的过程，过去的传输方式就像是对用户做了一个规定，必须等到一桶水接满才能使用它，这个等待的时间自然要受到水流量大小和桶的大小的影响。而流式传输则是，打开水头龙，等待一小会儿，水就会源源不断地流出来，而且可以随接随用，因此，不管水流量的大小，也不管桶的大小，用户都可以随时用上水。从这个意义上看，流媒体这个词是非常形象的。

流式传输技术又分两种，一种是顺序流式传输，另一种是实时流式传输。

顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可以观看，但是，用户的观看与服务器上的传输并不是同步进行的，用户是在一段延时后才能看到服务器上传出来的信息，或者说用户看到的总是服务器在若干时间以前传出来的信息。在这过程中，用户只能观看已下载的那部分，而不能要求跳到还未下载的部分。顺序流式传输比较适合高质量的短片段，因为它可以较好地保证节目播放的最终质量。它适合于在网站上发布的供用户点播的音视频节目。

在实时流式传输中，音视频信息可被实时观看到。在观看过程中用户可快进或后退以观看前面或后面的内容，但是在这种传输方式中，如果网络传输状况不理想，则收到的信号效果比较差。

在运用流媒体技术时，音视频文件要采用相应的格式，不同格式的文件需要用不同的播放器软件来播放，所谓“一把钥匙开一把锁”。采用流媒体技术的音视频文件主要有三大“流派”。

一是微软的ASF（Advanced Stream Format）。这类文件的后缀是.asf和.wmv，与它对应的播放器是微软公司的 “Media Player”。用户可以将图形、声音和动画数据组合成一个ASF格式的文件，也可以将其他格式的视频和音频转换为ASF格式，而且用户还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像机等外设的数据保存为ASF格式。

二是RealNetworks公司的RealMedia，它包括RealAudio、RealVideo和RealFlash三类文件，其中RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据，RealVideo用来传输不间断的视频数据，RealFlash则是RealNetworks公司与Macromedia公司联合推出的一种高压缩比的动画格式，这类文件的后缀是.rm，文件对应的播放器是“RealPlayer”。

三是苹果公司的QuickTime。这类文件扩展名通常是 .mov，它所对应的播放器是“QuickTime。”

此外，MPEG、AVI、DVI、SWF等都是适用于流媒体技术的文件格式。

由于流媒体技术在一定程度上突破了网络带宽对多媒体信息传输的限制，因此被广泛运用于网上直播、网络广告、视频点播、远程教育、远程医疗、视频会议、企业培训、电子商务等多种领域。

对于新闻媒体来说，流媒体带来了机遇，也带来了挑战。

流媒体技术为传统媒体在互联网上开辟更广阔的空间提供了可能。广播电视媒体节目的上网更为方便，听众、观众在网上点播节目更为简单，网上音视频直播也将得到广泛运用。

流媒体技术将过去传统媒体的“推”式传播，变为受众的“拉” 式传播，受众不再是被动地接受来自广播电视的节目，而是在自己方便的时间来接收自己需要的信息。这将在一定程度上提高受众的地位，使他们在新闻传播中占有主动权，也使他们的需求对新闻媒体的活动产生更为直接的影响。

流媒体技术的广泛运用也将模糊广播、电视与网络之间的界限，网络既是广播电视的辅助者与延伸者，也将成为它们的有力的竞争者。利用流媒体技术，网络将提供新的音视频节目样式，也将形成新的经营方式，例如收费的点播服务。发挥传统媒体的优势，利用网络媒体的特长，保持媒体间良好的竞争与合作，是未来网络的发展之路，也是未来传统媒体的发展之路。

定义

流媒体技术发端于美国，又称流式媒体，是一种新的媒体传送方式。流式传输方式将整个A/V及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备对压缩的A/V、3D等多媒体文件解压后进行播放和观看。这种对多媒体文件边下载边播放的流式传输方式不仅使启动延时大幅度地缩短，而且对系统缓存容量的需求也大大降低。

应用

流媒体技术在互联网媒体传播方面起到了重要的作用，它方便了人们在全球范围内的信息、情感交流，其中视频点播、远程教育、视频会议、Internet直播、网上新闻发布、网络广告等方面的应用更空前广泛。

1、广电直播中的应用

经过09年的全面发展，3G技术已经被广大用户所熟悉和接受，各种各样基于3G技术的应用层出不穷，三大运营商抓住三网融合的大环境，积极推进3G技术在广电行业的应用。

据了解，江苏省广电也通过3G技术实现旗下七大新闻栏目（《江苏新时空》、《早安江苏》、《新闻夜宴》、《有一说一》、《公共新闻网》、《绝对现场》、《零距离》）的3G直播。无独有偶，浙江卫视也实现了3G传输技术在电视新闻直播的应用。利用3G传输技术应用于电视新闻直播，弥补了卫星传输、光缆和数字微波传输系统都存在的造价高、系统庞大、操作复杂等不足，同时可以使电视直播设备更加轻便，直播工作范围更加广泛。

