隨著Internet的發(fā)展，多媒體信息在網(wǎng)上的傳輸越來越重要，流式技術(shù)以其邊下載邊播放的特性深受教育、娛樂等行業(yè)的喜愛，本文主要描述流媒體系統(tǒng)及主要的流式技術(shù)，提出了流式技術(shù)的主要解決方案。


　　1、前言

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展對Internet產(chǎn)生極大的影響，非凡在以下幾個方面：第一，聯(lián)網(wǎng)方式多樣化，從14.4Kmorden到專線、ISDN、有線電視、光纖、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等；第二，網(wǎng)絡(luò)帶寬的大大拓寬，無論哪種聯(lián)網(wǎng)方式，它們所提供的帶寬不斷的在擴大；第三，Internet提供更多的服務(wù)，它不再局限于網(wǎng)絡(luò)通信E-Mail、簡單的信息瀏覽、FTP、TELNET等，諸如電子商務(wù)、遠程教育、視頻點播等新的服務(wù)和應(yīng)用如雨后春筍般的出現(xiàn)。

　　這幾方面的變化使得網(wǎng)絡(luò)真正成為人類生活的一部分，人們可以享受快速而廉價的網(wǎng)絡(luò)去觀看繽紛的世界。

　　在這種情況下世界各地的傳統(tǒng)影視媒體、教育學(xué)習(xí)機構(gòu)、廣播媒體紛紛加入到Internet領(lǐng)域中，使自身的傳播方式得到了擴充。面對有限的帶寬和擁擠的撥號網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)窄帶網(wǎng)絡(luò)的視頻、音頻、動畫傳輸最好的解決方案就是流式媒體的傳輸方式。通過流方式進行傳輸，即使在網(wǎng)絡(luò)非常擁擠或很差的撥號連接的條件下，也能提供清楚、不中斷的影音給觀眾，實現(xiàn)了網(wǎng)上動畫、影音等多媒體的實時播放。

　　一般來說，流包含兩種含義，廣義上的流是使音頻和視頻形成穩(wěn)定和連續(xù)的傳輸流和回放流的一系技術(shù)、方法和協(xié)議的總稱，我們習(xí)慣上稱之為流媒體系統(tǒng)；而狹義上的流是相對于傳統(tǒng)的下載－回放（Download-Playback）方式而言的一種媒體格式，能從Internet上獲取音頻和視頻等連續(xù)的多媒體流，客戶可以邊接收邊播放，使時延大大減少。

　　2、流媒體系統(tǒng)概述

　　2.1 流式傳輸?shù)奶攸c

　　流媒體是從英語Streaming Media中翻譯過來，它是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體能在Internet及Intranet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術(shù)。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將動畫、視音頻等多媒體文件經(jīng)過非凡的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視頻服務(wù)器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像非流式播放那樣等到整個文件全部下載完畢后才能看到當(dāng)中的內(nèi)容，而是只需經(jīng)過幾秒或幾十秒的啟動延時即可在用戶的計算機上利用相應(yīng)的播放器或其它的硬件、軟件對壓縮的動畫、視音頻等流式多媒體文件解壓后進行播放和觀看，多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)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具有以下優(yōu)點：

　　（1） 啟動延時大幅度地縮短

　　用戶不用等待所有內(nèi)容下載到硬盤上才開始瀏覽，我們曾經(jīng)用10M到桌面的校園網(wǎng)絡(luò)來瀏覽方舟中的貓頭鷹劇場，無論是上班時間還是晚上，速度都相當(dāng)快，一般來說，一個45分鐘的影片片段在一分鐘以內(nèi)就顯示在客戶端上，而且在播放過程一般不會出現(xiàn)斷續(xù)的情況，另外，全屏播放對播放速度幾乎無影響，但快進、快倒時需要時間等待。

　（2） 對系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低

　　由于Internet是以包傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸，數(shù)據(jù)被分解為許多包進行傳輸，動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)使各個包可能選擇不同的路由，故到達用戶計算機的時間延遲也就不同。所以，在客戶端需要緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響和保證數(shù)據(jù)包傳輸順序的正確，使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，不會因網(wǎng)絡(luò)暫時擁堵而使播放出現(xiàn)停頓。雖然流式傳輸仍需要緩存，但由于不需要把所有的動畫、視音頻內(nèi)容都下載到緩存中，因此，對緩存的要求降低。

　　（3） 流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)有特定的實時傳輸協(xié)議

　　采用RTSP等實時傳輸協(xié)議，更加適合動畫、視音頻在網(wǎng)上的流式實時傳輸。

　　2.2 流媒體系統(tǒng)的組成

　　流媒體系統(tǒng)包括以下5個方面的內(nèi)容：

　　1. 編碼工具：用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式

　　2. 流媒體數(shù)據(jù)

　　3. 服務(wù)器：存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)

　　4. 網(wǎng)絡(luò)：適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實時傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)

