流媒体基本知识

1、流媒体应用基础知识培训讲义2009年1月培训专题（一）：培训专题（一）：多媒体音视频应用一览 实时交互应用实时交互应用（Live Interactive Applications）：IP电话、实时电视会议、远程医疗等。 非实时非实时交互应用交互应用（Interactive Applications）：音频点播（AOD）、视频点播（VOD）、交互式多媒体游戏等等。 实时实时非交互应用非交互应用（non-Interactive Applications）：网络收音机、网络电视、手机电视、移动电视等。 非实时非交互应用非实时非交互应用：网络广告、时移电视等等。什么是流媒体与流媒体技术？是多媒体的一种

2、，指在网络中使用流式传输技术流式传输技术的连连续时基续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件。因为Internet的固有特性（带宽有限、传输品质无保障等）阻碍了音乐及视频在互联网上的普及应用。就是把连续的非串流格式非串流格式的声音和视频编码压缩编码压缩（目的：减少对带宽的消耗目的：减少对带宽的消耗）成串流格式（目的：提高音视频应目的：提高音视频应用的品质保障用的品质保障）后放到网站服务器上，让用户一边下载一边收听观看，而不需要等待整个文件下载到自己的机器后才可以观看的网络传输技术。 流媒体系统的构成：压缩技术、编码技术、媒体发布技术、多媒体传输技术、缓存技术等；：HTTP/TCP、RTP/UDP、

3、RTCP、RTSP、MMS等；：播放器，浏览器/ Web服务器，流媒体服务器， 编码压缩工具主要的流媒体软件厂商厂商厂商媒体服务器媒体服务器编码器编码器播放器播放器RealNetworksHelix ServerHelix ProducerRealOne PlayerMicrosoftWindows Media ServerWindows EncoderWindows Media PlayerApple常见的网络流媒体文件格式常见流媒体基本术语带宽是反映网络数据传输能力的一种度量方法。带宽通常以系统每秒传输带宽是反映网络数据传输能力的一种度量方法。带宽通常以系统每秒传输的比特数来表示：比特的比

4、特数来表示：比特/ /秒秒 (bps) (bps) 或千比特或千比特/ /秒秒 (Kbps)(Kbps)。并发数是指流媒体服务器能够同时支持的在线点播客户数量。并发数是指流媒体服务器能够同时支持的在线点播客户数量。一种能够检测网络状况并调整视频或音频流属性从而获得最佳质量的流一种能够检测网络状况并调整视频或音频流属性从而获得最佳质量的流式播放类型。式播放类型。不同编码压缩方式图像质量对照同等质量同等质量码流比较码流比较1.5M2M6M1M流媒体制作播放流程（1）流媒体制作播放流程（2）12345基于RTSP的视频点播原理基于文件方式的视频点播原理文件点播与流点播的区别读视频文件块，按块转发给P

5、layer读视频文件块，解析为视频帧(流化)，按帧转发给Player接收文件块帧解析解码播放接收视频帧解码播放HTTPRTSP很大很小很低很高若文件块丢失，或网络带宽不稳定，会严重影响图像播放质量若视频帧丢失，会产生跳帧，对图像播放质量影响较小主要的流媒体服务方式媒体流传输示意图（单播）媒体流传输示意图（组播）媒体流传输示意图（广播）内容分发网络（CDN）传统流媒体服务都是传统流媒体服务都是C/SC/S模式，即用户从流媒体服务器点击观看节模式，即用户从流媒体服务器点击观看节目，然后流媒体服务器以单播方式把媒体流推送给用户。如果大规模应用的流媒体目，然后流媒体服务器以单播方式把媒体流推送给用户。

6、如果大规模应用的流媒体系统采用上述模式，所有的客户端全部连接到同一台服务器上，则服务器的压力会系统采用上述模式，所有的客户端全部连接到同一台服务器上，则服务器的压力会非常大，而且也会影响用户的视听效果。为解决此问题，产生了内容分发网络非常大，而且也会影响用户的视听效果。为解决此问题，产生了内容分发网络CDNCDN。CDN是一种基于是一种基于C/S结构的分布式媒体服务技术平台，它通过在结构的分布式媒体服务技术平台，它通过在现有的现有的Internet中增加一层新的网络架构，并采用智能化策略将用户需要访问的内容中增加一层新的网络架构，并采用智能化策略将用户需要访问的内容分发到距离用户最近、服务质量

7、最好的节点，同时通过后台服务自动地将用户调度分发到距离用户最近、服务质量最好的节点，同时通过后台服务自动地将用户调度到相应的节点，为用户提供最好的服务。到相应的节点，为用户提供最好的服务。这种方案有效缓解了这种方案有效缓解了Internet网络拥塞状况，提高用户访问网站的网络拥塞状况，提高用户访问网站的响应速度，比较好地解决了由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因响应速度，比较好地解决了由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因造成的用户访问响应速度慢的问题。造成的用户访问响应速度慢的问题。对等网络技术（P2P）CDN其核心仍然是基于集中服务器的架构，在对突发流量的适应其核心仍