要解释什么是移动流媒体技术，就要先解释下什么是流媒体技术。流媒体是指视频、声音等数据以实时传输协议承载，并以连续的流形式从源端向目的端传输，在目的端接收到一定缓存数据后就可以播放出来的多媒体应用。流媒体技术应用到移动网络和终端上，称之为移动流媒体技术。

移动流媒体技术有三大特点，一是能够实时播放音视频和多媒体内容。这样可以大大缩短启动延时，避免了用户必须等待整个文件全部从服务器源上下载完成后才能观看的缺点。二是播放的流媒体文件不需要在客户端保存，减少了对客户端存储空间的要求，也减少了缓存容量的需求。三是流媒体文件不在客户端保存，从一定程度上解决了媒体文件的版权保护问题。3G无线网络的发展也使得流媒体技术可以被用到无线终端设备上，3G用户无线网络接入带宽的提高，移动流媒体技术所封装出的应用将会成为3G的一类主要应用。

从国内领先的流媒体系统技术提供商VIEWGOOD（远古）公司了解到，VIEWGOOD依赖专业的流媒技术结合众多的电信级用户的检验，安全稳定的保障，通过对3G应用的全面理解并结合手机用户和PC用户的需求，为移动运营商/广电推出了Web3G移动流媒体平台，通过独创的USS统一流媒体服务引擎，同时支持各种操作系统的手机、PC以及机顶盒，使所有用户都能方便快捷的使用流媒体业务，并且使用同一套后台管理系统对所有平台的节目进行统一管理，最终实现了手机、PC、电视的三屏互动。

随着3G移动流媒体技术的逐渐成熟以及3G网络设备和终端设备的不断完善，移动流媒体技术将成为3G时代的代表技术，移动流媒体业务能大大提高用户通信体验并推动3G的不断发展。

2、航空探测中的应用

2007年11月27日消息运用VIEWGOOD WebTable系统的“远望5号”测量船，在海面上监测“嫦娥一号”卫星的运行轨道，给“嫦娥一号”下达指令，指示“嫦娥”不断变轨，使其按照固定轨道顺利运行。 “我国自主研发的第一个月球探测器——‘嫦娥一号’已经开始她的探月任务”；“明年，‘神七’升空，我国宇航员将首次进行太空行走，电视直播将展现每个细节”；“我国计划与俄合作，于2009年发射火星探测器”；……随着一篇篇航空新闻的披露，一项项航空工程的启动、实现，我国太空探测的步伐越走越快。在所有的航空事件里，测量技术是所有工作开展的必备条件。

随着测量船“远望”家族的不断壮大，我国测控技术的发展更是迅速。尤其是流媒体技术出现以后，测量技术在航空探测中的应用越来越广。从数据的及时反馈、图像的按时传回到太空行走过程的电视直播，越来越多的项目中需要依赖流媒体技术。

互联网的飞速发展，让流媒体技术的应用越来越普及。在Streaming Media West'99展会中，Microsoft、Intel、Apple、Real Networks等公司就流媒体技术的发展和应用展开了激烈的竞争。在短短数年内，流媒体技术有了飞跃发展，军事应用、太空探测、深海测量等高尖端行业也都陆续出现它们的身影。

WebTable系统支持视频和桌面多路实时同步直播，独创KeyBuffer技术，使广域网时延最短只有0.1s，满足庞大关注人群的收视需求。WebTable系统清晰度高、实时性强，并发能力与抗干扰能力更是首屈一指，成功助“嫦娥一号”顺利进行探月工程，为流媒体技术在航空探测中的应用树立了里程碑。

流媒体直播技术作为流媒体重要组成模块，广泛用于娱乐、电子商务、远程培训、视频会议、远程教育、远程医疗、电视台重大节目直播等互联网信息服务的方方面面，它的应用给网络信息交流带来革命性的变化，流媒体直播技术突破了网站媒体一直以来以文字、图片方式向传递信息的局限性。

有消息指出，2008年10月“神七”号宇航船将发射升空，“神七”搭载三名宇航员，完成我国第一次太空行走。此过程将进行电视直播，太空行走的每一个细节都可以看清楚，但受收视条件的限制，不是每一个关注此事件的人都能守在电视机前，所以网络直播甚至是手机直播就成了重要的收视渠道。流媒体直播系统支持的网络、手机，综合了计算机网络技术和视频技术的优点，完全达到，甚至优于电视直播，使收看更便捷。这也是对流媒体直播技术应用的一大挑战。

