流媒体服务器的配置与应用

网络配置与应用,学习目标了解流媒体的概念掌握视频点播系统的安装、配置和使用方法掌握实况转播系统的安装、配置和使用方法了解WindowsMediaServices编码器的使用方法,第8讲流媒体服务器的配置与应用,重点难点掌握视频点播系统的安装、配置和使用方法掌握实况转播系统的安装、配置和使用方法了解WindowsMediaServices编码器的使用方法,流媒体技术是一种对多媒体信息的进行“流”化处理、传输和应用的综合技术，使音频、视频等对实时性要求较高的多媒体文件可以在Internet或Intranet中在下载的同时进行播放，而不需要进行漫长的下载等待，也不需要占用大量的硬盘空间。目前主流的流媒体系统主要有Apple（苹果）公司的Quicktime系统、RealNetworks公司的Real系统和微软公司的WindowsMediaServices系统，其中由于WindowsMediaServices是一款全免费的产品，而且与Windows操作系统有机结合，同时安装和配置比较方便，应用最为广泛。本讲将以WindowsServer2003操作系统中的“WindowsMediaServices”组件为例，介绍流媒体服务器的安装、配置和使用方法。同时，介绍不同格式视音频文件夹转换方法,WindowsMediaServices是微软公司从Windows2000Server开始推出的一套视频点播、视频广播系统，在WindowsServer2003中，微软公司对WindowsMediaServer的功能进行了扩展。为了更好地应用WindowsMedia流媒体系统，下面以WindowsMediaServices系统为主介绍一些有关流媒体的术语。,8.1流媒体服务基础知识,8.1.1流媒体的播放方式WindowsMediaServices等流媒体系统一般都支持以下几种播放方式。1单播单播指客户端与服务器之间的点到点连接，即每个客户端都从服务器接收远程流且仅当客户端发出请求时才发送单播流。单播也称为定向通信，这是因为数据被定向到网络上的特定客户端。2多播多播也称为组播，是一种在网络上传输数据的方法，这种方法允许一组客户端接收相同的数据流。该方法可将向一组网络客户端传输数据所需的带宽降至最低。多播传输要求网络上的路由器和交换机必须启用多播功能，即这些网络设备必须能够传输D类Internet协议（IP)地址并可解释多播信息数据包。,3点播点播是传递内容的一种方法，该方法只有在客户端向服务器发出请求时，才通过单播方式来播放相应内容。每个请求流的客户端通常都可完全控制流，可以快进、倒回、暂停和重新启动内容等操作。这是因为点播发布点为请求内容的每个客户端提供了一个唯一的数据路径。4广播广播指的是用户被动接收数据流。在广播过程中，客户端接收数据流，但不能控制数据流，用户不能进行暂停、快进或后退等操作。5.循环播放循环播放是指从服务器上的发布点连续重复内容流。,6无序播放和流式播放无序播放是数据流的一种播放方式，它将目录或播放列表文件引用的内容随机化，之后再从发布点进行流式播放。无序播放内容时，将以随机顺序对播放列表或目录中的每一项进行播放。无序播放可与循环播放一起使用，以提供连续随机播放功能。在WindowsMediaServices中必须为服务器启用WMS播放列表转换插件才能对播放列表或目录中的内容进行无序播放。具体可通过WMS播放列表转换插件的属性页关闭和打开无序播放。流式播放是一种以数据包形式传输数字媒体的方法，这种方法在接收的同时显示内容，从而可以连续地播放数据，而不必等待在下载完整个文件后再进行播放,8.1.2流媒体的分发方式分发指从一台计算机向另一台计算机传输内容的过程。使用WindowsMediaServices时可采用下列3种分发类型。1服务器到服务器的分发当服务器上的发布点充当另一台WindowsMedia服务器上的发布点的内容源时，所进行的操作便是服务器到服务器的分发方式，系统中的最后一个发布点将内容传输给发出请求的播放机（客户端播放程序）。,2推分发当编码器主动发起广播时进行的是推分发。此后编码器通过WindowsMedia服务器上的发布点将内容传输给发出请求的播放机。推分发对应的数据传递方式为推传递。推传递是从WindowsMedia编码器向WindowsMedia服务器传输内容的一种方法。推传递用于指明流的传输是由编码器启动和管理的。3拉分发当服务器主动与编码器连接以接收内容流时进行的是拉分发。此后，服务器将内容分发给发出请求的播放机。拉分发对应的数据传递方式为拉传递。拉传递是从流来源（如WindowsMedia编码器或另一个WindowsMedia服务器）向发出请求的WindowsMedia服务器传输内容的一种方式。拉传递用于指明流的传输是由请求服务器发起和管理的。