基于流媒体技术的网络视频点播系统的研究与实现

2022-09-10

因特网 (Internet) 作为一种新的媒体和信息传播方式, 目前已逐步深入到全世界的每一个角落, 同广播电视、报纸、杂志等传统媒体一样, Internet正逐步成为信息的重要来源之一。而且网络上传递信息的种类也越来越多。文本、图像、声音、视频、动画等几乎所有能用来表达信息的载体都出现在了网络中。流媒体正是在这种情况下新兴起来的一种网络多媒体形式。

1 流媒体技术的相关技术分析

流媒体技术是一种专门用于网络多媒体信息传播和处理的技术, 该技术能够在网络上实现传播和播放同时进行的实时工作模式, 相对于其他的一些音、视频网络传输和处理技术, 流媒体比较成熟, 目前已经成为网上音、视频 (特别是实时音视频) 传输的主要解决方案。

1.1 流媒体传输的基本原理

流媒体系统是由不同的组件构成的, 这些组件在各个不同的层面上互相通信。基本的流媒体系统包括以下3个组件:播放器 (Player) 用来观看或收听流媒体文件的软件;服务器 (Server) 用来向观众发送流媒体文件的软件;编码器 (Encoder) 用来将原始音频视频转换为流媒体文件格式的软件。

这些组件之间通过特定的协议互相通信, 按照特定格式互相交换数据文件。流媒体文件中包含了由编码器编码的数据, 编码器通过特定的算法压缩文件的数据量。

1.2 流媒体系统的关键技术

为了在Internet上有效地、高质量地传输视频流, 还需要多种技术的支持, 例如基于视频的压缩编码技术、应用层QoS技术、连续媒体分布服务、流服务器、媒体同步技术等。

其中, 原始视/音频经过视/音频压缩算法的预压缩存储在存储设备中。响应客户请求时, 流服务器从存储设备中获得视/音频数据, 应用层QoS控制模块根据网络状态和QoS要求来改变视/音频比特流。然后通过传输协议把压缩过的比特流打包并且发送到网上。由于拥塞数据包可能出现丢包或者过度时延。为了提高视/音频的传输质量, 网络中配置了连续流媒体分布式服务。对于成功传输的数据包, 它们首先通过传输层, 然后在进行视/音频解码前经过应用层处理。为了获得在播放中的视频和音频的同步, 还需要媒体同步机制。

2 流式技术的主要解决方案

到目前为止, Internet上使用较多的流媒体格式主要有Real Networks公司的Real system、Microsoft公司的Windows Media Technology和Apple公司的QuickTime, 它们是网上流媒体传输系统的三大主流。在本网络教学系统的开发过程中, 采用的是Windows Media Technology技术, 它是Microsoft提出的信息流式播放方案, 其主要目的是在Internet和Intranet上实现包括音频、视频信息在内的多媒体流信息的传输。其核心是ASF (Advanced Stream Format) 文件, ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息在内数据格式, 通过分成一个个的网络数据包在Internet上传输, 实现流式多媒体内容发布。因此, 我们把在网络上传输的内容就称为ASF Stream。

Windows Media Technology由Media Tools、Media Server和Media Player工具构成。Media Tools是整个方案的重要组成部分, 它提供了一系列的工具帮助用户生成ASF格式的多媒体流 (包括实时生成的多媒体流) , 分创建工具和编辑工具两种, 创建工具主要用于生成ASF格式的多媒体流, 包括Media Encoder、Author、VidToASF、WavToASF、Presenter五个工具;编辑工具主要对ASF格式的多媒体流信息进行编辑与管理, 包括后期制作编辑工具ASF Indexer与ASFChop, 以及对ASF流进行检查并改正错误的ASFCheck。Media Server可以保证文件的保密性, 不被下载, 并使每个使用者都能以最佳的影片品质浏览网页, 具有多种文件发布形式和监控管理功能。Media Player则提供强大的流信息的播放功能。

3 基于流媒体技术的网络教学体统的设计与实现

在结合流媒体技术及其中的W i n d o w s Media技术的基础上, 结合实际简述了Windows Media服务器的安装、流式文件同步课件的制作以及“点播单播发布点”、“广播单播发布点”的创建方法, 并通过网页链接等方式进行了相关测试, 从实践角度阐述了在网络中实现流媒体服务的技术和方法。

3.1 流媒体服务器的架设

Windows media server的架建第一步添加Media services 9;

安装Windows Media服务;

3.2 制作流式文件

安装Windows Media编码器;

转换文件格式;

转换文件格式的标准描述应当是“对存储信息源编码”, 其实也就是将保存在硬盘或光盘上的多媒体文件转换为Windows Media服务可使用的流媒体文件格式, 这个文件格式转换过程叫做编码。Windows Media编码器可以将MPG和AVI格式的多媒体文件编码为W M V格式。

3.3 同步课件与HTML格式PPT的制作

同步课件的制作。同步课件制作的关键在于怎么使PPT和音频、视频同步, 换句话说就是在P P T可以跟着音视频自动翻页, 使PPT上的内容和音频、视频上的内容保持一致。

HTML格式PPT的制作。用PowerPoint打开要待制作的PPT课件, 然后另存为网页就可以了

3.4 建立网络发布站点

发布网站的规划与设计:使用M a c r o media Dream weaver 8网页制作工具制作发布网站;因为本教学系统主要以教学为主, 所以发布网站的主要内容是:集成课件视频课件和PPT课件, 学生可以根据自己的网络状况和需要选择自己想要的学习方式和内容.;网站主题布局采用首页发布页的结构, 首页链接到各个发布页面和其他相关页面, 发布页采用框架和树型结构的方式进行布局.

做好各个页面后利用Macromedia Dreamweaver 8超链接功能链接好各个页面.整个发布网站就做好了。

3.5 系统运行与测试

前面已经做好了各个准备工作:制作流媒体视频课件, 同步课件的制作, 架设流媒体服务器并建立点、广播的播放站点 (站点内是制作好的视频课件和欢迎视频) , 建立发布网站。现在要做的工作就是把各个模块连接在一起实现整个基于流媒体技术的网络视频点播系统 (一套实用的网络视频点播系统用于实际教学) 。

第一步:打开流媒体服务器, 开启点播广播站点, 并允许客户端接入服务器。

第二步:进入发布网站, 欢迎视频开始播放, 关掉流媒体服务器广播站点, 视频停止播放, 说明服务器工作良好。

第三步:进入主发布页面, 根据树型导航链接到发布表单, 点击视频课件中的链接, 主框架页面跳转并开始播放视频课件, 关闭流媒体服务器点播站点, 视频课件不能播放, 说明服务器工作良好。点击其他类型课件链接, 均能正常使用。

4 结语

随着网络技术的进一步发展, 尤其是网络中多媒体数据的大量存在, 流媒体技术必将得到更为广泛的应用。本文首先分析了流媒体技术的有关技术问题, 然后利用流媒体技术设计并实现了一个网络教学系统, 实验结果证明:在一般的网络环境中, 任何计算机都能访问所架设的流媒体服务器并能较流畅地播放“点播单播”、“广播单播”、“多播广播”等媒体流, 并对网络教学的进一步开展提供了便利的条件和基础。

摘要：随着大量多媒体网络信息的快速增长, 人们对于网络的响应速度也提出了更高的要求, 而流媒体技术正是在这种情况下迅速发展起来的新型技术。本文首先对流媒体的相关技术做了简单分析, 然后介绍了流式技术的几种解决方案, 最后利用windows media流媒体技术设计并实现了一个网络视频点播系统。

关键词：网络视频,流媒体