圖書館流媒體服務(wù)結(jié)構(gòu)

魏爾嘯

(河南省圖書館,河南 鄭州 450052)

1 流媒體技術(shù)簡(jiǎn)述

流媒體概念隨技術(shù)變革經(jīng)歷多次變遷,形成了目前主流的幾種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是云服務(wù)的應(yīng)用模式之一。流媒體(Streaming Media)指將一連串的媒體數(shù)據(jù)壓縮后經(jīng)過(guò)網(wǎng)上分段發(fā)送數(shù)據(jù),在網(wǎng)上即時(shí)傳輸影音以供觀賞的一種技術(shù)與過(guò)程,該技術(shù)使數(shù)據(jù)包得以像流水一樣被發(fā)送,如果不使用此技術(shù)就必須在使用前下載整個(gè)媒體文件。

在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腁/V文件一般體積較大,需要的存儲(chǔ)容量也較大,等待播放時(shí)間過(guò)長(zhǎng),不適合完整下載,而在流式傳輸時(shí),聲音、影像的媒體信息是由服務(wù)器向用戶終端進(jìn)行的連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送,用戶不必等到整個(gè)文件全部下載完畢,只需經(jīng)過(guò)緩存延時(shí)即可邊觀看邊下載。其基本流程是服務(wù)器負(fù)責(zé)管理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)碼、分發(fā)編碼器傳上來(lái)的流媒體數(shù)據(jù),編碼器由一臺(tái)終端設(shè)備負(fù)責(zé)采集、壓縮、推流給服務(wù)器,最終在客戶端拉流、解碼所接收的數(shù)據(jù)信息。

主流的流媒體傳輸協(xié)議包括:RSVP(資源預(yù)留協(xié)議)、RTP(實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)、RTCP(實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議)、MMS(微軟流媒體服務(wù)協(xié)議)、RTSP(實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議)、MIME(多目因特網(wǎng)電子郵件擴(kuò)展協(xié)議)、RTMP(RTMPE/RTMPS/RTMPT,Adobe實(shí)時(shí)消息協(xié)議簇)、RTMFP(Adobe實(shí)施消息流協(xié)議,P2P協(xié)議)、HLS(HTTP Live Streaming,Apple的動(dòng)態(tài)碼率自適應(yīng)協(xié)議)、DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP,自適應(yīng)流媒體傳輸協(xié)議)[1]。

表1是幾種協(xié)議的效能對(duì)比,圖1為MPEG-DASH協(xié)議系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

表1 常見(jiàn)流媒體協(xié)議支持情況

圖1 MPEG-DASH協(xié)議切片工作流程

不同流媒體協(xié)議的數(shù)據(jù)壓縮格式不盡相同,傳輸能力也各有優(yōu)劣,適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。一臺(tái)服務(wù)器完成點(diǎn)播與直播往往需要多種協(xié)議并存,以適應(yīng)多種終端設(shè)備。

2 流媒體應(yīng)用現(xiàn)狀和公共圖書館服務(wù)需求的結(jié)合點(diǎn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)已成為人們生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)構(gòu)成。流媒體技術(shù)建立在網(wǎng)絡(luò)通路的基礎(chǔ)上,應(yīng)用廣泛。從早期的影視點(diǎn)播,發(fā)展為包含在線會(huì)議、在線教學(xué)、賽事直播、視頻監(jiān)控等版塊在內(nèi)的金融、工業(yè)、房地產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、文化等多個(gè)領(lǐng)域,流媒體已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)跨領(lǐng)域融合技術(shù)。

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,圖書館場(chǎng)館的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸成為空間服務(wù)的主要場(chǎng)景,從行為管理后臺(tái)對(duì)當(dāng)日網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的排名統(tǒng)計(jì),可以看到流媒體(點(diǎn)播/直播)在場(chǎng)館網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)的使用情況,包括網(wǎng)絡(luò)下載(本地使用資源)和網(wǎng)絡(luò)視頻(在線使用資源)。網(wǎng)絡(luò)下載占用較高的帶寬,而流媒體擁有更多應(yīng)用形式并占據(jù)更大的數(shù)量基數(shù),其中體現(xiàn)的用戶應(yīng)用特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)提速且終端形態(tài)多樣,加上本地存儲(chǔ)量有限,用戶在非必須情況下更愿意使用遠(yuǎn)端在線服務(wù)。

