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摘 要：
介绍了流媒体技术, 分析了在数字图书馆中基于流媒体技术进行信息共享的可能性, 及在处理流媒体文件过程中可能遇到的问题以及解决的方法, 提出了基于流媒体技术的信息共享若干措施。 作者简介：李元臣 (1966—) , 男, 毕业于河南师范大学计算机科学系, 硕士, 洛阳师范学院计算机科学系讲师, 主要研究方向为计算机网络及流媒体处理。;刘维群 (1971—) , 女, 洛阳师范学院计算机科学系讲师, 西北大学硕士在读, 主要研究方向为计算机软件。袁万坤, 男, 洛阳师范学院图书馆副研究员, 主要研究方向为文献检索。; 收稿日期：2005-03-05 基于流媒体技术的数字信息共享Abstract：
Streaming media technology is introduced, and the paper also analyzes the probability of sharing information using streaming media technique in digital library and all sorts of problem of dealing with streaming files, expounds some methods of sharing information on streaming media technique. Received： 2005-03-05 随着数字化、网络化社会的到来, 数字信息的类型日益多样化, 信息的数量急剧增加。图书馆作为收集、保存和传播知识信息的载体, 只有通过网络信息高速公路, 最大限度地获取文献信息资源, 才能满足广大读者对信息需求量迅猛增长的需要。而要达到上述目标, 实现图书馆之间文献信息资源共享已成为未来图书馆发展的必然选择。 读者从图书馆获取音频/视频 (A/V) 等多媒体信息, 主要通过下载方式, 而下载一个A/V文件需要较长的时间。这主要是由于A/V文件相对于其它类型的文件而言容量较大以及网络带宽的限制。为此, 用户需要一种突破带宽限制的新的信息传输方式, 于是流媒体 (Streaming Media) 技术应运而生。流媒体技术可以广泛应用于网络多媒体新闻发布、在线直播、网络广告、网络视频、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等共享信息服务领域。流媒体技术的应用将为网络信息共享带来革命性的变化, 对人们的工作和生活将产生深远的影响。基于流煤体的信息共享, 其特点有:覆盖面广, 互联网无国界;网上覆盖面远远大于传统媒体;与传统媒体的播出方式相比更容易实现, 费用更低。 1 流媒体技术1.1 流媒体技术简介在网络上A/V多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。下载方式花费时间长, 处理的时间延迟也很大。流式传输时, 声音、影像或动画等流媒体由音视频服务器向用户计算机连续、 实时传送, 用户不必等到整个文件全部下载完毕, 而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当多媒体文件在客户机上播放时, 文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短, 而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从网上下载才能观看的缺点。 流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续实时媒体, 流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, 流式媒体的数据流随时传送随时播放, 只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。流式传输定义很广泛, 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将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法:实时流式传输 (Realtime streaming) 和顺序流式传输 (progressive streaming) 。一般说来, 如视频为实时广播, 或使用流式传输媒体服务器, 或应用如RTSP的实时协议, 即为实时流式传输。如使用HTTP服务器, 文件即通过顺序流发送。 所谓流媒体技术是通过流式传输技术把连续的音视频数据经过编码、压缩处理后放在专门的服务器 (Web服务器或流媒体服务器) 上, 让浏览者一边下载一边观看, 而不需要等到整个多媒体文件下载完毕就可以即时观看的技术。流媒体技术涉及到流媒体数据的采集、编码、压缩、存储、传输及网络通信等多种技术。 1.2 流媒体技术原理要在网络中实现流媒体技术, 必须完成流媒体的制作、发布、传输、播放这4个环节, 而流媒体技术实现的关键是流式传输。 1.2.1 控制信息的传递客户端Web浏览器与Web服务器之间通过HTTP/TCP协议交换控制信息, 当用户在浏览器上点击某一要观看的流媒体后, Web服务器响应并将需要传输的实时数据从原始信息中调出来, 客户端的Web浏览器启动播放器, 同时使用HTTP/TCP协议从Web服务器调出相关参数对播放器初始化。