未来属于流媒体技术(2).doc

三 ，流媒体技 术的应 用流 媒 体技 术 是一 个 综 合 的技 术 ， 它包括 采集 、编码 、传输 、储存 、解 码等 多项技术 。流媒 体应 用系统一 般 由分 编码端 、服务器 端和 用户 终端 三 部分组 成 。流 媒体技 术可 广泛用于 网 上新 闻发布 、重大新 闻事件 的在 线直 播 、网络广告 、远程 教育 、实 时视 频 会议 、eLeaming、股 评分析 、股 东 大 会等 。商 业网站 利用流 媒体播放 新 闻，开 展音 视频 直播和 点播服务 。企 业 和机 构 采用 流媒 体 进行 员 工培 训 、 信息 发布 、公 司介绍 、多媒 体 IDC等 ， 从 而提高 效率 ，节 约开支 。基于 流媒 体 的应用不 仅转变 了传统 互联 网呆 板 的内容表 现形式 ，使 传统 影视媒 体市 场 与宽带 网络的应 用服务 相融 合 ，还 产 生了宽带 VOD、在线 音乐 、KTV、 远程 教育 、宽带收费 电视等 新的应用 。 具有 强视觉 冲击力 的视频 节 目成 了人 们进入宽带 网络 的最重要 的应用之一 ， 多媒 体互动 成 了人们对宽 带 网络未来 发展 的期 待。1远 程教育 近年来 ，网络远 程教 育 因打破 了时空 、年 龄 、学历 的 限制 ，给 不同层 次、不 同行业的 人群提供 了低成 本的 学 习机会 ， 因而 受到广 泛欢迎 。网上 教育 突破 了传统 “面授”教学 的局 限 ， 为学 习者提供 了时 间分散 、资源共享 、 地域 广阔 、交互 式的教学 新方 式。从 技术 上讲 ，远程教 育系统 是建立 在现 代传媒技术基础上 的多媒 体应用系统 ， 它通过现代的通信 网络将教 师的图像 、声 音和 电子教案 传送给 学生 ，也可 以 根 据需要将 学生 的 图像 、声音 回送 给 教 师 ，从 而模拟 出学校 教育 的授课方 式 。对于 教师来讲 ，无 须做过 多的 准 备 ，授课 方法基本 与传统 授课 方法相 同，只不过 面对 的是摄像 头和 计算机 而 已。对于学 生而言 ，只要 一 台电脑 、 一条网线便 可轻松地 参 与学 习。除去 实 时教学 以外 ，大 型企 业可 以利用基 于 流媒体 技术 的远 程教育 系统 作为对 员 工进行培 训 的手 段 ，这 里不 仅可 以 利 用视频 和音频 ，计算 机屏幕 的图形 捕捉也 可以用流媒 体方 式传送给学员 。2校 园视频 网校 园视频 网的建设 近几年 来也逐 渐 呈现 出蓬勃 向上 的态 势 ，随着 多媒 体 技术 的不断 发展 ，特 别是多媒 体传 输 技术 的突破 ，使 网络 多媒体 教学得 以实现 。现在 已经有成 熟的产 品 ，用 来组建校 园视频 网 ，提供 实 时广播 、定 时广播 、视 频点播 三种通信 模式 。3视 频点播 (VOD)V0D (Video on Demand)是视 频 点播技 术的简称 ，也 称为交 互式 电 视 点播系 统 ，即根 据用 户的需 要播放 相 应的视 频节 目。在 VOD技术 的发展 过 程 中，我们不得 不面 对的一 个 问题 就 是容量 庞大 的音视频 信息传 输 ，而 流媒 体 的出现 完全改变 了这一被 动局 面 。 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 。在 这 种环境 下 ，点播 用户 只要操 作遥控 器 ，即刻就 可 以欣 赏节 目库 中 自己喜 爱 的任意 节 目，并随心 所欲地进 行控制 。