圖書館的傳統(tǒng)資源是紙質(zhì)文獻(xiàn),館藏多以紙質(zhì)與電子資源共存的模式存在,服務(wù)形式包括紙質(zhì)文獻(xiàn)的借閱、電子文獻(xiàn)加權(quán)下載或在線閱讀、時(shí)政與文獻(xiàn)解讀、專家講座培訓(xùn)、名家作品展覽、提供學(xué)習(xí)休閑空間等,基本可概括為兩個(gè)場(chǎng)景:圍繞書籍利用的場(chǎng)景和圍繞空間利用的場(chǎng)景,也可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)場(chǎng)景的交叉。例如,網(wǎng)上商城和商業(yè)實(shí)體具有不同的消費(fèi)體驗(yàn),商業(yè)實(shí)體屬于商品和空間交叉利用的場(chǎng)景,是體驗(yàn)式消費(fèi),消費(fèi)的是商品和購(gòu)買商品的過(guò)程體驗(yàn)。網(wǎng)上商城的消費(fèi)目的明確,消費(fèi)的主體就是商品的性價(jià)比。線下體驗(yàn)又可以被分割為社區(qū)空間,如果將分塊的社區(qū)通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)鏈接起來(lái),其區(qū)位優(yōu)勢(shì)就更加明顯[2]。對(duì)比商業(yè)場(chǎng)景模式,圖書館也有兩項(xiàng)基礎(chǔ)資源:書籍和空間,其中空間包含主體和社區(qū)兩部分。很多圖書館在建設(shè)城市書屋和街區(qū)自助借書機(jī),這就是資源利用的區(qū)塊化表現(xiàn)。在圖書館樓宇內(nèi),除了對(duì)書籍資源的挑選和借閱,在主體空間內(nèi)使用資源的體驗(yàn)感也是圖書館的一種重要資源。

圖書館是不以營(yíng)利為目的的公益性機(jī)構(gòu),側(cè)重于資源利用的多樣化和利用率的提升。書籍資源是圖書館的主體資源,空間資源是書籍資源的附加值,是書籍資源利用的延伸。空間的概念既可以是實(shí)體的,也可以是虛擬的,實(shí)體空間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在任意地點(diǎn)進(jìn)行空間復(fù)制,從而構(gòu)建虛擬空間,建立與實(shí)體相同的空間體驗(yàn)感。流媒體是構(gòu)建虛擬空間最簡(jiǎn)便的一種技術(shù)手段,通過(guò)拓展無(wú)形空間延伸主體資源的利用價(jià)值,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)主體資源利用過(guò)程的體驗(yàn),其實(shí)質(zhì)是資源線上線下模式的變相融合。

3 流媒體技術(shù)在公共圖書館的可行性構(gòu)建

流媒體應(yīng)用在不同場(chǎng)景下的分類大致有三種:一是以廣電新媒體網(wǎng)臺(tái)、IPTV直播、OTT直播為代表的電視直播業(yè)務(wù),特點(diǎn)是延時(shí)容忍度高,但穩(wěn)定性、清晰度要求高。二是以賽事直播、移動(dòng)直播、教育直播等為代表的互動(dòng)直播,特點(diǎn)是延時(shí)要求高。三是以視頻會(huì)議為代表的音視頻通信業(yè)務(wù),其特點(diǎn)是延時(shí)要求極高,音頻質(zhì)量要求高。流媒體在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下,對(duì)服務(wù)器的配置參數(shù)和硬件標(biāo)準(zhǔn)有較明顯的差異性[3]。

