流媒体系统的关键技术研究

张扬

摘 要：流媒体是现代信息技术快速发展的产物。流媒体技术的应用，对人们的工作和生活产生了巨大影响。本文基于流媒体的基本概念，具体阐述了流媒体系统中的关键技术，以期为促进流媒体技术的不断进步提供一定的指导意义。

关键词：流媒体系统；关键技术；研究实现

现阶段，网络技术和流媒体技术的不断发展，推动了流媒体业务的兴盛。其中，新闻出版、电子商务以及远程医疗等领域中流媒体业务的应用，极大地丰富了互联网的相关功能。从现有的媒体市场发展状况来看，流媒体行业已经逐渐地出现了一个较为稳定的转变趋向，即从传统的流媒体协议向回到纯HTTP下载。加强对流媒体系统关键技术的研究，对促进流媒体业务的良好发展具有重要意义。

1 流媒体的基本概念

流媒体主要是指在网络运行过程中，以流的形式传输各种音频、视频以及其它多媒体文件的一种形式（如下图1所示）[1]。作为一种有效的媒体网络传输技术，其能够将连续的音频视频信息经过特定的压缩，并上传到相关的网站服务器，用户可以在客户端下载的过程中欣赏视频，以相应地减少了用户的等候时间。不过，安装客户端的计算机需要创造一个缓冲区才能够支持流媒体技术的运行。通常来说，在采用流式传输方式的系统当中，用户可以在短时间内利用计算机系统中相应的播放器对已经完成压缩的视频或音频等流式媒体文件进行播放，其它剩余的部分可以继续下载，并持续到播放结束。

在这样的一个过程中包含着一系列相关的“包”，简称为“流”。当流媒体技术进入人类的生产生活领域中，人们可以在网上交互聊天时，可以直接地采用语音的形式进行输入。同时，如果双方想要看到彼此的相貌和表情，那么只需要彼此安装一个摄像头即可。用户在对流媒体内容进行访问时，往往不是直接地可以获取相关音频视频媒体内容，而是需要经过特定的媒体发布指定文件。一般来说，这些文件主要包括三种形式，即媒体压缩格式，媒体流格式以及媒体发布格式。

2 流媒体系统中的关键技术研究

一个完整的流媒体系统大致包括编码工具、服务器以及播放器等部分[2]。其中，编码工具主要负责将不同的多媒体文件进行编码压缩，从而转换成适合在网络上进行传输的格式。服务器则主要用于多相关用户发布的一些多媒体内容进行存储和管理维护。播放器主要是指用户在客户端的计算机上呈现已经被解码的媒体内容。笔者在此主要探讨的是流媒体编码解码的有关技术。

流媒体的传输过程大致为：起初，用户根据自身的需要，选择一种符合要求的流媒体服务，用Web浏览器根据HTTP协议，对不同的信息进行交换控制，并在服务器中检索出需要传输的即时数据（如下图2所示）。常见的流媒体编码压缩技术包括可伸缩性编码技术、多媒体标准技术以及对等网络技术等。MPEG是指运动图像专家组，主要负责制定一些适用于数字存储技术、广播电视等应用场合的音频视频数据压缩编码标准。MPEG格式标准大致包括MEPG-1，MEPG-2，MEPG-4，MEPG-7和MEPG-21。其中，MEPG-1的标准主要包括五个部分，系统层、图像层、声音层、一致性测试层以及软件仿真技术报告五个部分。系统层主要说明了如何根据图像层和声音层的相关规定，对音频和视频进行复合编码。一致性测试层则主要说明了对解码器和编码器的输出比特流进行检验，是否符合系统层、图像层以及声音层相关部分的规定。软件仿真技术报告则是一个用较为完整的C语言完成的一个编码解码器。多媒体将已经选定的所有元素，诸如文字、音频、静态图像、图形以及视频等集成到单一的媒体对象当中。流技术可以帮助用户在媒体对象中被读取、收听或者观看的过程中实现对象的传输。其中，视频图像数据之间具有较为密切的关系，因此在对其进行编码的过程中需要对大量的冗余信息进行清除。帧间编码技术是一种常见的清除时域冗余信息的方式，大致包括三个部分，第一个部分是运动补偿部分，即通过对先前的局部图像进行分析和预测现有的局部图像，以减少帧与帧之间陈列的冗余信息。第二个部分是运动表示，主要是对不同区域的图像进行分析，然后根据用户需要选定不同的运动矢量对运动信息进行描述，并通过熵编码进行压缩。第三个部分是运动估计，即指从视频序列中抽取一部分有用的运动信息作为补偿。对空域冗余信息进行去除则主要使用的帧内编码技术和熵编码技术。其中，熵编码技术是一种无损编码技术，主要负责的是对变换和量化后所得到的系统和运动信息进行更深入地压缩。由于帧内图像和预测差分信号中都含有较多的空域冗余信息，此时需要充分地发挥变换编码器的功能，将空域信号变换到另一个新的正交矢量空间当中[3]。当对不同的冗余信息进行编码之后，系统会自动地产生一批变换的系数，通过对这些系数进行不同量化的对比，保证编码器的输出可以达到特定的位率。

互联网的发展和普及，流媒体系统的相关技术也将不断成熟，为流媒体业务的拓展提供了广阔的发展前景。

[参考文献]

[1]苏静，刘明，马玉春.基于P2P的流媒体系统关键技术的研究[J].电脑知识与技术.2010（05）.

[2]凌燕，蓝善祯，徐品，潘丽.流媒体系统关键技术概述[J].电视技术.2012（02）.

[3]杨戈，田慧瑾.云环境下流媒体传输关键技术[J].计算机系统应用.2013（12）.