节 目内容 除 了影视节 目、音 乐 、卡 拉 OK、信息查询 、家庭购 物 、远 程 医 疗 、电视 教育 、电子函件 、旅游指 南 、 定票预 约 、股 票交 易 、教 学外 ，还可 以提供 文本 、图像等各 种文件 的共 享 ， 并有方 便 的检索功 能 ，让 你快捷 地找 到 自己想点播 的 内容 。就 当前 而言 ，很 多大型 的新 闻娱乐 媒体 都在 Internet 上提供 基于流媒体技术 的音视频节 目， 如 国外 的 CNN、CBS以及 我 国的 中央 电视 台 、北京 电视 台等 。因此 ，有人 将 这种 Internet上 的播放节 目称 之为“we_ast”。VOD这 一技 术的 出现 ，极 大 地提 高和改 善了 人们 的生活质量 和 工作效率 。4互联 网直播随着 互联 网的普 及和 网 民数 量的 增 加 ，从 互联 网上 直接 收看体 育赛事 、 重大庆 典 、商 贸展 览成为很 多 网民的 愿 望 。而很 多厂商也希 望借 助 网上直 播 的形 式将 自己的产 品和 活动传遍 全 世界 ，这也许 是任何 一种媒 体都 不能 达到 的。流媒 体犹如 一针 强心剂 加速 了互联 网直播 的形成 ，它 可 以在 低带 宽 环境 下提供 高质量 的影音 ，像 Real 公司 的SureStream流媒 体技术可 以保 证 不 同连接速率 下 的用户可 以得 到不 同质量 的影音效 果 。现在 中央 电视 台、 PPLive、沸 点频道 都采用互 联 网直 播 的形式 不间 断地 向用 户提供 高清 晰的 电视节 目。互联 网直播 的出现也让 学 生球迷彻 底告 别 了围在食堂 观看 世界 杯 的尴 尬经历 ，让大 家真 正体会 到 了 零距离欣 赏 比赛 的满足感 。更为 可喜420069 528m vvwvrBdioCOrn Cn的是 ，每 年一度 的 中央 电视 台 (春 节 联 欢晚会 也 会提供 网上现 场直播 ，多 少 也让远离 家 乡的游子有 了一 份家 的 温 馨 和 牵 挂 。5视频 会议 视频 会议 系统 是指通 过现有 的各种 电气 通 信 传 输 媒 体 ，将 人 物 的 静 态 动态 图像 、语音 、文字 、图片等 多种信息分送到各个用户 的计 算机上 ， 使 得在地 理上分 散 的用户可 以共 聚一 处 ，通 过 图形 、声音 等多种 方式交 流 信 息 ，增加双 方对 内容的理 解能力 。这 种 先进 、实用 、低廉 的信息 交流平 台一经 问世便 得到社 会各 界的 关注 ，一 些 机 关 、企 业 、 高 校 纷 纷 建 立 视 频 会 议 系统 ，为信息 的快速 交流提供 了可 靠 的保 障。一个典 型 的例 子就 是 ：在“非典 ”疫情肆 虐的 203年 ，北 京科技 大学第 一次使 用视 频会议 系统进 行研 究生复 试工 作 ，老 师和学 生 即使 远 隔 万里 ，也可 实现面对 面 的交流 ，心与 心 的沟 通 ，真 可 谓 咫 尺 天 涯 。6远程 医疗远程 医疗 是指通 过互联 网和 多媒 体技术 在相 隔较远 的求 医者 和 医生之 间进行 双 向信 息传送 ，完成 求医者 的 信息搜 集 、诊 断 以及 医疗方 案的 实施 等过程 。与传 统的 “面对面 ”的 医疗 模 式相 比，它使 得高水 平 的医疗 服务 能在更 广的范 围 内进行 共享 ，让更 多 的人享受 高水平 的 医疗 服务 。我 国地 域辽 阔 ，人 口众 多 ，医疗 水平 发展不 平衡 ，三级 医院基本 上都在 大 中城 市 ， 高 精尖 设备 的配 置 也是 大城 市 居多 。 而 对于 远 在边 区或基 层 的病 人 来说 ， 由于 医疗条 件不 足 ，危 重疑难病 都要 转往上 级 医院进行 会诊 。不仅 如此 ，到 远地就 诊 ，相 应 的增 加 了交通费 、家 属陪 同费和 住院 医疗 费用 ，加上 路途 颠簸 ，给病 人本 以脆 弱 的身体加 重 了 负担 ，一些 没有条件 到大 医院就 诊的 病人则 可能耽误 了诊疗 。