基于PC的視頻通訊系統(tǒng)開發(fā)
——流媒體傳輸控制子系統(tǒng)

楊銘輝

（廣東省國防工業(yè)職工大學，廣東 廣州 510420）

基于PC的視頻通訊系統(tǒng)開發(fā)
——流媒體傳輸控制子系統(tǒng)

楊銘輝

（廣東省國防工業(yè)職工大學，廣東 廣州 510420）

視頻通訊作為信息時代一種嶄新的多媒體通訊方式，以其經(jīng)濟、快捷、不受地域限制等特性，日益受到人們的歡迎。視頻通訊系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、多媒體及網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展的產(chǎn)物，流媒體技術是新興的一種網(wǎng)絡技術，是在因特網(wǎng)中采用媒體數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)募夹g，通常采用RTP、RTCP、RTSP協(xié)議作為傳輸和控制協(xié)議，支持實時廣播和點播。

視頻通訊系統(tǒng)；流媒體；流式傳輸

自1844年電報正式用于公眾通訊開始，至今已有167年的歷史。在這 167年當中，人類的通訊方式大大的發(fā)生了改變。從電話、移動通信到網(wǎng)絡的使用，在通訊領域，人類越來越體驗著更加便捷、生動的溝通方式，人類結束了由牛車、馬車送信的歷史，完成了異地間的話音通訊。從通訊發(fā)展的趨勢來看，單一的語音已不能滿足人們對通迅的要求，將語音、數(shù)據(jù)、圖像綜合起來將成為未來人們通信的主要方式。計算機多媒體技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展使得視頻通訊系統(tǒng)的廣泛應用成為可能。利用視頻通訊系統(tǒng)，可以使遠在千里之外的人們在一起召開各種會議，或與相隔很遠的親朋好友互相視頻聊天。視頻通訊系統(tǒng)除提供通常的語音電話功能外，還能夠實時接收遠程傳送的圖像及其它數(shù)據(jù)資料。可以說，視頻通訊系統(tǒng)有著非常廣泛的應用前景。

（一）視頻通訊系統(tǒng)的發(fā)展概況

視頻通訊系統(tǒng)以其需求的廣泛性滿足了各類群體的需要。第一類是企業(yè)和機關。對于企業(yè)和機關來說，視頻通訊系統(tǒng)更多地被用來傳遞商務信息、政務信息，處理工作事務。第二類是個人，這是一群時尚群體和需要親情溝通的人群，視頻通訊系統(tǒng)對于他們來說不僅是一種體驗，也是一種溝通的需要。對市場而言，在這兩類人群中，前者具有更多的商業(yè)價值，而后者卻代表了視頻通訊產(chǎn)品的方向和潛力。

從1990年視頻通訊技術起步至今的10多年中，視頻通訊主要應用于多點會議電視、遠程醫(yī)療、遠程監(jiān)控等領域。由于建設成本高、網(wǎng)絡要求嚴、組網(wǎng)能力弱、操作難度大、設備兼容性差等因素，傳統(tǒng)的視頻通訊系統(tǒng)始終無法廣泛地被市場所接受，是名符其實的“貴族”通訊手段。 隨著視頻通訊系統(tǒng)的普及，在IP技術以及IP網(wǎng)絡的帶動下，已經(jīng)表現(xiàn)出系統(tǒng)組網(wǎng)靈活、管理集中高效、網(wǎng)絡建設成熟、終端成本低廉、業(yè)務種類多樣等運營特性，政府部門、公安、稅務、氣象、水利等領域的應用更為廣泛，視頻通訊已經(jīng)脫下了貴族化的外衣。目前個人視頻應用發(fā)展迅猛，通訊的視頻化正在形成，視頻這一貴族化的產(chǎn)品應用終于進入尋常百姓家，穿上了老百姓的家常衣服，而這一切無疑得益于互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展。寬帶網(wǎng)絡的迅速普及和服務的不斷提高、完善，一方面為視頻技術突破提供了一個良好的應用環(huán)境，另一方面也刺激了用戶對視頻的個性化需求，基于IP的視頻系統(tǒng)以前所未有的速度占據(jù)了主流市場，而且伴隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的成熟，開始了它的“平民化”道路?，F(xiàn)在，支持IP的視頻終端越來越便宜，越來越多的網(wǎng)民使用攝像頭，網(wǎng)上已經(jīng)有越來越多的視頻聊天俱樂部。有數(shù)據(jù)顯示，目前國內40%的QQ用戶通過網(wǎng)吧溝通，由視頻應用所拉動的新一輪寬帶網(wǎng)絡的增長，將促進整個寬帶產(chǎn)業(yè)鏈的良性循環(huán)。視頻通信行業(yè)的收入在科技領域中增長最為迅速，這種爆炸式的增長反映了在技術品質上的不斷飛躍，其中包括便捷、實時的通信、CD品質的音效以及多媒體功能。此外，IP網(wǎng)絡、基于IP的語音以及基于IP的視頻將極大降低視頻通信的成本?？梢哉f，一個新的“視頻時代”已經(jīng)到來。

