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導(dǎo)語：在流媒體技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：家庭設(shè)備，高增值服務(wù)
1. IPTV內(nèi)涵及特點(diǎn)
IPTV,也叫網(wǎng)絡(luò)電視,是指基于IP協(xié)議的電視廣播服務(wù)。該業(yè)務(wù)以電視機(jī)或個人計算機(jī)為顯示終端,通過機(jī)頂盒接入寬帶網(wǎng)絡(luò),可以向用戶提供數(shù)字廣播電視、VOD點(diǎn)播、視頻錄像等諸多寬帶流媒體業(yè)務(wù)。論文參考網(wǎng)。
IPTV的主要特點(diǎn)在于其交互性和實(shí)時性。相對于傳統(tǒng)的電視業(yè)務(wù),IPTV業(yè)務(wù)具有如下一些優(yōu)勢:
(1)用戶可以根據(jù)個人的喜好選擇使用IPTV業(yè)務(wù)所提供的高質(zhì)量(接近DVD水平的)內(nèi)容。
(2)用戶可以在任何時間觀看已經(jīng)播放的視頻節(jié)目或已經(jīng)存在的內(nèi)容信息。
(3)從技術(shù)和業(yè)務(wù)本身的特點(diǎn)來看,IPTV業(yè)務(wù)可以向用戶提供無限數(shù)量的不同信息,為用戶提供個性化信息。論文參考網(wǎng)。
(4)IPTV業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了媒體提供者和媒體消費(fèi)者的實(shí)質(zhì)性互動。
2. IPTV的熱點(diǎn)技術(shù)
2.1流媒體技術(shù)
所謂流媒體是指采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nter-net/Intranet播放的媒體格式,如音頻、視頻或多媒體文件。流媒體在播放前并不下載整個文件,只將開始部分內(nèi)容存入內(nèi)存,在計算機(jī)中對數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存并使媒體數(shù)據(jù)正確地輸出。流媒體的數(shù)據(jù)流隨時傳送隨時播放,只是在開始時有些延遲。顯然,流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸,流式傳輸主要指將整個音頻和視頻及三維媒體等多媒體文件,經(jīng)過特定的壓縮方式解析成一個個壓縮包,由視頻服務(wù)器向用戶計算機(jī)順序或?qū)崟r傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中,用戶不必像采用下載方式那樣等到整個文件全部下載完畢,而是只需經(jīng)過幾秒或幾十秒的啟動延時,即可在用戶的計算機(jī)上利用解壓設(shè)備對壓縮的A/V、3D等多媒體文件解壓后進(jìn)行播放和觀看。此時多媒體文件的剩余部分將在后臺的服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。與單純的下載方式相比,流媒體可以邊下載邊播放,這種流式傳輸方式不僅使啟動延時大幅度地縮短,而且對系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低,極大地減少了用戶在線等待的時間。論文參考網(wǎng)。與平面媒體不同。流媒體最大的特點(diǎn)在于互動性,這也是運(yùn)用了流媒體技術(shù)的IPTV最具吸引力的地方。
2.2 音、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)
眾所周知,媒體傳輸系統(tǒng)之間的互操作性至關(guān)重要,而保持這種互操作性的關(guān)鍵,就是需要制定傳媒設(shè)備制造商及運(yùn)營商在制造產(chǎn)品及提供服務(wù)過程中必須遵守的開放標(biāo)準(zhǔn)。在提供網(wǎng)絡(luò)流媒體服務(wù)方面,已經(jīng)有數(shù)個音、視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)得到較充分的發(fā)展。
2.2.1視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
通過對視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的壓縮效率、可擴(kuò)展性、容錯能力及占用的運(yùn)算資源等因素加以折衷考慮,最適合目前IPTV網(wǎng)絡(luò)傳輸及終端制造水平的應(yīng)該是M PEG-4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。M PEG-4標(biāo)準(zhǔn)的制定開始于1995年,于1999年2月M PEG專家組正式公布了M PEG-4(ISO/IEC 14496)V1.0版本。同年底M PEG-4V2.0版本亦告完成,且于2000年年初正式成為國際標(biāo)準(zhǔn),是第一個基于音視頻內(nèi)容或?qū)ο蟮木幋a標(biāo)準(zhǔn),它從音視頻場景中,按照人的直觀感受分為若干個音視頻對象,并分別對這些對象進(jìn)行形狀、紋理及運(yùn)動矢量等編碼,而不是象傳統(tǒng)編碼方式那樣是基于像素進(jìn)行編碼。M PEG-4視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),作為MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的一部分,通常稱為M PEG-4視頻。它提供了大量視頻編碼工具,而這些工具都要占用一定的運(yùn)算資源。設(shè)備的復(fù)雜度及成本較高。為了滿足不同層次的應(yīng)用,在不損失互操作性的前提下,M PEG-4定義了由對象類型,類(Profile)及等級(Level)組成的分級策略。M PEG的類規(guī)定了用于協(xié)同操作點(diǎn)(interoperability point)的技術(shù),等級規(guī)定了一個類的范圍或大小。
2.2.2 音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)
在音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定上,目前人們將注意力集中到幾個現(xiàn)存的蜂窩通信語音編碼標(biāo)準(zhǔn)上。這些標(biāo)準(zhǔn)包括AM R(Adaptive M ulti-R ate)編碼算法以及EVRC(Enhanced Variable R ate C oder)編碼算法等,這兩種算法都具有良好的抗誤碼能力。M PEG-4音頻包括如M PEG-4 AAC(Advanced Audio Coding)等音頻編碼標(biāo)準(zhǔn),以支持寬帶、可擴(kuò)展音頻通信。
2.2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)
流媒體的含義即按照實(shí)時或點(diǎn)播方式通過網(wǎng)絡(luò)向通用媒介進(jìn)行音視頻廣播,而面向連結(jié)的TC P需要較多的開銷,故不太適合傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)。流媒體傳輸一般采用實(shí)時傳輸協(xié)議R TP/U D P來傳輸實(shí)時多媒體數(shù)據(jù)。
2.2.4 顯示終端設(shè)備制造技術(shù)
2005年7月海爾在青島國際消費(fèi)電子博覽會上,正式對外國內(nèi)第一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的流媒體電視新品“美高美”系列數(shù)字平板電視。美高美可以通過流媒體接口實(shí)現(xiàn)與多種外設(shè)的無縫連接,并讀取16種流媒體文件,而且還可以同時接駁兩個外部存儲設(shè)備,不同存儲器中的流媒體文件可以經(jīng)由電視平臺互動轉(zhuǎn)存,必將推動IPTV更廣泛使用。
3. IPTV最新動態(tài)與開發(fā)展望
在國外,IPTV已進(jìn)入實(shí)質(zhì)運(yùn)營階段,據(jù)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)美國加特納公司的報告,2006年,歐洲網(wǎng)絡(luò)電視供應(yīng)商的收入預(yù)計將達(dá)到3億多歐元,而到2010年其收入則可達(dá)到30億歐元。中央電視臺2005年正式向全國推出網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)服務(wù),該業(yè)務(wù)的內(nèi)容主要利用中央電視臺目前已有的40萬小時的電視節(jié)目。同時中國兩家最大的商業(yè)IP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者中國電信和中國網(wǎng)絡(luò)通信公司也在進(jìn)行IPTV的試驗或試運(yùn)行。2006年4月,國家廣電總局首次正式發(fā)放網(wǎng)絡(luò)電視牌照,而擁有央視背景的中視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有限公司和上海文廣旗下的東方網(wǎng)絡(luò)電視有限公司,成為了首批獲準(zhǔn)經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)電視的“幸運(yùn)兒”。由于網(wǎng)絡(luò)電視必須依靠寬帶運(yùn)營商傳送節(jié)目,國內(nèi)許多電信企業(yè)也借機(jī)進(jìn)入了這一市場。
總之,IPTV蘊(yùn)涵著巨大的商機(jī),是未來廣電網(wǎng)新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)和增值服務(wù)。將來三網(wǎng)合一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還會帶來各種融合業(yè)務(wù)形態(tài)。
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關(guān)鍵詞：P2P；流媒體；服務(wù)技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類號：TP271文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)05-1059-03
隨著社會的不斷變化發(fā)展，我國的科技水平也越來越高，據(jù)相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)現(xiàn)示，目前我國的網(wǎng)民數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了8000多萬。在這個十分龐大的隊伍中，使用寬帶上網(wǎng)和專線上網(wǎng)的用戶數(shù)占到了絕大多數(shù)。這樣一來，就使得寬帶接入的步伐不斷加快，市場競爭也日益激烈。很多的網(wǎng)絡(luò)公司為了在競爭中站穩(wěn)市場，采取了一系列的手段和措施，但最主要的是要看國內(nèi)的消費(fèi)市場能不能接受這些運(yùn)營商所提供的各種服務(wù)。就現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r來看，文字，音頻和視頻這種三位一體化的信息服務(wù)在市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位。我們通過國外相關(guān)市場的調(diào)查得知，其有將近一半的網(wǎng)民會經(jīng)常使用流媒體，因此目前寬帶內(nèi)容的主體就從原來的網(wǎng)頁逐漸轉(zhuǎn)變成了流媒體。我們的網(wǎng)絡(luò)公司如何利用自身資源去搶占流媒體服務(wù)市場，成為了在新一輪競爭中致勝的關(guān)鍵因素。
目前我們視頻和音頻的資源數(shù)據(jù)量很大，其對網(wǎng)絡(luò)的帶寬以及服務(wù)器的性能提出了很高的要求，但是其卻無法滿足這種要求，所以就會嚴(yán)重阻礙流媒體’業(yè)務(wù)的發(fā)展。舉個例子，一個比較大的視頻節(jié)目假如同時有上千人進(jìn)行訪問，那么其網(wǎng)絡(luò)帶寬必須達(dá)到300MbPs以上?？墒悄壳澳軡M足這些條件的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器卻相當(dāng)?shù)纳?，一旦有更多的用戶需要訪問，其就很難滿足需求。因此，我們要解決上述的問題就必須使用服務(wù)器集群來提高整個流媒體系統(tǒng)的相關(guān)性能。另外，我們還可以使用分布式系統(tǒng)，通過相關(guān)技術(shù)將流媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁鞯兀@樣用戶在上網(wǎng)的時候就能就近訪問。上面的兩種方案雖然能從一定程度上解決增大了流媒體服務(wù)系統(tǒng)容量的難題，但是面對越來越龐大的用戶群，還是無法滿足全部的需求。并且，在具體的實(shí)施過程中，這兩種方法的成本十分昂貴，系統(tǒng)的復(fù)雜程度也大，采用起來不大現(xiàn)實(shí)。
那么，如何采用現(xiàn)有的資源和寬帶資源去普及流媒體業(yè)務(wù)呢，P2P技術(shù)就是我們要找尋的最為理想的答案。這種P2P技術(shù)是指通過各個系統(tǒng)之間的直接交換最終達(dá)到計算機(jī)資源與信息資源的共享。如果我們能將這種P2P技術(shù)熟練的應(yīng)用于流媒體業(yè)務(wù)，那么就能夠從根本上解決之前服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器性能限制的問題。
1 P2P模式的流媒體服務(wù)技術(shù)
1.1 P2P與C/S模式的區(qū)別
這種P2P的模式是和傳統(tǒng)的C/S模式相比是有很大的區(qū)別的。以前傳統(tǒng)的C/S模式的服務(wù)系統(tǒng)，一個服務(wù)器要同時為三個端口提供數(shù)據(jù)，因此其占用鏈路的帶寬帶是到單個媒體流的三倍，其負(fù)載程度也是單個媒體流服務(wù)的三倍，如圖1所示。而我們所說的P2P卻極大的改變了這種情況，它使得用戶客戶端的空閑資源得到了合理充分的利用，從而提升了整個系統(tǒng)容量和性能。比如，圖2中四個用戶中的任意三個想要同時觀看一個流媒體的節(jié)目，那么其中的A只要為B和D技工數(shù)據(jù)，而剩下的C可以直接從B處獲取數(shù)據(jù)。這樣一來，整個系統(tǒng)對A的性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求就有所降低，大大的減輕了它的負(fù)擔(dān)。
這種P2P技術(shù)一方面利用服務(wù)器性能和服務(wù)器端的資源來進(jìn)行操作，另一方面還合理地利用了計算機(jī)客戶端的性能以及其帶寬資源。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的不斷增多，這種P2P模式的流媒體服務(wù)系統(tǒng)用戶數(shù)量相應(yīng)的也可以達(dá)到無限大。
1.2概述
我們所說的這種P2P模式的流媒體技術(shù)是相對于傳統(tǒng)的C/S模式而言的。傳統(tǒng)的C/S模式存在比較大的局限，由于其只能使用服務(wù)器的資源提供相關(guān)的服務(wù)，那么其服務(wù)的質(zhì)量和容量就受到了很大的限制。但P2P模式卻徹底改變了這種現(xiàn)象。一方面它能合理的利用服務(wù)器的資源，而另一方面它還能合理地使用用戶們計算機(jī)中的空閑資源。這樣的話，用戶在享受流媒體服務(wù)的同時，也可以享受到其計算機(jī)閑置資源為其所提供的另一些相關(guān)服務(wù)，那么，其整個的流媒體服務(wù)系統(tǒng)的資源就不再僅僅只是服務(wù)器的資源，還會包括用戶計算機(jī)閑置的相關(guān)資源。一旦這樣的用戶數(shù)量增多，其消耗的資源也就會相應(yīng)的增加，于是那些新增的用戶就會提供新的資源與數(shù)據(jù)。這樣一來，其便給我們使用P2P這種高品質(zhì)和大容量的流媒體服務(wù)系統(tǒng)提供了可能性。
因此，這種P2P模式的流媒體服務(wù)系統(tǒng)是在不改變現(xiàn)有的流媒體架構(gòu)和傳輸協(xié)議基礎(chǔ)上進(jìn)行的，有些時候甚至還可以不改變現(xiàn)
圖1
圖2
有的系統(tǒng)，只要增加新的板塊和功能就可以實(shí)現(xiàn)。具體來說，P2P模式的流媒體服務(wù)系統(tǒng)只要在目前現(xiàn)有的流媒體服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改變其在原有C/S模式下的服務(wù)方式和數(shù)據(jù)傳輸途徑，就可以達(dá)到理想化的效果。