　　5. 播放器：供客戶端瀏覽流媒體文件

　　這5個部分有些是網(wǎng)站需要的，有些是客戶端需要的，而且不同的流媒體標(biāo)準(zhǔn)和不同公司的解決方案會在某些方面有所不同。



　　3、各種多媒體信息的流媒體傳輸格式

　　在Internet上所傳輸?shù)亩嗝襟w格式中，基本上只有文本、圖形可以照原格式在網(wǎng)上傳輸。動畫、音頻、視頻等雖然可以直接播放在網(wǎng)上播放，但文件偏大，即使使用專線上網(wǎng)，也要等完全下載后才能觀看，這三種類型的媒體均要采用流式技術(shù)來進行處理以便于在網(wǎng)上傳輸。另外，還有一些如Powerpoint文件、多媒體課件等內(nèi)容也需要用流式技術(shù)進行傳輸。

　　流（Stream）媒體格式是將一個資料（動畫、影音等）分段傳送，用戶不必等待整個內(nèi)容傳送完畢，就可以觀看到即時的連續(xù)的內(nèi)容，甚至可以隨時的暫停、快進、快倒。由于不同的公司發(fā)展的文件格式不同，傳送的方式也有所差異，因此，我們必須非常清楚各種流媒體文件的格式。

　　3.1 RealVideo的.rm視頻影像格式和.ra的音頻格式

　　.ra格式是RealNetworks公司所開發(fā)的一種新型流式音頻Real Audio文件格式。.rm格式則是流式視頻Real Vedio文件格式，主要用來在低速率的網(wǎng)絡(luò)上實時傳輸活動視頻影像，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的不同而采用不同的壓縮比率，在數(shù)據(jù)傳輸過程中邊下載邊播放視頻影像，從而實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的實時傳送和播放。客戶端通過Real Player播放器進行播放。

　　3.2 Microsoft Media technology的.asf格式

　　Microsoft Media technology的ASF也是流行一種網(wǎng)上流媒體格式。它的使用與windows操作系統(tǒng)是分不開的，其播放器Microsoft Media Player已經(jīng)與windows捆綁在一起，不僅用于Web方式播放，還可以用于在瀏覽器以外的地方來播放影音文件。

　　4、流式技術(shù)的主要解決方案

　　到目前為止，Internet上使用較多的流媒體格式主要有RealNetworks公司的Real system、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的QuickTime，它們是網(wǎng)上流媒體傳輸系統(tǒng)的三大主流。

　　4.1 Real system

　　Real System由媒體內(nèi)容制作工具Real PRodUCer、服務(wù)器端RealServer、客戶端軟件（Client Software）三部分組成。其流媒體文件包括RealAudio、RealVideo、Real Presentation和RealFlash四類文件，分別用于傳送不同的文件。Real System采用SureStream技術(shù)，自動地并持續(xù)地調(diào)整數(shù)據(jù)流的流量以適應(yīng)實際應(yīng)用中的各種不同網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，輕松在網(wǎng)上實現(xiàn)視音頻和三維動畫的回放。

　　RealSystem流式傳輸系統(tǒng)

　　Real流式文件采用Real Producer軟件進行制作，首先把源文件或?qū)崟r輸入變?yōu)榱魇轿募侔蚜魇轿募鬏數(shù)椒?wù)器上供用戶點播。

　　由于其成熟穩(wěn)定的技術(shù)性能，互聯(lián)網(wǎng)巨人美國在線（AOL）、ABC、AT&T、Sony和Time Life等公司和網(wǎng)上主要電臺都使用Real System向世界各地傳送實時影音媒體信息以及實時的音樂廣播。在我國，大量的影視、音樂點播和春節(jié)晚會、昆明世博會開幕式的網(wǎng)上直播都采用了RealSystem系統(tǒng)。

　　4.2 Windows Media Technology

　　Windows Media Technology是Microsoft提出的信息流式播放方案，其主要目的是在Internet和Intranet上實現(xiàn)包括音頻、視頻信息在內(nèi)的多媒體流信息的傳輸。其核心是ASF（Advanced Stream Format）文件，ASF是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令、腳本等多媒體信息在內(nèi)數(shù)據(jù)格式，通過分成一個個的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在Internet上傳輸，實現(xiàn)流式多媒體內(nèi)容發(fā)布。因此，我們把在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膬?nèi)容就稱為ASF Stream。ASF支持任意的壓縮/解壓縮編碼方式，并可以使用任何一種底層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，具有很大的靈活性。Microsoft已將Windows Media技術(shù)捆綁在windows 2000中，并打算將ASF用作將來的Windows版本中多媒體內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，這無疑將對Internet非凡是流式技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展產(chǎn)生重大影響。

　　Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player工具構(gòu)成。Media Tools是整個方案的重要組成部分，它提供了一系列的工具幫助用戶生成ASF格式的多媒體流（包括實時生成的多媒體流），分創(chuàng)建工具和編輯工具兩種，創(chuàng)建工具主要用于生成ASF格式的多媒體流，包括Media Encoder、Author、VidToASF、WavToASF、Presenter五個工具；編輯工具主要對ASF格式的多媒體流信息進行編輯與治理，包括后期制作編輯工具ASF Indexer與ASFChop，以及對ASF流進行檢查并改正錯誤的ASFCheck。Media Server可以保證文件的保密性，不被下載，并使每個使用者都能以最佳的影片品質(zhì)瀏覽網(wǎng)頁，具有多種文件發(fā)布形式和監(jiān)控治理功能。Media Player則提供強大的流信息的播放功能。