发展

一、概述：

进入90年代以来，Internet网络通讯技术的飞速发展，已对人类日常生活和工作方式产生了深刻的影响，同时也对传统的教育教学模式产生了极大的挑战。网上教学、网络课程的开发已成为教育技术界同仁讨论的中心论题和21世纪教育改革发展的新趋势。而当今世界，科学技术的迅猛发展，使得知识经济已见端倪，知识经济呼吁创新教育，要求我们变革传统的教育教学模式，发展学生的创新意识和创造性思维的能力，培养创新性人才。

二、促进现代远程教育

1、什么是流媒体:

流媒体（Streaming Media），指的是在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，即在因特网上以数据流的方式实时发布音、视频多媒体内容的媒体，音频、视频、动画或者其他形式的多媒体文件都属于流媒体之列。流媒体是在流媒体技术支持下，把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网络服务器上，让浏览者一边下载一边观看、收听，而不需要等到整个多媒体文件下载完成就可以即时观看的多媒体文件。

2、流媒体技术在现代远程教育中扮演了什么角色

我国远程教育的目标和任务是，到2010年，基本形成多规格、多层次、多形式、多功能，具有中国特色的终身教育体系。随着社会发展，科学技术的引用，采用流媒体技术为主要实现方式的网络教育，作为远程教育的一种形式，被寄予厚望。

3、流媒体技术实现了网络教育的方式

流媒体技术应用予网络教育上，表现为视频点播和视频直播两种主要方式。视频直播和点播的传播方式，使得传统意义上的课本式的教学方式转变为生动形象的影音模式，广播教学、语音教学、教学示范、消息发送、网络影院、远程管理、教学点播等模式通过互联网传播开来。

三、网络教育的思考

网络教育在教育形式和传播方式上都是一个革命性的开始。但是新型的教育模式在技术应用上总是有其不可避免的应用弊端和欠缺。在网络教育过程中，往往凸现出来的是网络应用时的一些细节问题。

1、新时代情况下，网络教育规模化、产业化逐渐成为一种趋势，这使得网络教育的概念，不仅仅是在局域网内的网络化，而更多地是指通过internet 网进行教育传播，而网络带宽成为制约网络教育的一个重要瓶颈。同时，昂贵的硬件设备对于绝大部分学校，学院来说都是非常重的负担。

2、通过互联网传播使得网络教育的学员更为广泛，然而同样带来了一些问题，也是互联网长期以来一直在考虑的问题——网络安全。针对网络教育来说，网络安全主要分为网络教育过程中发布信息的安全和网络教育平台自身的安全。与互联网上所有的信息传输一样，网络教育的完成也是通过流媒体平台与客户端机交互完成，在交互过程中，往往造成信息的外泄等等，也就出现了经常提到的盗链等，同时，也可以通过各种方式对流媒体平台进行攻击，造成流媒体平台瘫痪等。

3、教育的产业化，使得其在管理等方面更偏向于商业性，因此，网络教育流媒体平台在各个方面都需要运营性的规范化。学员管理；教师管理；教学、影视内容管理；教学公告等等，而这些主要集中体现在流媒体平台的后台中，流媒体平台的后台管理直接关系到网络教育的运营效果。

以上问题综合了中国网络教育过程中，遇到的部分硬件和软件上的问题。发现问题就要解决问题。如何解决以上问题，是中国网络教育发展的一个重要的课题。

四、经典案例分析

湖南大学网络教学流媒体平台：

湖南大学是国内拥有千年历史的知名学府之一。2002年1月由湖南大学原现代教育技术中心与原成人教育学院合并组建成立的，在全国28个省、市、自治区设有校外学习中心（点），共有远程教育学生八万多人。为了适应教育市场的发展，湖南大学对现有网络教育平台进行了改革，新的平台采用的是VIEWGOOD 流媒体平台。

VIEWGOOD流媒体平台单机并发量达到了1000以上，这样使得湖南大学的教学平台在硬件投入上减少到了最低，平台采用VIWGOOD自主开发的Vconnect、KeyBuffer独创技术，广域网时延最短只有100ms。系统的稳定性和负载均衡性在行业产品中都遥遥领先。

（一）流媒体平台架构：

1、采集端：

课程的直播系统主要是进行教学现场的直播和现场活动的直播，直播信号通过WebLIVE视频直播模块采集系统编码压缩，通过局域网上传到中心机房，实时发布。采集同时，将直播的数字信号存储为AVI文件，上传到放置在视频点播服务器内，供客户端的学员进行事后的点播。