圖3
具體來說P2P模式的服務(wù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)請求同一節(jié)目的用戶歸為一組的要求，然后，我們便可將該組用戶當(dāng)作結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一棵樹。如圖3所示，這種樹狀的結(jié)構(gòu)能夠避免用戶在使用的時候計算機(jī)互傳送出相同的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)風(fēng)暴這種情況。我們看到，其服務(wù)器為數(shù)的根基，其中的第一層用戶可以直接從服務(wù)器那獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，而第二層的用戶可以從第一層的用戶那里獲取數(shù)據(jù)，就這樣以此類推。
但是，用戶所使用的計算機(jī)和服務(wù)器本身相比還是存在一定差異的。因為，用戶的計算機(jī)是由其自己控制的，如果隨意的退出節(jié)目的觀看，就會導(dǎo)致其不能再為其他的用戶服務(wù)，而且，目前用戶計算機(jī)的性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬都不是很好，一般能支持的用戶數(shù)相 當(dāng)?shù)挠邢蕖＿@樣的話，用戶的計算機(jī)在整個P2P模式下便具有了短暫性的缺陷，怎樣保證其退出之后不影響其他用戶的收看就成了解決問題的關(guān)鍵。
通過對其的詳細(xì)分析和研究，我們發(fā)現(xiàn)可以采取冗余的數(shù)據(jù)路徑。具體來說就是在一條數(shù)據(jù)路徑獲取失敗后，其用戶直接從另一條路徑獲取數(shù)據(jù)，隨后在觀看當(dāng)前節(jié)目的用戶組里面找一條新的數(shù)據(jù)路徑作為備份。這樣，通過這些冗余的數(shù)據(jù)路徑，相關(guān)用戶計算機(jī)之間信息交換就比較的穩(wěn)定，我們將這種結(jié)構(gòu)稱為控制網(wǎng)絡(luò)。
1.3 PSP模式中數(shù)據(jù)傳輸樹的建立
我們可以將VOD和在線教育等其他的流媒體應(yīng)用都簡化為讓服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)上直播。這種網(wǎng)上直播實(shí)質(zhì)上就是讓那些觀看節(jié)目的用戶從相關(guān)的服務(wù)器那消費(fèi)一樣的媒體數(shù)據(jù)。我們將用戶之間數(shù)據(jù)傳輸路徑構(gòu)成一種樹狀的結(jié)構(gòu)，其稱為數(shù)據(jù)傳輸數(shù)。這種數(shù)據(jù)傳輸樹要在用戶不斷增加的情況下才能建立起來，我們?yōu)榱诉@個樹能順利的建立，相關(guān)的服務(wù)器便需要維護(hù)一些信息。比如，我們要清楚當(dāng)前的樹中有哪些是還能接納新的結(jié)點(diǎn)的，這些結(jié)點(diǎn)的端口和地址如當(dāng)前樹中哪些結(jié)點(diǎn)還有能力接納新的結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)的lP地址和端口以及一些用戶計算機(jī)性能和出口帶寬的相關(guān)數(shù)據(jù)具體是怎樣的等等。
1.4 PSP模式的控制網(wǎng)絡(luò)
因為用戶的計算機(jī)具有短暫性的特點(diǎn)，我們要確保所有的用戶都能收看到穩(wěn)定的節(jié)目，就要增加上面所說的冗余的數(shù)據(jù)傳輸路徑，這樣才能讓用戶的計算機(jī)能與其他用戶的計算機(jī)進(jìn)行信息上的交換，萬一為自身提供服務(wù)的用戶失敗，那么就能最快的從其他用戶那里獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。
2評價及應(yīng)用
服務(wù)器的能力和網(wǎng)絡(luò)資源是整個流媒體服務(wù)系統(tǒng)中重要的兩種資源。首先，這種新的P2P模式流媒體技術(shù)客服了服務(wù)器自身資源上的限制，其通過合理地利用相關(guān)用戶的計算機(jī)空閑資源來提供另一部分的服務(wù)，大大提升了整個系統(tǒng)的能力。而在我們傳統(tǒng)的C/S模式下，其提供服務(wù)時僅僅只使用相關(guān)的服務(wù)器資源，而P2P模式卻真正實(shí)現(xiàn)了為服務(wù)器和所有用戶提供資源。這樣一來，隨著用戶數(shù)量上的不斷增多，整個系統(tǒng)的容量和性能也會得到很大的提升。其次，在原有的C/S模式下，如果服務(wù)器端口要支持很多路的用戶就要擁有巨大的網(wǎng)絡(luò)帶寬。這其中，流媒體數(shù)據(jù)帶寬占用量是最大的，其將嚴(yán)重的制系統(tǒng)所提供的內(nèi)容和節(jié)目品質(zhì)。而在P2P模式下，它不僅能合理的利用用戶的計算機(jī)資源，同時還能合理的使用相關(guān)客戶端的寬帶資源，從而使得帶寬資源將隨著用戶數(shù)量的不斷增多而不斷增大。所以，在理論上這種P2P模式的流媒體服務(wù)容量是可以變的無限大的，但是我們考慮到目前的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)狀況和P2P技術(shù)上仍然存在的一些缺點(diǎn)，其要達(dá)到無限量的標(biāo)準(zhǔn)還是有一定難度的。但是，從目前來看，這種P2P模式下的一個簡單的PC服務(wù)器要提供上百萬甚至上千萬的用戶容量還是可以實(shí)現(xiàn)的。其在大大降低成本的同時，還解決了原來在C/S模式下存在的容量受限的問題，就目前現(xiàn)有的解決方案看，P2P模式無外乎是一個最為節(jié)約成本的理想化方案。
3結(jié)束語
目前，將P2P用于流媒體技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)誕生。如EMS系統(tǒng)和PeerCast系統(tǒng)等都隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展而日趨成熟。在相關(guān)的科學(xué)和教育領(lǐng)域，EMS系統(tǒng)已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用，而PeerCast系統(tǒng)則是被許多的音樂愛好者所青睞。這種P2P模式下的流媒體技術(shù)才剛走進(jìn)市場，走進(jìn)相關(guān)的公眾的娛樂和信息服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施之中，未來，其將逐漸的走向人們生活的方方面面?；谶@種模式的優(yōu)越性，我相信在不久的將來，其將迅速的占領(lǐng)相關(guān)市場，成為網(wǎng)絡(luò)信息時代不可或缺的服務(wù)技術(shù)。
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關(guān)鍵詞：Android；流媒體；手機(jī)電視；數(shù)據(jù)傳輸
中圖分類號：TN919.8
這幾年來新技術(shù)的創(chuàng)新、性能的提高、數(shù)據(jù)的普及、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展影響著運(yùn)營商的廣泛關(guān)注，中國移動和中國聯(lián)通伴隨著移動媒體的問世及它們的傳播內(nèi)容推出了手機(jī)電視業(yè)務(wù)。它利用網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)中最底層，自頂而下的為用戶提供數(shù)據(jù)傳輸，使用網(wǎng)絡(luò)等方式從終端上獲取信息、下載軟件播放數(shù)據(jù)信息即可。
Android系統(tǒng)平臺可以針對以上不同的多媒體業(yè)務(wù)，使用不同的頻帶和接入點(diǎn)來提高數(shù)據(jù)傳輸容量。打破傳統(tǒng)手機(jī)電視系統(tǒng)單一模式，增加音頻、視頻信息交互性、移動性、同步性，增強(qiáng)傳輸數(shù)據(jù)的共享性。手機(jī)電視利用Android平臺操作系統(tǒng)和流媒體技術(shù)收發(fā)電視節(jié)目業(yè)務(wù)。由于手機(jī)電視由音頻、視頻、圖片等構(gòu)成，數(shù)據(jù)容量大、視頻解碼算法復(fù)雜，加上移動傳輸數(shù)據(jù)流在終端上處理接收能力差、內(nèi)存數(shù)據(jù)容量等方面受限，導(dǎo)致視頻播放畫面出現(xiàn)模糊、停頓等問題。因此，手機(jī)電視采用流媒體技術(shù)，利用終端無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備點(diǎn)播音頻、視頻內(nèi)容，在傳輸過程中數(shù)據(jù)實(shí)施交互操作，同時提供實(shí)施同步音頻、視頻流的傳輸，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及時處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以便更好地控制信息流量。所以，基于Android流媒體技術(shù)在手機(jī)電視系統(tǒng)中的運(yùn)用具有重要的研究意義。
1 流媒體技術(shù)的運(yùn)用
當(dāng)今是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的時代，流媒體技術(shù)的產(chǎn)生不僅給運(yùn)營商帶來了利潤，同時還給用戶帶來了深遠(yuǎn)的影響?！傲髅襟w”不同于傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)，除了媒體所具有的聲音、文本、圖像等多種數(shù)據(jù)處理信息技術(shù)外，還可以運(yùn)用帶寬技術(shù)，進(jìn)行比特流傳輸，使得用戶終端可以接收到高品質(zhì)的音頻和視頻節(jié)目，在手機(jī)播放端多媒體文件下載與播放是同時進(jìn)行，實(shí)際上并不是單一的技術(shù)，它結(jié)合很多網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)對流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、壓縮、存儲。
1.1 流媒體文件的格式
手機(jī)電視采用流媒體技術(shù)以適合用戶終端在網(wǎng)絡(luò)上邊下載邊播放，而不是讓用戶終端無限制的等待文件下載完播放，也不是說其它類型的媒體不能在網(wǎng)絡(luò)上播放，只是需要加入一些數(shù)據(jù)代碼附加信息才能高效的在用戶終端操作。
1.2 流媒體傳輸?shù)奶攸c(diǎn)
手機(jī)電視在傳輸過程中將媒體文件進(jìn)行打包，通過傳輸視頻端向PC端連接、實(shí)時傳送。PC端經(jīng)過一段時間即可通過播放數(shù)據(jù)端對打包的文件解壓進(jìn)行觀看，剩余數(shù)據(jù)將在后臺進(jìn)行解壓。
（1）緩沖幅度遞減。結(jié)合流媒體傳輸技術(shù)，用戶終端不必浪費(fèi)大量的等待時間。一般情況下，手機(jī)終端用戶通過對影片的點(diǎn)擊，一分鐘內(nèi)畫面就可以在手機(jī)終端顯現(xiàn)，在播放過程中緩沖不會出現(xiàn)斷續(xù)狀況。
（2）緩沖存儲容量遞減。手機(jī)電視在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時都采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將數(shù)據(jù)化分為多個包進(jìn)行傳輸，然后動態(tài)選擇不同的路由，不會因網(wǎng)絡(luò)擁堵延長緩沖播放，同時數(shù)據(jù)不被保留在PC磁盤上，占據(jù)大量的存儲空間，從而遞減緩沖區(qū)。
（3）流媒體傳輸實(shí)時協(xié)議。雖然流媒體傳輸無需緩沖存儲容量的遞減，但仍離不開緩存，數(shù)據(jù)在傳輸過程中分解成若干等比例的比特流，由于網(wǎng)絡(luò)鏈接動態(tài)變化，可以自由選擇路由，故接收到的數(shù)據(jù)路徑和時間延遲也就有所不一，這時緩存起到一定作用，使數(shù)據(jù)暢通不會因網(wǎng)絡(luò)短暫擁塞而出現(xiàn)暫?，F(xiàn)象。
2 用戶終端設(shè)計
用戶終端主要功能，實(shí)現(xiàn)緩沖音、視頻連續(xù)播放。通過網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備合理選擇，并通過RTCP協(xié)議實(shí)時數(shù)據(jù)接收，確保傳輸過程中流媒體端與端之間數(shù)據(jù)安全可靠傳輸。
2.1 流媒體傳輸控制
傳輸數(shù)據(jù)過程中使用RTP和RTCP的傳輸流，首先將發(fā)送端模塊與發(fā)送路徑端進(jìn)行解析，發(fā)送端模塊會自動解釋用戶終端媒體相匹配，其中子模塊SDP解析將發(fā)送端數(shù)據(jù)封裝成識別的格式，并發(fā)送給協(xié)議模塊，調(diào)用協(xié)議在用戶終端播放畫面，開始執(zhí)行實(shí)時流媒體操作功能。
在設(shè)計Android手機(jī)電視系統(tǒng)時考慮采用嵌入其他播放器的方案，但是最終被一種簡單的有效的方法替代，雖然這種方法對部分流媒體文件格式有一定的局限性，但是其簡單有效的方案令人拍手稱贊，那就是直接使用Android系統(tǒng)中自帶的MediaPlayer播放軟件。下面列出手機(jī)電視系統(tǒng)選擇本地文件或在線文件播放的部分代碼。
setDataSource（）函數(shù)：[mw_shl_code=java，true]public void setDataSource（Context context， Uri uri， Map headers） {
String scheme = uri.getScheme（）；
if（scheme == null || scheme.equals（"file"）） {
setDataSource（uri.getPath（））；return；
}
AssetFileDescriptor fd = null；
try {
ContentResolver resolver = context.getContentResolver（）；
fd = resolver.openAssetFileDescriptor（uri， "r"）；
if （fd.getDeclaredLength（） < 0） {
setDataSource（fd.getFileDescriptor（））；
} else {
setDataSource（fd.getFileDescriptor（）， fd.getStartOffset（）， fd.getDeclaredLength（））；
}return；
} catch （Exception ex） {
} finally
setDataSource（uri.toString（）， headers）；
return；
}
2.2 RTCP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
RTCP數(shù)據(jù)傳輸過程與RTP數(shù)據(jù)協(xié)議一起使用，RTCP模塊會周期性地向服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器端接收到數(shù)據(jù)并向請求方發(fā)送RTCP報文包，這些報文包包含了發(fā)送與接收RTP數(shù)據(jù)包的數(shù)目等信息。遠(yuǎn)程流媒體服務(wù)器端根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中動態(tài)變化速率，從而為手機(jī)視頻媒體提供QoS保證。
2.3 云端安全控制
當(dāng)越來越多的用戶使用云計算，帶動云端數(shù)據(jù)和云應(yīng)用的發(fā)展，云安全的問題成為了困擾云計算發(fā)展的主要問題。由于多用戶和虛擬等特性，使傳統(tǒng)的安全技術(shù)已經(jīng)不能保障用戶的信息安全。因此需要從服務(wù)模式、部署模式等多個角度分析用戶在云端的數(shù)據(jù)安全問題，并針對這些云端數(shù)據(jù)安全，采用HDFS的數(shù)據(jù)刪除機(jī)制，解決數(shù)據(jù)殘留問題，結(jié)合數(shù)據(jù)覆寫算法，達(dá)到徹底銷毀數(shù)據(jù)的目的，同時通過采用多級可定義數(shù)據(jù)權(quán)限協(xié)議，平衡用戶在追求速度的同時能夠得到最佳的安全控制。
參考文獻(xiàn)：
[1]羅迎.移動流媒體相關(guān)技術(shù)分析[J].信息與電腦（理論版），2011（01）.
[2]張順利.移動流媒體業(yè)務(wù)在3G通信時代的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2009（09）.
