浙江师范大学 浙江 金华 321004
摘要：现阶段，随着互联网技术的全方面的发展，使得产生一种全新的多媒体技术—流媒体技术，作为一种全新的计算机技术，在一定程度上有效地促进网络多媒体技术的发展。本文基于网络多媒体视角，逐步探讨了网络多媒体下的流媒体传输技术，并针对当前的流媒体传输技术的问题，提出相应的解决措施，希望能够更好地推动推动流媒体技术的发展。
关键词：流媒体 传输方式 平滑传输
流式传输是实现流媒体的关键技术。在网络上传输音/视频等多媒体信息，主要有下载和流式传输两种方案。A/V文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载才能观看的缺点。
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1 实时传输与流式传输
通常情况下，实现流式传输有两种方法，第一，就是实时流式传输，第二，是顺序流式传输。实时流式传输，这是一种利用流式传输媒体服务器，或者是运用 RTSP的实时传输协议，从更为广义上看，就是实时流式传输，例如，视频实时广播。顺序流式传输，简单地说，顺序流式传输是让文件通过顺序进行发送，例如，可以使用HTTP服务器进行传输，在这一过程中，实现流式传输，必须要遵循一定的传输协议，其中主要是包括实时传输协议，这是一种针对互联网上的实时多媒体数据流的传输协议。而实时传输控制协议，RTCP和 RTP一起组成了进行流量控制和拥塞控制服务，而对于RTSP而言，这是一种一对多的应用程序，进而能够有效地通过IP网络传送多媒体数据。
2流媒体传输技术的发展
2．1 RTSP/RTP
RTSP/RTP是目前业界最为流行和广为采用的实时流媒体协议，它实际上由一组IETF标准化的协议组成，包括RTSP、SDP、RTP以及针对不同编解码标准的RTP净载格式等，共同协作来构成一个流媒体协议栈。RTSP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，是用来建立和控制一个或多个时间同步的连续音视频媒体流。RTP用于承载媒体数据并且为实时媒体数据交互提供端到端的传输服务。它真正实现了实时传输，客户端仅需要维持一个很小的解码缓冲区用于缓存视频解码所需的少数参考帧数据，从而大大缩短了其播放延时。
2．2 HTTP渐进式下载
基于HTTP的渐进式下载( Progressive Download)是目前国内外主流的视频网站(如YouTube，优酷，土豆等)主要使用的技术。渐进式下载的客户端只需要在开始播放之前等待一小段时间来下载和缓冲媒体文件最前面的一小部分数据，之后便能边下载边播放。渐进式下载是基于 HTTP 协议的，而 HTTP 协议又承载于 TCP 协议之上。TCP 协议设计的目标是在保证整个网络稳定性以及高吞吐量的前提下，使数据传输速率最大。为了实现这一目标，TCP采用了慢启动算法，它以一个较低的速率开始传输数据，然后逐步提高传输速率直到接收到目的方的数据分组丢失反馈报告。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此时TCP认为传输速率已达到最高带宽限制或发生网络拥塞，于是重复上面的过程，这个过程将如此重复地进行下去。TCP通过重传丢失的数据分组来实现可靠传输。但是，对于流媒体来说，TCP不能保证所有重传的数据分组能在它们的播放时刻之前到达客户端，而客户端也无法跳过这些数据分组直接播放后面的媒体数据。当这种情况出现时，就会导致播放器画面的停顿。
2.3 自适应传输
自适应传输继承了渐进式下载的简单性，同时克服了它的不灵活性。自适应传输放弃了专门的流媒体服务器，使用标准的 Web服务器来发送流媒体数据。服务商将容量巨大的连续流媒体文件分割成大量的小文件提供给服务器，这一过程称为“分片”。服务器提供许多内容相同但码率不同的流媒体分片，不同码率
对应着不同的分辨率和质量级别。码率高的文件分辨率大、质量级别高、文件容量大，而码率低的文件则相反。客户端可以在每次向服务器请求时来选择不同码率的流媒体分片。客户端根据当前的网络状况、设备性能等指标来决定分片的选择。
3 最新流媒体传输实例介绍
3．1 微软流媒体平滑传输
微软流媒体平滑传输(smooth streaming)的实现是基于受保护的互操作文件格式(PIFF)，它是MP4文件格式的扩展。在平滑传输中，拥有相同码率的分片存放在一个MP4文件中。因此，不同码率都有一个独立的文件。分片一般设计时长为2秒。要使客户端成功请求到特定码率的分片，首先必须知道服务器上提供哪些分片。这个信息是在客户端与服务器会话开始时通过列表文件提供的。当客户端获得了列表文件，它利用其中的信息开始向服务器进HTTP请求。在HTTP 请求信息的报头包含两个信息:请求分片的码率以及时间戳。当服务器收到客户端对特定码率分片的HTTP请求，首先它需要决定从哪个MP4文件中搜索分片。决定的依据由服务器端的另一个列表文件给出，该列表文件描述了每个MP4文件中包含分片的码率。当服务器选择好 MP4 文件之后，开始从中搜索请求的分片。服务器通过请求中提供的时间戳信息与其进行匹配从而找出需要的分片。当找到分片后，将其媒体数据盒和视频元数据盒发送给客户端。
3．2苹果HTTP实时流媒体传输
苹果HTTP实时流媒体传输(live streaming)采用了一种基于 MPEG2 流媒体格式的分片存储方法。媒体流进行分割时，不断地读取流媒体传输文件并将其分割成等时长的分片(默认10秒)。长分片拥有更多的时间冗余，易于压缩。然而，长分片同样会减少音视频块的间隔尺寸，意味着将不能很好地对网络带宽变化产生自适应。与微软方案类似，客户端的列表文件也保存了服务器提供的分片信息。这个列表文件的格式是MP3列表文件格式的扩展，不同的是，该列表文件头部有一个EXTM3U标示符。在实时流媒体传输中，客户端必须周期地更新列表文件。列表文件更新周期由列表文件最后一次重载时是否变化决定。
结语
随着网络的发展和普及，人们对丰富多彩的流媒体的需求将越来越大，流媒体必将成为未来社会的主流媒体形式之一。流媒体在中国的宽带建设中被列为最主要的应用之一，越来越多的网络服务商开始提供网络媒体服务解决方案，以增强其在网络服务上的优势。相信自适应传输技术的研究一定会推动流媒体的迅猛发展，为广大的用户提供更加丰富多彩的多媒体服务体验。这在对现存的商业模式造成巨大冲击的同时，也带来了也带来了巨大的商机。
参考文献
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论文作者:何炜 包飞舞
论文发表刊物:《科技中国》2016年12期
论文发表时间:2017/3/16
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