校園網(wǎng)絡(luò)下的流媒體技術(shù)的應(yīng)用

摘要：信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 使多媒體通信技術(shù)為基礎(chǔ)的流媒體技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛?；ヂ?lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展和高校校園網(wǎng)的建設(shè)為流媒體的的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，本文介紹流媒體技術(shù)的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，探討流媒體技術(shù)在校園網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：流媒體；網(wǎng)絡(luò)；協(xié)議；應(yīng)用

引言

隨著校園網(wǎng)寬帶的不斷拓展，網(wǎng)絡(luò)上的信息不再只是文本、圖像或者簡(jiǎn)單的聲音文件， 而可能是視/音頻信號(hào)組合等形式的文件。為了在網(wǎng)上迅速、流暢地播放這些文件， 需要一種新的文件格式來(lái)組織它們， 因此流媒體文件及流媒體技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。流媒體就是應(yīng)用流技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)流。

1 流媒體技術(shù)原理

1.1 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)是指應(yīng)用流技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)亩嗝襟w文件（音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)或者其他多媒體文件），把連續(xù)的影象聲音信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后放在網(wǎng)站服務(wù)器上，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽(tīng)，而不需要等整個(gè)壓縮文件下載到自己機(jī)器后才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。該技術(shù)先在使用端的電腦上創(chuàng)造一個(gè)緩沖區(qū)，播放前預(yù)先下載一段資料作為緩沖，在網(wǎng)路實(shí)際連線速度小于播放所耗用資料的速度時(shí)，播放程序就會(huì)取用這一小段緩沖區(qū)的資料，避免播放的中斷，使得播放品質(zhì)得以維持。另外，在網(wǎng)上進(jìn)行流媒體傳輸，所傳輸?shù)奈募仨氈谱鞒蛇m合流媒體傳輸?shù)牧髅襟w格式文件。因?yàn)橥ǔ８袷酱鎯?chǔ)的多媒體文件容量非常大，若在窄帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸或是遇到網(wǎng)絡(luò)繁忙，將會(huì)造成中斷或者網(wǎng)絡(luò)堵塞。

常用的流式文件格式如下表：

1.2流媒體實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議

多媒體業(yè)務(wù)流由于其數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸也提出相應(yīng)的要求。流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要合適的傳輸協(xié)議。由于tcp 需要較多的開(kāi)銷(xiāo)，故不太適合傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方案中，一般采用http/tcp來(lái)傳輸控制信息，而用rtp/udp 來(lái)傳輸實(shí)時(shí)聲音數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議rtp（real-time transportprotocol）是用于internet上針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議。rtp 被定義為在一對(duì)一或一對(duì)多的傳輸情況下工作，其目的是提供時(shí)間信息和實(shí)現(xiàn)流同步。rtp 通常使用udp 來(lái)傳送數(shù)據(jù)，但rtp 也可以在tcp 或atm等其他協(xié)議之上工作。當(dāng)應(yīng)用程序開(kāi)始一個(gè)rtp 會(huì)話時(shí)將使用兩個(gè)端口：一個(gè)給rtp，一個(gè)給rtcp.rtp本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機(jī)制，也不提供流量控制或擁塞控制，它依靠rtcp提供這些服務(wù)。通常rtp 算法并不作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)層來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是作為應(yīng)用程序代碼的一部分。實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議rtcp（real-timetransport control protocol）和rtp一起提供流量控制和擁塞控制服務(wù)。在rtp會(huì)話期間，各參與者周期性地傳送rtcp包。rtcp包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計(jì)資料，因此，服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類(lèi)型。rtp 和rtcp 配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

1.3 流媒體工作方式

在流媒體的應(yīng)用系統(tǒng)中，編碼、存儲(chǔ)、傳輸、共享、網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)備等是一個(gè)相互聯(lián)系的系統(tǒng)工程。一個(gè)流媒體的系統(tǒng)包括音視頻采集和壓縮編碼、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或播放、客戶端接收三部分。壓縮編碼服務(wù)器是流媒體系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分，壓縮編碼服務(wù)器中的壓縮文件將采集卡采集到的音視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，存儲(chǔ)到文件服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中或直接發(fā)送給播放服務(wù)器發(fā)送出去。而播放器是對(duì)流媒體服務(wù)器輸出的音視頻流進(jìn)行解壓播放，并能檢索出處理過(guò)的流媒體特征，用戶可以通過(guò)播放器對(duì)音視頻進(jìn)行交互控制。

2 校園網(wǎng)絡(luò)下流媒體技術(shù)的應(yīng)用

高校校園網(wǎng)建設(shè)日趨成熟，隨著多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是多媒體傳輸技術(shù)的突破，使網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)得以實(shí)現(xiàn)?；谛@網(wǎng)的多媒體教室、計(jì)算中心、圖書(shū)館、辦公樓、學(xué)生公寓等都成為了流媒體技術(shù)的受益方，使得流媒體技術(shù)越來(lái)越得到了師生的廣泛應(yīng)用。

