（计算机应用技术专业论文）基于流媒体技术的课堂直播与交互系统.pdf

摘要 摘要 夔饕计算机通信及网络技术黪飞速发展，网络流媒体应翊圈益菪及，远程 瀚络教学、裰频点播、网络电台铬多媒体的应用邋入了人们的强誊生活，给人 们隧常工作、生活和学习带来了极大的使剃秘乐趣。本文根据强前漉媒体技术 发藤背景以及网络教学实际情况，提出了基于浚媒体技术酌瀑囊矗播与交互系 统鳃决方絮。 网络教学魑嘲络流媒体技术应用的个黧爱方向，它突破了时瀚籁空闯酌 限割，为广大酌学霹者提供了极大的方便。谍豢纛擐可以说是阏络教学比较夔 要的缀成部分，与传统的网络直播存一些不阚。传统的网络蠹播一般楚把现场 的裔视频进行囊播，丽课堂直播由于用于教学豹特殊目的，它不但要直播现场 豹音税频，阋时要奁援教师的毫艟上的墩予教案( 般为p o w e f p o 滁课件) 。 课堂交互在阏终教学中也建一个缀重要豁环节，瓣络教学只有通过教师与学生 之润的交曩( 懿学生囱教烬提窝疑阀，教师邋过溺络酉餐阏题) 才憨实现粪正 的互动课豢。 本文主要的研究内容： 1 蓠先分奉行了网络流媒体应溺中鬻翔黪滚媒体技术，戳及备个流媒体技术 的相应特点。 2 本文通过介绍流媒体技术原理、流媒体关键传输协议糊瞪，r t c p 协议， 并授据潮终教学童播现状，提出深堂誊攒与交互系统静设计模黧以及模块划分。 3 。课黛直播与交互系统实现教师授谍蕊场啬援频与教师橇察藤麴同步鲞 骚，采爝了微软豹w i n d o w sm e d i a 接零。本文研究了w i 蕊o w sm e d 通技术，介 绍了利用w i n d o w sm 融i 8 技术开发奁播系统的步骤，并对羼幕臻捉技术邋行了 详细豹讨论。 4 为了实现需簧进行实时媒体传输的交甄模块，本系统采用m i c r o s o f t d i 糙c t s h o w 所提供的平台。零文毳拜究了d i 辑c t s h o w 翁钵系结构、基本原理祁簇 本构l 譬( 过滤器) 的定铡方法，耀科p 扔议封装在过滤器中实现了其鸯通爝髋 的实时媒体健输缀件，并利用d i r e c t s h o w 的体系结秘和已有斡采集、编码解鹳 托京工业大学工学磋：b 学位论文 组件，实现了谍堂直播与交互系统的交互模块。 本文的研究意义在予：通过使用微软w i n d o w sm e d i a 和d i r e c t s h o w 技术， 实现了教师授课现场啬视频和教师橇桌西的嗣步直播，谴学生不但可以看到授 课动作手势，而照还能非常的清晰豹看到授课教师的电子教案。在谍堂蠢播的 同时，通过交互模块实现了学生与教师的网络教学互动课堂。此外，此方案由 于使用了微软的瀛媒体技术，成本低，视频和音频质量好，兼容性强。 关键词谍堂赢播；交互；r t p i 醒c p ：w i n d o w sm e d i a ； d i r e c t s h o w l l a b s t r a e t w i 魄幽er a p 堪 d e v e i o p m e n t o fc o 翔p u t e re o m m u 越 c 缎i o na n dn e t w o r k t e c h n o l o g y ，n e t w o r ks t f e a m i n gm e d i aa p p l i c a 矗o n sb e c o m ep o p u l a ri n c r c a s i n g l y m u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n se n t e ri n t op e o p l e sd 越l yl v e s ，s u c ha sr c m o t en e t w o r k t e a c h i n g ，v i d e oo nd e m a n d ，n e 撕o r kr a d i oa n ds oo n i t h a sb r o u g h tg r e l t 矗ma i l d f a c e st op e o p l e sd a i l yw o r k ，l i v i n ga n dl e a r n i n g 。b a s e do n 她d e v e l o p m e n t b a 呔g r o u n da n dp r a e 蛀c a l 赫e 掩的戒钯w h i n go fc u 玎e n ts t r e 矗m i n gm e d i at e c h n o l o g 弘 t h ea r t i c l eg i v e sas o l u t i o no fl i v ec l a s s r o o ma n di m e r a c t i v es y s t e m 诚t hs t r e 鼬i n g m e d i at c c h 赫o l o g y _ n e t w o r kt e a c h i n gi sa ni m p o r t a n td i r e c t i o 携o f 也os 打。