　　4.3 QuickTime

　　Apple公司于1991年開始發(fā)布QuickTime，它幾乎支持所有主流的個人計算平臺和各種格式的靜態(tài)圖像文件、視頻和動畫格式，具有內(nèi)置Web瀏覽器插件（Plug-in）技術(shù)，支持IETF（Internet Engineering Task Force）流標(biāo)準(zhǔn)以及RTP、RTSP、SDP、FTP和HTTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通過好萊塢影視城（www.hollywood.com）檢索到的許多電影新片片段，都是以QuickTime格式存放的。


　　QuickTime包括服務(wù)器QuickTime Streaming Server、帶編輯功能的播放器QuickTime Player（免費）、制作工具QuickTime 4 Pro、圖像瀏覽器PictureViewer以及使Internet瀏覽器能夠播放QuickTime影片的QuickTime 插件。QuickTime 4支持兩種類型的流：實時流和快速啟動流。使用實時流的 QuickTime 影片必須從支持 QuickTime 流的服務(wù)器上播放，是真正意義上的Streaming Media，使用實時傳輸協(xié)議（RTP）來傳輸數(shù)據(jù)。快速啟動影片可以從任何Web Server上播放，使用超文本傳輸協(xié)議（HTTP）或文件傳輸協(xié)議（FTP）來傳輸數(shù)據(jù)。

　　目前，F(xiàn)OX新聞在線、FOX體育在線、BBC WORLD、氣象頻道 （Weather Channel）等機構(gòu)都加入QuickTime內(nèi)容供給商行列，使用QuickTime 技術(shù)制作實況轉(zhuǎn)播節(jié)目。

　　除了上述的流媒體技術(shù)的三種主要格式外，在多媒體課件和動畫方面的流媒體技術(shù)還有Macromedia的Shockwave技術(shù)和MeataCreation公司的Meta Stream技術(shù)。

　　通過Shockwave技術(shù)可以方便地在Web頁面中加入圖像、動畫以及交互式界面等操作。利用這種Streaming Shockwave， 即通過流的方式使用戶在客戶端實現(xiàn)邊下載邊播放的功能，節(jié)省了等待的時同時間。Shockwave與Macromedia產(chǎn)品緊密聯(lián)系在一起，包括Flash、 Shockwave for Authorware、Shockwave for Director等技術(shù)。

　　MetaStream 3D的圖形設(shè)計軟件是Ray Dream Studio 5 以及Ray Dream 3D，可以方便地在網(wǎng)上創(chuàng)建、發(fā)布及瀏覽被縮放的3D圖形，它具有小文件量及流傳輸?shù)奶攸c，比其它任何一種已存在的Internet 3D技術(shù)壓縮率都高。主要應(yīng)用于游戲開發(fā)廠商、頁面設(shè)計者、電子商務(wù)、科學(xué)研究者、專業(yè)設(shè)計者等。


　　5、流式傳輸協(xié)議

　　流媒體在因特網(wǎng)上的傳輸必然涉及到網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，其中包括Internet本身的多媒體傳輸協(xié)議，以及一些實時流式傳輸協(xié)議等，只有采用合適的協(xié)議才能更好的發(fā)揮流媒體的作用，保證傳輸質(zhì)量QOS。IETF（Internet工程任務(wù)組）是Internet規(guī)劃與發(fā)展的主要標(biāo)準(zhǔn)化組織，已經(jīng)設(shè)計出幾種支持流媒體傳輸?shù)膮f(xié)議。主要有用于Internet上針對多媒體數(shù)據(jù)流的實時傳輸協(xié)議RTP（Real-time Transport Protocol）、與RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)的實時傳輸控制協(xié)議RTCP（Real-time Transport Control Protocol）、定義了一對多的應(yīng)用程序如何有效地通過ip網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù)的實時流協(xié)議RTSP（Real-time Streaming Protocol）。除上述協(xié)議之外，流媒體技術(shù)還包括對于流媒體類型的識別。

　　隨著Internet的飛速發(fā)展，流媒體（Streaming Media）技術(shù)的應(yīng)用越來越普及。在新近結(jié)束的Streaming Media West展會中，Microsoft、Intel、Apple、RealNetworks等公司就流媒體技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用展開了激烈的競爭；與會專家還預(yù)計在未來3年內(nèi)，多數(shù)的Internet用戶（包括企業(yè)和個人用戶）將更多地使用流媒體技術(shù)。因此，流媒體有著廣闊發(fā)展前景，流媒體技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品將更廣泛應(yīng)用于遠程教育、網(wǎng)絡(luò)電臺、視頻點播、收費播放等，而三大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其它技術(shù)將分別占據(jù)一定的市場。可以預(yù)見，隨著廠商對流媒體技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及用戶對流媒體需求的增加，流媒體技術(shù)定會更上層樓。