2.1 視頻點(diǎn)播和直播

利用流媒體技術(shù)將大量的音頻視頻資料存儲(chǔ)在校園網(wǎng)服務(wù)器上，教師可以根據(jù)課堂教學(xué)的要求，自由的點(diǎn)播教學(xué)資料.另外，教師還可以把自己授課用的電子講稿、視聽(tīng)素材、參考材料等預(yù)先上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，講課時(shí)根據(jù)課堂教學(xué)進(jìn)程隨時(shí)點(diǎn)播相關(guān)資料，并能實(shí)時(shí)控制內(nèi)容的播放狀態(tài)，使得課堂聲情并茂，不但增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性，而且能給學(xué)生提供更為豐富多彩的教學(xué)信息，提高了課堂教學(xué)效率。

同時(shí)利用流媒體技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)上學(xué)術(shù)活動(dòng)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播。在學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)中，經(jīng)常會(huì)聘請(qǐng)專(zhuān)家和知名教授進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，或做專(zhuān)題報(bào)告，由于場(chǎng)地或其他因素的制約，并不是每個(gè)人都能親臨現(xiàn)場(chǎng)，可以利用流媒體技術(shù)的實(shí)時(shí)流式傳輸特性，用一臺(tái)攝像機(jī)放在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，用攝像機(jī)拍攝下專(zhuān)家的報(bào)告過(guò)程，經(jīng)采集、編碼后再實(shí)時(shí)地上傳給流媒體服務(wù)器，再由流媒體服務(wù)器實(shí)時(shí)發(fā)布到其他教室的終端計(jì)算機(jī)上，這樣，學(xué)生就可以在不同的地點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在同一時(shí)間聆聽(tīng)和收看現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源利用的最大化，感受網(wǎng)絡(luò)視頻直播的優(yōu)勢(shì)和魅力。

2.2 交互式教學(xué)

隨著教育改革的深入發(fā)展，自由選擇授課教師成為可能，將出現(xiàn)選擇名師課程的學(xué)生一個(gè)教室容納不下，可以利用流媒體技術(shù)來(lái)解決.將一臺(tái)攝像機(jī)放在教師授課的教室，攝像機(jī)拍攝的教師授課過(guò)程實(shí)時(shí)的傳輸?shù)搅髅襟w編碼機(jī)，經(jīng)過(guò)采集卡的采集\\編碼后實(shí)時(shí)地上傳到流媒體服務(wù)器，在由流媒體服務(wù)器實(shí)時(shí)發(fā)布到其他教室的終端計(jì)算機(jī)，利用投影儀將教師授課過(guò)程實(shí)時(shí)播放出來(lái)。同時(shí)在其他教室也安裝攝像機(jī)，拍攝學(xué)生的提問(wèn)的影像，再經(jīng)編碼計(jì)算機(jī)上傳到流媒體服務(wù)器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到授課教師的終端計(jì)算機(jī)上，從而達(dá)到教師和學(xué)生異地的實(shí)時(shí)交流。

2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻會(huì)議

在大學(xué)校園內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢貌贾靡恍?shù)碼攝像機(jī)，通過(guò)校園網(wǎng)連接到編碼計(jì)算機(jī)的視頻采集卡上，由編碼計(jì)算機(jī)采集編碼后上傳到控制中心，即可監(jiān)視整個(gè)校園，或者直接在攝像機(jī)前端安裝采集編碼模塊，編碼后信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到控制中心，這樣不論網(wǎng)絡(luò)是否暢通，都能保障監(jiān)控信息不丟失。這樣的做法最大限度的保證了校園的安全，節(jié)省了人力。同樣把大學(xué)之間學(xué)術(shù)交流的會(huì)議中心攝像機(jī)采集信息，利用教育網(wǎng)充足的網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)時(shí)在各個(gè)大學(xué)中進(jìn)行直播，很容易實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議。

2.4 數(shù)字多媒體圖書(shū)館

現(xiàn)代大學(xué)圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的書(shū)目查詢、預(yù)訂和借閱，已經(jīng)不能滿足師生的需求?；诙嗝襟w的視聽(tīng)資料增多，傳統(tǒng)的圖書(shū)館走向數(shù)字化，利用多媒體技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上教師、學(xué)生可以直接查詢圖書(shū)館的多媒體視聽(tīng)資料和教學(xué)錄像課件，并在網(wǎng)上直接借閱觀看。

結(jié)束語(yǔ)

隨著流媒體技術(shù)應(yīng)用的更加成熟，以及校園寬帶網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和普及，可以預(yù)計(jì)，高效率的網(wǎng)絡(luò)視聽(tīng)教學(xué)必將在以后的教學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮更重要的作用。

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