作者簡介：利莉（1983-），女，江西景德鎮(zhèn)人，碩士，講師，研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：FMS4；實(shí)時網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔導(dǎo)；RTMFP；P2P
中圖分類號：TP37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)01-0144-05
Research of Audio and Video Interaction Technology Teaching Application Based on P2P of FMS4―Base on Web-Based Remote Teaching Guidance System
HU Shi-qing, ZHOU Bing
(Department of Educational Technology, Normal College, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China)
Abstract: In recent years, along with the development of information technology, web-based remote teaching guidance has become popular in the field of education guidance. But because Simultaneity of real-time video streaming is complicated and big, have led to the fact that it is difficult to develop the web-based remote teaching guidance system. Adobe Company release the latest FMS4 streaming media server in September of 2010, bring real-time video communication to P2P era. makes that FMS4 can be used to realize the P2P remote real-time video interactions and text communication function. Based on development of remote teaching guidance system, this paper analysis realization methods of P2P text Interaction function of FMS4, including the development environment, realization principle, key code and function etc. And analysis realization process of P2P real-time audio and video of FMS4, including the comparison RTMP with RTMFP agreement , principle and methods of realization based on P2P audio and video Interaction function of FMS4. through test and trial, Indicate that real-time and compressive capacity of the system have been obvious improved.
Key words: FMS4; Real-time Web-based Teaching Guidance; RTMFP; P2P
教學(xué)輔導(dǎo)作教學(xué)重要環(huán)節(jié)，它對鞏固教學(xué)效果，幫助學(xué)困生進(jìn)步，推動學(xué)優(yōu)生全面發(fā)展起到了重要作用[1]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)輔導(dǎo)的形式，呈現(xiàn)遠(yuǎn)程化、異地化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢。相對于傳統(tǒng)的面對面的教學(xué)輔導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)打破時間和地域限制，可以讓學(xué)生足不出戶得到教師的實(shí)時高效輔導(dǎo)，并且憑借其真實(shí)、直觀、實(shí)惠、便捷、安全的優(yōu)勢，快速發(fā)展成為了教育輔導(dǎo)市場的新方向。要開展網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)，它所依托的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)，成為了影響教學(xué)輔導(dǎo)效果的重要因素。
網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的理想方式是通過網(wǎng)絡(luò)提供師生面對面的實(shí)時交流，因此，教師和學(xué)生之間的實(shí)時音視頻傳播和文字交流質(zhì)量是遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)和核心功能，一個優(yōu)秀的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)必須要確保系統(tǒng)運(yùn)行時有流暢的實(shí)時性和豐富的交互性。
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)主要有泛智網(wǎng)、家教通、異地家教網(wǎng)、智龍網(wǎng)、24家教網(wǎng)等，這些遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)時視頻應(yīng)用，主要采用了兩種服務(wù)器：一種是開源的Red5，另一種是FMS服務(wù)器。其中Red5是一款基于Java的開源流媒體服務(wù)器，它依托RTMP協(xié)議來傳輸流媒體，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時視頻播放、遠(yuǎn)程共享對象、實(shí)時錄制等功能。由于開源的原因，目前成為了企業(yè)架設(shè)實(shí)時視頻通信服務(wù)時的優(yōu)先選擇[2]。FMS是Adobe公司推出的流媒體服務(wù)器，它是當(dāng)前實(shí)時視頻通信市場的主流服務(wù)器，它幾乎能滿足網(wǎng)絡(luò)實(shí)時視頻通信的所有應(yīng)用需求，是主流視頻服務(wù)廠商的偏愛。但由于Red5和FMS4.0之前版本的服務(wù)器，均采用基于TCP的RTMP協(xié)議來通信，不能支持低延遲和大的并發(fā)流，所以需要部署大量的邊緣服務(wù)器和增加服務(wù)器的帶寬，來保證視頻的流暢和通信質(zhì)量，從而大大增加了企業(yè)開發(fā)成本。
2010年9月Adobe系統(tǒng)公司了最新版本的FMS4，它基于RTMFP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了P2P技術(shù)，代表了當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時視頻交互技術(shù)。基于以上原因，我們在設(shè)計新版的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)中，采用了最新版的FMS4，實(shí)現(xiàn)了基于FMS4的P2P實(shí)時音視頻交互功能，將FMS4的P2P技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)領(lǐng)域，并對它進(jìn)行有益嘗試和研究。
1 FMS和P2P技術(shù)概述
FMS（Adobe Flash Media Server）是Adobe公司推出的流媒體服務(wù)器，它能夠提供優(yōu)秀的流媒體播放和實(shí)時通信功能，同時FMS還提供了強(qiáng)大的可定制腳本的服務(wù)器流媒體引擎[3]。通過這個引擎，允許建構(gòu)面向互聯(lián)網(wǎng)任何用戶群體的交互媒體應(yīng)用，以及基于FLV的傳統(tǒng)視頻點(diǎn)播服務(wù)(VOD)，還能夠建構(gòu)如視頻博客、視頻共享、視頻直播、在線游戲、視音頻聊天等交互性的雙向及多向應(yīng)用[4]。由于Adobe公司在網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用上的雄厚實(shí)力，以及Flash Player在網(wǎng)絡(luò)上廣泛應(yīng)用，F(xiàn)MS已成為多媒體應(yīng)用服務(wù)器端的主要系統(tǒng)平臺，如優(yōu)酷、土豆等大型視頻網(wǎng)站就采用了這項技術(shù)。
P2P又稱對等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它不會將所有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載聚集在較少的幾臺服務(wù)器上，而依賴網(wǎng)絡(luò)中參與者的計算能力和帶寬。在P2P應(yīng)用環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了客戶端的之間直接聯(lián)系，讓客戶端在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用P2P直接交互。在P2P環(huán)境中真正地消除中間商，使得網(wǎng)絡(luò)共享和交互變得更容易、更直接，因此，加入節(jié)點(diǎn)越多、整個系統(tǒng)的容量也越大[5]。這與傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器架構(gòu)剛好相斥，在那種架構(gòu)中每增加一個客戶端，意味著分享一份系統(tǒng)資源，系統(tǒng)的整體性能將下降[6]。P2P架構(gòu)的這種分布特性，在大流量的實(shí)時遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)中，對解決視頻帶寬緊張，提高視頻傳播的速度和質(zhì)量有明顯優(yōu)勢。
目前，在剛的FMS 4中，增加了最值得期待的新功能，對p2p的支持，提供了安全、可擴(kuò)展的P2P直播和點(diǎn)播功能。
2基于FMS4的P2P文本交互功能的實(shí)現(xiàn)研究
2.1基于FMS4的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
在FMS4之前的FMS流媒體服務(wù)器都沒有提供P2P功能，直到2009年Adobe才提拱了在Stratus2的流媒體服務(wù)器中使用P2P功能[7]。但要架構(gòu)Stratus2的P2P服務(wù)，首先要向Adobe公司申請開發(fā)密鑰，然后聯(lián)結(jié)Stratus服務(wù)器，如果成功將得到“NetConnection. Connect.Success”事件，并被分配一個獨(dú)特的256位peer ID，其它Flash Player客戶端必須通過個peer ID才能通信[8]。如果要進(jìn)行第二次開發(fā)，就會感到局限，因為不能自己部署服務(wù)器進(jìn)行局域網(wǎng)內(nèi)的開發(fā)運(yùn)營。令人高興的是，在最新的fms4中，p2p功能已經(jīng)集成進(jìn)來了，使得利用FMS開發(fā)多媒體服務(wù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，但要開發(fā)FMS4的P2P服務(wù)系統(tǒng)，開發(fā)環(huán)境要達(dá)到如下要求：（1）開發(fā)使用的Flex SDK要達(dá)到Flex SDK4.1以上版本，可以從Adobe官網(wǎng)下載，或者可以安裝目前最新版的Flash Builder4，它默認(rèn)的Flex SDK是Flex SDK4.1。（2）FMS流媒體服務(wù)器，必須是FMS4以上版本，可以從Adobe官網(wǎng)上獲得。（3）Flash Player要達(dá)到Flash Player10.1以上版本，如果是開發(fā)，最好使用debug版的Flash Player。
2.2基于FMS4的P2P文本交互功能的實(shí)現(xiàn)原理
在FMS4.0之前，如果我們要做一個多人實(shí)時在線交互的應(yīng)用，比如多人文本聊天功能時，我們需要通FMS服務(wù)器把所有在線用戶鏈接起來，如果網(wǎng)中的某個人需要向所有人發(fā)送信息，那所有信息都必須經(jīng)過FMS服務(wù)器發(fā)送，這樣才能實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)服務(wù)。這種模式在眾多用戶的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)中會使服務(wù)器的壓力增大，實(shí)時交流的服務(wù)質(zhì)量下降，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的滿意度[9]。假如教師A一個數(shù)據(jù)想給同網(wǎng)段的其他100個學(xué)生，那么這100個學(xué)生都需要通過服務(wù)器來與教師A通信，這無疑加重了服務(wù)器和教師A的負(fù)擔(dān)，影響了整個系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。而在FMS4.0中引入了NetGroup“群組”的概念，利用p2p的功能很好地解決了這個問題。當(dāng)教師A數(shù)據(jù)想讓同一個組中的其他100個學(xué)生接收時，那么當(dāng)教師A將數(shù)據(jù)發(fā)送到學(xué)生B時，學(xué)生B獲得所有數(shù)據(jù)后也可以將數(shù)據(jù)加入“群組”內(nèi)，同時出去，這樣學(xué)生B也成了數(shù)據(jù)的者，那么其他學(xué)生就可以不從教師A處獲取數(shù)據(jù)，從而可以減輕教師A的實(shí)時通信壓力。同時由于采用了P2P通信，教師與學(xué)生之間的數(shù)據(jù)交換不需要經(jīng)過服務(wù)器中轉(zhuǎn)，從而也大幅度降低了服務(wù)器負(fù)荷，保證了服務(wù)質(zhì)量。這就是新的基于FMS4.0的P2P模式，每個用戶都可以作為數(shù)據(jù)的接收者和發(fā)出者，參與的用戶越多，數(shù)據(jù)的副本就越多，服務(wù)的速度也就越快。
如圖1所示，基于FMS4的P2P文本交互功能的具體流程是：發(fā)送端和接收端分別向FMS4.0服務(wù)器發(fā)出聯(lián)接請求，如果FMS4服務(wù)器接收連接，發(fā)送端和接收端將分別收到連接成功的信息"NetConnection.Connect.Success"，此時發(fā)送端和接收端通過方法“new NetGroup(netConnec? tion, roupSpecifier.groupspecWithAuthorizations())”加入到同名的群組中。如果加入“群組”成功，發(fā)送端和接收端將收到“NetGroup.Connect.Success”狀態(tài)，這時發(fā)送端可以通過“netGroup.addHaveObjects(0, _dataLength -1)”將要發(fā)的數(shù)據(jù)加入群組的待發(fā)數(shù)據(jù)列表中。接收端收到“NetGroup.Connect.Success”狀態(tài)后，就可調(diào)用addWantObjects方法向發(fā)送端提出發(fā)送數(shù)據(jù)請求，此時發(fā)送端收到"Net Group.Replication.Request"狀態(tài)提示，發(fā)送端就可以響應(yīng)接收端的請求，通過調(diào)用“netGroup.省略.省略.index])”方法，以UDP協(xié)議的方式將需要的數(shù)據(jù)塊發(fā)送過去，然后“接收方”會收到"NetGroup.Replication.Fetch.SendNotify"的數(shù)據(jù)到達(dá)通 知，如果成功接收，接收端將進(jìn)入“NetGroup.Replication.Fetch.Result”狀態(tài)，數(shù)據(jù)全部接收完成后，接收端可將收到的數(shù)據(jù)重新合并呈現(xiàn)在接收端的視圖上，同時還可調(diào)用addWantObjects方法將數(shù)據(jù)添加到群組待發(fā)的數(shù)據(jù)列表中，接收端此時變成了新的發(fā)送端[10]。
部分關(guān)鍵代碼如下：
// "接收方"有數(shù)據(jù)到達(dá)時將觸發(fā)此處理，但目前尚未接收數(shù)據(jù)
case "NetGroup.Replication.Fetch.省略.index);//教師信息即將接收
break;
case "NetGroup.Replication.Fetch.Failed":
case "NetGroup.Replication.Fetch.省略.省略.object);//教師信息已接收
//接收完成以后，將數(shù)據(jù)添加到待發(fā)送對象列表，此時接收方又轉(zhuǎn)變成了發(fā)送方
netGroup.省略.省略.index);
//新建群組，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并加入群組
private function OnConnect():void{
var groupSpecifier:GroupSpecifier; //創(chuàng)建一個GroupSpecifier對象并設(shè)置相關(guān)參數(shù)據(jù)
groupSpecifier = new GroupSpecifier( groupNameText.text);
