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流媒体技术日趋完善网络电视挑战传统媒体

2009-09-09 刘大友 《传播与制作》


前言
     随着人们对网络信息量需求的不断增长,以及网络技术和通信技术的不断进步,流媒体已经成为一种潮流之势。网络电视以其先天的交互式优势以及观看方式赢得越来越多的观众。据权威数据显示,2009年第一季度全国的网络视频用户已经达到1.87亿。
     2004年5月,中国网通与IDG等合资组建的“天天在线”获准成为国内首家播放视频节目的宽带门户网站,同年6月,中央电视台“央视网络电视开播”。2005年5月,新华社、中央人民广播电台、中国国际广播电台,北京人民广播电台等传统媒体也高调进军网络电视。
     从2004年到2008年,网络电视作为一种新的消费理念逐渐度过了市场培育阶段,如今已进入了高速的发展阶段,这一阶段主要在网络电视业务基础上增加丰富的增值业务,继续提升网络基础设施建设,以优势的内容、消费理念和品牌吸引更多的用户加入到网络电视阵营。
     专家预计,2014年之后,网络电视将进入成熟阶段,届时可以尝试向全网范围内提供多路HDTV、宽带接入和其它业务的全业务模式。下文将针对央视国际网络和新华社网络视频方面的最新进展,介绍流媒体视频技术的几个方面。

国家媒体高速发展网络电视
     2月18日,国家广播电视总局官方网站的消息称,央视国际CCTV.com通过对国内外知名视频网站进行了调研,正在推进“国家网络电视台”的筹备,不仅播放优质的正版视频内容,同时建设“网络视频分享平台”。
     目前央视国际网络已经推出具有国内行业领先技术的700K码流高清直播。直播页面采用蓝色眩光效果为背景,4:3和16:9的标准播放尺寸分别达到720×608和720×406像素,实现全屏模式下较高质量的画面清晰度。CCTV-1、CCTV-2、CCTV-新闻和CCTV-高清频道在央视国际网络上已应用700k高清直播技术,将覆盖CCTV-5、6等频道及其他地方台精品节目。同时央视国际网络推出海外免插件模式直播服务,即无需下载安装插件便可收看我台开路频道节目的网络直播,解决了部分海外网友及网络受限用户因无法下载P2P播放插件,而不能正常收看网络直播的问题。而且直播页面还提供今日看点、视频点播、电视剧库、纪录片库等栏目,并与标清、高清、蓝光3种直播页面互相链接。
     央视国际CCTV.com同时推出视频搜索引擎,根据互联网由文字图片向视频发展的趋势,依托央视巨大的电视节目资源,全面借助新媒体技术(包括视频搜索引擎、P2P流媒体传播、即时通信、视频会议等技术),实现央视国际视频搜索零的突破,逐步建立最强大的视频搜索中心。开办了众多网上视频增值服务,如提供比电视节目更丰富的内容,欲知详情请登录央视国际;对优质电视节目资源进行整合、加工、包装后转化为丰富多彩的网上视听产品。适时推出付费订阅服务。
     新华社是我国的国家通讯社,也是具有中国特色的世界性通讯社,拥有雄厚的新闻资源、优秀的采编队伍、先进的新闻理念。今年以来,新华社音视频部不仅加大了网络电视技术方面的投入,而且依靠遍布全国的各地方分社和分布在全球110多个国家和地区的记者力量,采集制作多种形式的电视新闻内容。
     今年3月1日,新华社正式播出网络视频专线。这是与新华社文字新闻线路、图片新闻线路并列运行的视频新闻播发线路,每天24小时滚动播发。6月16日,新华社宣布在时下非常流行的社交网站开心网开通了中文电视新闻服务。
     新华社英语电视新闻线路目前正在试运行,每日首播内容为90分钟,内容将不断增加,并计划在今年12月31日正式开通。试运行期间,新华社英语电视新闻将通过卫星线路向中国的用户传送,其他国家和地区的用户主要通过互联网接收。
     针对新华社建立的网络视频专线,不少业内人士给与高度的评价。新华社相关负责人表示,新华社将与中央电视台走错位发展的道路。发展电视新闻业务,是新华社战略转型的一个重要步骤。作为一项新兴业务,新华社电视系统具有强大的现场直播能力,在重大事件报道中,可制作各种时长的直播内容,包括现场直接播报、多点电视连线、演播室访谈等多种节目形态,有着“现代、时尚、活力”的风格。此外,新华社也在酝酿和通讯公司合作开发手机媒体,并广泛与地方电视台进行合作开展网络直播业务。
     而中央人民广播电台旗下的“中国广播网”近年得到快速的发展,共设有新闻、财经、体育、音乐、书院、汽车、旅游、军事、民族、台湾等64个专业频道,400多个栏目。网站音频数据总量2TB。网站同时以国际领先、国内一流的流媒体音频广播技术,为网民提供中央人民广播电台9套节目网上直播、270多个重点栏目的在线点播服务。“中国广播网”正以丰富的新闻信息资源和音频节目资源为基础,建设一个以中央台为中心、全国各地电台为依托,面向全国、面向全球的"中国广播网"。
  