公共圖書館目前對(duì)空間的利用基本上有以下幾種:名家系列授課講座,機(jī)構(gòu)培訓(xùn)考試,會(huì)議承接,手工藝、繪畫、書法、文獻(xiàn)宣傳展覽,節(jié)假日民俗非遺技藝展示互動(dòng),青少年親子活動(dòng),道德、法律、安全、健康的宣講推廣,優(yōu)秀影視作品展映,MR場(chǎng)景、3D打印、全息投影、智能助手等科技產(chǎn)品體驗(yàn)。

綜上,公共圖書館流媒體應(yīng)用可歸結(jié)為三種場(chǎng)景:課堂場(chǎng)景、展覽場(chǎng)景、互動(dòng)場(chǎng)景,三種場(chǎng)景相互交叉。實(shí)體空間和虛擬空間都是通過(guò)過(guò)程體驗(yàn)完成信息獲取,不同之處在于用戶的體驗(yàn)感,實(shí)體空間是沉浸式的,但采用流媒體實(shí)現(xiàn)當(dāng)前場(chǎng)景的空間拓展,難以模擬身臨其境的感官體驗(yàn)。這是對(duì)VR/AR技術(shù)的折中方案,特點(diǎn)在信息對(duì)等和即時(shí)交流?，F(xiàn)階段,流媒體技術(shù)只是技術(shù)方案的主要部分,還需要結(jié)合其他輔助技術(shù)手段才能更真實(shí)地模擬實(shí)體場(chǎng)景。針對(duì)之前總結(jié)的三種場(chǎng)景和交叉境況,公共圖書館可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行場(chǎng)景策劃。

3.1 講座培訓(xùn)直播

在線教育是網(wǎng)絡(luò)最常見(jiàn)的空間復(fù)用表現(xiàn)形式,而課堂教學(xué)是圖書館教育職能的最直接體現(xiàn)。圖書館通過(guò)流媒體與在線教育相結(jié)合,就是時(shí)下流行的“網(wǎng)絡(luò)公開課”“慕課”版塊,“網(wǎng)絡(luò)公開課”的范圍更廣,“慕課”主要指系列性教學(xué)。

課堂的日常教學(xué)內(nèi)容以通俗科普為主,擴(kuò)大教學(xué)受眾面,吸引平臺(tái)流量,在特定用戶群內(nèi)進(jìn)行專向性培訓(xùn),提高培訓(xùn)質(zhì)量。教學(xué)對(duì)象的主要用戶組成是社會(huì)大眾,在內(nèi)容上降低進(jìn)入門檻,利用現(xiàn)場(chǎng)直播、在線問(wèn)答的形式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳遞,讓受眾群體在戶外可隨時(shí)參與和退出,減少約束感。

3.2 展覽體驗(yàn)直播

將好的收藏作品定期向公眾展示,是公共文化服務(wù)機(jī)構(gòu)弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、開闊民眾視野的一種教育方式。博物館的展品資源豐富、專業(yè)性強(qiáng),但博物館強(qiáng)調(diào)展品的歷史價(jià)值、工藝價(jià)值和思想的單向教授。圖書館展覽的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)受眾人群的多樣性和在參與互動(dòng)中發(fā)散思維、共享創(chuàng)意。

不同于虛擬展覽,展覽直播更多是一種體驗(yàn)感的傳達(dá)。結(jié)合流媒體技術(shù)的聚合效應(yīng),公共圖書館可組織在線沙龍,讓更多志同道合的人群在同一時(shí)間段內(nèi)隨時(shí)隨地都能參與,并由現(xiàn)場(chǎng)主持引導(dǎo),多人同步觀賞,烘托交流氛圍,營(yíng)造親臨現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)感,從而達(dá)到虛擬空間對(duì)實(shí)體空間情感復(fù)制的基本需求。