groupSpecifier.postingEnabled = true;
groupSpecifier.serverChannelEnabled = true;
groupSpecifier.objectReplicationEnabled = true;
groupSpecifier.ipMulticastMemberUpdatesEnabled=true;
netGroup = new NetGroup(netConnection, groupSpecifier.groupspecWithAuthorizations());
netGroup.addEventListener(_STATUS, NetStatusHandler);
}//將教師的聊天內(nèi)容加入“群組”的待發(fā)送列表，并顯示在界面
private function massageDisplay():void{
var _message:Object = new Object;
_message.user = userNameText.text;
_message.text = chatText.text;
_message.sequence = sequenceNumber++;
_message.sender = netConnection.省略Group.addHaveOb? jects(0, _dataLength - 1);
}
2.3基于FMS4的P2P文本交互功能的實(shí)現(xiàn)驗證
為了真實(shí)再現(xiàn)FMS4.0的P2P實(shí)現(xiàn)過程，我們在基于p2p的文本交互功能模塊中，將教師端的每條發(fā)送數(shù)據(jù)通過for循環(huán)向發(fā)送列表重復(fù)加了二十條，點(diǎn)擊發(fā)送將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后重開了二個學(xué)生端依次點(diǎn)“接收信息”。發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)谝粋€學(xué)生端接收完20條教師端的信息后，它自己開始接收第二個學(xué)生端的請求，此時第一個學(xué)生端變成了教師信息的發(fā)送端，其它學(xué)生端可以從第一個學(xué)生那里獲得教師信息。通過開多個窗口測試發(fā)現(xiàn)，加入學(xué)生群組的人越多速度會越快?；贔MS4.0的P2P文本交互功能演示如圖2。
3基于FMS4的P2P實(shí)時音視頻功能實(shí)現(xiàn)研究
Flash Player已經(jīng)在web視頻領(lǐng)域占有了重要的市場份額，這得益于FMS流媒體服務(wù)器卓越的性能和Flash Player的98%的普及程度。利用FMS流媒體服務(wù)器可以開發(fā)視頻點(diǎn)播或者實(shí)時視頻的應(yīng)用程序。視頻點(diǎn)播應(yīng)用程序是從服務(wù)器向客戶端提供已編碼處理的視頻流，這些音視頻流可以是歌曲、電影、電視劇等音頻或視頻文件，目前主流的優(yōu)酷、土豆等視頻網(wǎng)站就是采用的這種技術(shù)。實(shí)時視頻應(yīng)用程序是客戶端通過視頻采集設(shè)備如攝像頭等，將采集的實(shí)時視頻或音頻數(shù)據(jù)，通過FMS服務(wù)器發(fā)送給其它的客戶端或者是發(fā)送給FMS服務(wù)器保存處理。實(shí)況視頻的典型應(yīng)用包括視頻會議、遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)等。
3.1 RTMP與RTMFP
FMS4.0之前版本在提供視頻服務(wù)時，使用了Real-Time Messaging Protocol (RTMP)協(xié)議。RTMP是流媒體、共享對象、遠(yuǎn)程連接的優(yōu)秀選擇，它能滿足實(shí)時性要求不高的交互式音頻和視頻通信，當(dāng)同時在線的用戶數(shù)量大時，網(wǎng)絡(luò)通信的并發(fā)量就會倍增，對服務(wù)器就會產(chǎn)生巨大的壓力。在FMS4.0中采用了一種新的通信協(xié)議RTMFP（實(shí)時流媒體協(xié)議），RTMFP是Adobe公司開發(fā)的新的通信協(xié)議，它可以使終端用戶在基于Adobe AIR架構(gòu)的多個Adobe Flash播放器和應(yīng)用程序之間進(jìn)行直接通信[11]。RTMFP協(xié)議為應(yīng)用程序（如遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)）提供了高質(zhì)量的實(shí)時通信解決方案，同時，RTMFP協(xié)議也實(shí)現(xiàn)了視頻點(diǎn)播、實(shí)時直播等功能，客戶端用 戶通過麥克風(fēng)和攝像頭就能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的直接音頻或視頻通信交流。
通過表1，RTMFP與RTMP的比較，RTMFP在多個功能點(diǎn)上進(jìn)行了優(yōu)化，表現(xiàn)出強(qiáng)勁的性能和卓越的品質(zhì)。
1）RTMP是基于TCP協(xié)議，而RTMFP是建立在UDP協(xié)議和性能更優(yōu)的FlashPlayer10以上版本。TCP提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸，比較適合于文件傳輸和電子郵件等用途，但它沒有提供任何端到端延遲保證。這種提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡CP實(shí)現(xiàn)了重新傳輸丟失數(shù)據(jù)的功能，但增加了延遲。而實(shí)時通信中最重要的目標(biāo)是確保最小的端到端延遲，因此TCP協(xié)議并不適合這一用途。為了確保傳輸過程中的錯誤恢復(fù)，在Flash Player 10中采用了先進(jìn)的音頻和視頻壓縮技術(shù)，如Speex音頻和H.264視頻編解碼器，保證實(shí)時通信的正確性。同時RTMFP還提供了可靠和不可靠的兩種服務(wù)，當(dāng)在Flash Player實(shí)例之間，使用NetStream.send()發(fā)送數(shù)據(jù)時，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸；而當(dāng)使用Speex發(fā)送音頻時，不可靠的交互方式被使用，以提供最小的延遲。
2）支持點(diǎn)對點(diǎn)通信。在利用RTMP通信時，如果客戶端之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，必須先將數(shù)據(jù)發(fā)送到FMS服務(wù)器端，然后經(jīng)過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到其它用戶，而利用RTMFP通信時，它無需經(jīng)過服務(wù)器的中轉(zhuǎn)，就可以將一個客戶端的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到另一個客戶端。此時的FMS服務(wù)器只起到橋梁作用，為客戶端之間創(chuàng)建通信會話，傳遞其它客戶端的相關(guān)信息。這種優(yōu)勢在遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)應(yīng)用中，可大大減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗和服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。
3）支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先次序。在實(shí)時通信中如果帶寬有限時我們希望能優(yōu)先確保聲音的暢通，再保證視頻和非實(shí)時的數(shù)據(jù)通信。RTMFP支持這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先次序，大大提高了用戶體驗。
4）支持連接錯誤恢復(fù)能力。RTMFP協(xié)議提供了兩種重要特性，有助于解決一些連接錯誤導(dǎo)致的問題：1、快速連接修復(fù)：連接在短暫掉線的情況下將會快速恢復(fù)。例如，當(dāng)一個無線網(wǎng)絡(luò)連接掉線了，那么會馬上重建連接。一旦重新連接，它將迅速擁有所有的傳送能力。2、IP動態(tài)化：即使一個客戶轉(zhuǎn)換到新的IP地址，原先處于活動狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)peer會話仍然會保持。例如，一臺無線網(wǎng)絡(luò)連接的筆記本接入到有線網(wǎng)絡(luò)后，會獲得一個新IP地址，但它仍然可以繼續(xù)之前的通信。
3.2基于FMS4的P2P的音視頻功能的實(shí)現(xiàn)原理
要架構(gòu)基于FMS4.0的P2P實(shí)時音視頻共享教學(xué)應(yīng)用，需要分別配置FMS4服務(wù)器、發(fā)送端和接收端。具體發(fā)送端、接收端和服務(wù)器的交互流程如圖3如示。
1）發(fā)送端的開發(fā)思路是：首先獲得FMS4.0服務(wù)器的URL和將要進(jìn)入的“群組名”，然后創(chuàng)建一個NetConnec? tion對象，調(diào)用netConnection.addEventListener(NetSta? _STATUS, netStatusHandler)進(jìn)行監(jiān)聽，通過命令netConnection.connect(“url”)連接服務(wù)器，這里URL與以往版本的FMS連接不同，F(xiàn)MS4.0采用的是RTMFP協(xié)議，所以URL應(yīng)當(dāng)改成“rtmfp://localhost/…”的形式；如果服務(wù)器接受請求，發(fā)送端將收到“NetConnection.Connect.Success”的狀態(tài)，此時發(fā)送端可以創(chuàng)建NetGroup對象，設(shè)置相關(guān)“群組”的配置并連接該“群組”；如果連接成功，發(fā)送端進(jìn)入“NetGroup.Connect.Success”狀態(tài)，這時可繼續(xù)創(chuàng)建一個發(fā)送流NetStream對象并向服務(wù)器發(fā)送連接，如成功會收到“NetStream.Connect.Success”信息；當(dāng)收到發(fā)送流連接成功后，可以檢測麥克風(fēng)和攝像頭并配置它們的相關(guān)參數(shù)，分別使用netStream.attachAudio(mic);和netStream.attachCamera(camera)命令，將音頻和視頻信息添加到發(fā)送流上；同時還要創(chuàng)建一個VideoDisplay視頻播放組件，將攝像頭采集到的視頻信息在發(fā)送端顯示出來，讓發(fā)送者自己了解當(dāng)前的視頻狀態(tài)；最后，發(fā)送端可以使用發(fā)送流的publish命令netStream.publish("教師名")將這個流出去，此時接收端就能收到這個音視頻流的信息了。當(dāng)然此處也可以這樣設(shè)計，將流名改成為發(fā)送端的用戶名，當(dāng)用戶將自己本地攝像頭捕捉到的畫面publish到fms4服務(wù)器時，fms4服務(wù)器將存放它在userList這個集合對象中，集合中存放的是每個用戶名也就是他們視頻的名字。每當(dāng)新用戶加入或者退出會議的時候，fms4服務(wù)器就把這個userList廣播給每個還在線的用戶。接收端的用戶取得userList后，只需播放其它用戶名的視頻即可[12]。
2）接收端的開發(fā)思路是：前面步驟與發(fā)送端相同，也是先與服務(wù)器建立連接，然后創(chuàng)建“群組”，如果以上都成功，就要創(chuàng)建一個接收流來接收發(fā)送端的音視頻信息，這里不需要再去獲取麥克風(fēng)和攝像頭的信息了，只需再創(chuàng)建一個Video視頻播放組件，將接收流的信息通過attachNetStream(inNetStream)命令加入Video組件，并調(diào)用netStream.play("教師名")，就可開始播放發(fā)送端的音視頻信息了。這里的play()方法的參數(shù)必須與發(fā)送端的publish()方法的參數(shù)名相同。當(dāng)然大多數(shù)據(jù)情況下，一個客戶端既是者也是訂閱者，那么它必須創(chuàng)建兩個流，一個流，一個接受流。
3）服務(wù)器的開發(fā)思路，如果要在FMS4服務(wù)器上注冊一個應(yīng)用程序，需要在FMS4的安裝目錄下的/applications文件夾中新建一個以應(yīng)用程序名命名的文件夾，然后在此文件夾下新建一個名為main.asc文件存放服務(wù)器端代碼。在main.asc文件中可以使用兩個對象：Client對象和application對象。當(dāng)一個客戶端連接到一個FMS4上的應(yīng)用程序時，F(xiàn)MS4服務(wù)器可以通過創(chuàng)建Client類的實(shí)例來代表一個客戶端，有了這項客戶端實(shí)例，就可以用它來完成這個客戶端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。服務(wù)器端的application對象代表這個應(yīng)用程序，它是Application類的實(shí)例，通過它服務(wù)器端可以接受客戶端的連接請求，也可完成客戶端的連接斷開和關(guān)閉應(yīng)用程序等功能。當(dāng)一個客戶端連接FMS4服務(wù)器時，服務(wù)器端將接受一個application.onConnect事件，如果接受此客戶端連接請求,則調(diào)用appli? cation.acceptConnection(currentClient)方法。如果此客戶端不符合連接要求，則調(diào)用application.rejectConnection(currentClient)方法來拒絕此客戶端請求。相反，當(dāng)一個客戶端斷開FMS4.0服務(wù)器時，服務(wù)器端接受到一個application.onDisconnect事件，此時可以通過application.clients命令來向所有在線客戶端發(fā)送信息，通知其它用戶此用戶已下線[13]。
3.3基于FMS的P2P的音視頻功能的實(shí)現(xiàn)驗證
在最新的遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)上采用FMS4作為流媒體服務(wù)器后，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了文本和音視頻的實(shí)時交互功能。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)依托FMS4的P2P技術(shù)，在課堂人越多時，視頻越流暢，語音越清晰。其系統(tǒng)演示如圖4所示。
4結(jié)束語
通過對FMS4的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)它對比以往版本的確實(shí)有了新的改進(jìn)，特別是它基于RTMFP協(xié)議的P2P音視頻技術(shù)的新功能，給我們遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗壓性帶來了許多實(shí)惠，相信不久將有更多的視頻應(yīng)用系統(tǒng)采用FMS4，希望通過將FMS4引入遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)領(lǐng)域，能對將來遠(yuǎn)程教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)人員有所借鑒。
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關(guān)鍵詞：嵌入式；播放器；流媒體
中圖分類號：TP37
隨著Android在智能手機(jī)行業(yè)上的成功應(yīng)用，以Android 作為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，特別是在非手機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用方面的開發(fā)尤為引人關(guān)注。相比于PalmOS、PSOS、VxWorks等專用系統(tǒng)，Android系統(tǒng)更適合于機(jī)頂盒這類嵌入式信息家電的需要。由于在數(shù)字電視和機(jī)頂盒的軟件架構(gòu)中使用了不同的操作系統(tǒng)，不同的中間件平臺，不用的應(yīng)用程序框架使得軟件架構(gòu)層面出現(xiàn)了極大的差異化。在操作系統(tǒng)層面，Linux，uCos，VxWorks，WinCE，iTron，ThreadX等不同的操作系統(tǒng)在不同的產(chǎn)品上都有相應(yīng)的部署；在中間件層面，有公開的標(biāo)準(zhǔn)化的中間件平臺，比如MHP，Tru2way，ACAP，ARIB，MHEG5等，也存在私有的非標(biāo)準(zhǔn)的中間件平臺；而不同的中間件軟件提供商更會提供各自不同的中間件解決方案，這些解決方案之間大多是無法互相兼容的。
1 需求分析
為了解家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的實(shí)際需求，作者選取了不同層次的家庭用戶為對象進(jìn)行需求調(diào)研，首先了解了該公家庭網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的產(chǎn)品現(xiàn)狀，然后在此基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了用戶的實(shí)際需求。
家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備主要由四大子功能系統(tǒng)組成：控制子系統(tǒng)、信號處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口子系統(tǒng)和用戶擴(kuò)展接口子系統(tǒng)。