这 说 明在我 国发展 远程 医疗 事业 不仅具 有现实 意义 ，而且拥有 广 阔的市场 空 间。 四 ，流媒 体新服 务1IPTV据 国际 电信 联盟 ITU在 204年 9 月的一 份报告 指 出 ，全球 的宽带 用户 已经在去 年底 首度突破 1亿 大 关 ，其 中 中国 电信 的宽带 用户就 超过 了 1千 万 ，用户 的主要接 人方 式是 ADSL和 以太网 线 ，其实 际的连 接速率 可 以达 到 1Mbits。而 且随着 高性 能的编码 技 术 的 采 用 ，如 H 264和最 新 的 W indOW S M edia视 频 编 码 器 ，800kbits的视频 流就可 以接 近或达到 DVD质量 。在这 种情 况下 ，扩展 流媒体 技术 用来 提供 电视 服务 也就 顺 理 成章 了。 IPTV，也叫交互 式 网络 电视 ，就 是利 用流媒 体技术通过 宽 带 网络 传输数 字 电视信号 给用户 ，这 种应用有 效地将 电视 、 电信 和 PC三 个领 域结 合在一 起 ，具有 很强 的发展前景 。IPTV可 以 采用两种 不 同的方 式提供 用户 电视服 务 ，组 播 或 者 广 播 方 式和 视 频 点 播(VOD)方式 。一个 明显 的优 势是IPTV 是基 于现在 互联 网的方 式来实现 服务 器和 用户终 端的 连接 ，因此很容 易 同 时提供 现有 的互联 网的服 务 ，将 电视 服务 和互联 网浏 览 ，电子 邮件 ，以及 多种 在线信 息咨询 、娱乐 、教育 及商 务功 能结合在一 起 。2无线流 媒体25G、3G以及 超 3G无线 网络的 发展 也使得流媒 体技 术可 以被 用 到无 线终端设 备上 。 目前 中国联通 公 司提 供 CDMA 1x，用户 网络带 宽最多 可 以达到 100kbits，这 已经足够 提供 QCIF大 小的 流媒体 服务 。而 且随着3G无线 网络 的应用 ，用户 的网络带宽 可 以达到 384kbits。另 一方面 ，手机 设备 运算 能力越来 越强 ，存储 空间越 来 越大 ，不用说 SMART Phone和 PocketPC等高 端手机 ，就是 一般的 中档 手机 ，如 Nokia6610，也 能实现基本 的 H264的软 件解码 。 面 向无 线网络 的流媒 体应 用对 当前的编 码和传 输技 术提 出了更大 的挑 战。首 先 ，相 对于有 线 网络而言 ，无 线网络状 况更 不稳定 ，除去 网络 流量 所 造成 的传输速 率 的波动外 ，手持 设 备 的移动速 度和 所在 位置也 会严重地 影 响到传 输速率 ，因此高效 的可 自适 应 的编码技 术至 关重要 。其 次 ，无 线 信道的环境也要 比有 线信道 恶劣得多 ， 数据 的误码率 也要 高许 多 ，而 高压缩 的码 流对传 输错误 非常敏 感 ，还 会造 成错误 向后 面的 图像 扩散 ，因此 无线 流媒体 在信源 和信道 编码 上需要 很好 的容错 技术 。尽 管手 机设 备的运 算能 力 越 来 越 强 ，但 是 由 于 它 是 由 电 池 供 电的 ，因此 编解码 处理不 能太复 杂 ，并 且最 好能够 根据 用户设 备 的电池来调 整流 媒体 的接收 和处理 ，能源 管理 技 术也 是移动 流媒体 的一个研 究 热点 。3电子 家庭现 代家庭 中越 来越 多的设备 可 以 用来采集 、接收 、发送和播放 多媒体数 据 。如 人们 可以通 过 电视 来收 看 电视 节 目，通 过 PC机在互 联网上欣 赏流媒 体节 目，通 过 自己的数字相 机和 摄像 机 来拍摄 图像 和视频 ，通 过手机 和其 他 手持设 备来 发送彩 信 ，通 过汽车 的 音 响系统 来欣赏音 乐和 广播 。