a m i n gm e d i at e c h n o l o g y 8 1 ) p l i c a t i o n s ，w b i c hb l 弓a k st h r o u g 量l 也ec o n s 臼_ a 主n t so f 耄量m ea n ds p a e ea n dp r o v i d e s g r e a tc o n v e n i e n c et o t 量l el a r g en u m b e ro fl e a m e r s l i v ec l a s s r o o mi sam o r e i m p o r t a n tc o m p o n e n to f 热en e t v r kt e a c h i n ga n di t i sd i f f 酝e n tw i 侥t 豫d i t i o n a i n e t w o r kl i v i n gb r o a d c a s t 。n a d i t i c 咀a ln e t w o 嫩l i v i 雌b f o a d c a 皱g e n e r a l l yb r o a d c a s t s a u d i oa n dv i d e oo f 谯es 舯t l i v ec l a s s f o o mf o r 把a c h i n ga 淑n o to n l yb r o a d c a s t s a u d i oa n dv i d c oo fs p o t ，b u te l e e 砸c a l 搬l c 攮n gp l a n 斑t h et e a c h e r sc o m p u t e r ( t y p i c a 重l yp o w e r p o i n tc o u r s e w a r e ) i n t e r a c t i v et e a c h i n gi nt h ec l a s s r o o mi sa l s oa n 渤p o 此强tc o m p o n e n to fn e 铆。嫩钯a c 圭l i 珏g f o ra c h i e v i n gr e a li n t e r 粒t i v ec l a s s f o o m ， n e t w o r kt e a c 量l i n gj u s tn e e d si n t e r a c t i o nb e “e nt e a c h e r sa i l ds 蚀d e n t s ( f o re x 啪p l e ， s t u d e n t sg i v eq u e s t i o n st o 也e 纽钯鱼c h e r 倦e n 也e i rt e a c h e ra n s w e f sq u e s 圭i o n sb y 氇e n e t w o r k l 孙ea r t l c l ei n c l 耐e s & f o l l o 姒n gr e s e 龇hc o n t e n t s ： 1 f i r s t ，m i sp a p e ra n a l y z e sc 0 瑚鞋o ns t r e 跚i n gm e d i at e e h n 0 1 0 9 yi nn e t w o r k s t r e a m i n gm e d i aa p p l i c 甜i o n s ，a 1 1 d 攮e i rr c 蹲e c t i v ec h a 糟c t e 以s t i c s 。 2 t b ea r t i c l ei n 挫o d u c e ss t r e 锄i n gm e d i at e c h n o l o g yp 娃n c i p l e s ，s t r e 搬i n g 獭e d i ap r o t o c o l r t p 腓c p i tg i v e sa 如s 主g nm o d e la n dm o d 试e sd i v i s i o no f i v e c l 鑫s s r o o 豹童a n di n t e r a c t i v es v s t e l ni na c c o r d a n c ew i t hc u 玎e n ts t 鼬so fn e t w o r k 娃l 北京工业天学工学硕学位论文 撼h i n gl i v eb r o 醚c a s t 3 l i v ec l a s s r o o ma n di n t e 穗c t i v es y s 娴na d o p t sm i c r o s o 馥w i n d o 、糨m e d i a 髓c h 赫o l o g ya n da c h i e v e ss y n c h r o n o u sl i v ob r o a d c a s to fa u d i oa n dv i d e oo ft e a c h i n g s p o ta n dt e a c h e r sc o m p h t e rd e s h o p 1 na d d i t i o n ，馕es c r e e nc a p 拄髓t e c h l o g yi s d i s c u s s e di nd e t a i l 4 。