2、发布端：

各院系内部发部是通过组播实现，同一网段进行一路信号的组播。并上传一路至总部的总中心机房，不同院系的用户可以局域内观看。每个院系中心机房有自己内部的视频点播服务器，利用该系统各院系将所有的资料放置在网上，供客户端的学员进行点播。

（二）流媒体平台合理贴切的后台管理

湖南大学使用的VIEWGOOD流媒体服务平台支持NP、SP/CP、超级管理员、终端用户五种角色。每种角色均可提供多用户远程管理。

系统支持对会议、业务培训、活动、影视等内容划分级别，以及用户分级功能，系统限制只有当用户级别大于对应节目级别的时候，该用户才可以访问该级别的影片。如中层管理人员可以访问的权限和高级管理人员的访问权限，在系统中可以设定相应的区别。

节目级别可任意定制，级别数量不限，例如。可将节目设为“十个级别”进行管理。VIP用户可以看到所有级别的节目，而普通用户只能看到开放的级别的节目。

（三）方案硬件配置

点播服务器

◎硬件配置：HP TC2110：P4 2.4G、SCSI M18、100/1000网卡

发布服务器

◎硬件配置：HP TC2110：P4 2.4G、SCSI M18、100/1000网卡

采集工作站

◎硬件配置：P4 1.8G CPU、512M内存、声卡、10/100网卡、视频捕捉设备

Web服务器（自备）

（四）效果反馈：

湖南大学网络学院网络教学负责人表示，教育市场的竞争，在于教学机制和教学环境的竞争，学院拥有合理成熟的教学机制，也需要在教学环境上做好文章。通过良好的教学平台，逐步建立灵活开放、规范管理、注重质量的网络教育新模式，为实现高等教育大众化，构建终身教育体系做出贡献。

五、未来趋势

根据媒体智库欧洲视听观察组织统计，欧洲国家在订阅型视频流媒体领域的收入从2010年的1460万美元飙升至2020年的117亿美元。据统计，约有1.4亿欧洲民众至少订阅了一个视频流媒体服务。在拉美地区，订阅型视频流媒体用户今年预计将达6900万。在亚洲地区，中国、印度、日本是潜力最大的几个订阅型视频流媒体市场，其中中国2021年订阅型视频流媒体用户数达到3亿。

流媒体分为音频、视频等形式，其中视频又分为直播、点播、长视频、短视频等多种形态。在内容方面，除了人们熟悉的影视剧视频流媒体以外，还有音乐和播客流媒体、视频游戏流媒体、体育流媒体、纪录片流媒体等多种平台。

不少流媒体平台根据不同地区的需求推出相关内容。例如，有的平台专门面向中东和北非地区民众播放阿拉伯语影视剧；在南非、尼日利亚、埃塞俄比亚和肯尼亚等国家，有平台邀请当地知名人士拍摄本地美食纪录片；在英国，一家流媒体平台将《简·爱》等经典文学作品搬上屏幕，吸引了众多中老年用户群体。

很多流媒体企业还根据不同市场推出灵活服务。比如，在非洲一些国家，由于当地信用卡普及率低，一些企业与当地电信运营商合作，向用户提供包含视频服务费用的手机运营商计费方案。

业界普遍认为，未来全球流媒体发展仍将保持向好态势。根据统计门户网站Statista发布的最新数据，2022—2026年间订阅型视频流媒体每年收入增长率预计将达到8.9%；到2026年，该领域的全球订阅用户数有望增至14.9亿，用户渗透率达到18.9%。印度一家市场调研企业统计，2028年的全球视频流媒体市场规模有望达到约9300亿美元。

服务器介绍

简介

纳加P2P直点播系统，提供了安装于服务器端的视音频流分发服务。系统从采集端接收视音频流，由P2P协议和CDN网络进行转发，通过媒资管理系统、内容管理系统及网站，输送到客户端（手机、平板、电脑、机顶盒），为客户快速建立一套网络视音频直点播服务。

功能

三屏播放

支持市面上常见浏览器收看，包括IE、火狐、遨游、谷歌等浏览器。

支持智能终端收看。VJLive支持HLS协议，运用HTML5语言实现了IOS系统和Android系统手机和机顶盒平台在线直播收看。

直播时移

纳加直播提供时移功能，支持纯flash方式的实时回放，自动生成节目列表，可以在任意时间收看任意节目，打破传统的直播收看模式，观众不再因为不能回放而错过直播节目。

高流畅度

集成了HTTP、TCP、UDP（SUDP、RUDP）和网关穿透模组（UDP穿透和RPNP穿透）及全球IP表，拥有极高数据收发速度和单机连接数，极大程度保证各种清晰度下的视频播放质量。

广播级高清