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(互聯(lián)網(wǎng)、無線移動網(wǎng)絡等)上進行數(shù)字媒體(主要指音頻和視頻)傳輸?shù)募夹g。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)不斷到達的同時對接收到的數(shù)據(jù)進行重組、解碼和播放。
傳輸技術 編輯本段
流式傳輸
流式傳輸是實現(xiàn)流媒體的關鍵技術。在網(wǎng)絡上傳輸音/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，所以需要的存儲容量也較大；同時由于網(wǎng)絡帶寬的限制，下載常常要花數(shù)分鐘甚至數(shù)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服務器向用戶計算機的連續(xù)、實時傳送，用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經(jīng)過幾秒或十數(shù)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，文件的剩余部分將在后臺從服務器內繼續(xù)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(xù)時基媒體，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文件，只將開始部分內容存入內存，流式媒體的數(shù)據(jù)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(xiàn)的關鍵技術就是流式傳輸。
流式傳輸定義很廣泛，主要指通過網(wǎng)絡傳送媒體（如視頻、音頻）的技術總稱。其特定含義為通過Internet 將影視節(jié)目傳送到PC機。實現(xiàn)流式傳輸有兩種方法：實時流式傳輸（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整。實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡連接匹配，使媒體可被實時觀看到。實時流式傳輸根據(jù)網(wǎng)絡情況調整輸出音視頻的質量從而實現(xiàn)媒體的持續(xù)的實時傳送，用戶可快進或后退以觀看前面或后面的內容。
一般說來，如視頻為實時廣播，或使用流式傳輸媒體服務器，或應用如RTSP的實時協(xié)議，即為實時流式傳輸。如使用HTTP服務器，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，在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體，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(jù)用戶連接的速度做調整。由于標準的HTTP服務器可發(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。對通過調制解調器發(fā)布短片段，順序流式傳輸顯得很實用，它允許用比調制解調器更高的數(shù)據(jù)速率創(chuàng)建視頻片段。盡管有延遲，畢竟可讓你發(fā)布較高質量的視頻片段。順序流式文件是放在標準HTTP或FTP服務器上，易于管理，基本上與防火墻無關。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(xiàn)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(wǎng)絡連接配匹，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服務器與傳輸協(xié)議。實時流式傳輸總是實時傳送，特別適合現(xiàn)場事件，也支持隨機訪問，用戶可快進或后退以觀看前面或后面的內容。理論上，實時流一經(jīng)播放就可不停止，但實際上，可能發(fā)生周期暫停。實時流式傳輸必須配匹連接帶寬，這意味著在以調制解調器速度連接時圖象質量較差。而且，由于出錯丟失的信息被忽略掉，網(wǎng)絡擁擠或出現(xiàn)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服務器，如：QuickTime Streaming Server、RealServer與Windows Media Server。這些服務器允許你對媒體發(fā)送進行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設置、管理比標準HTTP服務器更復雜。實時流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡協(xié)議，如：RTSP (Realtime Streaming Protocol)或MMS (Microsoft Media Server)。這些協(xié)議在有防火墻時有時會出現(xiàn)問題，導致用戶不能看到一些地點的實時內容。
主要特征 編輯本段
(1)內容主要是時間上連續(xù)的媒體數(shù)據(jù)(音頻、視頻、動畫、多媒體等)。
(2)內容可以不經(jīng)過轉換就采用流式傳輸技術傳輸。
(3)具有較強的實時性，交互性。
(4)啟動延時大幅度縮短，縮短了用戶的等待時間；用戶不用等到所有內容都下載到硬盤上才能開始瀏覽，在經(jīng)過一段啟動延時后就能開始觀看。
(5)對系統(tǒng)緩存容量的要求大大降低。
Internet是以包傳輸為基礎進行的異步傳輸，數(shù)據(jù)被分解成許多包進行傳輸，由于每個包可能選擇不同的路由，所以到達用戶計算機的時間延遲就會不同，而在客戶端就需要緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響以及保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)捻樞?。在流媒體文件的播放過程中，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：它由一臺普通計算機、一塊microvision高清視頻采集卡和流媒體編碼軟件組成。Microvision流媒體采集卡負責將音視頻信息源輸入計算機，供編碼軟件處理；編碼軟件負責將流媒體 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，它還負責實時地將壓縮好的流媒體信號上傳給流媒體服務器
2、服務器：由流媒體軟件系統(tǒng)的服務器部分和一臺硬件服務器組成。這部分負責管理、存儲、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器上的視頻節(jié)目。
原理
