浅谈网络视频点播系统

2022-09-11

现如今, 大家见到的能够在计算机上播放的影音文件的种类很多。视频方面包括AVI、W A V、M P E G等格式, 音频方面包括M I D I、MP3等格式。这些影音文件在本地计算机上播放时大都可以取得较好的效果。但它们的缺点是文件比较大, 占用了较大的磁盘空间, 并且如果想将这些格式的影音文件放在网络上供他人浏览, 浏览者必须将整个影音文件下载到本地计算机上才能够进行收听和收看, 而我国目前的网络带宽现状, 传输如此巨大的文件非常不现实, 并且也是一种浪费。随着3G时代的愈行愈近, 其所提供的丰富多彩的业务内容为人们所期待, 以流媒体为代表的视讯业务更是频频亮相预热, 无疑已经成为一道亮丽的风景线。流媒体 (Streaming Media) 是把数据 (通常是音频和视频) 实时从服务端传送到客户端 (计算机或手机终端) , 客户端收到数据后, 对其进行译码及播放。流媒体是未来移动通信的主流业务之一。

1 流媒体的定义

流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体, 如视频、音频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件, 只将开始部分内容存入内存, 流式媒体的数据随时传送随时播放, 只是在开始时有一些延迟。

2 流式传输

广义上的流化是指使音频和视频形成稳定和连续的传输流和回放流的一系列技术、方法和协议的总称, 现在主要指通过网络传送媒体 (如视频、音频) 的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视文件传送到PC机。

实现流式传输有两种方式:实时流式传输 (Realtime Streaming) 和顺序流式传输 (Progressive Streaming) 。一般来说, 如果视频为实时广播, 或使用流式传输媒体服务器, 或使用如RTSP的实时协议, 即为实时流式传输。如使用HTTP服务器, 文件通过顺序流发送, 即为顺序流式传输。采用那种传输方式依赖具体要求而定。当然, 流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。

2.1 实时流式传输

实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络连接匹配, 使媒体可被实时观看。实时流式传输与HTTP流式传输不同, 它需要专用的流媒体服务器与传输协议。实时流式传输总是实时传送, 特别适合现场事件, 也支持随机访问, 用户可快进或后退以观看前面或后面的内容。理论上, 实时流一经播放就不可以中止, 但实际上, 可能发生周期性的暂停。

2.2 顺序流式传输

顺序流式传输是顺序下载, 在下载文件的同时用户可观看在线媒体。在给定时刻, 用户只能观看已下载的那部分, 而不能跳到后面还未下载的部分。顺序流式传输不像实时流式传输那样可以在传输期间根据用户连接的速度作调整。由于标准的HTTP服务器可发送这种形式的文件, 也不需要其他特殊的协议, 它经常被称作HTTP流式传输。顺序流式传输比较适合高质量的短片段, 如片头、片尾和广告, 由于观看的部分在播放前是无损下载的, 这种方法保证电影播放的最终质量。但这也意味着用户在观看前必须经历延迟, 对较慢的连接尤其如此。

2.3 流媒体技术原理

流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TCP需要较多的开销, 故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中, 一般采用HTTP/TCP来传输控制信息, 而用RTP/UDP来传输实时影音数据。流式传输的过程一般是这样的:用户选择某一流媒体服务后, Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息, 以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来。

3 视频传输方式

在多媒体应用中, 视频传输带来的网络带宽问题非常突出。现有的大部分网络多是使用TCP/IP点到点的协议构置, 因此我们希望如何在现有网络条件下不作过多的改变来实现视频的传输。

IPv4定义了3种IP数据通信方式:单播 (点点通信) 、全网广播 (广播) 、组播。单播是指2个IP地址间进行的数据通信;全网广播是指在IP子网内向所有网内IP地址以广播的方式发送数据包, 所有子网内的IP站都能收到广播;组播是指在IP网上对一组特定IP地址进行数据传送, 是居于单播与广播之间的通信方式。对这几种数据通信方式进行比较, 其中IP广播不适合于视频传输, 而单播和组播则在不同的视频传输应用中具有明显的优势。

3.1 单播技术

单播 (Unicast) 是客户端和服务器端之间点对点的通信连接。在实时数据传输中, 从一台服务器送出的每个数据包只能送给一个客户机, 即单播的信源和信宿是一一对应的关系, 仅当客户端发出请求时, 服务器才发送单播流。

客户端主动连接到服务器端的单播连接就是所谓的点播 (on—demand) , 即用户通过主动选取播放内容来初始化的连接方式, 是一种特殊的单播形式。点播方式可以为客户端提供对流的最大控制权, 对媒体流可以做开始、暂停、后退、快进、停止等操作。

但是由于每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询, 而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝, 需要将数据包复制多个拷贝, 以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担, 响应需要很长时间, 甚至停止播放。因此这种方式主要适合于客户端数量很少的情况以及视频点播中。

3.2 组播技术

组播是对IP的扩展, 是TCP/IP体系结构中的一个附加部分, 可以在一个IP的网络上进行高效率的分组通信。在需要进行一点对多点、多点对多点的通信应用中, IP组播是最理想的技术方案。基本思想是多个接收者可以接收同一个或一组源发出的相同数据的一个拷贝。IP组播强制网络在数据流分布树的分叉处进行信息包复制, 而不是由信息源节点多次重复地发送相同的数据包。使用IP组播有许多优点:可升级、容错、健壮和易组建等。

摘要：视频点播 (VOD) 的出现, 改变了广播式的信息被动灌输方式, 它使用户可以在任何时刻收看自己喜欢的节目, 这一点引起了很多人的关注。网络视频点播系统是网络多媒体中一类重要的应用, 它通过网络为用户提供包括视频、音频等媒体数据的点播业务。本文介绍了在本系统中采用的两个技术:流媒体技术与视频传输方式。其中, 对于流媒体技术, 从定义、流式传输和技术原理等方面进行了介绍。在传输方式的选择上, 本系统主要从单播和组播两种方式出发, 并最终选择单播方式。

关键词：视频点播,网络视频点播,流媒体,视频传输