基本業(yè)務(wù)：模擬電視廣播、FM廣播，模擬付費(fèi)（加擾）電視；數(shù)字視頻；衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播（DVB-S）；地面數(shù)字視頻廣播（DVB-T）；有線數(shù)字視頻廣播（DVB-C）；MMDS數(shù)字視頻廣播；數(shù)字付費(fèi)（加擾）電視數(shù)字音頻IP電話/傳真；音樂（MOD）；實(shí)時音頻卡拉OK點(diǎn)播（KOD）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息點(diǎn)播（IOD）；數(shù)據(jù)廣播（BIS）；股市證券信息廣播（SIS）；VBI圖文電視；應(yīng)用程序下載；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫流向；
電子商務(wù)：交互式多媒體；互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)（IAS）；遠(yuǎn)程教育；遠(yuǎn)程醫(yī)療；網(wǎng)上購物；網(wǎng)上收費(fèi)；電子廣告；股市證券服務(wù)（SES）；網(wǎng)上（音、視頻）廣播業(yè)務(wù)；可視電話與電視會議；社區(qū)多功能服務(wù)。
2 嵌入式網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的設(shè)計
2.1 總體設(shè)計
圖1 終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由圖1可以看出，整個終端主要分為數(shù)據(jù)接收，媒體播放和顯示輸出三大部分。從功能上分別概括為流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，音視頻解碼播放模塊和人機(jī)交互模塊。其中，流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，主要是登陸服務(wù)器，接收并處理來自網(wǎng)絡(luò)的流媒體數(shù)據(jù)，本論文研究系統(tǒng)中為MPEG-2 TS流，并將其放入環(huán)形緩沖區(qū)中，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的交互。
音視頻解碼播放模塊，通過STB810開發(fā)板用硬件實(shí)現(xiàn)對MPEG-2 TS傳輸流的解復(fù)用，分解出視頻基本流和音頻基本流，并送往解碼模塊，調(diào)用DirectFB的解碼器接口，完成對音視頻流的解碼，從而實(shí)現(xiàn)對媒體播放的處理和控制。
人機(jī)交互模塊，涉及輸入設(shè)備和圖像的顯示輸出，且由于嵌入式平臺下面沒有集成類似MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎(chǔ)類）的基礎(chǔ)類庫和完善的消息響應(yīng)機(jī)制，論文將借助于DirectFB實(shí)現(xiàn)了一套自己的事件響應(yīng)、處理機(jī)制。同時使用封裝好的DirectFB API接口直接將圖形圖像數(shù)據(jù)解碼并顯示。
2.2 TCC8900的硬件平臺
本文研究采用的機(jī)頂盒是Telechips公司的STB810開發(fā)板，STB810使用基于Linux的軟件架構(gòu)和提供能迅速使用設(shè)備特性的標(biāo)準(zhǔn)API，不需要對底層驅(qū)動和嵌入式DSP編程有更多的了解就可以使用該客戶端進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。
硬件接口有：RJ45以太網(wǎng)接口、兩個SATA硬盤接口、兩個SCART連接口、分量視頻輸出（YPrPb）、四個USB接口、兩個USB 1.1接口、兩個USB 2.0接口、兩個UART接口、左右兩個模擬音頻接口、一個數(shù)字音頻輸入和輸出接口（S/P-DIF）和一個高清多媒體接口（HDMI）。其中，第一個SCART連接口連接RGB電視設(shè)備或者CVBS信號+快慢開關(guān)信號，第二個SCART連接口連接CVBS的視頻錄像機(jī)（VCR）或者Y/C信號+慢開關(guān)信號。
STB810的核心設(shè)備為PNX8550媒體處理引擎，該P(yáng)NX8550媒體處理引擎集成了一個MIPS32架構(gòu)的微控制器和兩塊功能強(qiáng)大的用于音視頻處理的DSP。它可以支持MPEG-2解碼，MPEG-2傳輸流的處理，DVB，DES，Multi2，AES的條件訪問，視頻的縮放和圖片的顯示。并在一個單芯片上進(jìn)行所有數(shù)字音/視頻處理，提供復(fù)雜的視頻縮放、解交叉和畫質(zhì)增強(qiáng)功能，并且支持廣泛的調(diào)諧前端。通過模擬后端設(shè)備PNX8510/11轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號輸出給電視機(jī)。
2.3 STB810的軟件架構(gòu)
IPTV機(jī)頂盒作為客戶端，除了需要具有良好的硬件平臺外，還需要擁有軟件系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)功能。相應(yīng)的，STB810和大多數(shù)的機(jī)頂盒軟件一樣采用分層結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)核層、中間解釋層和應(yīng)用層三個層次：
內(nèi)核層：包括機(jī)頂盒終端硬件和Linux內(nèi)核。而對于機(jī)頂盒終端硬件這一部分主要是指機(jī)頂盒硬件中的流媒體處理引擎與流媒體解碼芯片；Linux內(nèi)核（版本2.6.21）是指嵌入式Linux操作系統(tǒng)，用以控制硬件。
中間解釋層：重新搭建整個軟件平臺的開源軟件的工具包。包括一個用于音視頻直播/點(diǎn)播使用的視頻傳輸協(xié)議棧；用于驅(qū)動流媒體解碼芯片的驅(qū)動程序和外接存儲設(shè)備以及攝像頭的驅(qū)動程序；用于繪制界面、將解碼后的數(shù)據(jù)顯示并輸出到電視上的DirectFB庫。
應(yīng)用層：包括基于中間層開發(fā)的應(yīng)用程序，如視頻點(diǎn)播、直播等擴(kuò)展應(yīng)用。DVB API采用的是Linux DVB API version3，主要用到其中的Linux DVB Demux Device API，用于解復(fù)用TS流。ALSA為Advanced Linux Sound Architecture，先進(jìn)Linux聲音架構(gòu)，是Linux平臺上的用途廣泛的音頻API，用于音頻流混頻；DirectFB是專為嵌入式開發(fā)的輕量級圖形界面庫。
3 嵌入式視頻點(diǎn)播終端軟件環(huán)境的搭建
3.1 交叉開發(fā)環(huán)境的建立
交叉編譯，是嵌入式開發(fā)過程中的一項重要技術(shù)，它的主要特征是某機(jī)器中執(zhí)行的程序代碼不是在本機(jī)編譯生成，而是由另一臺機(jī)器編譯生成，一般把前者稱為目標(biāo)機(jī)，后者稱為主機(jī)。采用交叉編譯的主要原因在于，大多數(shù)嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)不能提供足夠的資源供編譯過程使用，因而只好將編譯工程轉(zhuǎn)移到高性能的主機(jī)中進(jìn)行。
在本文研究的系統(tǒng)中，就是在Linux PC機(jī)上生成在STB810 核心處理器（PNX8550）上執(zhí)行的代碼。該代碼包含了Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)中所有的PNX8550可執(zhí)行文件。即整個系統(tǒng)的交叉環(huán)境是建立在宿主機(jī)Linux PC機(jī)上的，目標(biāo)板即STB810開發(fā)板用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，而STB810所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序的開發(fā)調(diào)試都是通過Linux PC機(jī)編譯成可運(yùn)行代碼，然后再利用交叉編譯調(diào)試工具編譯連接生成可執(zhí)行代碼，最后將其下載到STB810開發(fā)板上運(yùn)行。
3.2 設(shè)置環(huán)境變量
環(huán)境變量因用戶不同而定義不同。它可以定義工程的工作環(huán)境，也可以定義調(diào)用所需庫的路徑。一旦定義了環(huán)境變量，系統(tǒng)腳本就可以通過這些信息得到所需的程序。在本文中設(shè)置環(huán)境變量的操作為：
在路徑“/…/stb810-SP8”下執(zhí)行：source ./setup.sh。
3.3 重建根文件系統(tǒng)設(shè)備
Linux根文件系統(tǒng)包含一些設(shè)備文件，這些文件保證了內(nèi)核向STB810的設(shè)備驅(qū)動器傳送信息。
通過執(zhí)行：cd /…/stb810-SP8/build_128M_BASE/rootfs/dev && ./MAKEDEV來重新創(chuàng)建根文件系統(tǒng)設(shè)備。
3.4 導(dǎo)出根文件系統(tǒng)
文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的重要組成部分。文件系統(tǒng)的概念使得用戶能夠查看存儲在設(shè)備上的文件和路徑而無須考慮實(shí)際物理設(shè)備的文件系統(tǒng)類型。Linux 透明地支持許多不同的文件系統(tǒng)，將各種安裝的文件和文件系統(tǒng)以一個完整的虛擬文件系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)給用戶。Linux的根文件系統(tǒng)具有非常獨(dú)特的特點(diǎn)，就其基本組成來說，Linux 根文件系統(tǒng)包括支持Linux 系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本內(nèi)容，包含著系統(tǒng)使用的軟件和庫，以及所有用來為用戶提供支持架構(gòu)和用戶使用的應(yīng)用軟件。導(dǎo)出根文件系統(tǒng)。STB810內(nèi)核把build_128M_BASE/rootfs這個目錄都掛載到了Linux PC機(jī)上。build_128M_BASE/rootfs這個路徑下包含了STB810的一些樣本程序，必須的庫和其他的一些軟件。
流媒體數(shù)據(jù)接收模塊的實(shí)現(xiàn)實(shí)際完成了客戶端與服務(wù)器之間的通信，本系統(tǒng)采用RTP協(xié)議來傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)，用RTCP協(xié)議來檢測網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，用SDP協(xié)議描述媒體流信息，以便播放器進(jìn)行解碼，用RTSP協(xié)議作為控制流，來控制視頻點(diǎn)播的播放、暫停、停止等。
用戶通過EPG獲得感興趣影片的URL，選擇播放該影片，機(jī)頂盒與相應(yīng)的RTSP流媒體服務(wù)器建立連接，發(fā)送點(diǎn)播請求。根據(jù)傳遞給媒體數(shù)據(jù)接收線程的參數(shù)，解析出請求媒體流的URL。通過函數(shù)parseVoDEPGFile（ppVoDEntry_head）解析視頻點(diǎn)播節(jié)目單Vod.txt獲取.stream_info數(shù)據(jù)，從節(jié)目單中提取出.stream_info數(shù)據(jù)，即關(guān)于視頻文件的參數(shù)，如ip：192.168.101.188，port：8554，streamName：0122等，將這些info數(shù)據(jù)傳遞給結(jié)構(gòu)體ip。
4 總結(jié)
本文深入討論了基于Android的家用網(wǎng)絡(luò)播放終端的技術(shù)理論和核心技術(shù)，然后重點(diǎn)闡述了IPTV視頻點(diǎn)播終端的系統(tǒng)設(shè)計：流媒體客戶端與服務(wù)器的交互流程，音視頻的解碼播放和消息驅(qū)動機(jī)制；實(shí)現(xiàn)了一種能提供良好視頻質(zhì)量和友好人機(jī)交互方式的嵌入式視頻播放終端。
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【關(guān)鍵詞】云存儲；流媒體；HDFS
【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009―8097（2011）02―0108―04
目前大部分流媒體技術(shù)應(yīng)用主要是基于傳統(tǒng)的B/S模式，普遍存在服務(wù)器性能不足、帶寬不夠、資源重復(fù)建設(shè)、資源存儲空間不夠等問題，導(dǎo)致流媒體服務(wù)系統(tǒng)能力降低?；赑2P的流媒體技術(shù)可以用普通節(jié)點(diǎn)的資源為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)以解決帶寬不夠的問題，但會過多的占用客戶端資源、對學(xué)習(xí)終端性能提出了更高的要求,同時也沒有解決服務(wù)器瓶頸及海量數(shù)據(jù)存儲的問題。云存儲與流媒體技術(shù)結(jié)合，把數(shù)據(jù)量比較大的流媒體資源分割切塊并分布式地存儲在不同的服務(wù)器中，采用負(fù)載均衡技術(shù)對各個數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)配，緩解服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)的壓力，有效的解決了流媒體應(yīng)用的諸多不足問題。同時還可以節(jié)省系統(tǒng)成本與管理費(fèi)用、簡化教育資源的管理、真正實(shí)現(xiàn)教育資源的充分共享。
一 流媒體教育資源現(xiàn)狀
流媒體（Streaming Media）是運(yùn)用智能流技術(shù)，以視音頻流 （Video-Audio Stream）的形式進(jìn)行數(shù)字媒體的傳送，使人們在很低的帶寬環(huán)境下也可以接收到連續(xù)不斷的較高品質(zhì)的視音頻節(jié)目的技術(shù)，它涉及到流媒體數(shù)據(jù)的采集、壓縮、編碼、存儲、傳輸及網(wǎng)絡(luò)通信等多項集成技術(shù)。流媒體的特點(diǎn)在于用戶無需下載整個視頻或音頻資源，而是由流媒體服務(wù)器實(shí)時連續(xù)的向用戶提供流式數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正的邊下載邊播放[1]。教育資源與流媒體技術(shù)的結(jié)合，極大的豐富了教育信息資源，提高了信息資源的利用率。它們的結(jié)合打破了傳統(tǒng)的時間與空間的限制、在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了資源的共享，使得學(xué)習(xí)者可以根據(jù)需要隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了真正的自主學(xué)習(xí)。同時教育資源以聲音、動畫等多種方式結(jié)合來表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使其具有較強(qiáng)的交互性、給學(xué)習(xí)者多種感官刺激、具有豐富的感染力、有利于教學(xué)信息的傳遞。
目前的教育資源與傳統(tǒng)的流媒體技術(shù)的應(yīng)用主要是以B/S或P2P模式來實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際應(yīng)用中還存在諸多不足[2]：
資源利用率不高、重復(fù)建設(shè)問題突出：采用獨(dú)立的資源庫，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，庫與庫之間相互隔離，資源重復(fù)建設(shè)。
資源相對集中、造成系統(tǒng)瓶頸與網(wǎng)絡(luò)阻塞：傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)采用單服務(wù)器、單存儲器來部署。當(dāng)大量用戶并發(fā)訪問時，流媒體服務(wù)器CPU的性能急劇下降、I/O總線負(fù)載嚴(yán)重、網(wǎng)絡(luò)帶寬不足。此外，當(dāng)流媒體服務(wù)器或存儲器發(fā)生故障時，流媒體服務(wù)將不能被使用，因此采用這些模式部署的流媒體服務(wù)可靠性與可用性不強(qiáng)。
數(shù)據(jù)存儲成本高：通常情況下教育視頻資源所占的存儲容量比較大，需要購買大量昂貴的大容量存儲設(shè)備才能滿足數(shù)據(jù)存儲的要求。
傳統(tǒng)流媒體技術(shù)的諸多不足，難以滿足教師及學(xué)生的需求，某種程度上造成了學(xué)校教育資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，另一方
面也造成了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率低下，阻礙了學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)。
二云存儲與流媒體
1 云存儲
云計算（Cloud Computing）是分布式處理（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）和網(wǎng)格計算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說是這些計算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)[3]。它是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶[4]。云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念：它是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)。