流媒体技术日趋完善并广泛应用 
     无论是央视国际CCTV.com还是新华社网络视频部都在不断借助互联网新技术研发网络媒体的新内容、新功能、新服务,逐步建立包括网站、手机、PC客户终端等在内的、覆盖面更广的新媒体服务平台。
     流媒体技术从其诞生之日起就与网络视频密不可分,流媒体通信要求在用户观看或播放流媒体文件时能画面流畅和影音同步,因此对网络的时延和带宽要求比较高。依靠高速发展的技术支持,与传统的数据网络相比流媒体传输网络具有以下特征需求:带宽需求高;传输延迟要求低;可靠性、安全性要求高、交互性。

流媒体传输与控制协议目前存在下面几种方式
     1.RTP协议
      RTP(Real-time Transport Protocol),实时传输协议是用于Internet上针对多媒体数据流传输音频、视频、模拟数据等实时流数据的传输协议。最初设计是为了数据传输的组播,但是它也同样用于点播和广播,但RTP本身并没有涉及资源预订和质量保证等服务。与传统注重高可靠的数据传输的传输层协议相比,它更加侧重数据传输的实时性。此协议提供的服务包括时间载量标识、数据序列、时戳、传输控制等。
      RTP要求在一对一或一对多的传输情况下工作,其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据,但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠RTCP提供这些服务。