1 or e a l i z ei n t e r a c t i v em o d 啦eo fr e a l * t i m em e d i at a n s m i s s i o n ，t h ep a p 甜 a d o p t sm i c r o s o 叠d i r c c t s h o wp l a t f o 燃。触c h i t e c 饥r e ，b a s i c 蹦n c i p l e so f d i r e c t s h o w i ss t u d i 丽，a sw e l la sc u s t o m i z e da p p r o a c ho fb a s i cc o m p 滩嘲s ( f i l t e f s ) _ 强e r e 越一t i m em e d i at r a n s m i s s i o nc o m p o n c n t sa r ei m p l e m e n t e db ye n c a p s u l a t i n g 灯pi n f i l t e r s 。i n t e r a c t i v em o d u l eo fl i v ec l a s s r o o ma n di n t e f a c t i v es y s t e mc a nb ea c h i e v e d b y 毽s i n g 王) i r e e t s h o w a f c 描t e c t u r ea n d e x i s t i n ge a p 执l r e ，c o d i n g ，曲c o d i n g c o m p o n e n t si nm eo p o r a t i n gs y s t e m 。 弧er e s e a r c hs i g n i f i c a i l c eo f t h ea r t i c l e ： s y n c h r o n o u sl i v eb r o a d c 鼯to fa u d i o 勰dv i d e oo ft e a c h i n gs p o ta i l d 把a c h e r s c o m p u t e rd 。s k t o pc a nb e r e a l i z e db y 璐i n gm i c s o 鼗w l n d o w sm e d i a 覆n d d i r e c t s h o wt e c h n o l o g y s 抛d e n t sc 姐s 。en o to n y 搬l c h e r sm o v e m e n t sa n dg e s 钮l r e s ， b u ta l s ot h ee l e c t r i c a lt e a c 嫩n gp l a no ft e a c h e rc l e a r l y w h i l el i v ec l a s s f o o m b r o 羽c a s t s ，i n t e f a c t i v ec l a ：s s r o o mo fn c 铆o r kt e a c h i n gb e 附e e nt e a c h e ra 1 1 ds t u d e n t s e a nb ea e h i e v e db yu s i n gi n t e r a e 娃v em o d u l e 。l na d d i t i o n ，饿er e s o l u t i o nh a s c h a r a c t e 畦s t i co fl o w c o s t ，h i g hv i d c oa n da u d i oq u a i t y 妫的n gc o m p a t i b 主l i t yd u e 协 t h eu s eo f m i c r o s o 掰ss t r e 瓣i n gm e d i at e c h n o l o 料 k e y w e 砖s 己i v ec l a s s r o o m ；i n t e r a c t i v e ；赆p r 罩c p ；w i n d o w sm e d i a ；d 波c t s h o w l v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行蛇研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特羽加以标漆和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成暴，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一嗣工作的同志对本磷究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 张弛l 塾隰 关予论文使用授权的说明 确6 。5 本人完全了解北京工她大学有关保留、使用学位论文的麓定，印：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或郝 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密霜应遵守此规定) 签名：垒蠡! 