,8.1.3恒定比特率和可变比特率视频编码视频编码方式就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。WindowsMediaService同时支持恒定比特率（CBR）编码和可变比特率（VBR）编码2种视频编码技术。1CBR编码WindowsMediaServices默认使用恒定比特率（CBR）编码。在流式播放方案中使用CBR编码最为有效。使用CBR编码时，比特率在流的进行过程中基本保持恒定并且接近目标比特率，始终处于由缓冲区大小确定的时间窗内。CBR编码的缺点在于编码内容的质量不稳定。因为内容的某些片段要比其他片段更难压缩，所以CBR流的某些部分质量就比其他部分差。此外，CBR编码会导致相邻流的质量不同。通常在较低比特率下，质量的变化会更加明显。进行CBR编码时，可以使用一次通过编码或两次通过编码方式。其中一种编码方式是指分析与压缩在内容通过编码器时一次完成，而或两次通过编码是指内容第一次通过编码器时先进行分析，然后在第二次通过时进行压缩。,2VBR编码WindowsMediaServices也使用可变比特率（VBR）编码。当计划提供内容供用户下载、将内容在本地播放或者在读取速度有限的设备（如CD或DVD播放机）上播放时，可采用VBR编码。当编码内容中混有简单数据和复杂数据（例如，在快动作和慢动作间切换的视频）时，VBR编码是很有优势的。使用VBR编码时，系统将自动为内容的简单部分分配较少的比特，从而留出足量的比特用于生成高质量的复杂部分。这意味着复杂性恒定的内容（例如新闻播音）不会受益于VBR编码。对混合内容使用VBR编码时，在文件大小相同的条件下，VBR编码的输出结果要比CBR编码的输出结果质量好得多。在某些情况下，与CBR编码文件质量相同的VBR编码文件，其大小可能只有前者的一半。VBR编码选项有三种：基于质量的VBR（一次通过）、基于比特率的VBR（两次通过）和基于峰值比特率的VBR（两次通过）。并非所有的编解码器都支持两次通过CBR编码或VBR编码。,8.2.1WindowsMediaServices流媒体应用中的一些概念1公告文件公告文件是一种WindowsMedia元文件，其扩展名是.asx，用于将客户端重定向到WindowsMedia服务器上的内容。公告文件可以从网站分发到客户端或者在网络驱动器上共享。默认情况下，公告文件与WindowsMediaPlayer相关联。在WindowsMediaServices管理单元中，可使用单播公告向导创建公告文件。如果使用多播传输，则可在使用多播公告向导创建多播信息文件时创建公告文件。2内容内容是一个通用术语，指的是数字媒体文件或流中包含的音频、视频和图像、文本或其他信息。可将内容作为发布点的源，并通过WindowsMediaServices在网络上以流格式进行传输。,8.2WindowsMediaServices的系统组成,3编码器编码器是指一台计算机，它使用软件（如WindowsMedia编码器）将压缩/解压缩（codec）算法和流格式应用到采用模拟或数字音频和视频格式的内容上，然后将内容重新生成为数字文件或流。该过程称为编码。对内容进行编码后，即可通过WindowsMediaServices进行分发。在大多数情况下，用于内容编码的软件安装在一台独立的计算机上，与WindowsMediaServices服务器分开。4文件位置文件位置是向WindowsMediaServices标明指定文件的查找方式和位置。该位置可指定为明确的路径（如C:WMPubWMRootFilename.wma）、URL地址（如http:/servername/filename.wma）或网络资源路径（如ServernameFoldernameFilename.wma）。,5插播广告插播式广告是插播在用户接收的内容中间的广告。包括“普通广告”和“包装广告”。默认情况下，对于“普通广告”，在一个播放列表中，必须播放，终端用户不能跳过。而“包装广告”，在每一个播放列表中或每次点播中必须播放，终端用户可以跳过。6插件WindowsMediaServices使用插件来启用不同的功能。通过管理界面中的“属性”标签项可管理插件和服务器的其他可配置属性。可使用从其他软件供应商处购买的插件以及利用WindowsMediaServices软件开发工具包（SDK）创建的自定义插件来扩展WindowsMediaServices的功能。,7.端口端口确定一个唯一的进程，服务器可通过它提供服务，客户端可通过它访问服务。WindowsMediaServices使用传输控制协议（TCP）端口与用户数据报协议（UDP）端口来传输内容。WindowsMediaServices默认使用TCP和UDP的1755端口。8发布点发布点是向用户分发内容的途径。内容可通过创建将客户端重定向到发布点的公告文件来发布，也可通过分发指向发布点的URL来发布。发布点相当于文件服务器中的“共享名”。