这些参数包括目录信息、音视频数据的编码类型以及流媒体存放在相关服务器的地址。播放器与流媒体服务器使用RTSP协议 (Real Time Streaming Protocol) , 以交换流媒体传输所需的控制信息, 如播放、快进、快倒、暂停、录制等操作的请求。系统为确保这些控制信息的正确性而采用了面向连接的TCP传输协议。 1.2.2 数据信息的传递音视频流数据是采用运行在UDP (User Datagram Protocol) 协议上的RTP协议 (Real Time Transport Protocol) 进行传输, 将服务器上的流数据传输到客户端的播放器, 一旦流数据抵达客户端, 播放器即可播放输出。 1.2.3 缓存在播放流媒体时, 客户端必须使用一定的缓存。因为, 互联网是以数据包方式进行断续的异步传输, 无论是直播流还是点播流, 在传输中它要被分解为许多包。由于网络传输的不稳定性, 各个包的路由也各不相同, 因而到达客户端的时间先后顺序会发生变化, 可能会出现先发而后至的情况, 甚至丢包。因此客户端需要一定缓存, 以缓存来弥补数据的延迟, 并重新对数据包进行排序, 从而保证流数据连续输出而不会因为网络的阻塞而出现播放停顿现象。另外, 缓存只是在某段时间内暂时存贮需要使用的数据, 在播放时不断丢弃已播放的内容, 同时利用空出的缓存空间来暂存后续的、尚未播放的内容。 1.3 流媒体技术的特点流媒体文件从服务器向客户端进行实时播放, 同时借助于互联网能真正实现实时点播, 在同一时间内为更多用户提供服务, 这是流媒体技术的最大优势。其缺点是由于流媒体为了解决带宽以及缩短下载时间, 采用了较高压缩比, 图像和声音的质量受到一定影响。 2 流媒体技术的解决方案Internet上使用较多的流媒体格式主要有Real Network公司的Real Media, Apple公司的Quick Time和Microsoft公司的Window Media。Real Networks公司的Real Media包括RealAudio、Real Video和Real Flash 3类文件。其中Real Audio用来传输CD音质的音频数据;Real Video用来传输不间断的视频数据;Real Flash则是Real Networks公司与Macromedia公司新近联合推出的一种高压缩比的动画格式。Real Network公司与Macromedia公司自1995年发布Rea lAudio1.0以来, Real Audio、Real Video产品已经成为Internet网上最受欢迎的解决方案。其中所采用的Sure Steam (自适应流) 技术是Real Networks公司具有代表性的技术。它通过Real Server将A/V文件以流的方式传输, 然后利用Sure Steam方式, 根据客户端不同的拨号速率, 让传输的A/V信息自动适应带宽, 并始终以流畅的方式播放。 Apple公司的QuickTime于1991年推出, 是Apple公司面向专业视频编辑、Web网站创建和CD-ROM内容制作领域开发的多媒体技术平台, QuickTime支持几乎所有主流的个人计算平台, 是数字媒体领域事实上的工业标准, 它由QuickTime电影文件格式、QuickTime内置媒体服务系统和QuickTime媒体抽象层组成。其最新推出的QuickTime具有目前最高A/V播放质量的播放器, 支持各种格式的静态图像文件, 内置Web浏览器插件技术, 支持IETF (Internet Engineering Task Force) 流标准以及RTP、RTSP、SDP和HTTP等网络协议, 支持多种视频和动画格式。此外, 其优秀的压缩技术, 使操作更加简单, 可以使制作人员很轻松地将自己的视频图像通过防火墙进行传送, 并且能够播放MP3音乐文件。 Microsoft公司的Windows Media的核心是ASF (Advanced Stream Format) 。ASF是一种数据格式, 音频、视图、图像以及控制命令脚本等多媒体信息通过这种格式, 以网络数据包的形式传输, 实现流式多媒体内容发布, 在网络上传输的内容即为ASF Stream。ASF支持任意的压缩/解压/编码方式, 并可以使用任何一种底层网络传输协议, 具有很大的灵活性。Microsoft希望用ASF取代Apple公司的QuickTime之类的技术标准, 并打算将ASF用作将来的Windows版本中所有多媒体内容的标准文件格式。为此, Microsoft公司已经将Windows Media技术捆绑在Windows2000中, 这无疑将对信息共享产生重要影响。 除了上述几种流行的流媒体系统外, 较为著名的流媒体系统还有:IBM公司的Video Charger、Oracle公司的OVS (Oracle Video Server) 、Cisco公司的IP/TV、SGL公司的Media Base、SUN公司的StorEdge以及Geo公司的Em blaze等, 它们各具特色。 3 数字图书馆基于流媒体技术信息共享的可能性3.1 带宽与多媒体文件的大体积之间存在矛盾目前的网络带宽对多媒体巨大的数据流量来说还显得远远不够, 而流媒体技术在不影响用户使用的前提下降低质量并采用先进高效的压缩算法缓解了这一矛盾。 3.2 流媒体作为多媒体的一种形式在网络应用中早已为广大用户所接受流媒体技术吸引了不少用户, 数字图书馆采用流媒体技术作为服务手段, 在与大多数用户的沟通中不存在困难。 3.3 流媒体技术对服务器和客户机的要求不高以现在的计算机技术, Windows 2000/XP平台的客户机均能达到实时流传送。 