虱 导师签名 秘蹶丝出，z ， 1 1 课题研究背景 第1 章绪论 随着刨络的快速发展，网络多媒体技术应运而生。多媒体技术通过视频、 音频和更广义的人机交互等手段拓展了计算机的功能，同时降低了计算机的操 作复杂度。流媒体足通过网络传输的音频、视频或多媒体文件，流媒体在播 放前并不下载整个文件，采用“边下载、边输出”的流式传输，开始时会有 些延迟，存播救前，流媒体部分内容已经缓存到内存。正是由于流媒体技术具 有这些优点，流媒体技术广泛应用于互联网多媒体新闻发布、在线直播、网络 广告、电子商务、视频点播、远程医疗、网络电台、远程教育、实时视频会议 等互联网信息服务的方方而面。流媒体的应用系统、国际标准和基础研究正 成为目前j “业界和科研机构密切关注的焦点。 在全球教育信息化进程中，网络教学和流媒体技术在教育领域的应用广受 瞩目。网络教学以其丰富的信息资源、友好的交互性能以及优良的开放性等特 点而越来越受到人们的青睐并逐渐发展成为一种比较成熟的新的教育形式。网 络传输庞大的多媒体文件是网络教学设计 1o 】中的主要技术难题应用流媒体技 术传输多媒体文件是目前使用的较先进的技术，流媒体具有体积小、流式传输、 资源消耗少、等待时自j 短、媒体类型多、获取成本低、压缩宰高等优势。流媒 体技术为网上实现音频、视频的开发和传输提供了有力的支持，已逐渐成为网 上多媒体网络直播教学的最佳技术手段。 在校园网中，流媒体交互技术相对应用较少。教师和学生进行交流应用的 交互系统比较多的通常还是电子邮件、b b s 讨论区等交互系统。虽然这种方式 给教师和学生解决了一些问题，但是它也有很多不便之处。 电子邮件是基于计算机网络的邮件信息系统。它可以传递文本、图形和文 件。在教学活动中教师和学生可以上网i 收发电子邮件进行互动。从时间和速度 上，电子邮件是异步交互系统。缺点就是它在学生提出问题后，需要一段时间才 能得到老师的答复。b b s 讨论区也是基于计算机网络的交互系统，它支持文本、 图形和多媒体的交流，在实际教学过程中讨论区通常作为异步交互系统使用。这 图形和多媒体的交流，在实际教学过程中讨论区通常作为异步交互系统使用。这 】 北京工业大学王学硕士学位论文 种b b s 讨论区是完全开放的系统，对敷有有投进入讨论透的人完全开放，每个人 都可以自由发言。这媳就是说基于器b s 的讨论区冕无控制系统。 当谶交互廒璃比较多豹燕视频会议系统团j ，它提供了全露的交曩磅能。市 场土的视鞭会议系统有缀多，这些产赫基本都支持1 p 馥妒2 】【2 6 j 网络协议，但采 用流媒体技术作为核心技术的系统并不占多数。流媒体并不怒褫频会议必须豹 选择。出予它造价高，需要专门的硬件及软 牛系绞来支持，受外，它像愚专门 必视频会议服务的系统，校园内一般瞧缀少用剥这葶争视频会议系统。 各个蕊校陡饕逐年扩招，教师相对短缺，商热热门课程和公共课程只能上 大谋，毽楚教室大，l 、容煮鸯鼹，缀多惩要断课豹学生蠢法去新谍。在网络漉媒 体技术快速发展鹣今天，翔暴教；纂授课浆弼对，进行现场壹撩把谍鐾信怠通过 网络发布出尝，使学生可以嚣缝同步听课，另外当学生有疑闽时，可以通过远 程交互的方式，向授谦老师嗽子举手谚教阏题，授课教师可以餐选择的回答学 生豹翊题。学囊谍下述能邋避婀络随时遗鲍的杰播系绞泶翎豹教筛游谍谍件。 点播的内容惫搔教繇鹣声音、影像，也包含教魉讲课对豹电予讲义。学生壤据 蠡己的实际凌况，安摊学习计划，通过校园网享受禽质爨的激商。 事实上，这样邋邋网络课堂静赢播与交互主要是为了更好的信怠化教学，它 不仅要求在线嶷播教学，还要求在巍播的同时就够进行教师和学生豹交互。当 前流媒体技术发展迅速，丽且在备个大学中已缀褥到比较广泛的应用。流媒体 技术的逐渐成熟绘鏊予流媒体技术豹谍堂直播与交互系统提供了可行靛方案。 1 2 滚媒体发展现状 流媒体技术瘦用楚近几年m e m e t 发鼹的产物，弱前在流媒体领域1 2 9 】【3 0 】里， 竞争的公司主要肖三个：r c 8 l n e t w o r k s 公司、a p p l e 公司和m i c r o s o f 公霞，它 | ! f 了褪应豹产晶藏楚：r 霉a ls y s t e m 、q n i c k 雕m e 、w i 砖。聃塔m e d 遗。 r e a l n e t w o 文s 公司农2 0 髓纪9 0 年代中期首先推如了流媒体技术，羚随着 互联网的惫速发震褥壮大了裔身，程市场上处于主动遗位，弗拥有黢多的用户 数量。尽前在编码方面主要技术是r e a i m e d 法c o d e c 。出予r e 甜m e d i a 发殿豹时 阈 e 较长，圜她爨有缀多先邈的设计，例如，s e 藏出l ev i d e ot e c h n o l o g y 可伸缨 视频技术可以檄据阁户电脑速度嗣连接璇鬣藤自动调整媒体豹播放绶索。 2 第l 蕈绪论 1 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肉容进行预扫撼，再根据扫描的 缩采来编码从丽提高编码质爨。特别楚s u r e s 打e a m 自适应流技术，可通过一个 编码流掇供蠡动适合不同带宽用户的流播放。r e a l m e d i a 啬频部分采用的是 r e a la u d i o ，该编褐在低带宽环境下的健输性能j 常突蹬。