在“发布点”中保存用于点播、广播的视频（音频）文件.,8.2.2WindowsMediaServices的功能特点WindowsMediaServices是一款基于Windows服务器平台的、通过Internet或Intranet向客户端传输音频和视频内容的应用软件。其中，客户端可以直接是使用播放软件（例如WindowsMediaPlayer）来播放流媒体信息的计算机或PDA等数字设备，也可以是用于代理、缓存或重新分发流媒体信息的WindowsMedia服务器。基于WindowsServer2003操作系统的WindowsMediaServices流媒体服务器，可以给客户端提供实时流传输（实况转播）和顺序流转输（在线点播）2种类型。其中，在传输实况内容时，流媒体服务器需要提供广播实况流的编码软件（如WindowsMedia编码器），当传输的是流媒体格式的文件时，只需要将这些文件在流媒体服务器上进行发布，数据流采用在文件中的先后顺序进行转输。WindowsMedia文件是一个包含以WindowsMedia格式存储的音频、视频或脚本数据的文件。根据其内容和用途，WindowsMedia文件使用各种文件扩展名，如：.wma、.wme、.wms、.wmv、.wmx、.wmz或.wvx。,8.2.3WindowsMediaServices的系统架构基于WindowsMedia技术的流媒体系统一般都包括运行编码器（如WindowsMedia编码器）的计算机、运行WindowsMediaServices的服务器和大量运行播放软件（如WindowsMediaPlayer）的客户计算机。基于WindowsMediaServices的视频点播系统的工作流程如图1所示。,WindowsMedia服务器可从多种不同的流媒体数据源接收内容。预先录制的内容可以存储在本地服务器上，也可以存放在网络中的其他服务器。实况转播则可以使用数字录制设备记录下来，经编码器处理后发送到WindowsMedia服务器进行广播。WindowsMediaServices还可以重新广播从远程WindowsMedia服务器上的发布点传输过来的内容，WindowsMediaServices支持的各种输入方式如图2所示。,8.3.1WindowsMediaServers所支持的协议类型基于WindowsMediaServices的流媒体系统目前分别支持MicrosoftMediaService（MMS）、实时流式传输协议（RTSP）以及超文本传输协议（HTTP）等多种数据传输协议，WindowsMediaServices通过使用控制协议插件来管理这些协议的使用。WindowsMediaServices包含有WMSMMS控制协议插件、WMSRTSP控制协议插件和WMSHTTP控制协议插件。除WMSHTTP控制协议插件外，其他插件在默认情况下都是启用的。,8.3WindowsMediaServices的流媒体传输协议,8.3.2MMS协议MicrosoftMediaServices（MMS）协议是微软公司专门为WindowsMediaServices的早期版本开发的流式媒体协议。在以单播流方式传递内容时，可以使用MMS协议。MMS协议支持快进、倒回、暂停、启动和停止索引数字媒体文件等播放机控制操作。如果要支持使用WindowsMediaPlayer早期版本的客户端，用户需要使用MMS或HTTP协议满足其流请求。MMS协议的工作示意图如图4所示。,如果由播放机指定的连接URL使用了MMS（例如，mms:/server_name/publishing_point_name/file_name），那么播放机就可以使用协议翻转（在WindowsMedia服务器无法通过特定协议建立连接时从一种协议切换到另一种协议的过程）协商使用最佳协议。MMSU和MMST是MMS协议的专门化版本，其中MMSU基于用户数据报协议（UDP），是流式播放的首选协议；而MMST基于传输控制协议（TCP），用在对UDP支持不太理想的网络上。WindowsMediaServices通过WMSMMS服务器控制协议插件实现MMS协议。在WindowsMediaServices的默认安装中，此插件是启用的，并且绑定到TCP的1755端口和UDP的1755端口上。,8.3.3RTSP协议WMS也可以使用实时流式传输协议（RTSP）以单播流方式传递内容，如图5。RTSP是一个应用程序级别的协议，是为控制实时数据（如音频和视频内容）的传递而专门创建的。此协议是在面向纠错的传输协议基础上实现的，并支持停止、暂停、倒回及快进索引WindowsMedia文件等播放机控制操作。可以使用RTSP将内容传输到运行WindowsMediaPlayer9系列（或更高版本）或WindowsMediaServices9系列的计算机。RTSP是一个控制协议，该协议与数据传递实时协议（RTP）依次发挥作用，实现向客户端提供内容。