（二）基于PC的視頻通訊系統(tǒng)的設計

首先對基于PC的視頻通訊系統(tǒng)進行分析，目的是設計一個應用程序，來實現(xiàn)即時的文字通訊、音/視頻通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽徊⑶覟榱税踩枨?，要對用戶登陸和權限進行設置，在這里用到了數(shù)據(jù)庫訪問功能。

先設計的是用戶登陸部分。這部分工程以ACCESS創(chuàng)建的User.mdb為數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源里要包括用戶名和密碼，權限管理部分，然后在新建的工程里通過 ADO連接到數(shù)據(jù)源。不同的用戶可以擁有不同的權限使用和管理，可以根據(jù)用戶名來設計此類權限。登陸后為主程序部分，在主程序里要實現(xiàn)即時文字通訊、音/視頻通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，所設計的主程序界面上共五個按鈕，分別為“視頻音頻調節(jié)”、“視頻音頻請求”、“文字聊天”、“文件傳輸”、“幫助”以及“退出”。

1.用戶登錄

主要由用戶交互接口、權限生成模塊、加密解密模塊和數(shù)據(jù)訪問模塊4部分組成。這4部分的關系如圖1所示。

圖1 登錄模塊的結構

當用戶開始登錄系統(tǒng)時，系統(tǒng)首先顯示用戶登錄界面（用戶交互接口）等待用戶的信息輸入。用戶輸入用戶名和密碼并確認后，用戶交互接口從數(shù)據(jù)訪問模塊中讀取原始的用戶信息（用戶名、密碼等），并通過調用加密解密模塊進行加密解密處理后對密碼進行校驗，并根據(jù)校驗結果用權限生成模塊生成權限控制模塊。

2.視頻通訊

“視頻音頻調節(jié)”和“視頻音頻請求”用來實現(xiàn)音/視頻通訊功能，這一部分采用微軟實時通信（RTC）API創(chuàng)建接口來實現(xiàn)。實時通信API為任何基于Microsoft Windows XP的應用程序提供了基于個人計算機的通信性能——即時消息、音視頻通訊，在處理實時通信事件和處理實時流會話事件中實現(xiàn)。用戶先進行音、視頻調節(jié)后，通過單擊“視頻音頻請求”按鈕來輸入IP來請求對方的應答。

3.文字通訊

這一部分也采用微軟實時通信（RTC）API創(chuàng)建接口來實現(xiàn)，屬于處理實時流會話事件。

4.數(shù)據(jù)通訊

“文件傳輸”是用來實現(xiàn)兩用戶間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。由于這部分采用基于TCP/IP的Winsock編程。單擊此按鈕后會出現(xiàn)文件傳輸界面，兩用戶間一個作為服務器端，另一個作為用戶端進行連接后就可以實現(xiàn)文件的傳輸功能。端口號可以在1024以上自由設定。