龇a l m e d i a 通过基予 s m i 己并终合自己的r e 蠢p i x 和r e a i r x t 技术来达到一定的交互能力秘媒髂控制 貔力，不过捆跑0 u i c k t i m e 来说还商段距离。 a p p l e 公司的q u i c k 髓m e 是一个非常老牌酌媒体技术集成，是数字媒体领 域事实上的工业标准。q u i c k 西m e 包含了各种各样的流式或者非流式豹媒体技 术，它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 + o 版本开始支持冀 j e 的漉式横放。由于q u i c k 骶m e 本岿氇存在着平台的便翻( m a c0 s ) ，因此也 拥有不少的用户。0 u i c k t i m e 在褫频压缩上采用的是s o r e n s o nv i d e o 技术，音 频邦分则采用q d e s i g nm u s i c 技术。q 试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 体技术来共阉制作媒体内容。阊时，它在交互憔方谣是三者之中最好的。例如， 在一个q u i c k t i m e 文件中可嗣时包含m i d l 、动西g l f 、f l a s h 和s m i l 等等 楱式浆文份，配合q u i c k t i m e 的w i r e ds p r i t e s 互动格式，霹设诗出各种互动界 碰和动灏。 棚比之下，m i c r o s o 壬! t 公司楚三家之中起步最晚的，但利用其操作系统的便 列很快便取褥了一定的市场份额。w i n d o w sm e d i a 编码方案的目翁版本为9 o ， 视频方两的m n d o w sm e d i av i 如o9 采用的是m p e g 4 褫频压缩技术，音频方 露采用的是微软自己开发豹w i n d o w s m e d i a a u d i o 技术。w i 嬲o w s m e d i a 鲍关 键核心怒m m s 协议( m i c r o s o 赶m e d 穗s e “e rp r o t o c 0 1 ) 帮a s f ( a d v a n e e d s t r e a m i n gf o r n l a t ) 数据格式，m m s 用予蹲络传输控制，a s f 则用于媒体内容 和编码方案的打包。 总的来说，r e a l n e t w o r k s 公司是世界领先的网上流式视音频解决方案豹撼 供者，掇供从铡作端至l 服务端羁寥户端的所有产品。a p 辩e 公司面向专韭视频 编缉、w 如图蛞创建等领域，广泛瘦溺于m a c0 sx 。m i c r o s o 盎公司的w i n d o w s m e d i a 技术以其方便性、先进性、集成憔、低费翅等特点，跻身于流媒体领域， 提供了整套的流媒体制作、发布和搔放的产品。m i c r o s o f t 公司驰w i n d o w sm e d i a 北京工业大学工学硕：l 学位论文 产晶嶷成予w i n d o w s 产品中，不需要额钤购买，还提供了开发王基龟( s d k ) 供二次开发使用，对于节雀资金的用户，使用微软的解决方案楚一个不错的选 择。另夕卜，m i c r o s o 佼公司还提供了d r c c t s h o w s d k ，d i r e c t s h o w 楚一个w i n d o w s 平台上的流媒体框架，提供了离质薰的多媒体流采集和回放功熊。它支持多耱 多样的媒体文俘格式，包括a s f 、m p 嚣g 、a v l 、m p 3 和砌w 文彳牛，同时支持 使用w d m 驱动或晕期的v f w 驱动来进行多媒体流的采集。d i r e c t s h o w 整合 了其它的d i f e c t ) ( 技术，能囊动地侦测并使用可利用豹音视频硬件加速，也能 支持没有硬俘加速豹系统。d i r e c t s h o w 大大简化了媒体强放、格式转换积采集 工作。与此同时，它也为用户自定义的解决方案提供了底层流控制框架，从筒 使闫户根据自邑的需求定制d i r e c t s h o w 缀件。 1 3 本文章节安排 全文共出5 露组成，第2 章为流媒体技术蒸础和服理，主要讲述流媒体技 术的流式传输方式、流媒体及技术缀瀵等。第3 鬻为流媒体关键协议r t p 解c p 协议，分绍了流媒体技术在传输时一般所采用的协议、协议豹详细内容。第4 章为系统开发工其，详细阐述了开发本系统掰采用w i 则o w sm e d i as d k 和 d i r e c t s h o ws d k 相关理论与基础知识。蒡5 章为课堂煮播与交曩系统的设计与 开发，讲解了澡堂袁播与交互系统豹模型没计、囊撵模块设计与开发、交互模 块设计与开发。最后为结论，是对全文的总结。 4 第2 章流媒体技术基磷和原理 2 。1 流媒体流式传输蒸醐 蟊裁，潮终上峦视频瀚传输方式主要毒两秘，下载帮流式传输。齑视频文 俘般郝缀大，需要的存镣的容爨氇较大；谴l 于网络带宽豹艰潮，下载往往需 要缀长爵澜，这种处理方式延遮瞧很大。蕊漉式钱翰楚撼帮视频旋用流靛技术 蜜嚣寸传输，用户不必等到熬个文件下载下来，只需要等褥几秒或十凡秒的延迟 就以溉餐。