8、然是基于集中服务器的架构，在对突发流量的适应性、容错性、扩展性等方面仍然存在一定缺陷（性、容错性、扩展性等方面仍然存在一定缺陷（.流媒体服务器带宽占用大流媒体服务器带宽占用大；.对对流媒体服务器处理能力要求高流媒体服务器处理能力要求高；.流媒体负载均衡要求高流媒体负载均衡要求高）。大大增加了系统投资）。大大增加了系统投资和管理复杂度，无法根本上解决流媒体业务大规模发展所遭遇到的瓶颈问题。和管理复杂度，无法根本上解决流媒体业务大规模发展所遭遇到的瓶颈问题。也称为对等网络（也称为对等网络（peer-to-peer）技术，简单地说，就是一种用户）技术，简单地说，就是一种用户不经过中继设备直接交换数据

9、或服务的技术。它将目前互联网的不经过中继设备直接交换数据或服务的技术。它将目前互联网的“内容位于中心内容位于中心”模式改变为模式改变为“内容位于边缘内容位于边缘”模式。在这种架构中，模式。在这种架构中，每个节点的地位都相同每个节点的地位都相同，同时，同时具备客户端和服务器的双重特性具备客户端和服务器的双重特性，可以同时作为服务使用者和服务提供者。，可以同时作为服务使用者和服务提供者。P2P和流媒体相结合，一方面可以在低投资成本情况下，使得有限和流媒体相结合，一方面可以在低投资成本情况下，使得有限的服务能力可以为更多的用户提供流媒体服务。另一方面，的服务能力可以为更多的用户提供流媒体服务。另一方

10、面，P2P技术的应用也能够技术的应用也能够更有效地防止因网络的抖动而产生对服务质量的影响。更有效地防止因网络的抖动而产生对服务质量的影响。 将现有视频会议信号录制下来统一保存，同时通过网络进行直播，以便于大规模用户收看会议内容；将现有视频会议信号录制下来统一保存，同时通过网络进行直播，以便于大规模用户收看会议内容；将政府和企业会议录制下来统一保存，同时在网上直播，便于下属单位、公众在网络上观看；将政府和企业会议录制下来统一保存，同时在网上直播，便于下属单位、公众在网络上观看；将电视节目、电台节目在网上进行直播，并设定有特点的节目自动录制计划；将政府、企业保存下来的将政府、企业保存下来的DVDD

11、VD、VCDVCD、VHSVHS转码录制后，统一入库保存，实现媒体资产的数字化、网络化；转码录制后，统一入库保存，实现媒体资产的数字化、网络化；将广电系统中传统媒资库的节目通过网络发布，进行盈利；利用已经入库的媒资节目，形成虚拟电视台，形成丰富多彩的频道；虚拟电台、虚拟电视台在播出的同时，观（听）众通过文字互动聊天；通过直播实现网络嘉宾访谈业务，观（听）众通过文字互动聊天；可实现对视频节目的专题管理和发布，以实现对热点节目报道的汇总专题；利用流媒体技术与传统视频监控相结合，可以大规模用户访问同一个监控点；利用流媒体技术与传统视频监控相结合，可以大规模用户访问同一个监控点；教育培训，讲师的视频、

12、音频和笔记本内容直播，录制成课件供点播使用；教育培训，讲师的视频、音频和笔记本内容直播，录制成课件供点播使用；企业产品的在线互动营销，如客服人员和网友直接面对面互动；移动流媒体监控/娱乐；丰富的流媒体应用形态丰富的流媒体应用形态典型流媒体应用方案CCTV典型流媒体应用方案新华社编号编号名称名称基本参数基本参数1WEB服务器2管理服务器3数据库服务器4流媒体服务器5采编机6存储设备根据节目量计算（如下）7网络带宽根据并发量计算（如下）码流（kbps）分钟片长换算B换算MB换算GB数量存储需求并发带宽需求400*60*100/8/1000/1000*5000=1500（GB）1000400Mbps

13、=1.5（TB）0.4Gbps流媒体方案典型配置（硬件）流媒体方案典型配置（系统软件）名称名称配置配置采编工作站操作系统采编工作站操作系统【或视频编码器】Windows XP【或Linux嵌入式操作系统】流媒体服务器软件流媒体服务器软件微软Media Server：Windows 2003 Enterprise Server （WMS）Real Helix Server：Linux RH 9 + Helix Server【或其它】：应用服务器软件应用服务器软件大并发应用：Websphere小并发应用：Tomcat数据库服务器软件数据库服务器软件大并发应用：Oracle小并发应用： MySQL流

14、媒体协议TCP/IP协议OSI模型流媒体协议协议架构流媒体协议协议介绍实时流协议（实时流协议（Real Time Streaming Protocol） 是由Real Networks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。与HTTP相比，HTTP传送HTML，而RTSP传送的是流媒体数据。HTTP请求由客户机发出，服务器作出响应；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。常见的视频流传输过程：视频压缩文件RTP打包基于UDP的RT

15、SP网络传输；：媒体描述协议：媒体描述协议（Session Description Protocol） 是服务器端生成的描述媒体文件的编码信息以及所在的服务器的链接等信息。客户端通过它来配置播放软件的设置，如音视频解码器，接受音视频数据的端口等。流媒体协议协议介绍实时传输协议实时传输协议（Real-time Transport Protocol） RTP是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据，但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。RTP本身并不能为按顺序

16、传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP提供这些服务。：实时传输控制协议实时传输控制协议（Real-time Transport Control Protocol） RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送数据包的数量、丢失数据包的数量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。流媒体协议协议介绍Microsoft Media Server Proto