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流媒体技术详解(3)
时间:2010-05-20 00:55来源:西安交通大学 作者:赵聪 点击:
(3)实时流协议:RTSP

    实时流协议RTSP(Real-Time Streaming Protocol)是由RealNetworks和Netscape共同提出的,该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上,它使用TCP或RTP完成数据传输。HTTP与RTSP相比,HTTP传送HTML文档,而RTSP传送的是多媒体数据,HTTP请求由客户机发出,服务器做出响应,使用RTSP时,客户机和服务器都可以发出请求,即RTSP可以是双向的。

    (4)资源预订协议:RSVP

    由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感,要在网络中传输高质量的音频、视频信息,除带宽要求之外,还需要其他更多的条件,RSVP(Resource Reserve Protocol)是正在开发的IP网上的资源预订协议,使用RSVP 可以预留一部分网络资源(即带宽),在一定程度上为流媒体的传输提供更好的QoS。

    b. 流媒体关系链

    (1)交换控制信息

    客户机与服务器间在HTTP/TCP协议上交换控制信息;可把原始信息中需要传输的实时数据检索出来;此后,客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序,使用HTTP协议从服务器检索相关参数(目录、A/V编码类型以及A/V服务器地址)。

    (2)提供操作指令/功能

    流传输运行RTSP交换实时流控制信息,例如播放、快进、快倒、暂停、录制等操作;另外,RTSP 还可以控制单个或多个同步时序的连续媒体流。

    (3)流式传输播放

    实时数据由RTP/UDP传输(与流式传输服务器交互);HTTP作为应用层,依赖传输层TCP构成通路;由于TCP不考虑时间信息,不适于多媒体流传输。

    c. 流式传输的实现途径

    首先,多媒体数据必须进行预处理才能适合流式传输,这是因为目前的网络带宽对多媒体巨大的数据流量来说还显得远远不够。预处理主要包括两方面:一是降低质量;二是采用先进高效的压缩算法。

    其次,流式传输的实现需要缓存。这是因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输,对一个实时A/V源或者存储的A/V文件,在传输中它们要被分解为许多数据包,由于网络是动态变化的,各个包选择的路由可能不尽相同,故到达客户端 的时间延迟也就不等,甚至先发的数据包还有可能后到。为此,使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响,并保证数据包的顺序正确,从而使媒体数据能连续输出,而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大, 这是因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据:通过丢弃已经播放的内容,"流"可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。

    再次,流式传输的实现需要合适的传输协议。WWW技术是以HTTP协议为基础的,而HTTP又建立在TCP协议基础之上。由于TCP需要较多的开销,故不太适合传输实时数 据。在流式传输的实现方案中,一般采用HTTP/TCP来传输控制信息,而用RTP/UDP来传输实时声音数据。

  流式传输的大致过程是这样的:

    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。

三、智能流技术(Sure Stream)

    由于用户接入互联网的速率千差万别,流媒体若以固定速率进行流式传输,速率低会限制发布媒体质量,速率高又会限制连接人数。解决问题的思路有两种,一是"视频流瘦化",即以单一数据速率创建流媒体文件,低速连接时通过抽取内部帧来降低文件码率,这样做会使图像质量损失很大。二是根据不同连接速率创建多个文件,针对不同的用户连接发送相应文件。但由于用户连接是动态变化的,这种情况下服务器无法实时处理。

    智能技术则通过两种途径解决带宽协调和流瘦化。首先,确立一个编码框架,允许不同速率的多个流同时编码,合并到同一个文件中创建可扩展流式文件,称为智能流文件;第二,采用一种客户/服务器机制探测带宽变化。当客户端发出请求,其带宽容量将传给服务器,媒体服务器根据客户带宽将智能流文件的相应部分传送给用户。用户因此可以获得当前连接条件下最优质的媒体质量。智能流通过描述Internet上变化的带宽特点来发送高质量媒体,对混合连接环境的内容授权提供了解决方法

四、流媒体的发展趋势

    媒体服务系统不同于网络文件服务系统。从功能实现上,流媒体网络服务系统和传统的网络文件服务系统虽然有许多相似之处,尤其强调对数据对象的共享使用和追求最大化的数据吞吐率,但是,流媒体更为强调对高速稳定和连续的访问流支持,强调对同步的支持,从而确保媒体数据的按时到达,所以正如图像用户对计算机的影响一样,流媒体服务系统也将对计算机的硬件和软件设计产生巨大的影响。流媒体技术虽然可以部分解决下载等待问题,但现在的网络带宽和速度,还无法完全发挥流媒体技术。但随着宽带网络快速发展和普及,高品质的网络视听服务将在不久的将来会进入我们的生活。
 

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