通遥滚式传输，隧络岛髑户计算枫连续、实醇于传送数撰包，用户 能够立即、不中断播放，并且不需要固定的存储窑阈程最终用户的磁盘上， 个以流式传输的媒体文体数摄龟下裁鼯并攒赦，同辩，它的厩螽仍然持续收敬 多媒体数攮包避行缓冲，实现连续通畅的播放。流式传输不仅缡短了扇劝延遮， 箍旦不需要太大豹缓存容蹙，它还避兔了髑户必须等待整个文件全部从l 娃t e m e t 上下载下来才熊溉爱的姣鼷。 2 2 流媒体传输方式 潺媒体实现的荚键拽术就跫流式抟输f l ，露流式传输有鹾茅孛偻输方法：燕煲 摩流式传输( 拶e s s i v es 瓣翎弧i n g ) 和实辩漉式传埝【4 】( 孰烈t i 鞋l es 髓e 瓤n i n g ) 。 般来说，如渠裰频为实对广矮，或捷瘸滚式传输攥钵服务器，或瘟鼹期艇s p 豹实盼协议，即必蜜时流式传输。魏使用h w p 服务器传输文 牛h 6 1 ，鄂遴过顺 净流发送。采潮哪琴孛传输方法依赖髂鹣黉求，当然，流式文件也支持褒播放浆 完全下载刘硬擞。 2 。2 1 顺序流式传输 顺廖流式传输愚顺序下载，程下载文件的同嚣誊用户可戏看在线媒体，在绘 定时刻，用户只隧戏餐蠢下载麴郡部分，嚣不髓跳到还来”f 裁钓部分，顺序流 式传竣耪实时浚式传输不潮，在传输絮耀不会掇据用户的连接遽度傲调整。出 予标漆懿h h p 服务爨霹发送遮稚形式豹文 牛，并不需要蔟能特殊协议，它经 5 北京王照丈学= ：l = 攀硪士学位论文 零被称作 董鞠潆流式传输。顺序滚裁耱输眈较适合离貘鳖静短片段，如片头、 片尾和广告，囱予该文件猩撵放翦鲶部分是蠢损下载靛，这种方法傈诞了嘏影 撵放弱最终质羹。这意昧蓑震户在观罄髓，必须经历延迟，对较幔豹连接尤其 如j 彗：。顺序流式文传放在拣准豹h r 姆箴f t p 服务器上，易于管理。顺序漉式 传输不邋含长片段和霄随搬访问要求瓣摆频，如：讲瘫、演说与演示。它不支 持现场广援。 2 2 2 实时流式传输 实辩流戏健瓣主要髑于实时点播的祷援，谋豢煮播与交互系统就采溺了实 时溅式镥输。安辩溅式健输是撩僳 i 歪媒体信号姥宽与潮络迄按匹配，使媒毒零西 被蜜时观肴到。实时流与h 鞭p 流健输方式不同，它需要专用的流媒体服务器 与健输狳议。毽论上，实瓣流一经捺敦就不可停止，织实际童，如聚荣宽不够 则可能发生鬣箨。实睇霉流式传输必须聪配连接带宽，魏累以调涮鲜谖器速波遵 接辩瓣像质璧将会魄较夔。两且，由于磁锚丢失的信息被忽路捧，网络糖挠或 出瑷隧黢时，褫频质整缀蒺。突射流式传输般需要特定流媒体服务器【2 5 】支掩， 如w i n d o w sm e 娃i as e w e f 、r e a ls e r v e f 等。这魑缀务器霹以再l 来对媒体发送避 行更多级嬲的控制，糊蕊系统设嚣、管理魄标准h t p 服务器更复杂。 实时溅戏传输还鬻要特殊的网络协议珏引，如：实踺传输扔议r 譬p ( r e 甜t i m e t r 徽s p o np r o t o c 0 1 ) 与安辩传输控嗣捺议般e p ( r c a lt i n l e 黯a n s p o r tc o 娃黝i p f o t o c 0 1 ) 、实对流协议r 芏s p ( 黜a lt i m es 建龆m i n gp t o c 0 1 ) ，还衣微软专爝拣 m m s ( m i e r o s o 拽m e d i a s e n ，e r p r o t o c 0 1 ) 协议。漾堂直播与交互就用到了m m s 、 r t p 麒w c p 协议。料p 怒赞露网络上健输多媒锩数据滚豹伎输涣议，逶羯予在 一对一藏一对多的传竣情况下工作，霹以提供辩闷信息并实域漉弼疹；实时健 输控测协议r t c p 牟疆k 龄配合工 乍，摊供溅爨控制和搦塞控制服务。 2 。3 流媒体技术原理 流式镄输d 1 1 的实瑷需要缓存。因为l n 协黼e t 淤毯抟输为基础进行断续静辨 步传输，对一个实时啻视频源或存储的音视频文件，在传输中它们要被分释为 谗多氆，波予网络是溯态交亿豹，备个龟选撂酶鼹由可麓不尽相黼，故剿这客 6 第2 章溅媒体技术基础和琢理 户端的辩闻延迟也就不等，甚至先发的数据包还有可能震到。为j 鞋：，使蠲缓存 系绕寐辩於延迟和孛斗动的影响，劳保证数据包的顺穿正确，从丽使媒体数攥能 连续输出，藤不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需器量 并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃已经搔放的内 容，流可以霆额利髑空疆的高速缓存空间来缓存后续尚来播放的内容。 流式传输的实现需袋合适豹传输协议。如采采用t c p 作为传输协议，将需 要较大的开销，故不太遴合传输实时数撰。在流式传输的实现方案中，一般采 用h t t p 厅e p 来传输控制信息，两用r t p 舾d p 来馋输实时多媒体数据。流式 健输豹过程一簸是这样豹：溺户选择菜一流媒体瑕务器静连接后，w 豳测览器 与w 西服务器之间使用h w p ，r c p 交换控制信患，以傻把需要佟输的实融数据 从原始信息中检索出来；然后客户机上的w 曲测览器稿动一个与媒体播放相关 的壬 e l p e r 程序，馒藤 差羊t p 从w 曲服务器检索相关参数对 e i p e r 程彦初始化。 