5.幫助

對軟件的使用介紹以便用戶能夠快速掌握軟件的使用方法。

6.退出

圖2 基于PC的視頻通訊系統(tǒng)的框圖

（三）流媒體技術概述

流媒體是指在 Internet中使用流式傳輸技術的連續(xù)時基媒體，如音頻、視頻或多媒體文件。這個詞英文是“StreamingMedia”，中文翻譯為“流媒體”。流媒體把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由視/音頻服務器向用戶計算機連續(xù)、實時地傳送。讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個壓縮文件下載到自己的機器后才可以觀看。該技術先在用戶端的電腦上創(chuàng)造一個緩沖區(qū)，于播放前預先下載文件的一小段數(shù)據(jù)作為緩沖，播放程序取用這一小段緩沖區(qū)內的數(shù)據(jù)進行播放。在播放的同時，多媒體文件的剩余部分在后臺繼續(xù)下載填充到緩沖區(qū)。這樣，當網(wǎng)絡實際連線速度小于播放所耗用數(shù)據(jù)的速度時，可以避免播放的中斷，也使得播放品質得以維持。所以流媒體最顯著的特征是“邊下載、邊播放”。與傳統(tǒng)多媒體相比，流媒體具有以下優(yōu)點：

1.啟動延遲大幅度地縮短

用戶不用等待所有內容下載到硬盤上才開始瀏覽。一般來說，一個 45分鐘的影片片斷在 1 分鐘以內就能夠顯示在客戶端上，而且在播放過程中一般不會出現(xiàn)斷續(xù)的情況。另外，全屏播放對播放速度幾乎無影響，但快進、快倒時需要時間等待。

2.對系統(tǒng)緩存容量的需求大大降低

由于 Internet 是以包傳輸為基礎進行斷續(xù)的異步傳輸，數(shù)據(jù)被分解成許多包進行傳輸，動態(tài)變化的網(wǎng)絡使各個包可能選擇不同的路由，故到達用戶計算機的時間延遲也就不同。所以，在客戶端需要緩存系統(tǒng)來彌補延遲和抖動的影響以及保證數(shù)據(jù)包傳輸順序的正確，使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，不會因網(wǎng)絡暫時擁堵而使播放出現(xiàn)停頓。雖然流式傳輸仍需要緩存，但由于不需要把多媒體文件所有的動畫、視/音頻內容都下載到緩存中，因此，對緩存的要求大大降低了。

3.流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)有特定的實時傳輸協(xié)議

采用 RTSP 等實時傳輸協(xié)議，更加適合動畫、視/音頻在網(wǎng)上的流式實時傳輸。流媒體的應用領域十分廣泛。

（四）流媒體實現(xiàn)原理及視頻通訊中流媒體應用

簡單地說，就是通過采用高效的壓縮算法，在降低文件大小的同時伴隨質量的損失，讓原有的龐大的多媒體數(shù)據(jù)適合流式傳輸。然后通過架設流媒體服務器，修改 MIME 標識，利用各種實時協(xié)議傳輸流數(shù)據(jù)。流媒體實現(xiàn)原理圖如圖 3所示。

圖3 流媒體實現(xiàn)原理

為實時視頻通訊的界面，以下為界面中相應的控制：

ID 號 控件 標題 作用IDC_SILENCEL Button 靜音 揚聲器靜音功能IDC_SILENCEM Button 靜音 麥克風靜音功能IDC_DISCONECTION Button 斷開 中斷當前的視頻 通訊窗口IDC_ADJUSTL slider 調節(jié)揚聲器大小IDC_ADJUSTM slider 調節(jié)麥克風大小