2 云存儲技術(shù)對流媒體教育資源的影響
教育資源與云存儲相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)的資源存儲集中化管理模式，它將教育資源存儲在云端的各個分布的數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)上，解決了傳統(tǒng)模式中存儲容量不足、服務(wù)器性能瓶頸等一系列的問題。云存儲與流媒體技術(shù)相結(jié)合，可以有效解決傳統(tǒng)流媒體教育服務(wù)的不足。
（1）解決了服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)瓶頸。客戶端從流媒體服務(wù)器中獲取資源的位置后，客戶端就直接與云端的各個數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，避免了服務(wù)器性能瓶頸及網(wǎng)絡(luò)阻塞。
（2） 提高了可靠性與可用性。傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)平臺采用單服務(wù)器、單存儲器模式來部署，一旦服務(wù)器或存儲設(shè)備發(fā)生故障，則服務(wù)將不能再被使用。而基于云存儲的流媒體將教育資源分散地分布在云端的各個節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，而且每個數(shù)據(jù)都有備份，即使云中的某臺服務(wù)器被迫中斷，也不會影響系統(tǒng)的正常使用。
（3） 存儲成本低，擴(kuò)展性好。傳統(tǒng)的流媒體使用專業(yè)的存儲設(shè)備存儲資源，昂貴的設(shè)備致使成本大幅度提高；而基于云計算的流媒體服務(wù)將資源存儲在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，從而節(jié)省了成本；同時云中的節(jié)點(diǎn)可以在不影響數(shù)據(jù)完整性的情況下動態(tài)的添加或刪除，提高了服務(wù)平臺的可擴(kuò)展性。
（4）易于管理，提高服務(wù)性能。基于云存儲的流媒體服務(wù)平臺是將教學(xué)視頻資源存儲在云中，有利于對資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，提高資源的使用率。云中的數(shù)據(jù)是分布式存儲的，它能夠很好的分擔(dān)存儲的壓力，從而提高系統(tǒng)的性能。
3 HDFS
Hadoop[5]框架是Apache基金會開發(fā)的開源項目。Hadoop實(shí)現(xiàn)了HDFS文件系統(tǒng)，提供了簡單易用的編程接口，使Hadoop成為易于處理和保存大量數(shù)據(jù)的分布式云計算平臺，具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低、效率高、安全性好等特點(diǎn)。
HDFS（Hadoop Distributed File System）是Hadoop的分布式文件系統(tǒng)，具有高容錯性，可以部署在低價的硬件設(shè)備之上。HDFS文件系統(tǒng)是一種典型的中從式文件分布系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)效仿Google的GFS文件系統(tǒng)而設(shè)計。HDFS很適合那些有大數(shù)據(jù)集的應(yīng)用，并且提供了對數(shù)據(jù)讀寫的高吞吐率。
HDFS由一個名叫Namenodede 主節(jié)點(diǎn)和多個名叫Datanode的子節(jié)點(diǎn)組成。
Namenode：是文件系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)。它把文件分成幾塊，并通過集群的復(fù)制分配給容錯。namenode持有所有關(guān)于儲存文件的元數(shù)據(jù)信息，并可以起到一個接口的作用，使群體的數(shù)據(jù)塊被視為普通文件。
Datanodes：是HDFS的從節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)用于物理存儲數(shù)據(jù)，根據(jù)客戶端的讀寫請求提供服務(wù)，按照Namenode的指示執(zhí)行數(shù)據(jù)復(fù)制任務(wù)，同時也作為datanode提供數(shù)據(jù)共享。
從上面的圖中可以看出，Namenode，Datanode，Client之間的通信都是建立在TCP/IP的基礎(chǔ)之上的。當(dāng)Client要執(zhí)行一個寫入的操作的時候，命令不是馬上就發(fā)送到Namenode，Client首先在本機(jī)上臨時文件夾中緩存這些數(shù)據(jù)，當(dāng)臨時文件夾中的數(shù)據(jù)塊達(dá)到了設(shè)定的Block的值（默認(rèn)是64M）時，Client便會通知Namenode，Namenode便響應(yīng)Client的RPC請求，將文件名插入文件系統(tǒng)層次中并且在Datanode中找到一塊存放該數(shù)據(jù)的block，同時將該Datanode及對應(yīng) 的數(shù)據(jù)塊信息告訴Client，Client便這些本地臨時文件夾中的數(shù)據(jù)塊寫入指定的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。
HDFS采取了副本策略，其目的是為了提高系統(tǒng)的可靠性，可用性。HDFS的副本放置策略是三個副本，一個放在本節(jié)點(diǎn)上，一個放在同一機(jī)架中的另一個節(jié)點(diǎn)上，還有一個副本放在另一個不同的機(jī)架中的一個節(jié)點(diǎn)上[6]。
三 云存儲的流媒體教育服務(wù)模型設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
針對傳統(tǒng)流媒體在教育應(yīng)用中的不足，設(shè)計了基于云存儲的流媒體教育服務(wù)模型。該模型將各種教育視頻、音頻、動畫等資源分布存儲在云中的各個數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)用戶訪問資源時，流媒體服務(wù)器會響應(yīng)用戶的請求，并從資源列表中把資源的所在節(jié)點(diǎn)的地址及數(shù)據(jù)塊的地址返回給用戶，用戶得到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的地址和數(shù)據(jù)塊的地址后，將與各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，從而獲得所需要的視頻、音頻資源。
1 云存儲流媒體教育服務(wù)理論模型
基于云存儲的流媒體教育服務(wù)模型分為三部分，從上到下依次為用戶訪問層、數(shù)據(jù)處理層和云端存儲層。
用戶訪問層：它以portal、Web Services、終端播放器、節(jié)目系統(tǒng)及VOD等多種形式呈現(xiàn)，主要是提供服務(wù)，與用戶進(jìn)行交互，使用戶只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以獲取所要的資源。
數(shù)據(jù)處理層：它由流媒體服務(wù)平臺和提供各種數(shù)據(jù)處理的模塊組成。流媒體服務(wù)平臺主要是提供流媒體服務(wù)，負(fù)責(zé)接受客戶端HTTP請求，從資源列表中獲取它所要訪問的資源在云端存儲層的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù)塊的位置,并返回給客戶端。流媒體服務(wù)平臺可以用Real Networks的Real System、Windows Media Technology、Quick Time、FLV等軟件來構(gòu)建。數(shù)據(jù)處理模塊用以完成數(shù)據(jù)的處理，它負(fù)責(zé)用戶管理、資源管理、目錄管理、資源采集、轉(zhuǎn)碼、系統(tǒng)性能監(jiān)控等服務(wù)的管理。數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)與云端存儲層的名稱結(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互并管理教育資源的存儲。數(shù)據(jù)訪問模塊負(fù)責(zé)將用戶的請求重定向到云端存儲層中的數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)上。
云端存儲層：云端存儲層對使用者來說，不是指某一個具體的設(shè)備，而是指由若干個存儲設(shè)備和服務(wù)器所構(gòu)成的集合體。云端存儲層的應(yīng)用軟件與存儲設(shè)備之間利用集群服務(wù)、HDFS和虛擬化等技術(shù)，通過光纖或局域網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)云端存儲層中多個存儲設(shè)備之間的協(xié)同工作，并對外提供存儲服務(wù)。它由存儲教育資源的多臺服務(wù)器及其存儲設(shè)備（NAS、SAN、DAS）、應(yīng)用軟件等多個部分組成，并在每臺服務(wù)器中安裝Hadoop軟件來搭建云計算環(huán)境，利用HDFS分布式文件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)云計算的分布式存儲，對每個數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)資源的負(fù)載均衡，同時最大程度的提高服務(wù)器的利用率。
2 基于云存儲的流媒體服務(wù)實(shí)現(xiàn)過程
對于用戶來說使用基于云存儲的流媒體服務(wù)主要側(cè)重于上傳、下載資源與在線訪問等操作。鑒于流媒體資源大容量，高帶寬要求等特點(diǎn)，基于云存儲的流媒體服務(wù)模型需要用特殊的技術(shù)來處理，以提高系統(tǒng)的可用性。
資源存儲處理過程：首先用戶需要登錄流媒體資源服務(wù)平臺，經(jīng)過服務(wù)器端的身份認(rèn)證后，具有上傳資源權(quán)限的用戶，選擇所要上傳的資源并向服務(wù)器端發(fā)送請求。對于流媒體這樣容量比較大的資源，Client向主服務(wù)器的NameNode節(jié)點(diǎn)發(fā)起文件寫入的請求。NameNode根據(jù)文件大小和文件塊配置情況，返回給它所管理DataNode的信息。主服務(wù)器將根據(jù)文件的大小進(jìn)行切塊計算（本文測試中按照10MB/計算，不到10MB的也作為一塊）。接著主服務(wù)器將動態(tài)判斷存儲節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，將文件均衡分配到各個節(jié)點(diǎn)。最后將文件信息、文件塊信息（所屬文件ID、塊順序、快名、塊大小、對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的IP等）插入到數(shù)據(jù)庫中。然后服務(wù)器將文件塊信息以XML格式發(fā)送給客戶端，客戶端為每個存儲節(jié)點(diǎn)建立一個文件隊列，將文件塊并行上傳到對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)存儲節(jié)點(diǎn)每接收一個文件塊后，向服務(wù)器發(fā)送一條確認(rèn)信息，服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫將文件快狀態(tài)改為上傳成功，當(dāng)整個文件快都上傳成功，服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫中將該文件狀態(tài)改為上傳成功。
在資源上傳過程中，當(dāng)某一個數(shù)據(jù)塊存儲空間已使用完時，系統(tǒng)將會自動申請下一個數(shù)據(jù)塊，直到數(shù)據(jù)存儲完畢。同時，NameNode會為所存儲的資源完全建立一個副本（副本的數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù)塊會記錄在數(shù)據(jù)處理層的資源列表中），這樣當(dāng)主存儲文件發(fā)生故障時，保障系統(tǒng)的高可用性。而且在整個過程中數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)會周期性地發(fā)送一個心跳信息到名字結(jié)點(diǎn)，DataNode收到后，并給予響應(yīng)。當(dāng)NameNode得到了DataNode及時的響應(yīng)，便能確保數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)是可用的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷開或是故障時，會使DataNode與NameNode失去聯(lián)系，NameNode沒有定時收到心跳信息，就標(biāo)記這些數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)不可用。此時，它會開始對故障的視、音頻資源重新復(fù)制。NameNode檢查所有需要復(fù)制的數(shù)據(jù)塊，并開始把它們復(fù)制到其它可用的DataNode中去。同時它會通知數(shù)據(jù)處理層資源存儲的地址已更改，讓其更新資源列表中信息存放的地址。這樣動態(tài)更新資源列表中的地址來確保服務(wù)正常的運(yùn)行。
下載流媒體資源則是上傳的一個逆過程：當(dāng)用戶登錄流媒體服務(wù)系統(tǒng)，針對某一個視/音頻資源向服務(wù)器發(fā)送下載/請求，服務(wù)器收到下載請求后，從數(shù)據(jù)庫中搜索到該資源存儲的DataNode及數(shù)據(jù)塊的地址，并將文件塊的信息以XML格式發(fā)送給客戶端。客戶端得到了DataNode與數(shù)據(jù)塊地址的響應(yīng)后，為每個存儲節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個線程，將文件塊并行下載到本地計算機(jī)臨時文件夾中，客戶端下載完所有的文件塊后，將其整合為一個完整的文件，并刪除臨時文件夾中的數(shù)據(jù)塊。
四 性能測試
為了測試基于云存儲流媒體服務(wù)的性能，我們用10臺普通電腦組成云存儲服務(wù)器，其中1臺設(shè)置為名稱節(jié)點(diǎn)，9臺設(shè)置為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。名稱節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的配置為雙核CPU，2GB內(nèi)存，320G硬盤，一塊100M全雙工網(wǎng)卡，并以一臺交換機(jī)相連。兩臺交換機(jī)之間使用1 Gbps的鏈路相連。每臺電腦上安裝Red Hat 9.0 Linux操作系統(tǒng)，Tomcat5.5，MySQL5.0，JDK1.6.0等開發(fā)軟件，并選用Hadoop-0.20.3版本來搭建云環(huán)境（關(guān)于Hadoop的安裝過程詳見Hadoop官方網(wǎng)站）。
依照測試結(jié)果，我們分別對傳統(tǒng)流媒體服務(wù)器與基于云存儲的流媒體服務(wù)器從使用管理、數(shù)據(jù)安全性、存儲性能等多個方面進(jìn)行了比較。
由上圖所示的數(shù)據(jù)讀取速度的結(jié)果我們可以看出，隨著客戶端數(shù)量的逐漸增多，傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)器數(shù)據(jù)讀取速度在達(dá)到一個峰值后逐漸在降低，而基于云存儲的流媒體服務(wù)隨著客戶端數(shù)量的逐漸增多，讀取速度并沒有因為負(fù)載過大而減小。但是當(dāng)客戶端達(dá)到一定數(shù)量的時候，數(shù)據(jù)讀取增長的速率有一定的減緩，這是由于隨著讀取者的增多，多個讀取者同時從一個數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)的可能性會增加，因而讀取性能會有所下降。
五結(jié)束語
隨著云計算的發(fā)展，云存儲與流媒體技術(shù)的結(jié)合為校園資源的建設(shè)注入新的活力，它能在更大范圍內(nèi)為學(xué)校節(jié)省資金、提高教學(xué)效率?；谠拼鎯Φ牧髅襟w必然會在教育中得到廣泛的應(yīng)用。
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Research on Educational Streaming Media Service Based on Cloud Storage
GAO Hong-qingGUO Wen-luZHAI Yan-jie
(Department of Computer&Information Technology, Henan Normal University, Xinxiang,Henan 453007,China)
Abstract: In this paper, how cloud storage is combined with streaming media technologies to provide educational services is studied. The educational services model of streaming media based on cloud storage is designed and achieved to address the deficiencies of traditional streaming media technology. The full sharing of educational resources is realized and the learning efficiency of learners is improved.