流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續(xù)的異步傳輸，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，由于網(wǎng)絡是動態(tài)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(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響，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，而不會因為網(wǎng)絡暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結構來存儲數(shù)據(jù)：通過丟棄已經(jīng)播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內容?！魇絺鬏?shù)膶崿F(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于TCP需要較多的開銷，故不太適合傳輸實時數(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后，Web瀏覽器與Web服務器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便把需要傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來；然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/VHelper程序，使用HTTP從Web服務器檢索相關參數(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檢索相關的服務器地址。
A/VHelper程序及A/V服務器運行實時流控制協(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、暫停及錄制等命令的方法。A/V服務器使用RTP/UDP協(xié)議將A/V數(shù)據(jù)傳輸給A/V客戶程序（一般可認為客戶程序等同于Helper程序），一旦A/V數(shù)據(jù)抵達客戶端，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服務器建立聯(lián)系，是為了能夠把服務器的輸出重定向到一個不同于運行A/VHelper程序所在客戶機的目的地址。實現(xiàn)流式傳輸一般都需要專用服務器和播放器，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器之間需要建立一個單獨的數(shù)據(jù)通道，從一臺服務器送出的每個數(shù)據(jù)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服務器發(fā)送單獨的查詢，而媒體服務器必須向每個用戶發(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件和帶寬來保證一定的服務質量。
組播
IP組播技術構建一種具有組播能力的網(wǎng)絡，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包復制到多個通道上。采用組播方式，單臺服務器能夠對幾十萬臺客戶機同時發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時。媒體服務器只需要發(fā)送一個信息包，而不是多個；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，減少網(wǎng)絡上傳輸?shù)男畔目偭俊＞W(wǎng)絡利用效率大大提高，成本大為下降。
點播與廣播
點播連接是客戶端與服務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、后退、快進或暫停流。點播連接提供了對流的最大控制，但這種方式由于每個客戶端各自連接服務器，卻會迅速用完網(wǎng)絡帶寬。
廣播指的是用戶被動接收流。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、快進或后退該流。廣播方式中數(shù)據(jù)包的單獨一個拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡上的所有用戶。使用單播發(fā)送時，需要將數(shù)據(jù)包復制多個拷貝，以多個點對點的方式分別發(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)包的單獨一個拷貝將發(fā)送給網(wǎng)絡上的所有用戶，而不管用戶是否需要，上述兩種傳輸方式會非常浪費網(wǎng)絡帶寬。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，將數(shù)據(jù)包的單獨一個拷貝發(fā)送給需要的那些客戶。組播不會復制數(shù)據(jù)包的多個拷貝傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上，也不會將數(shù)據(jù)包發(fā)送給不需要它的那些客戶，保證了網(wǎng)絡上多媒體應用占用網(wǎng)絡的最小帶寬。
相關研究 編輯本段
流媒體編解碼技術：典型的流媒體編解碼技術有用于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的MPEG-1，面向高品質數(shù)字視頻音頻傳輸和存儲的MPEG-2，面向交互應用和網(wǎng)絡傳輸?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)展趨勢是可擴展性編碼。如細粒度可擴展（FGS）編解碼技術和H.264/SVC(scalable video coding)等。
流媒體存儲和調度策略：網(wǎng)絡帶寬和視頻服務器的輸入、輸出往往是制約流媒體服務性能的瓶頸，在大規(guī)模點播電視(VOD)系統(tǒng)中，用戶對媒體數(shù)據(jù)的點播往往集中于少數(shù)熱門節(jié)目，流媒體存儲和調度策略的關鍵是合并用戶服務，共享服務器和網(wǎng)絡帶寬資源。
流媒體的傳輸與控制：解決媒體流在兩個端系統(tǒng)間傳輸?shù)南嚓P問題，包括媒體流擁塞控制策略、差錯控制策略、速率調節(jié)策略等，其目標是提高流媒體應用的服務質量(QoS)。
多媒體代理服務器及內容替換機制：多媒體代理服務器將一些訪問頻繁的多媒體數(shù)據(jù)存儲在內存或硬盤中，當用戶通過多媒體代理服務器訪問這些數(shù)據(jù)時，多媒體代理服務器無須訪問遠程Internet，而是通過本地緩存為用戶提供服務?有效降低了遠程服務器的訪問負載，節(jié)約了從遠程服務器到代理服務器間的網(wǎng)絡資源消耗，并能有效降低用戶的啟動延遲，提高用戶接收到的媒體質量。近幾年，基于P2P和基于云計算、云存儲的流媒體技術也得到了廣泛的應用。
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