3.4 浏览器对流媒体支持Web服务器和Web浏览器都基于HTTP协议, 而HTTP内建有MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions——通用Internet邮件扩展) 。浏览器通过MIME来识别流媒体的类型, 并调用相应的程序或Plug-in来处理。 3.5 生产厂商的支持欲在流媒体领域称雄的Microsoft公司称, 已经有45家企业选择Windows Media媒体播放器作为自己的流媒体软件, 并参加了Microsoft发起的“Windows媒体宽带启动动议”。这是一个支持媒体播放器软件的企业联盟。其他的涉及相关内容的企业也在积极寻求合作的途径。这就使得流媒体在技术、标准以及服务协议上有可能实现统一, 便于数字图书馆信息共享。 3.6 流媒体文件的处理过程中已经形成了一套固定操作录制、编辑, 利用视频编辑硬件和软件对它进行数字化处理;数字化的视频和音频内容被编码为流媒体格式;媒体文件或实况数据流被保存在安装了流媒体的服务器上;用户点击网页请求视频流或访问流内容的数据库;服务器向最终用户提交数字化内容, 用户利用在桌面上显示媒体内容的播放程序来观看数字化内容。 4 数字图书馆基于流媒体技术信息共享中可能遇到的问题及解决方法4.1 流媒体技术种类繁多, 需要决定以哪一种为处理的范本和提供的形式目前应用最广的是Real技术, 而Microsoft公司的Windows Media技术的核心ASF却很有发展前途。这就使工作者面临选择的困难, 可行的方法是向用户提供Real格式, 在保存过程中采用WM格式, 两者的转换以一定的规则为依据。 4.2 版本不同会导致播放过程中的不兼容, 影响用户使用高版本播放工具是可以播放低版本文件的, 反之则有可能行不通。 4.3 参数设置的不同导致文件大小和文件质量的不同在数据采集和数据转换的过程中, 参数设置的不同会使馆藏文件出现优劣不一致的情形, 不利于多媒体文件整体保存, 也给用户的选择带来困难。可以采用某种参数作为行业标准, 以此为基础提供多形式和样本的服务。 4.4 转换工具的不同导致文件的大小及质量不一致这是因为在不同的工具环境下, 采用的算法是不同的。建议在这种转换过程中使用特定的工具, 它不一定是技术最好的, 但可以是市场应用最广的, 有利于用户使用的。 5 共享管理流媒体作为一种应用性极强的多媒体形式, 在数字信息分类过程中, 应在关注多媒体一级类目的同时, 二级类目上予以标注, 可以使这一类型文件作为整体, 这样既便于处理和保存, 同时有利于和用户展开交流。 5.1 采用国际性标准描述文件比如, 可以应用MPEG-7等对多媒体进行描述的新标准, 即Multimedia Content Description Interface (多媒体内容描述接口) 。具有上述附加信息的存储素材就可以被方便地索引和搜索了。在该标准中提供了一种将声音和图像内容作为在时间 (同步) 和空间 (屏幕) 上有一定联系的对象来编码的方法。该方式的特点在于对描述特征的自动提取, 不仅适合于存储应用, 也适合于流式应用, 能够对信息进行准确定位。只有在这种前提下, 才能够快速高效地搜索用户感兴趣的素材, 达到信息共享。 5.2 检索A/V信息, 应构造便于检索的系统结构应用最新技术, 对数据进行预处理, 如语音、图像处理, 视频和音频分割, 特征提取、分类等。 5.3 完善系统用户的查询, 包括用户查询接口和搜索引擎, 为客户机安装检索软件等在检索时, 不仅要标注客观特征, 如图像和声音等, 同时要标注主观感情, 如音乐和画面表达的思想或者体现的情绪, 也有可能形成一段合成的标注, 以体现综合背景。最重要的一点是加强各数字图书馆之间的合作, 保证数据传输的准确性, 以利于数据共享。 6 基于流媒体信息共享的障碍及发展趋势当前, 由于流媒体的高压缩率和带宽资源的有限, 即使使用RealPlayer或微软的播放器以每秒20帧的缓慢速度实时播放, 图像也还产生抖动, 并且有时还会产生声音与影像的脱节或跳跃。 由于中心资源及传输方式的局限, 目前尚没有内容提供商能承担得起对大量用户同时传输影视流的费用和能力。所以, 基于目前的现状及技术, 带宽尚只能满足基本的互联网用户。流媒体的优势目前也只在于能快速访问电影。不过, 流媒体技术已趋于成熟, 并引起全球众多著名企业的关注。盖茨也认为, 流媒体是微软真正看好的发展方向。它必将成为个人电脑和网络设备应用的主流, 未来的工作场所将发生巨大的变化。流媒体的出现和广泛应用将为数字图书馆节省大量的资金, 因为教育资源可以通过观看网上录像的方式进行。媒体服务系统不同于网络文件服务系统。从功能实现上, 流媒体网络服务系统和传统的网络文件服务系统虽然有许多相似之处, 但流媒体更为强调对高速、稳定和连续的访问流支持, 强调对同步的支持, 从而确保媒体数据的按时到达。所以正如图像用户对计算机的影响一样, 流媒体服务系统也将对计算机的硬件和软件设计产生重大影响。 7 结 语随着信息技术的革命与发展, 数字媒体逐渐改变着传统的传播方式, 从文字传递到E-mail, 从电话到网络会议, 从物流到电子商务, 从教室授课到远程教育等等, 流媒体技术的迅速发展更对这场信息革命起到了推波助澜的作用。我们有理由相信, 对流媒体的处理和大量应用, 将为数字图书馆和用户之间的信息共享带来一场革命。 |
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