Keywords: cloud storage; streaming media; HDFS
論文關(guān)鍵詞:DV 新媒體 大眾信息傳播 社會價值觀
電視傳播學(xué)從上世紀(jì)中葉到上世紀(jì)末相繼走過了“魔彈論”、“有限效果論”和“受眾上帝論”。本世紀(jì)初,以諸多新媒體與大眾結(jié)緣為標(biāo)志,傳統(tǒng)集約型媒體將終端用戶作為傳播概念上的“受眾”時代已告結(jié)束。伴隨而來的是,越來越多的“受眾”在占有一定新媒體資源后,儼然也可以成為信息傳播的“信源”。這種大眾信息傳播從新的角度看,更富廣域性、交互性、綜合性和社會價值性。因此,我們將它看作媒體傳播的信源論時代。
DV是網(wǎng)絡(luò)、多媒體、手機(jī)、移動電視等一系列新媒體家族中的一員。從功能特性上說,DV與諸多新媒體一樣,明顯地具有個體性、廣泛性和交互性,因而,它也就擁有了信息傳播的信源性。
一、DV的社會化普及
DV原本只是數(shù)碼視頻攝像機(jī)(DigitalVideo)的英文縮寫,是數(shù)字新技術(shù)的代名詞。在它與大眾媒體融合的過程中,因機(jī)身輕巧、操作簡潔、攜帶方便、性價優(yōu)廉而倍受人們的青睞,逐漸由專業(yè)設(shè)備變?yōu)榧矣卯a(chǎn)品,進(jìn)而在社會發(fā)展中形成一種特殊的潮流需求。
DV的普及與DV作品的問世,始于上世紀(jì)八十年代后期。起初,DV作者只是把“活動影像”用于家庭生活或小眾傳播,出現(xiàn)了信源廣大、信道狹窄和信宿缺失的現(xiàn)象。此外,其絕大多數(shù)作品是對生活原態(tài)接近真實(shí)的記錄,所以,DV從被引進(jìn)到使用都與大眾生活的土壤密不可分。隨著DV普及率的提高,部分DV作者基于對文化的訴求、新聞的熱愛以及藝術(shù)的興趣,試探性地將創(chuàng)作視角延伸至一些社會問題中,以拓展DV的傳播范圍和發(fā)展走向。
DV的盛行與作品的草根性,使它的源發(fā)根基從一開始就未建立在某種理論或某種概念之上,導(dǎo)致DV的發(fā)展基本上是漫流的,取向目標(biāo)是多元化的。
上世紀(jì)九十年代后期,主流媒體的介入使DV的社會化普及受到了廣泛關(guān)注。電視媒體開始大膽試播DV作品、增設(shè)DV專欄、引入競賽機(jī)制,為DV的傳播開辟了一個主流傳播渠道。誠然,電視媒體的這種做法并非全部認(rèn)可DV的低質(zhì)量信號和低制作水平,其最大的契機(jī)莫過于人們對社會生活的貼近以及DV持有人總體信源的廣度。
二、DV及其作品的特性
上文中提到DV創(chuàng)作沒有理論和形式規(guī)則在先,但任何一種傳播媒體都有其自身的規(guī)律與特點(diǎn),DV也不例外。
(一)數(shù)字性
DV最為大眾認(rèn)可的是它所記錄的數(shù)字特性。DV的數(shù)字化,徹底消除了原作與復(fù)制品的界限,方便了DV文本的修改與補(bǔ)充。DV與寬帶網(wǎng)的數(shù)字結(jié)合,使它可以擺脫傳統(tǒng)媒體的推廣渠道,另辟蹊徑以構(gòu)筑自我話語壁壘。
(二)大眾性
作為一種新興的數(shù)字影像形式,DV沒有媒體單位的歸屬,其輕便靈活的性能使之可以進(jìn)入專業(yè)媒體所無法顧及的角落,極具親和力地深入百姓生活當(dāng)中,多角度地捕捉最真實(shí)的畫面。
(三)社會性
DV愛好者來自社會各個階層,分屬于各個行業(yè)。他們用DV記錄著周遭的環(huán)境和事態(tài),用畫面語言傳達(dá)著所視所悟,又因社會身份的不同,在DV創(chuàng)作中或多或少地體現(xiàn)出職業(yè)特征。
(四)個體性
DV設(shè)備私人化的特點(diǎn),決定了DV創(chuàng)作可以不拘一格、以個人意志為轉(zhuǎn)變,這一點(diǎn)完全有別于電視媒體從業(yè)者的集體創(chuàng)作。
(五)隨意性
多數(shù)DV作品事先都沒有創(chuàng)作任務(wù)和程序規(guī)劃,一切內(nèi)容皆是隨機(jī)的或僅憑興致獲得的,這使DV作者成了攝制者與導(dǎo)演者的綜合體。
(六)無文化界域性
DV活動對DV人不做任何條件的限制,但凡有創(chuàng)作欲望的群眾都可以手持DV進(jìn)行創(chuàng)作。
(七)無傳播取向性
DV作品在整個創(chuàng)作流程中并沒有專門設(shè)定傳播范圍和目的,許多影像絕對為個人所有,表現(xiàn)的也僅僅是某一時間某人的心路歷程。
(八)模糊的功利性
DV使用者以普通民眾居多,他們從事DV創(chuàng)作的活動既無社會價值訴求,也不含質(zhì)效觀念。
三、DV的大眾傳播理念
DV傳播大致可劃分為兩條較清晰的脈絡(luò):在專業(yè)與非專業(yè)界線繼續(xù)模糊的條件下,DV傳播可以是個人化的人際傳播,它更傾向于個人表現(xiàn),更強(qiáng)調(diào)自我體驗,更關(guān)注個人視覺中的獨(dú)特發(fā)現(xiàn);在得到主流媒體肯定的條件下,DV傳播可以是社會化的大眾傳播,它不拘泥于形式,重在紀(jì)實(shí)以表現(xiàn)出對身邊熟悉題材的普遍關(guān)注,形成節(jié)目并借助于媒體平臺進(jìn)行大眾傳播以尋求廣泛的社會認(rèn)同。
依傳播學(xué)的邏輯來說,DV不是目標(biāo),個性化的DV作品才是真正目標(biāo)。個性化讓DV變得成熟,個性化DV作品的傳播能夠贏得大眾的廣泛關(guān)注,甚至產(chǎn)生一定程度的傳播意義,在傳播過程中造就巨大的社會價值。
另外,得到主流媒體肯定的DV想獲得發(fā)展,就必須遵循進(jìn)人主流媒體傳播的若干規(guī)則。
(一)選題的價值判斷
選題是一部作品的立命之本,它關(guān)系到形式、內(nèi)容、材料、方法的綜合運(yùn)用。DV作品要在多大范圍傳播,取決于選題服務(wù)大眾、取悅大眾之能力所及。其次,依托主流媒體進(jìn)行傳播,DV作品中所要表現(xiàn)的“平民視點(diǎn)”應(yīng)盡量做到“不另類”、“不邊緣”,最大程度地接近社會主流生活,最大維度地呈現(xiàn)時展進(jìn)程,最大范圍地反映廣大群體的精神面貌。只有這樣,才能保證DV傳播的取向是社會大眾,才能凸顯媒體傳播的宣教功能。
(二)主題與內(nèi)容的把握
主題的鮮明性和內(nèi)容的向心力是一部作品的支撐,主題統(tǒng)帥著內(nèi)容,內(nèi)容服務(wù)于主題。同時,二者需要借讀電視理論,擔(dān)負(fù)受眾的責(zé)任,這也是形成社會傳播鏈條的一個不可缺失的環(huán)節(jié)。因此,DV作品的創(chuàng)作要盡量符合大眾視覺的審美要求,具備較高的敘事語言能力,熟知大眾傳播的普遍規(guī)律,把握好作品創(chuàng)作的節(jié)奏與風(fēng)格。
(三)攝制技術(shù)的跟進(jìn)
虛焦、晃動、偏色等一系列因拍攝技術(shù)所引起的視覺不適,以及因丟幀、跳軸、畫面截取不當(dāng)所造成的視聽障礙,在給自己觀看的DV作品中也許可以原諒,但將個人作品放置在主流媒體傳播的范疇里,諸多的技術(shù)失誤和拙劣的制作手法就不為大眾媒體所取,更無法吸引廣大受眾進(jìn)行欣賞。毋庸置疑,技術(shù)是一部作品成敗的保障,技術(shù)含量的高低決定著作品的社會傳播質(zhì)效。DV作品早期根植于民間,其社會傳播較少受制于專業(yè)媒體的要求,當(dāng)它被定位在專業(yè)級別時,就必須主動契合主流媒體的制播特性,對原有技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行革新與提高。
以上三點(diǎn)都與電視要求相聯(lián)系,從某種意義上說,DV發(fā)展的先鋒面即電視。因為,電視可以為DV傳播提供最權(quán)威的渠道,為DV傳播制定最有效的方案,為DV傳播吸引最廣大的受眾;而且,電視能夠承擔(dān)重任,為DV作品確立文化品味,為DV作品培養(yǎng)思辨能力,為DV作品構(gòu)建審美意識。除此之外,在大眾傳播理念的支持下,
電視可以和DV形成一種穩(wěn)定的數(shù)字支源關(guān)系,將DV傳播從單一的人際傳播推向廣域的大眾傳播。
相對于傳統(tǒng)媒體,新媒體的強(qiáng)勢出擊則為DV傳播注人了新的力量。網(wǎng)絡(luò)是面向大眾的開放式信息平臺,它對信息的海量需求使其包容一切信息資源,DV作品當(dāng)然也是它涉獵的對象,甚至有人在網(wǎng)絡(luò)上自建站點(diǎn),打造個人的“影像家園”。這種被稱為“沒有執(zhí)照的電視臺”為DV愛好者和他們的作品提供了自由表達(dá)與交流的空間。手機(jī)作為通訊工具,也是以新媒體的身份參與大眾傳播的。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,不論是手機(jī)生產(chǎn)量、還是手機(jī)用戶擁有量都呈井噴式增長,必然帶動了社會信息的交互發(fā)展,產(chǎn)生了與之對應(yīng)的信息傳遞量,從而為DV大眾傳播贏得了無限廣闊的交流空間。
但是,隨著DV傳播渠道的增多,一些良莠不齊的影像信息也伺機(jī)闖人大眾視線。如果不加重視,任由負(fù)面信息在大眾傳播中滋生,那后果是不堪設(shè)象的。社會需要文明的信息,大眾需要健康的信息,這表明,DV作者必須要有高度的社會責(zé)任感和使命感,DV的獨(dú)立自由絕不能以破壞社會大環(huán)境為前提。
四、關(guān)于DV發(fā)展的謬論
DV社會化傳播所帶來的DV話語,權(quán)必然地使它成為一種媒體,而這種強(qiáng)力表達(dá)的存在直接作用于社會,左右著DV愛好者的認(rèn)知,如不立即加以糾正,必然會影響DV的社會化發(fā)展。
(一)民間不等同于非專業(yè)
有輿論認(rèn)為“DV是一種民間影像,DV是一種非專業(yè)的影像制作群”,這僅僅看到了DV的廣度,卻沒有看到它的深度。的確,DV作者中包含了大量業(yè)余和非專業(yè)人士,但不能認(rèn)為民間就是不專業(yè)。事實(shí)上,多數(shù)已知的優(yōu)秀民間作品背后都有著專業(yè)人士的參與和支持,民間本身就囊括了大量的專業(yè)人士,他們無可爭議地成為DV制作的中堅力量。承認(rèn)民間擁有大量的DV愛好者和參與者,這是一種正確的態(tài)度,但決不能說民間沒有實(shí)力。
(二)DV不能被吹噓成時尚
DV不是作秀的工具,也不是某些別有用意、沽名釣譽(yù)的人手中的時尚標(biāo)志。DV作為一種新生事物,我們需要承認(rèn)它是一種工具、是一種手段,是DV愛好者手中有力的武器,是向大眾展示個人藝術(shù)追求的窗口。
(三)DV不是“潘多拉魔盒”
DV的確在某種意義上為懷有電影夢的人們帶來了福音,他們中的一部分人也的確是用DV這塊敲門磚打開了通向影像藝術(shù)的大門,但并不代表擁有了DV就擁有了一切DV創(chuàng)作的特質(zhì),就可以制作出具有水準(zhǔn)的影像作品。所有熱衷DV創(chuàng)作的人都必須經(jīng)過系統(tǒng)的學(xué)習(xí),才能掌握這種畫面語言的語法規(guī)則,并將其貫穿到DV創(chuàng)作中。更重要的是,DV創(chuàng)作必須向高雅藝術(shù)靠攏,提倡精神文明建設(shè),為DV發(fā)展?fàn)I造良性的社會環(huán)境。
微視頻教學(xué)資源的研發(fā)與應(yīng)用研究
一以《教育技術(shù)研究方法》為例
學(xué)科專業(yè):教育技術(shù)學(xué)
研究方向:網(wǎng)絡(luò)教育資源開發(fā)
一、研究背景及意義
21世紀(jì)，人類社會己由工業(yè)時代步入信息化時代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅猛普及，深刻地影響著人類傳統(tǒng)的思維方式、學(xué)習(xí)方式。技術(shù)對教育的革新作用顯著，越來越多的現(xiàn)代化教學(xué)手段被納入到傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以及學(xué)生的自主學(xué)習(xí)中，探討如何利用各種先進(jìn)的多媒體手段來充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，已在教育教學(xué)領(lǐng)域轟轟烈烈地展開。為深化多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的效果，一方面要求我們應(yīng)熟練掌握先進(jìn)的多媒體技術(shù)及其教育教學(xué)應(yīng)用方式，另一方面充分了解學(xué)生在運(yùn)用多媒體進(jìn)行學(xué)習(xí)時，認(rèn)知能力、認(rèn)知風(fēng)格、學(xué)習(xí)方式等方面發(fā)生的變化，運(yùn)用知識的交互發(fā)生機(jī)制來適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生能輕松掌握所學(xué)知識，最大限度地降低其認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效果。
微視頻教學(xué)資源的研究依托于華中師范大學(xué)“教育技術(shù)學(xué)研究方法”實(shí)驗教學(xué)資源建設(shè)項目，也是適應(yīng)目前教學(xué)資源微型化、個性化、交互性的發(fā)展趨勢。結(jié)合視頻學(xué)習(xí)特點(diǎn)，筆者通過Adobe captivate4屏幕錄像軟件，以SPSS中數(shù)據(jù)初步分析和數(shù)據(jù)高級統(tǒng)計為例，開發(fā)SPSS微視頻教學(xué)資源并上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺，供學(xué)習(xí)者隨時隨地學(xué)習(xí)，便于其自主建構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)計知識，并靈活運(yùn)用到相關(guān)課題的數(shù)據(jù)分析中。文章以華中師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)2010級50名本科生為實(shí)驗對象，進(jìn)行分組實(shí)驗。結(jié)果表明，基于微視頻教學(xué)資源的學(xué)習(xí)，對學(xué)習(xí)者而言，能促進(jìn)他們知識技能的提升，有助于拓寬其知識視角，深化知識建構(gòu)的層次。
具體來講，該研究的價值主要在于:
(1)明確微視頻教學(xué)資源在教學(xué)中的應(yīng)用效果，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)
基于多媒體的微視頻教學(xué)資源使復(fù)雜的知識變得更形象、直觀，能更好地激起學(xué)生的學(xué)生興趣，利于學(xué)生進(jìn)行自主探索。首先，單一的文字教材呈現(xiàn)方式易使學(xué)習(xí)者感覺枯燥，產(chǎn)生疲勞，繼而影響其對知識的理解?；诙嗝襟w的微視頻教學(xué)資源，將畫面與教師的講解配音融為一體，學(xué)習(xí)者可以邊學(xué)習(xí)邊操作，便于他們進(jìn)行持續(xù)的探索。其次，微視頻獨(dú)特的播放方式，可以供學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況合理安排學(xué)習(xí)時間，對于難度較大的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以反復(fù)演示觀看，達(dá)到化難為易的目的。尤其是對于操作性知識而言，微視頻教學(xué)資源的效果顯著。
(2)探討微視頻教學(xué)資源應(yīng)用于教學(xué)的方式，方便教師的利用 將微視頻教學(xué)資源融入傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，可以充分發(fā)揮微視頻的多媒體技術(shù)優(yōu)勢。與此同時一，教師可對學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)，解決學(xué)生在利用微視頻教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)中遇到的問題。兩者結(jié)合，既發(fā)揮了微視頻輔助教學(xué)的優(yōu)勢，也提高了教師的課堂教學(xué)質(zhì)量。本研究以華中師范大學(xué)信息技術(shù)系教育技術(shù)學(xué)本科生為研究對象，通過對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況前后測進(jìn)行對比分析，比較傳統(tǒng)模式與借助多媒體視頻片段進(jìn)行輔助教學(xué)的模式的教學(xué)效果，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中的不足。至于教師應(yīng)該在課前或者課后將微視頻教學(xué)資源呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，文章在后文的結(jié)論中也給予明確的解答。
二、相關(guān)概念界定及理論基礎(chǔ)
2. 1微視頻相關(guān)概念
一般認(rèn)為，視頻是相對于文字、圖片等單媒體而言，集圖像、聲音、文本于一身的綜合性媒體，具有表現(xiàn)力強(qiáng)、蘊(yùn)含信息量豐富、形象生動等優(yōu)點(diǎn)。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的普及、計算技術(shù)的逐漸成熟，移動互聯(lián)時代已全面到來，它全方位的改變了人們的生活方式。而對于視頻而言，更是在逐步進(jìn)入更加便捷，更加人性化的微視頻時代。[}l微視頻的出現(xiàn)及其“普眾化[z]”的趨勢，意味著我們真正進(jìn)入了“超視像”的新媒體時代。