3.3 技藝講授直播

自然科學(xué)類書籍的閱讀需要較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ),經(jīng)常讓不少讀者望而卻步。視頻直播的流媒體講解形式可以在短時(shí)間內(nèi)拉近讀者與科學(xué)知識(shí)之間的距離,把圖書館作為連通二者的橋梁,一方面把書籍知識(shí)點(diǎn)提煉總結(jié);另一方面將生活案例融入講授視頻,并附以藝術(shù)化的文學(xué)表達(dá),提升讀者的閱讀積極性。

3.4 文獻(xiàn)解讀直播

公共圖書館擁有豐富的書籍資源,但有很多好書讀者想讀卻讀不懂,還有些讀者的自家藏書缺少交流推介的渠道。公共圖書館建設(shè)在線流媒體平臺(tái)在線同讀一本好書,既能推動(dòng)多人閱讀,增強(qiáng)學(xué)習(xí)共情,又能為普通讀者創(chuàng)造發(fā)聲機(jī)會(huì),借助平臺(tái)建立信譽(yù)口碑,還能通過(guò)圖書館資源挖掘逐漸發(fā)展為用戶創(chuàng)造資源,豐富平臺(tái)資源儲(chǔ)備量。公共圖書館通過(guò)流媒體面對(duì)面即時(shí)通信的便利,把直播的權(quán)利交給用戶,讓有能力的人領(lǐng)頭解讀好書,創(chuàng)新流量渠道,帶動(dòng)全民閱讀。

4 公共圖書館流媒體平臺(tái)基本框架

公共圖書館以B/S私有云平臺(tái)為建設(shè)目標(biāo),推送移動(dòng)終端服務(wù),中小型平臺(tái)的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)可以選擇Node.js和Python,搭配MySQL數(shù)據(jù)庫(kù),結(jié)合MongoDB輔助存儲(chǔ)。后期業(yè)務(wù)量增大后,公共圖書館可在網(wǎng)絡(luò)前端做鏈路負(fù)載和流控,應(yīng)用平臺(tái)做服務(wù)器虛擬化加FC SAN存儲(chǔ)陣列。除了在自平臺(tái)搭建私有云,公共圖書館也可以購(gòu)買阿里云等商業(yè)云虛擬主機(jī)和CDN加速節(jié)點(diǎn);購(gòu)買CA證書做微信小程序流推,同時(shí)加密信息流,提高域名辨識(shí)度。在線視頻實(shí)時(shí)廣播,受眾面廣,網(wǎng)絡(luò)流量高,容易遭遇DDOS、0Day等攻擊,一旦成為“肉雞”或內(nèi)容被篡改,社會(huì)負(fù)面影響較大,因此公共圖書館有必要加裝安全云防護(hù),定期做漏掃下發(fā)。由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口涉及讀者個(gè)人敏感信息,公共圖書館的流媒體平臺(tái)必須符合國(guó)家要求的等保2.0標(biāo)準(zhǔn),建立近線、在線、離線三線災(zāi)備模式。

平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)可采用MVC框架,協(xié)議主體為HLS或DASH,做移動(dòng)端拉流,推流協(xié)議為RTMP。移動(dòng)端開發(fā)是混合型應(yīng)用,以本地框架封裝WEB應(yīng)用。機(jī)構(gòu)用戶做成微信小程序的在線視頻服務(wù),增加流量入口,便于資源分享推廣。WEB服務(wù)器擴(kuò)展模塊使用較多的是Nginx,也可以是Tomcat加模。IBM的Websphere在我國(guó)應(yīng)用得不多,但其技術(shù)支持完善,更適合做大型應(yīng)用,穩(wěn)定性比較高。普通網(wǎng)站項(xiàng)目做流媒體應(yīng)用,需要在WEB服務(wù)器添加相應(yīng)模塊支持,或結(jié)合流媒體服務(wù)器整體打包。常見(jiàn)的流媒體服務(wù)器包括開源的Red5和Adobe付費(fèi)的FMS(Adobe Flash Media Server)。FMS部署簡(jiǎn)單,多見(jiàn)于微軟應(yīng)用體系,具體實(shí)施應(yīng)當(dāng)根據(jù)平臺(tái)需求選擇。服務(wù)器視頻流壓縮編碼使用FFmpeg開發(fā)工具,命令豐富且適用于程序內(nèi)嵌,是我國(guó)多數(shù)視頻加工軟件的版本內(nèi)核。前端播放器選擇較多,兼容性較好的是JW Player和VLC media player,可編程兼容Flash和H5。推端OBS推流一般設(shè)置包括URL和串碼流,推流目錄由WEB服務(wù)器配置。HLS和DASH在移動(dòng)端通過(guò)HTTP訪問(wèn)目錄下切片文件索引拉流。PC端則訪問(wèn)RTMP路徑觀看直播。OBS中的“串碼流”為虛擬目錄,兩端需協(xié)定一致。