现代 家 庭 中的 网络连接 也是 多样化 的 ，如 电 视连接 有线 电视网 ，PC机 连接着互 联 网，手机连接 着无线 网络 ，而且这些 设 备也 能在家里通 过蓝牙 或者 80211无 线 网连接 在一起 。所 有这 些设备 所收到 的多媒 体数 据如何在家庭 网络和设备 间共享 ，为 流 媒体的发展提供 了一个更大 的舞 台，真 正实现一种无所不在 、随心所欲的多媒 体服务 ，让 多媒体 真正地像液体一样 自 由流动 起来。流媒 体在家庭 网络应用 中 的关键是如何使多媒 体数据能够适应不 同设备 的能力 ，如在 电视机和 PC机 中 播放的视频的大小可能是标清甚至是高20069总第528期 WdVVradiocom orl5清 ，但是 同样的 内容就可能需要 经过流 媒体系统有效的转换才能成为最j合在手持设备上播放 的媒 体。五 ，流媒 体新技 术i高 效 的视 频编码 、可伸 缩 的视频 编码和 P2P技 术 ，它们都 能极 大地 改 进 当前 流媒体 系统 的性能 。1高效 的视频编 码技术流媒 体系 统 中的多媒 体数据要 通 过 网络 来传输 给用户 ，高效 的视频 编 码技术可以极大地降低流媒体系统对网 络带宽的要 求。目前标 准化 和商业化的 视 频 编码 技 术都 是基 于 运 动 补 偿 和 DCT变换 的，从早期的 MPEGl和 H261，到最新的 PEG-4AVCH264 和 WindowsMedia视频编码器都 采用 了这个框架。在这 个框架中 ，运 动估 计 和补偿模块用来消除相邻图像 间的冗余 信 息，熵编码模块用来消 除编码信号 的 冗余性 ，变换量化模块根据人 的视觉系 统对视频信号的细微变化的不敏感性丢 失部分信息 ，从 而提 高压 缩比。在这个 编码框 架下 ，过去 十多年 的时间内编码技术取得 了很 大的发展 ， 事 实上 ，最新 MPEG一4AVCH264 标准 的编码 效率要 比MPEG-1提 高 了4倍左右 ，除去更精 细 的运 动补偿 和基 于上 下文 的熵 编码 外 、帧内预测 、多 参考 帧的预 测 ，环路 滤波和 率失真 优 化技术也极大地提高 了该标准 的性 能。2可伸缩 性视频 编码 技术 在 前面两章 中我们 已讨 论过 ，在流媒体 应用 中需要解决 的一 个基本 问 题是 网络带宽 的波动 ，不 同的人在 不 同 的时 刻使 用互 联 网和 无 线 网络 时 ， 得 到的数据传 输率存 在着很大 的差异 。 甚 至 同一 个人在 同一个 时刻 ，哪怕是 在传 输 同一 个视频 流 ，实际 的数 据传 输 率也会存 在较 大的波 动 。 目前在流 媒体 系统 中所用 的编码技 术都是 生成 固定码 率 的码流 ，它 们很难 适应 如此 复杂 的网络带 宽 的波动 。一 个有 效的 方 法 是 采 用 可 伸 缩 性 的 视 频 编 码 ，MPEG-4和 H263标准 中就包含 了分 层 的可 伸缩性 的视 频编码 ，它们 提供 一 定 的适应 网络带宽 变化 的能力 ，但 是在 流媒体 应用 中人 们更 期望视 频编码 技 术 能提供 精 细 的码 流 可伸 缩 性 ， MPEG-4FGS就是一种这样 的编码技 术 。目前 MPEG一4可 伸缩视 频编码 组 正 在研 究两套编 码方案 ：高效 的 FGS 编 码方 案和 3D小波编 码方 案。3多媒体标准 技术多媒体 编码标 准在 流媒 体里 是至 关重要 的。一方面标准 的制定和执行确 保 不同厂 家和服务 商之 间可 以互 通互 联 ，另一方面标准里的知识产权也是商 家必争 之处 。