流媒体在图书馆声像资料数字化建设中的应用

张锋

（武汉大学软件工程国家重点实验室，湖北 武汉 430079）

1 前盲

现代图书馆的馆藏除传统的印刷型文献外还收藏有大量的多媒体资源，其中VCD、DVD类教育片占有相当大的比重。传统的VCD服务器能借助于VCD（DVD）播放机来播放，要受到场地和其它因素的限制，播放时必须独占该资源而不能再被其它读者使用，很显然，这种服务方式已很难满足要求。随着电信的普及、互联网的兴起、多媒体技术的研究和开发，推动了流媒体技术的迅速崛起.也为我们提供了解决多媒体服务的有效方法，流媒体技术应用于现代图书馆服务已成为必然。同时，在向数字化图书馆的发展过程中，流媒体技术也是多媒体资源数字化的最有效工具。

2 流媒体

（Streaming Media）是一种新兴的网络传输技术，它是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式，而流式传输方式则是将A/V（音频/视频）、3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时地传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需要经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备（硬件或软件）对压缩的A/V（音频/视频）、3D等多媒体文件解压后实时播放。因此，流媒体的一个重要特征是对时间的敏感性，这正是实时性要求应用所必需的，所以这类应用与流媒体密不可分是十分自然的事情。流媒体的实现主要取决于网络带宽和压缩算法的提高。今天，随着网络协议的改善、网络基础设施和压缩技术的发展，流媒体的实现已经变得越来越容易了。因而，在图书馆尤其是高校图书馆的多媒体数字化建设中，流媒体技术可望被广泛应用而成为图书馆声像资料数字化建设中的重要选项。

3 流媒体技术原理

流文件的传输实现需要缓存。因为因特网以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时A/v源或存储的A/V文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就小，甚至先发的数据包还有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，从而使媒体数据能连续输出并保证效果，而不会因为网络哲时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据:通过丢弃已经播放的内容。流可以重新利用窄出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容，流式传输的实现需要合适的传输协议。由于TOP需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方案中，一般采用HTTPTCP来传输控制信息，而用RTP/UDP来传输实时声音数据。流式传输的过程一般是这样的:用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器Web服务器之间使用IP/TCP交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来，然后客户机上的Web浏览器启动A/V Helper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V搜索相关的服务器地址。A/V Helper程序及A/V服务器运行实时流控制协议（RTSP），以交换A/V传输所需的控制信息，与CD播放机或VORS所提供的功能相似。RTSP提供了操纵播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V客户程序（一般可认为客户程序等同于Helper程序），一般A/V数据抵达客户端，A/V客户程序即可插放输出。需要说明的是，在流式传输中，使用RTP/UDP和RTSP/TOP两种小同的通信协议与A/v服务器建立联系，是为了能够把服务器的输出到运行-A/V Helper程序所在客户机的目的地址。实现流式传输一般都需要专用服务器和播放器。

4 流媒体播放方式

4.1 单播

在客户端和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，这种传送方式称为单播。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询，而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放；管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。

4.2 组播

IP组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。采用组播方式，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。媒体服务器只需要发送一个信息包，而不是多个；所有发出请求的客户端共享同一信息包。信息可以发送到任意地址的客户机，减少网络上传输的信息包的总量。网络利用效率大大提高，成本大为下降。

4.3 点播与广播

点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。

广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。例如，用户不能暂停、快进或后退该流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户。使用单播发送时，需要将数据包复制多个拷贝，以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户，而使用广播方式发送，数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，而不管用户是否需要，上述两种传输方式会非常浪费网络带宽。组播吸收了上述两种发送方式的长处，克服了上述两种发送方式的弱点，将数据包的单独一个拷贝发送给需要的那些客户。组播不会复制数据包的多个拷贝传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些客户，保证了网络上多媒体应用占用网络的最小带宽。

5 流媒体技术的解决方案

目前、技术较为先进、产品已相当成熟的流媒体系统主要有:RealNetworks公司的RealSystem、微软公司的Windows Media、Apple公司的QuickTime.其中、微软的Windows Media是目前选用较多的解决多媒体服务和数字化的方案，它包括:Windows Media Encoder（编码器）、Windows Media Service（发布）、Windows Media Player（播放）三个部分。

5.1 Windows Media Encoder（编码器）

其主要功能是将各种各样的音视频多媒体内容转换成ASF格式（Advanced Streaming Format，高级流格式）的流媒体文件，ASF是一个开放的标准，能以多种协议在多种网络环境下支持数据的传送，它是专门为在IP网上传递有同步关系的多媒体数据而设计的，特别适合在IP网上传输。Encoder在工作中需处理大量的多媒体数据，对计算机硬件配置有一定的要求，最好在一台专用的计算机上运行，以防止系统被其它应用软件过多占用而影响编码效果。

Encoder在编码时间可根据客户端的网络条件选择28.8 Kbps至3 Mbps之间的数据速率，同时可对相应的参数进行设置，如压缩编码算法、图像尺寸大小、图像帧数、声音编码算法等等。

5.2 windows Media services（发布）

在完成流媒体的编码制作后，下一步的工作是流媒体文件在网上的发布。发布的模式有二种:一种是直接将ASF文件放在Web服务器上，用户通过HTTP协议进行下载或直接在线观看；另一种则通过windows Media服务器进行流媒体的播放，以实现实况发布、实时监督等功能，不论哪种发布模式。都需要windows Media services的支持。windows Media services的任务是以单播或广播的形式将音视频文件发送到客户端上，供客户端播放，还可承担视频点播、转播、实况直播等多种领域的应用。windows Media services能用于多种网络环境，在窄带的22Kbps视频流可以支持9000个用户，在宽带的100Kbps视频流可支持2400个用户。windows Media service集成在windows 2.00 server中可选安装.如要使用必须要在windows、windows 2000 server上选择添加安装。

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