圖2 流媒體服務(wù)端基本結(jié)構(gòu)

流媒體的完整播放流程涉及采集、轉(zhuǎn)換、推流、拉流等步驟,包括服務(wù)端轉(zhuǎn)碼切片,中臺(tái)下發(fā)和終端頁(yè)面兼容適配。服務(wù)端的主要工作集中在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)開發(fā),定義功能分配。小型應(yīng)用的主要開發(fā)流程包括內(nèi)容布局和端口轉(zhuǎn)發(fā)。圖2為有代表性的流媒體服務(wù)流程拓?fù)鋱D。

在采用服務(wù)端集成開發(fā)的情況下,用戶接口是平臺(tái)開發(fā)初期的重點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象,直接影響用戶觀看效果的適配能力。圖3、圖4、圖5是流媒體應(yīng)用平臺(tái)的部分思維導(dǎo)圖。

圖3 點(diǎn)播與直播總覽界面

筆者通過(guò)以上導(dǎo)向圖構(gòu)建流媒體項(xiàng)目層級(jí)結(jié)構(gòu),實(shí)際的項(xiàng)目發(fā)布還需要進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)庫(kù)底層設(shè)計(jì)工作。數(shù)據(jù)表基本分為管理、用戶、資源三大項(xiàng),也可以合并管理和使用結(jié)構(gòu),將人員表分層。下頁(yè)表2展示了部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)字段。

圖4 視頻播放界面

圖5 資源管理界面

表2 數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)

5 公共圖書館流媒體應(yīng)用設(shè)計(jì)思路匯總

流媒體應(yīng)用開發(fā)有許多成熟的技術(shù)框架適用于不同的行業(yè)領(lǐng)域,技術(shù)開發(fā)門檻較低,實(shí)現(xiàn)效果快,市場(chǎng)上還有很多集成完善的流媒體技術(shù)產(chǎn)品,可以直接做技術(shù)外包,因此流媒體平臺(tái)最重要的還是資源。合理的資源布局、更好更快的資源產(chǎn)出以及人性化、個(gè)性化的資源設(shè)計(jì),是流媒體平臺(tái)開發(fā)的運(yùn)營(yíng)重點(diǎn)。流媒體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式多樣,無(wú)論是自行建設(shè)還是產(chǎn)品購(gòu)買,都可以實(shí)現(xiàn)以技術(shù)服務(wù)帶動(dòng)資源利用,終極目的是提升網(wǎng)絡(luò)流量,最大限度地提高圖書館數(shù)字資源的利用率。

6 結(jié)語(yǔ)

本研究從開發(fā)者角度出發(fā),根據(jù)圖書館的實(shí)際應(yīng)用需求,綜合闡述了現(xiàn)有主流的流媒體技術(shù)架構(gòu)和相關(guān)技術(shù)延伸。產(chǎn)品的兼容性需要在后期的測(cè)試運(yùn)行中不斷調(diào)試磨合,由圖書館的資源儲(chǔ)備和用戶體驗(yàn)決定產(chǎn)品的迭代方向,并融入新理念和新技術(shù),持續(xù)優(yōu)化流媒體平臺(tái)的技術(shù)服務(wù)能力。