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     2.RTCP协议
      RTCP(Real-time Transport Control Protocol),实时传输控制协议是设计和RTP一起使用的进行流量控制和拥塞控制的服务控制协议。
      当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口:一个给RTP,一个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠RTCP提供这些服务。在RTP的会话之间,RTCP协议会周期的发放一些RTCP包以用来传送监听服务质量和交换会话用户等信息。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料。因此,服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率,甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用,它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化,因而特别适合传送网上的实时数据。根据用户间的数据传输反馈信息,可以制定流量控制的策略,而会话用户信息的交互,可以制定会话控制的策略。
     3.RTSP协议
      RTSP(RealTime Streaming Protocol)实时流放协议是由RealNetworks公司和Netscape公司以及哥伦比亚大学共同提出的,它是从RealNetworks公司的Real-audio和 Netscape公司的Livemedia的实践经验发展来的。RTSP协议的应用现在是广泛的,Apple、Netscape、IBM、Silicon Graphics、Vxtreme、Sun 等公司都宣称它们的在线播放器支持RTSP协议。
该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据, 是一种客户端到服务器端的多媒体描述协议。
      RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上,它使用TCP或RTP完成数据传输。RTSP是一个非常类似于HTTP的应用层协议。但与HTTP相比,RTSP传送的是多媒体数据,而HTTP传送HTML文件。HTTP请求由客户机发出,服务器作出响应;使用RTSP时,客户机和服务器都可以发出请求,即RTSP可以是双向的。
     4.RSVP协议
      RSVP(Resource Reserve Protocol)资源保留协议是针对网络原有传输层协议不能保障流媒体传输的QoS质量和多点传输的特点而提出的。
      它使Internet应用传输数据流时能够获得特殊服务质量(QoSs),由于音频和视频数据流比传统数据对网络的延时更敏感,要在网络中传输高质量的音频、视频信息,除带宽要求之外,还需其他更多的条件,RSVP正是在这基础上开发的。
      它并不是一个路由协议,而是一种IP网络中的控制协议,它与路由协议相结合来实现对网络传输服务质量(QoS)的控制,是一个正开发在Internet上的资源预订协议,使用RSVP协议在流媒体传输时就能预留一部分网络资源(即带宽),也就能在一定程度上为流媒体的传输提供QoS。
      RSVP协议与其他协议不同,他是由接受方初始化并执行操作,以确定预留资源的优先级,并对资源进行管理。发送方只负责传输数据。
在目前的流媒体应用中,流媒体播放的基本方式主要有:单播、广播和组播。
     5.单播(Unicast)
      先由用户端进行单播请求,然后服务器可以应用户的请求播放响应的多媒体数据文件,而且支持播放位置的重新设定也就是回放等操作。实时流媒体支持单播方式。
      它的实现方式在用户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道,从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机,这种传输方式称为单播。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的申请,而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。
      使用单播发送时,需要将数据包复制多个拷贝,这种方式的缺点极其明显,对于用户来说所产生的巨大冗余首先会造成服务器沉重的负担与巨大的带宽需求,而且响应需要很长的时间,甚至停止播放。同时对于管理人员来说,为了确保用户的正常使用,不得不购买相应的硬件和带宽来保证一定的服务质量。因而单播这种方式受到了用户数量的限制。
     6.广播(Broadcast)
      广播指的是用户被动接收数据的方式。在广播过程中,用户端接收数据,但不能控制数据,不能像点播一样对接收的点播内容进行控制——回放、快进、后退。广播方式中,数据包是以单独一个拷贝的方式发送给网络上的所有用户。
      使用广播方式发送,虽然只使用了一个拷贝,但是这种方式不管用户是否需要都进行发送,因而也大大浪费了网络资源。
     7.组播(Multicast)
      组播也称为多播,是一种多地址广播,服务器与用户端之间是一对多的关系。
      组播吸收了上述几种发送方式的长处,克服了它们各自存在的不足,将数据包的单独一个拷贝发送给需要的那些客户,保证了网络上流媒体应用占用网络的最小带宽。但同时它也存在一定的局限性,其对传输网络存在一定的压力,且受到其限制。
      利用流媒体技术在多种平台中的点播、直播等多种服务应用,构建一个流媒体系统在多种平台上综合利用的模型(如下图所示)。

 流媒体技术日趋完善网络电视挑战传统媒体
图1 单播
 流媒体技术日趋完善网络电视挑战传统媒体
图2 广播
 流媒体技术日趋完善网络电视挑战传统媒体
图3 组播

 流媒体技术日趋完善网络电视挑战传统媒体

图4 流媒体应用在多种平台上的总体结构图


未来流媒体应用的展望
     目前,网络电视还存在网络带宽过低,大部分地区还不足以支撑用户收看。由于网络电视涉及网络的多种应用环境,数字流媒体格式各异为不同厂商的设备互联互通带来麻烦。
     如今,流媒体的应用系统、国际标准和基础研究正成为目前产业界和科研机构密切关注的焦点。除了宽带视频外,流媒体技术还被广泛应用于互联网多媒体新闻发布、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程医疗、网络电台、远程教育、视频监控、实时视频会议等互联网信息服务的方方面面;同时,该项技术还广泛地应用于其它网络,例如无线流媒体传输是3G网络的主要应用之一。在NGN(下一代全球互联网)、IPv6等网络中,流媒体也将扮演重要的角色。
     流媒体直播系统支持的网络、手机,综合了计算机网络技术和视频技术的优点,完全达到,甚至优于电视直播,使收看更便捷。这也是对流媒体直播技术应用的一大挑战,随着流媒体技术的应用越来越频繁,领域越来越广,项目密度越来越大,为流媒体技术应用创造了拓展机遇,也为拥有最先进技术、最优越平台的流媒体技术提供商,提供了大展拳脚的舞台。

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