掌握 了标准 里的知 识产 权 ，在竞争的时候就有很 大的主动权。 所以很多商家乃至政府部 门都在全力推 出 自己的知识产 权到 各种 国际标 准里 去 ，甚至打造 自己的产业或国家标准 。4P2P技术 (对等 网络技术 ) P2P是 当前 互联 网上较 热 门的技 术 ，已应用到 网络文件 共享和 Napster 的 MP3下 载。其基本 思想是 通过 P2P技 术 ，除了和服 务器外 ，每个 用户可以共享他 的文件或 信息给 其他用 户。P2P技术 也可 以应 用 到流 媒体 ， 每 个流媒体 用户 也是一个 P2P中的一 个 节点 ，在 目前 的流媒体 系统 中用户 之 间是 没 有 任 何 联 系 的 ，但 是 采 用 P2P技术后 ，用户 可 以根 据他们 的 网 络状 态和设备 能力 与一个 或几个 用户 建立 连接来分 享数据 ，这种 连接 能减 少服务器 的 负担和提 高每 个用户 的视 频质 量 。P2P技术在 流媒体 应用 中特 别适 用于 一 些热 门事件 ，即使是大量 的用户 同时访 问流媒 体服务器 ，也 不 会造成 服务器 因负载过 重而瘫 痪 。此 外 ，对于 多人的多媒 体实 时通信 ，P2P 技术也 会对 网络状 况和音 视频 质量带 来很大改进 。P2P技 术如果 与可伸 缩性 视频编 码技 术结 合将能极 大地提 高每 个用户 所接 收 的视频质量 。 由于 可伸 缩性码流的可 加性 ，媒体数 据 不用全部 传输 给每个 用户 ，而是把 它们分 散传 输给 每个用 户 ，再通 过用 户 间的连接 ，每 个用户就 可 以得 到合 在一起 的媒 体数 据 。 即使 每个用 户与 服务器 的连接 带 宽 是有 限的 ，应用 P2P技术 ，每 个用 户依 然可 以通过 流媒 体系统享 受高 质 量 的多媒体 服务 。六 ，流媒 体技术 的发展 状况1流媒体 在 国外的发 展情况由于 流媒 体发展 的广 阔前景 ，业 务支撑 系统运 营商 、应用 提供商 、内 容提供 商及 网络提供 商纷纷 利用 各 自 的优势 向该领域 扩张 。IBM 的媒 体资 产 管 理 解 决 方 案 以 内 容 管 理 器(ContentManager)为基础 层 ，建立 多极 存储 管理层 ，可 以使媒 体公 司在 多种 媒体 应用程 序和 系统之 间实现 数 字化 资产 的存储 、获取 、管 理和 发布 。 YAHOO提 供流媒 体 内容 服务 ，它通 过与 Carsey-WernerDistribution合 作 ，在 其站 点上提供 了连 续剧 、名人 访 谈 、 电影以及音 乐录像 等 内容 ，并 计划举 办在 线音乐 会和播 放在 线烹饪 录像 等内容 。韩 国电信在 运营 流媒体 业务 方面为用 户提供 成人 节 目、教育 节 目 、电视 剧点 播 ，使 其 获得 赢 利 。 KeynoteSystems公 司 已推 出 了一 个 为 测试 Intem et上 的 流媒 体性 能设 计 的 “The Streaming Media 2O”指 数 ，该公 司按音 频 电子 商务 、财经 音 频 、广 播和有 线 电视 等 4类 选取 了 2O 个流 媒体 网站 ，每 周收集 这些 网站 流 媒体 内容 的性 能信息 并进 行分 析 ，得 到该 指数 ，为流媒 体服务 提供 商 向用 户提供更优质 的服务提供 了基 础数据。2流媒体 在国 内的发展 情况 在 中国 的宽 带 网络市场 上 ， 已推 出不 少基 于 MPEG一1，MPEG-2，REAL，WMT，QuickTime等各种 流 媒 体编解 码技 术的产 品 ，推 动着宽 带 应 用 的发展 。