1.視頻通訊中實時流媒體事件的處理

在建立視頻通訊后，實時流傳輸之前需要先處理流媒體事件來取得流媒體的類型，然后取得事件類型和原因，再把消息發(fā)送到會話窗口。此工程中可以使用 get_MediaType()方法接收用于音頻、視頻、T120和實時轉送協(xié)議（RTP）事件的消息，如：

2.視頻通訊中的實時流強度控制

在視頻通訊流媒體傳輸過程中強度事件是當揚聲器或者麥克風設備的強度等級改變的時候發(fā)生的事件。應用程序可以使用get_Direction（）函數(shù)獲得改變的音頻設備。當所用的設備被確定之后，應用程序可以取得當前的設備屬性和處理改變。在視頻進行的時候可以通過控件來改變音量的大小。程序控制如下：

3.視頻通訊中實時流客戶事件

流媒體傳輸中的客戶事件類型可能包括關閉連接或者閑置狀態(tài)事件等。下面的程序代碼則說明了客戶事件是如何被處理的：

（五）文字聊天功能中的流媒體傳輸應用

下表為文字聊天中的各功能的詳細控件說明：

ID 號 控件 標題 作用IDC_RECORD Button 聊天記錄 顯示聊天內容記錄IDC_CLEAR Button 清空 清空聊天內容IDC_SEND Button 發(fā)送 將聊天信息發(fā)送出去IDC_END Button 結束 關閉當前文字聊天窗口IDC_WINDOW Edit Box 顯示當前聊天內容

1.文字聊天中的實時流媒體傳輸

在兩個用戶間建立了文字聊天之后，也就是建立了實時流媒體傳輸。如果要處理各種可能的流媒體事件過程為首先取得流媒體類型，然后取得事件類型和原因，然后把消息發(fā)送到會話窗口。在此工程中可以使用get_MediaType()方法來接收用于音/視頻、T120和實時轉送協(xié)議（RTP）事件的消息，類似如下：

2.文字聊天中的實時流狀態(tài)控制

在文字聊天中流傳輸會話狀態(tài)的改變遵循和其他實時通信事件一樣的過程。會話狀態(tài)改變可向客戶端通知一條即時消息。如下面程序所示：}

3.文字聊天中流媒體傳輸客戶事件

在流媒體傳輸中的來自于客戶端的客戶事件類型可能包括類似關閉連接或者閑置狀態(tài)等事件。下面的程序代碼則說明了客戶事件是如何被處理的：

（六）小結

本文介紹了基于PC的視頻通訊系統(tǒng)的分析設計，在對相關資料進行收集調研后，對系統(tǒng)的組成原理和相關功能進行了分析。并利用VC＋＋設計了主程序及相關的各子系統(tǒng)，包括音/視頻通訊子系統(tǒng)、文件傳輸子系統(tǒng)等。還對網(wǎng)絡中的流媒體技術進行詳細的研究分析，對流媒體技術、流媒體傳輸協(xié)議、流媒體中應用的編解碼進行了介紹。所設計的基于PC的視頻通訊系統(tǒng)具有操作簡單易懂、界面簡潔等優(yōu)點。一臺基本配置的個人PC即可利用本系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)上多人間的視頻通訊等系列功能。寬帶網(wǎng)絡的飛速發(fā)展為視頻技術發(fā)展提供了一個良好的環(huán)境，同時網(wǎng)絡用戶對視頻的需求性不斷增強，越來越多的視頻通訊技術不斷成熟發(fā)展并為人們服務，可以預見視頻通訊有著廣泛的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

[1] 蒲在毅,鐘樂海.流媒體傳輸控制的性能評價及其優(yōu)化[J].長春師范學院學報,2006（25）.

[2] 范俊輝,田斌,陳強.流媒體實時傳輸技術的研究[J].電子科技,2005(195).

TN919.8

A

1008-1151(2011)03-0016-03

2010-12-26

楊銘輝（1979－），男，廣東茂名人，廣東省國防工業(yè)職工大學助教，助理工程師。