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1、关于构筑互联网站音视频点播系统的设想关于构筑互联网站音视频点播系统的设想重庆人民广播电台技术部王聪提要：本文谈论了基于流媒体技术构建的互联网站音视频点播系统的解决方案设想，为在互联网 络上开展点播业务和在线广播提供了参考意见和解决方法，并对一些相关技术进行了简述。关键词：流媒体M u l t i c a s t ( 多播) D V B ( 视频点播)从1 9 4 6 年的E N I A C 出世到现在，电子计算机诞生也不过区区数十载，但其对人类生活的影响却是无处不在的。而近年来信息高速公路的飞速发展，更是通过互联网把世界各地的人们零距离关联在了一处，从此，世界发生了翻天覆地的变化。互联网渗透到
2、了人们生活的每一个角落，也改变了人们的生活。最早的互联网络只能说是现今的一个雏形，仅仅能传送一些简单的文字信息，结构简单、功能非常有限。在今天，我们的互联网已经星罗棋布的覆盖着整个地球、整个人类社会，传递着不同的文字、声音、图像、动画等等多媒体信息。在网络中，我们获得信息的主要来源就是网站，通过网站平台我们和全世界的朋友，没有时间、没有空间的交流着不同的信息媒体，音频和视频( V i d e o & A u d i o ) 正是其中的两种重要元素，而在这里我要谈到的就是关于在网站上构筑这个发布平台的一些设想。众所周知，在I n t e m e t 上传输音视频等多媒体信息，目前主要有下载和流式
3、传输两种方式。对于大家比较熟悉和经常使用的下载方式而言，下载一个多媒体文件花上数分钟或者数小时可谓是家常便饭。这主要是由于通常多媒体文件相对于其他类型的文件而言容量较大以及网络带宽的限制。为此，用户需要一种突破带宽限制的新的信息传输方式。于是，为了解决文件下载时间过长的问题，适应网络多媒体化的发展趋势，一种新兴的技术应运而生，这就是遵守特定网络协议的流媒体技术。流媒体是指采用流式传输方式在因特网上播放的媒体格式，如音频、视频或多媒体文件。和常规视频媒体不同，流媒体可边下载边播放。以宽带为基础，流媒体不仅可以进行单向的视频点播，还能够提供真正互动的视频节目，如互动游戏、三维动画等。流媒体技术可广
4、泛用于网上新闻发布、在线直播、网络广告、远程教育、实时视频会议等，目前应用最直接的是网上直播。作为新一代互联网的标志，宽带流媒体彻底改变了传统互联网只能表现文字和图片的缺陷。而可集音频、视频及图文于一体。流媒体将成为未来互联网应用的主流，并将推动互联网整体架构的革新。简单来说，所谓流媒体是指采用流式传输的方式在I n t e m e t 播放的媒体格式，而流式传输方式则是将整个多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由广播服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，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
5、利用硬件或软件对压缩的多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载，与单纯的下载方式相比，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。该技术先在使用者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，于网路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- d , 段缓冲区9 6 第三届全圉因特网与音视频广播发展研讨会2 0 0 3 4关于构筑互联网站音视频点播系统的设想内的资料，避免播放的中断，也使得播放品质得以维持。由于目前的网络带宽还不能完全满足巨大的多媒体数据流量的要
6、求，所以在流媒体技术中，应首先对多媒体文件数据进行预处理后才能进行流式传输，它主要包括降低质量和采用先进高效的压缩算法两个方面。而流媒体在传输方面与下载方式相比，尽管流式传输对于系统缓存容量的要求大大降低，但它的实现仍需要缓存。这是因为I n t e m e t 是以包传输为基础进行断续的异步传输，数据在传输中要被分解为许多包，但网络又是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达用户计算机的时间延迟也就不同。所以，使用缓存系统是用来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包传输顺序的正确，使媒体数据能连续输出，不会因网络暂时拥堵而使播放出现停顿。互联网络的音视频点播系统就是基于流媒体及其相关技术
7、构筑而成的。从结构上来说，一般可分为四大部分：多媒体数据源、编码服务器、广播服务器和点播平台。错误l图1 互联网络的音视频点播系统构成多媒体数据源包含音视频信号源和数据库服务器。音视频信号源可以直接通过1 3 9 4 采集卡由数字摄像机灌入，也可以由摄像头和线路信号分别灌入视频采集卡的S - V I D E O V I D E O 和A U D I O 输入端、或者是声卡的线路输入。而数据库服务器则是建立在互联网的后台，是点播系统的运行和广播的强大后盾，所有用于网上点播的多媒体内容都储存在数据库服务器上。作为三层结构的最底层，数据库层有着无法替代的重要作用，负责为前台提供所有的数据资源，当前台
8、有点播请求时，第二层逻辑层由担任第三层的数据库服务器调入数据至前台并传送至客户计算机解码后播放。而音视频信号源主要提供用于互联网直播的节目和内容。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。而完成这一项任务的就是编码服务器。由于流媒体的三大平台R e a l N e t w o r k s 、M i c r o s o f t 、A p p l e 之间的差异性，使得三大平台互不兼容，因此，我们必须在其中做出抉择，选择其中一种：( 1 ) A p p l e 公司的Q u i c k T i m e 是一个非常老牌的媒体技术集成，是数字媒体领域事实上的工业标准。之所以说集成这个