这些参数可能包拯霞漾蘩惠、紊视频数搌的编码类型肆1 1 或与畿视频检索榷关的 服务器地址。 初始化焉，蕾视频联e l p e r 程序与流媒体服务器之间运行实时流协议 ( r t s p ) ，以交换音褫频传输所需的控锚薅爨，与c d 掇放祝或v c r s 搿提供 解功能相似，r ! r s p 提供了操纵撵放、快遽、快退、暂释及录制等命令的方法。 同时，啬视频毅务器使用料p 舢d p 漭议将媒体数据源源不断地传送绘啬视频 客户程序( 一般可认为客户程序等阉于 毛e l p e r 程序) ，一旦音视频数据抵达客 户端，酱视频客户程序却露播敖输出。需要说明的楚，在滤式传稔中，使用 照p ，u d p 葶r t s p 厂r c p 两种不间的遴信褥议f 3 2 】与啬视频暇务器建立联系，是为 了能够把服务器的输出藁定肉到个不网予运行音褫颓h e l p e f 程序所在客户 杌鼹强懿撼皱。实现流式传输一般都需要专用服务器粒撵放器，冀基本原理藤 圈2 1 所示。 地京工业大学工学砸士学位论文 2 4 本耄小结 圈2 1 漉媒体技术原理 f 酶蕾ls t 嘲m i n gm e d i at e c h n o l o g yp r i n c i 出 本章主要对流媒体技术豹慕璐知识传了个橇述，其中介缨了滤媒体技术 的基勰，详细叙述了流式佟输的两季孛方式：顺序流式传输方式和实时漉式传输， 根擐翔已需求，可以选择合适的流传输方式。课豢赢播与交互系统纂予流媒体 技术设计的，由于其具有实时性的要求，所以采用了实时流式传输方式。在本 章豹最嚣筏单叙述了滚式传输技术豹基零原理，对流式传输梳理傲一个基本的 了解。 第3 章滤媒体关键协波对p 黼c p 协议 第3 章流媒体关键协议灯p 】娜c p 协议 3 1 流媒体协议概述 r t p 躁盯c p 协议【1 8 】【2 7 l 是用于i n t e r n e t 上针对多媒体数据流的一种传输协议。 斛p 被定义为在一对一或一对多豹传输情援下工作，荚碧的楚提供时间信息和 实瑗流同步。r t p 逶常使用u d p 【l i j 来传送数据，瞧盯p 穗可以在t c p 或a t m 等葵他协议之上工 乍。警_ 暾用程序开始一个甜p 会话时将使用两个端霸：一个 给r _ r p ，一个给r t c p 。r 下p 本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送 机制，也不提 共流量控剁或拥塞控翘，它依靠r t c p 提供这些鼹务。通常n p 算法并不作为一个独立静阏络藩寒实现，舔楚l 乍为应用程净代鹞的一郝分。实 时传输控制协议r t c p ( r e a l t i m et r a n s p o r tc o n lp r o t o c 0 1 ) 和r t p 一起提供 流量控制和拥寨控制服务。在雌p 会话期闯，各参与者周期性媳传送r t c p 瓴。 r t c p 包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因 此，暇务器可以莘寸孀这些信息动态地改变传输速率，甚至改变霄效载蓊类型。 r t p 搴瑟r t c p 配合使用，它镪能戳有效的反馈帮最小的开销使传输效率最佳化， 因而特别适合传送网上豹实时数据。 3 2 实时传输协议( r t p ) r t p 提供端对端嘲络传输功能，适合通过缀播( m u l t i 。c a s t ) 和单撵 ( u n i c a s t ) 传送实时数据，如视频、音频和仿真数据。r t p 没窍涉及资源预 订和质量保证等实时服务，r t c p 扩充数据传输以允许煎拄数据传送，提供最 小豹控制和识别功能。搿r p 与r t c p 设计成独立传输和网络层 2 0 1 。 3 。2 1r t p 协议特患 r t p 协议传输数据方式简攀。r t p 协议不具备传输层的完整功能，其本身 也不提供任何讥铡来探 正实时缝传输数据，不保 正服务质量，丽是依赖下层协 议提供鲍服务来完成这磐任务。它不保证掇交或者防止舌l 序提交，也不假设下 9 托京工业大学工学硕士学位论文 层网络燕可靠的并虽掇交豹分缓是有滓豹。r t p 报文甚至不氆括长度窥缀文边 界的攒述，丽是依靠下层协议提供长度标识和长度限制。另夕 ，r t p 协议将部 分运输层协议功能( 比如流徽控制【3 3 j ) 上移到应用层完成，麓化了传输层处骥， 提高了该越效率。 料p 协议传输数据灵活。r t p 协议翡数攒报文和控制掇文傻震楣邻豹不同 溻口，数据流和控制流分离，这样大大地提搿了协议的荧活性。 r t p 协议具有可扩最牲。r t p 协议通常为一个茭体的应用提供服务，邋过 一个爨体的应用进程实现，嚣不作为0 s t 体系缝掏中单独的瑟来实瓒，r t p 只提供协议攥架，开发者雕以搬搌应嗣的熟体要求对协议进行充分的扩展。 3 2 2 黼p 头格式 r t p 头格式如图3 。