,8.3.4HTTP协议通过使用超文本传输协议（HTTP）用户可以将内容从编码器传输到WindowsMedia服务器，在运行WindowsMediaServices不同版本的计算机间或被防火墙隔开的计算机间分发流，以及从Web服务器上下载动态生成的播放列表。HTTP对于通过防火墙接收流式内容的客户端特别有用，因为HTTP通常设置为使用TCP的80端口，而大多数防火墙不会阻断该端口，使用HTTP协议的工作示意图如图6所示。,在启用WMSHTTP服务器控制协议插件时，该插件会尝试绑定到TCP的80端口。如果另一个服务，如Internet信息服务（IIS）正在使用同一TCP的80端口，那么就不能启用该插件。当运行WindowsMediaServices的服务器播放由ASP页面或Web脚本生成的动态播放列表时，也会用到HTTP协议。如果在同一台服务器上使用WindowsMediaServices和IIS服务，则这两种服务都将尝试绑定到TCP的80端口，结果出现冲突。通过将不同的服务分别指定到不同的端口可以避免此类冲突。如果将服务指定到其他的端口，在有防火墙的网络中必须在防火墙上打开相应的端口，否则相应的网络连接会被防火墙中断。在企业内部网络的应用中，一个很好的解决端口地址冲突的办法是给一块网卡分配多个IP地址，每一个IP地址对应一个网络服务并使用默认的80端口。,8.4.1WindowsMedia服务器的规划在部署企业流媒体服务器时，需要重点考虑两个方面的问题：功能和应用范围。由WindowsMediaServices搭建的流媒体系统提供了丰富的流媒体服务功能，除我们日常广泛使用的视频点播外，还包括实况转播功能，同时在点播和实况转播过程中还可以根据需要插入广告。在规划流媒体服务器时需要考虑的另一个问题是使用范围，以确定该流媒体服务器是仅供企业内部网络（Intranet）使用，还是同时向Internet用户提供服务。如果流媒体服务器仅供企业内部用户使用，在制作流媒体内容时可以将质量提高一些，因为内部局域网一般可以提供较高的网络带宽。如果同时向Internet用户提供流媒体服务，在制作内容时就需要在视频质量与网络带宽之间进行折衷。还需要说明的是，对于流媒体服务器的访问既可以通过IP地址，也可以通过域名，一般情况下当需要向Internet用户提供服务时建议使用域名访问。当通过域名访问流媒体服务器时，还需要在NDS服务器上为流媒体服务器添加相关的记录。例如，当企业使用域名时，可以在域名服务器上添加一个记录vod，使该记录指向流媒体服务器的IP地址，本例为1。,8.4WindowsMedia服务器的安装,8.4.2安装WindowsMediaServices组件在安装WindowsServer2003服务器时，系统默认不会安装用于流媒体服务的WindowsMediaServices组件，可以通过以下方法进行安装。,如果需要以Web方式管理WindowsMediaServices时，需要安装“用于Web的WindowsMediaServices管理器”；如果需要对多播和广播的日志记录进行管理时（一般不需要），可选取“多播和广告日志记录代理”。由于这两个子组件在使用时都需要IIS和ASP组件的支持，所以当选取了这两个子组件中的任意一个时，将会弹出如图9所示的提示信息。单击“确定”按钮，同意系统自动安装IIS，并启用ASP等功能。,安装结束后，选择“开始”“程序”“管理工具”“WindowsMediaServices”，将打开如图10所示的WindowsMediaServices管理控制台窗口。,WindowsMediaServices流媒体服务器所支持的流媒体文件主要有.asf、.wma和.wmv这3种类型，其中.asf的流文件通常用于使用WindowsMediaTools4.0创建的基于MicrosoftMedia的内容，而.wma和.wmv的流文件是作为WindowsMedia编码器的标准命名约定引入的，目的是使用户能够容易区别纯音频（.wma）文件和视频（.wmv）文件，这三种扩展名可以交换使用。,8.5制作流媒体文件,8.5.1安装WindowsMedia编码器利用WindowsMediaServices编码器可以将类型（扩展名）为.wma、.wmv、.asf、.avi、.wav、.mpg、.mp3、.bmp和.jpg等的文件转换为WindowsMedia服务使用的.asf、.wma或.wmv的流文件，也可以用于捕捉实况事件、捕获音频或视频或捕获屏幕。WindowsServer2003中没有内置WindowsMediaServices编码器，需要从微软公司的网站下载结束后直接安装即可。,8.5数字证书应用举例,8.5.2将mpeg格式的视频文件转换为wmv格式的流文件目前，在光盘介质上存储的许多视频文件的格式为mpeg。