思华科 技的流媒 体平 台 已经在 国 内部 分城 市的宽 带网 络上 实620069总第52日期 wwwrediocom cn现 了应用 ，并推 出 了适 合 中国现 阶段 宽带 网络 的 IP机顶 盒解决 方案 ，使 传 统 的 电信运 营商 能够在 现有 的网络上 推 出适合 电视机 终端市 场的方 案 。该 公司与微软 合作 ，向市场 推 出了从视 频 采 集 到 播 出 系 统 一 整 套 基 于 MicrosoftMedia Technologies体 系 开 发的 MPEG一4流媒体 解决方 案 ，这 也是 中国第一 套应用 在全 城域宽 带 网 络上 的端到端 的流媒 体解决方 案 。3流 媒体 技术发 展 中存在 的一 些问题制 约 流媒 体 发展 的 问题 有 技 术 、 管理 问题 、商业 运营 的业务模 式 ，还 有 内容 资源 问题 。(1)流媒 体企业 技术水 平的 良莠 不齐 。从 技术 的角度 来说 ，对 各种基 于流媒体 的应 用影响最大的不是带宽 ， 而是 流媒体传 输过程 中的抖动和延时 ， 网络的延 迟和抖动 影响数 据包 传输顺 序 的正确 ，使媒 体数 据不 能连续 输出 ， 造成 播放 出现停 顿。这 与大众 渴望得 到稳 定、 清晰的 图像 效果 相背 离 ，使 得人 们对 它 的期望值 大打折扣 。(2)面对 未来浩 如烟 海的 流媒体 内容 ，其管理 也是一 个难题 。这 些 问 题包括 如何对 节 目素 材和 资料 进行 有 效的数 字化存 储管理 ；如何 高效地 对 各种素材 进行 检索 、查 询 、浏览等 数 字化后管理 问题 ；节 目素材 的再获取 、文 郑 威197年 ，施乐公司 PARC研究中心 首次提出了电子纸的概念 。其后各大公 司陆续推出由电子纸制作 的电子书、计 算 器 、 电子 手表 、军 事地 图 、电子 门票 、 移动设备显示屏、显示器等模型 、样品 和 产 品 。电子纸可以薄如实际纸张 ，现在最 薄的仅厚01mm，且有柔性 、可折叠 、可 擦写、反复使用。它既支持屏幕手写，又 有 IT属性 ，可与数码信息源连接 ，并随 意存取 。它只有在画面转换时才耗 电，断 电后还可保持较长时间的信息显示 (如2周 时间 )，新产品中有的耗 电量仅为液晶显 示 器 的 11O0o。最近，韩国 LG、飞利浦 LCD展 出 了像素 为 128080 的 141英 寸柔 性 电 子纸 ，尺 寸上 堪 称最 大 。 日立 又成 功 开 发了屏幕尺寸为 131英寸 ，像 素为 512 384的 4o96色 电子 纸 彩 色显 示器 。由规 模一 般局 限于 小 区或者 城域 范 围 ， 开 发周期 长 ，业务 提供慢 ；运行 和维 护 的成本 高 ，应用 提供商 需要独 立负 责所有 的运行 和维执 运营模 式单一 ， 和传统 的广 电媒体一 样 ，流媒体 大多 采取 依靠 向广 告商 出售注 意力资 源而于 电子纸显示 的画面由黑 白到彩色，由静态到动态 ，并且清晰度 、对比度 、响 高 ，使 电子 纸 已经 到 了实用 及产 品化 的 阶段 。电子纸大致可分为液晶型 、非液晶 型 两 大类 。非 液 晶型 主 要 代表 之一 是 美 国 E-Ink公 司 的 电子 墨 水型 。电子 墨 水 由无数微小的颗粒组成 ，直径只有人的 头发丝的一半大小 ，分别为不同颜色 ，并 各 自带有不同电荷 ，在外加 电场作用下 ， 会像游泳一样运动 ，呈现不同画面 ，也 称 电泳型。非液晶型另一主要代表是扭 转球型 电子纸 ，它是无数微小的半 白半 黑圆球构成 ，其圆球 两端具有不同电性 能 ，在 电极 作 用 下实 现 扭 转显 色 。电子纸技术 的发展 日新月异，使用 不同材质 、不 同技术原理 的产品不断涌 现。殊路同归 ，低成本、高性能 电子纸离 我