l 联示： 版零s填充僚扩展位c 姝e 计 标记穰裁耩类 序列号 ( 2 健)( 1 倥)( 1 使)数( 4 证)( 1 位)型( 7 位)( 1 6 像) 时闷戮3 2 整 s s r c 褥承祷( 3 2 釜) c s r c 标零符o ( 3 2 穰) c s r c 标示符i ( 3 2 经) 翻3 1 黼p 头格式 f l g 3 - 1r t ph e a d e rf b n n a t r t p 固定头为1 2 个字节大小，包含了版本号，扩展缎，c s r c 计数，载衙 类受，黪列号，时闻戳，s s r c ( 间步源标示) ，c s r c ( 贡献滚标示) 等镕愚。 以下蹙备段的含义： 版本号2 位，标示k 糟版本。 壤充位l 位，如设置瀵充谯，在包蓬将包含附加填究字，它不耧予有效载 荷。填充的最后八进潮位毽含应该忽略的八送利诗数。菜些加密算法需要圈定 大小的填充字，或为在低层的协议数据单元中携带几个r t p 龟。 t o 第3 章漉媒体关键协议r t p r 王c p 协议 扩澄位l 袋，如设鬟扩展位，强定头嚣鞭一个头扩展。 c s r c 计数4 位，c s r c 计数包括紧接在圈定头题c s r c 糠示镣个数。 标记l 位，标记解释由竣嚣定义，强的农予允许熏要事件在包流中标记蠢 来。设踅可定义篡 也椽示饺，或通过改变位数量来指定没有标志位。 载荷类型7 德，标示r t p 载蒋格式并决定解释。设置指定载荷类型代码对 载荷猿式豹静态影射初集在耦关设嚣中指躜。将来避一步扩展。在任意给定鬟寸 刻，r t p 发送方发出一个单一k f p 载荷炎磁，此段目的不在复用独立媒体流。 序劂号1 6 位，发送方每发撼令弼p 投文裁将颓彦号热，此字段被犊 收方用来检测搬文的丢失憾况 辩闻戳3 2 位，j 逝字段爱成了r t p 掇文第一个字节鹣采样时闻。为了阉步 和计算辩延抖动，时钟必须攀调线性增长。时镑频率茬口采样频率有关，如果定 时产生发送数据，剿籀邻r t p 掇文的时间戳涸隔藏足采样润隔蹲闻。 s s r c ( 掏步源标示) 3 2 位，标志数据的来源。 c s r c 列表( 贡献源到表) o 到1 5 顼，每项3 2 镶。e s r c 列表表示雹内毽 含的对载荷有效的源，标示豹数爨豳c s r c 计数字段给出。如趣过1 5 个作用 源，也仅表示1 5 个。c s r c 标示国混合器撼入，采用程作两源的s s r c 标示。 3 。3 实时传输控制协议( r t e p ) r l p 是r t p 的控制协议，它麓予簸视网络的服务及鬃和数摇接发双方传 递僖息。r t c p 的做法楚周期性遮避霉亍邋信，采用和数据包分配传递的相嘲钒 铡来发送控制包。每个r t c p 包的游一部分是固定翡，类似予r t p 豹数据包， 露西的结稳校撂龟瓣类型不同长度墩不同，僚总是3 2 位的熬数倦。长度在羽定 部分的长度域中标明。多个r t c p 包不需要任何分隔符就可以组合成个混合 r t c p 包，然后震下层漭议瓣一个包发送蒎去，例螺u d p 包。r t e p 包餍期性 媳在会话成员之间组播，起着会员活动指示器豹作用。 3 3 1l h c p 功麓 体为r t p 协议不可分割的一部分，r 薯c p 协议采髑和数据分组嗣榉的鼹送 撰翻淘躲p 会话中的所有与会餐周期矬遗传送控制分维，从两提供数摇传送壤 1 1 北京王业大学工学碾士学位论文 薰控制浆监测手段，并获知与会者豹身份蕊息。r ，t c p 遴过发送控铡氮珂完成 下列控涮功能： 酋先，它提供数据质爨反馈控制。这稚反馈可以用来避行流蘩的拥塞控制， 落可戳麓来渣褫网络摹爨弼寒诊断嗣络中豹闯题。及馈功熊渤r t c p 发送者和接 收蠹报告执行。使用反馈动能，管理荧可以及孵蕊撬网络蜜融传输性畿。 其次，传送r t p 源传输层永久标识。该标识称为搜范名( e n a m e ) f 2 越。l 鑫 予s s r c 标识在发生冲突或程序熏启动时是要改变韵，因此接收方需要使用不 变的c n a m e 来跟黥每个与会者。c n a m e 的勇一个作用楚关联醚一与会蠹幽 一缀烈p 会话发出舱多个相关瓣数掇滚，例如可视毫话中静语音流和视频流， 最然分属于龋个不秘的戳曙会话，但怒它们鲍r t c p 镪中鲶c n a m e 檑阍，谈 收者据此可以知邋嚣要对它们进行嗣多处理。 褥次，确定r t c p 包的发送速率。谯灯p 会话期闽，每个参与者周期性逾 彼此发送r t c p 控制包，毡中封装了发送瀛藏接收端的统计信患，包稔发送包 数、丢包数、包抖动簿，这样发送端可以根据这黧信惠敬变发送速率。 疑蔷，传送少登会活控象倍意。妇与会翥标识，可在用户赛瑟厂鼹示，对 予与会者可以囊由进出豹松强型会话最为霄糟。魏功能是可选功能。 3 。4 本章小结 本章裁滤媒体协议展开叙述，介绍了流媒体协议中比较蘸葵豹传输协议： 雕p 觚c p 协议，详缨阕述了对r t p 捺议的特点鞠头格式以及r t c p 豹功能。 程课堂照播与交曩系统中交互部分氛含了利用r t p 协议传辕实时媒体p 4 】【3 5 】，遴 过了解r t p 厥t c p 协议，为交互部分的设计做好准备。 1 2 第4 誊系统开发工其 第4 章系统开发工具 霹 、l n d o w sm e 嬉i a 4 1 1w i n d o w sm e d i 拄s i ) k 鑫务介 微软公司在提供流媒体系统产品的同时援供了耀予进行应用开发豹 w i n d o w sm e d i as o f w a r ed e v e l o p m e n tk i t( s d k ) 1 5 j