在将这些mpeg格式的视频文件作为WindowsMediaServices流媒体服务器的内容之前，需要将其转换为wmv格式。利用WindowsMedia编码器将mpeg格式的视频文件转换为wmv格式的流文件的方法如下：,提示：如果转换后的文件用于速度比较快的网络，请使用CBR编码，这样编码速度比使用VBR要快很多。通常情况下，如果想(转换后)达到VCD的效果，至少要选择244Kbps比特率；要想达到DVD的效果，至少要达到1017Kbps比特率。不过，如果转换源文件没有相对应的清晰度的话，使用高比特率压缩是没有意义的。,提示：WindowsMedia编码器不能直接转换DVD格式的视频，读者可以先使用一些第三方的工具将DVD视频转换成MPEG格式后，再使用WindowsMedia编码器转换为wmv的流格式。例如，读者可以使用“超级解霸”中的“DVD转MPG”来实现DVD模式到MPEG格式的转换。,8.5.3将RM（RMVB）格式的流文件转换为WMV格式的流文件现在Internet上的大量视频文件都采用RM或RMVB格式。由于WindowsMedia编码器不支持从RM（或RMVB）到WMV格式的转换，所以可使用第三方的视音频转换工具（如RMtoAVIMPEGWMVVCDSVCDDVDConverter）将其转换成WMV格式，转换过程如图17所示。,在掌握了WindowsMedia编码器及一些第三方转换工具的使用方法后，下面将已安装有WindowsMediaServices的流媒体服务器配置成一台视频点播服务器，从而组建网络视频点播系统。8.6.1在WindowsMediaServices中创建发布点在WindowsMediaServices中创建发布点的目的是发布WindowsMedia服务器上的视音频文件，以供用户通过网络进行点播。具体步骤如下：,8.6组建视频点播系统,8.6.2增加证书模板“证书模板”是CA发放证书的依据，图19中显示的是CA为用户提供的可供选择的证书模板，其中每一个模板内会包含多种不同用途的证书，例如“计算机”模板就包含了“客户端验证”和“服务器验证”两种证书，如图20所示。,图19,企业,CA,提供的证书模板,图20,“计算机”模板所包含的证书类型,图21,输入,新建发布点,的,名称,图22,选择,“内容类型”,中的“,目录中的文件”,8.6.2视频点播系统的应用和优化在客户端计算机上，在安装有WindowsMediaPlayer或Realplay播放软件时，在IE浏览器或WindowsMediaPlayer中通过以下的方式就可以进行在线视频点播：mms:/vodserver/vod或mms:/VODSERVER/VOD/10.wmv其中vorserver为WindowsMediaServices服务器的计算机名或IP地址，VOD为建立的发布点名称，10.wmv为保存在发布点的一个WMV格式的视频文件。但这样使用很不方便。许多视频点播系统都通过网页为用户提供点播内容的向导，所以可以制作一个网页，在网页中列出WindowsMediaServices服务器的e:voe文件夹下存放的所有的视频文件名称，然后在名称中编辑“链接”，让链接“指向”对应的播放地址。也可以列出某一个“发布点”所有的影片名称，然后编辑一个类似于mms:/vodserver/vod这样的链接，来顺序（或随机）播放发布点的所有影片。,通常情况下，用户会根据视音频的内容创建多个发布点，每个发布点保存不同类型的内容，然后再编辑点播页面。为了美观和方便，可以制作一些影片的截图片断作为预览，这些操作要根据用户的爱好来设置。如果要将WindowsMediaServices发布到Internet上，一般需要用域名来替换点播页面中服务器的IP地址。例如，当原来的点播地址是mms:/VODSERVER/VOD/10.wmv时，使用域名解析后的地址将类似于mms:/,实况转播系统的工作过程如图30所示，整个系统由采集设备、WindowsMedia编码器服务器和WindowsMediaServices流媒体服务器组成。首先，由话筒、摄像头、数码摄像机或电视信号采集卡等视音频采集设备进行视音频信号的采集，采集到的信号通过WindowsMedia编码器进行编码，转换为WMV或WMA格式的流文件。然后，WindowsMedia编辑器将编码后的流文件传输到WindowsMediaServices流媒体服务器，并由流媒体服务器进行发布。,8.7组建实况转播系统,8.7.2视音频信息的采集在信号采集端安装摄像头和话筒，并将这些设备连接到安装了WindowsMedia编码器的计算机上，安装好设备的所有驱动程序，调节好摄像头的角度并使摄像头集聚达到最佳，调节话筒音量至合适。随后，在WindowsMedia编码器计算机上进行以下的操作：,提示：如果需要对视频或音频设备进行设置，可在图32所示的对话框中单击“配置”按钮，在打开的对话框中进行设置。,8.7.3在流媒