9、词是因为Q u i c k T i m e 实际上是一个开放式的架构，包含了各种各样的流式或者非流式的媒体技术。Q u i c k T i m e 是最早的视频工业标准，1 9 9 9 年发布的Q u i c k T i m e4 0 版本开始支持真正的流式播放。由于Q u i c k T i m e 本身也存在着平台的便币I J ( M a co s ) ，因此也拥有不少的用户。2 0 0 3 4 第三届全国因特网与音视频广播发展研讨会9 7关于构筑互联网站音视频点播系统的设想Q u i c k T i m e 在视频压缩上采用的是S o r e n s o nV i d e o 技术，音频
10、部分则采用Q D e s i g nM u s i c 技术。 Q u i c k T i m e 最大的特点是其本身所具有的包容性使得它是一个完整的多媒体平台，因此基于Q u i c k T i m e 可以使用多种媒体技术来共同制作媒体内容。同时，它在交互性方面是三者之中最好的。( 2 ) R e a l N e t w o r k s 公司在2 0 世纪9 0 年代中期首先推出了流媒体技术，并随着互联网的急速发 展而壮大了自身，在市场上处于主动地位，并拥有最多的用户数量。目前在编码方面主要技术是R e a l M e d i a C o d e c 。由于R e a l M e d i
11、a 发展的时间比较长，因此具有很多先进的设计，例如，S c a l a b l e V i d e oT e c h n o l o g y 可伸缩视频技术可以根据用户电脑速度和连接质量而自动调整媒体的播放质素。T w o P a s sE n c o d i n g 两次编码技术可通过对媒体内容进行预扫描，再根据扫描的结果来编码从而提高编码质量。特别是S u r e S t r e a m 自适应流技术，可通过一个编码流提供自动适合不同带宽用户的流播放。R e a l M e d i a音频部分采用的是R e a lA u d i o ，该编码在低带宽环境下的传输性能非常突出。R e a l
12、 M e d i a 通过基于S M I L 并结合自己的R e a l P i x 和R e a l T e x t 技术来达到一定的交互能力和媒体控制能力，不过相比Q u i c k T i m e 来说还有一段距离。( 3 ) M i c r o s o R 是三家之中最后进入这个市场的，但利用其操作系统的便利很快便取得了一定的市场份额。视频方面的W i n d o w sM e d i aV i d e o 采用的是M P E G - 4 视频压缩技术，音频方面采用的是微 软自己开发的W i n d o w sM e d i aA u d i o 技术。W i n d o w sM e
13、 d i a 的关键核心是M M S 协议和A S F 数据格式，M M S 用于网络传输控制，A S F 则用于媒体内容和编码方案的打包。目前W i n d o w sM e d i a 在交互能力方面是三者之中最弱的，自己的A S X 格式交互能力不强，除了通过I E 支持S M I L 之外就没有什么其他的交互能力了。当然，我们可以三者皆选，前提条件就是为每个平台分别单独建立一台编码服务器，但这样会造成重复投资，形成不必要的资源浪费，所以不提倡。其实，所有的流媒体平台，尽管有好有坏，原始做的事都是大同小异。这里的编码服务器第一就是要将一般的非流格式的档案，压缩编码成流媒体格式，接著传送至
14、广播服务器上管理及通过点播平台发送至指定的用户，用户下载之后，经过流媒体解码器播放出音乐或影片。由完整性，兼容性，以及支援厂商等多方面的因素考虑，我们通常选用R e a l N e t w o r k s 和M i c r o s o f t的解决方案，至于A p p l e 的Q u i c k T i m e 平台，由于在功能性上的不完整，在实用上显得逊色一点，不过如果是M a c 使用者，Q u i c k T i m e 还是有它独特的魅力。比较R e a l N e t w o r k s 和M i c r o s o f t 两者，由于R e a l N e t w o r k s
15、 发展流媒体已经很久，产品线相当齐全，从流媒体的整个过程中，从开始的创作、传输、伺服、到后端的下载、播放，R e a l N e t w o r k s 在每一个环节都有相对应的产品，使之成其一大优势，也因此成为首选。所以编码服务器方面，通常采用R e a l S y s t e mP r o d u c e r P l u s 或是它的其他相关产品作为应用平台。广播服务器的作用自然是将音视频的内容向网上广播。它一般拥有至少一个I P 地址，基于M u l t i c a s t ( 多址广播) 技术，再结合诸如S u r e S t r e a m 这样的智能流技术等等，可以保证不同连接速率
16、下的用户可以得到不同质量的影音效果。因为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、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，而这一步工作，已经完全交由编码服务器完成了其次，在广播服务器上运用了可分配用户带宽、多点广播、( S u r e S t r e a m ) 智能流技术等多项先进技术，减少了服务器端的负荷，同时最大限度的节省了带宽。在选择广播服务器平台上，一方面出于对编码服务器配套的考虑，另一方面出于对技术上的因素，9 8 第三届全田因特网与音视频广播发展研讨会2 0 0 3 4关于构筑互联网站音视频点播系统的设想我们同样推荐R e a l N e t w o r k s 。排除其在业界因为商业因素受到的支持，在技术方面，它同样具有相当优势。R e a I N e t w o r k s 的广播服务器不仅支持可分配用户带宽、多点广播、S M I L ( 同步多媒体集成语 言) 和R T S P