對于微視頻的概念，整個網(wǎng)絡(luò)視頻行業(yè)乃至學(xué)術(shù)界并沒有一個統(tǒng)一的定義，甚至其名稱也是五花八門，比如從開始的短片、短電影，到后來的數(shù)字短片以及現(xiàn)在的微視頻、短視頻、微電影、短電影等。[3]其中，數(shù)字短片是隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，電影電視藝術(shù)的發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、移動電視等多種播放媒介盛行起來的，在短時間內(nèi)播放結(jié)束的數(shù)字影視內(nèi)容。[4]根據(jù)其定義及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)釋義，微視頻與數(shù)字短片、微電影、短電影等，并無本質(zhì)區(qū)別，只是稱謂的差異。
學(xué)界對微視頻的定義，大多采用優(yōu)酷網(wǎng)總裁古永鏘的表述:“微視頻是指個體通過PC、手機(jī)、攝像頭、DV, MP4等多種視頻終端攝錄、上傳至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)而播放共享的30秒至20分鐘左右的，內(nèi)容廣泛的，視頻形態(tài)多樣，涵蓋小電影、記錄短片、DV短片、視頻剪輯、廣告片段等的視頻短片的統(tǒng)稱。”[5]短精快、用戶參與、操作便捷是微視頻的最大特點(diǎn)。[6]
本文主要探討微視頻在教育教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合前述學(xué)者對微視頻的相關(guān)研究，筆者界定的微視頻教學(xué)資源是多以3-5分鐘的長度呈現(xiàn)，依據(jù)教學(xué)規(guī)律制作的供學(xué)習(xí)者自控學(xué)習(xí)步調(diào)，自主的去實(shí)踐，探索，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的視頻片段，它是一種可以讓學(xué)者通過手機(jī)，電腦，MP4等視頻終端隨時隨地反復(fù)播放的視頻資源。
2. 2微學(xué)習(xí)理論
移動設(shè)備的普及與通信技術(shù)的飛速發(fā)展促使了一種新型學(xué)習(xí)方式—微型學(xué)習(xí)的到來。[']2004年微型學(xué)習(xí)的概念第一次提出，隨著媒介生態(tài)環(huán)境和社會文化情境的改變以及相關(guān)的理論和實(shí)踐研究的廣泛深入，微型學(xué)習(xí)已然成為教一育技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)。[g]
國內(nèi)學(xué)者大多采用微型學(xué)習(xí)來代指微學(xué)習(xí)，兩者都來自Micro-Learning這一概念。微型學(xué)習(xí)是一種利用移動通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的雙向互動交流學(xué)習(xí)方式，可以使學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)在任何時間、任何地點(diǎn)的學(xué)習(xí)。奧地利學(xué)習(xí)專家林德納(Lindner )把微型學(xué)習(xí)定義為一種存在于新媒介的生態(tài)系統(tǒng)中，基于微內(nèi)容和微媒體的新型學(xué)習(xí)方式。[9]具體來講，微學(xué)習(xí)是一種“以多媒體、跨平臺、小容量的網(wǎng)絡(luò)微內(nèi)容為學(xué)習(xí)單元的個人學(xué)習(xí)方式”。[10]從實(shí)踐層面來講，“微學(xué)習(xí)”欲處理的是規(guī)模相對比較小的學(xué)習(xí)單元及時間相對比較短的學(xué)習(xí)活動;從研究層面來講，“微學(xué)習(xí)”指的是在多樣化的教育境脈情境下對學(xué)習(xí)研究采取的一種微觀視角。[川
微媒體承載的微學(xué)習(xí)內(nèi)容，是指以實(shí)用短小的內(nèi)容組塊來呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，并由此組織起來的一種學(xué)習(xí)活動，它強(qiáng)調(diào)在有限的時間內(nèi)學(xué)習(xí)相對短小、松散連接和自包含的知識內(nèi)容或模塊，常以移動終端作為終端載體，如便捷式終端(手機(jī)、PDA等手持設(shè)備)。[12]大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為微型學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)密不可分。移動微型學(xué)習(xí)是微型學(xué)習(xí)與移動學(xué)習(xí)融合后的結(jié)果，是運(yùn)用移動設(shè)備隨時隨地進(jìn)行的微型化學(xué)習(xí)方式。[13]微型學(xué)習(xí)由于其具有的移動性、片段性的特點(diǎn)，能夠幫助學(xué)習(xí)者達(dá)到一種實(shí)用的學(xué)習(xí)目的，從而幫助他們解決日常生活中的問題。[14]李娟等從學(xué)習(xí)理論和情境創(chuàng)設(shè)兩方面出發(fā)，對基于微型移動終端的非正式學(xué)習(xí)研究總體構(gòu)架進(jìn)行了分析。[IS]微型學(xué)習(xí)作為非正式學(xué)習(xí)的有效形式，應(yīng)發(fā)揮廣大學(xué)習(xí)者的智慧與熱情共建微型學(xué)習(xí)資源。[ 16]
微型學(xué)習(xí)以其具有的短時間、小片段、個性化、多媒介等特征，在未來的非正式學(xué)習(xí)及混合學(xué)習(xí)等的普及方面，具有廣闊的前景。我們把微視頻引入教學(xué)過程中來，利用微視頻時間短，播放內(nèi)容精確等特點(diǎn)與傳統(tǒng)教學(xué)相互融合，讓學(xué)習(xí)者更加充分的利用數(shù)字媒體資源進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)。文章研究微視頻教學(xué)資源在教學(xué)中的應(yīng)用，將進(jìn)一步豐富微學(xué)習(xí)的相關(guān)理論。
2. 3程序教學(xué)理論
程序教學(xué)理論的代表人物是美國著名的心理學(xué)家斯金納。1954年，斯金納針對當(dāng)時傳統(tǒng)教學(xué)存在的種種弊端造成的學(xué)習(xí)效率低下問題，提出以操作性條件和強(qiáng)化的原則來重新安排教學(xué)程序，注重學(xué)生的自我強(qiáng)化，使所有學(xué)生都能積極參與其中_民學(xué)習(xí)的每一步驟都得到強(qiáng)化。‘’‘，斯金納認(rèn)為學(xué)習(xí)過程是作用于學(xué)習(xí)者的刺激和學(xué)習(xí)者對它做出的反應(yīng)之間的連接的形成過程。其基本圖式是:刺激~反應(yīng)一強(qiáng)化。一種復(fù)雜的行為，可用逐步接近、積累的辦法，用簡單的行為連接而成。
具體來講，程序教學(xué)是一種以行為主義的操作條件反射原理以及積極強(qiáng)化原理為其理論基礎(chǔ)，使用程序教材并以個人自學(xué)形式進(jìn)行的教學(xué)模式。其具有小步子、積極反應(yīng)、及時反饋的原則。U91關(guān)于程序教學(xué)內(nèi)容的編制，斯金納分解出許多方法細(xì)則:如編制者必須先熟悉整個教材內(nèi)容，找出具體的終端行為;據(jù)此，分解出許多中介步驟或細(xì)目;將細(xì)目分布均勻，編寫簡單明晰;細(xì)目與細(xì)目之間密切聯(lián)系;選擇個體有效的反應(yīng)予以強(qiáng)化;單元大小應(yīng)符合學(xué)生的反應(yīng)限度;己學(xué)過的術(shù)語或事實(shí)，應(yīng)間斷性地呈現(xiàn)在后來的細(xì)目中，等等。[ZOO
關(guān)鍵詞：p2p；模式感知；視頻播放
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）02-0161-05
一、引言
流媒體播放技術(shù)是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)視頻播放的主流技術(shù)，為了改變原有B/S模式下對媒體服務(wù)器并發(fā)能力和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的巨大需求，[1]P2P技術(shù)采用分布式共享原理，將播放內(nèi)容在用戶播放端之間進(jìn)行分發(fā)和傳播，形成了一種新的傳輸模式，克服了原有視頻數(shù)據(jù)均通過客戶端和服務(wù)器之間直接傳輸模式的不足，現(xiàn)有市場上的PPLive，Torrent軟件等均依據(jù)此原理進(jìn)行設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。另一個方面，由于P2P技術(shù)的應(yīng)用，在客戶端網(wǎng)絡(luò)也會產(chǎn)生較大的網(wǎng)絡(luò)流量，對終端網(wǎng)絡(luò)的流量管理也帶了一定的困難。因此，如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前負(fù)載情況和服務(wù)器性能，設(shè)計一種兼顧兩種傳播模式的流媒體播放系統(tǒng)，將具有較高的實(shí)用價值。網(wǎng)絡(luò)教育是流媒體播放技術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)域，如現(xiàn)有MOOC學(xué)習(xí)模式為源自斯坦福大學(xué)、哈佛和MIT大力推動的基于網(wǎng)絡(luò)的一種學(xué)習(xí)模式，成為2012至2013年最受關(guān)注的創(chuàng)新型教學(xué)模式，其開放系統(tǒng)在全世界擁有幾十萬至百萬級的用戶，視頻文檔是其主要資源之一，主要通過流媒體方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。江蘇電力網(wǎng)絡(luò)大學(xué)為滿足江蘇省所有電力職工的在線學(xué)習(xí)而設(shè)計，同時對全國電力系統(tǒng)開放，是電力系統(tǒng)在線學(xué)習(xí)和考試的重要平臺，具有數(shù)十萬個終端用戶。本文的設(shè)計目標(biāo)為針對現(xiàn)有網(wǎng)大在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)在并發(fā)訪問支持方面的不足，在不改變原有系統(tǒng)總體架構(gòu)和用戶使用方式的前提下，利用P2P技術(shù)為現(xiàn)有系統(tǒng)提供一種新型的學(xué)習(xí)點(diǎn)播服務(wù)模式，并且保證能夠與現(xiàn)有流媒體點(diǎn)播方式相兼容。針對以上需求，本文對MediaPlayer播放器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一套具有播放模式感知的視頻播放系統(tǒng)設(shè)計方法，將設(shè)計完成的播放系統(tǒng)在江蘇電力網(wǎng)絡(luò)大學(xué)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)施部署和實(shí)際測試，各項功能和指標(biāo)滿足設(shè)計需求，解決了兩種播放模式的兼容和播放質(zhì)量保證的問題。
二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
江蘇電力網(wǎng)絡(luò)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計采用“集中―分布式”模式，呈現(xiàn)為“中心―區(qū)域―播放終端”三層結(jié)構(gòu)。中心位于南京，部署所有的課件資源。區(qū)域為江蘇各個二級城市，每個區(qū)域向該區(qū)域內(nèi)所有職工提供視頻學(xué)習(xí)服務(wù)。由于區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)目有限、而終端播放用戶并發(fā)數(shù)量較大，[2]因此中心節(jié)點(diǎn)和區(qū)域節(jié)點(diǎn)之間采用FTP協(xié)議進(jìn)行通信，并將用戶需求視頻暫存。區(qū)域節(jié)點(diǎn)和終端用戶之間采用流媒體視頻點(diǎn)播和P2P傳輸兩種模式。具體系統(tǒng)架構(gòu)見圖1所示。
區(qū)域中心流媒體服務(wù)器不僅能夠提供視頻流媒體點(diǎn)播，而且能夠根據(jù)區(qū)域點(diǎn)播用戶負(fù)載情況實(shí)時啟動P2P機(jī)制，因此除了部署點(diǎn)播服務(wù)器之外還需要設(shè)計目錄服務(wù)器以提供P2P服務(wù)，如圖2所示。P2P目錄服務(wù)器的功能如下：負(fù)責(zé)管理各個在線客戶端以及所有課件視頻分段的分布信息，并接收處理P2P客戶端的各種請求。
用戶播放端軟件能夠自動感知目錄服務(wù)器是否在線，從而進(jìn)行兩種工作模式的自動轉(zhuǎn)換。如圖2所示，P2P客戶端的功能如下：負(fù)責(zé)處理本客戶端所需視頻的P2P傳輸業(yè)務(wù)、其他客戶端向本客戶端發(fā)出的傳輸視頻請求業(yè)務(wù)、本客戶端與P2P目錄服務(wù)器的信息交互業(yè)務(wù)。
三、關(guān)鍵技術(shù)及相應(yīng)策略
根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)設(shè)計中需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)：
1.如何保證系統(tǒng)兩種工作模式的兼容性?，F(xiàn)有在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)為流媒體點(diǎn)播服務(wù)模式，若在原有基礎(chǔ)上，基于P2P技術(shù)設(shè)計一種新的分布式資源模式，需要保證整個系統(tǒng)在兩種服務(wù)模式方面的相互切換、相互補(bǔ)充。[3]在并發(fā)用戶正常情況下，區(qū)域服務(wù)器保持原有流媒體點(diǎn)播工作模式，在并發(fā)用戶數(shù)量較大時，區(qū)域服務(wù)器則轉(zhuǎn)換到P2P模式下工作，而在P2P異常情況下，系統(tǒng)也能夠自動切換到原有流媒體點(diǎn)播服務(wù)模式下工作。采用的策略：在區(qū)域中心服務(wù)器上設(shè)置一監(jiān)視功能模塊，維持兩個變量，流媒體點(diǎn)播用戶數(shù)量StreamUser和P2P用戶直接從區(qū)域服務(wù)器下載分片的用戶數(shù)量P2PServerUser，若StreamUser大于給定值，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到P2P模式下工作；若P2PServerUser大于給定值，說明P2P用戶數(shù)變少或者發(fā)生了系統(tǒng)異常，則系統(tǒng)工作模式轉(zhuǎn)換到流媒體點(diǎn)播模式下工作。
2.Media Player播放器如何支持P2P工作模式。在現(xiàn)有系統(tǒng)工作模式下，Media Player作為客戶端與媒體服務(wù)器通過實(shí)時流媒體傳輸協(xié)議RTP、RTCP和UDP協(xié)議進(jìn)行內(nèi)容傳輸，系統(tǒng)采用“邊播放邊傳輸”方式工作；在P2P模式下，Media Player需要從本地獲取播放內(nèi)容，而內(nèi)容的獲取通過P2P機(jī)制從其他用戶端進(jìn)行下載，采用“邊播放邊下載”方式進(jìn)行工作。采用策略：用戶播放端軟件首先判定區(qū)域服務(wù)器上的P2P目錄服務(wù)是否為工作狀態(tài)，若是則用戶播放端軟件自動啟動P2P模式，從目錄服務(wù)器獲取種子節(jié)點(diǎn)信息，啟動多線程進(jìn)行本地網(wǎng)絡(luò)的視頻分段下載。
3.P2P系統(tǒng)內(nèi)容負(fù)載均衡問題。P2P系統(tǒng)中的負(fù)載均衡問題指如何保證在多個用戶終端并發(fā)播放時，防止出現(xiàn)種子節(jié)點(diǎn)選擇熱點(diǎn)問題。[4]P2P機(jī)制本身的優(yōu)勢在于同一個內(nèi)容播放的用戶越多，后來的用戶下載的速度就越快，但如果沒有好的機(jī)制避免其熱點(diǎn)問題，其優(yōu)勢就難以發(fā)揮出來。采用策略：用戶終端在播放某一視頻時，首先從區(qū)域目錄服務(wù)器上獲取該視頻的分片信息及每個分片的種子信息，目錄服務(wù)器在選取每個分片的種子節(jié)點(diǎn)時采取“同一網(wǎng)段內(nèi)的種子節(jié)點(diǎn)、P2P服務(wù)當(dāng)前線程數(shù)少的種子節(jié)點(diǎn)和心跳網(wǎng)絡(luò)性能最好的種子節(jié)點(diǎn)”三個優(yōu)先級進(jìn)行選取，一方面防止某個種子節(jié)點(diǎn)成為P2P熱點(diǎn)，同時保證能夠選取性能較好的節(jié)點(diǎn)。
4.P2P系統(tǒng)異常處理。在P2P機(jī)制中，視頻播放器數(shù)據(jù)來自于本地多線程從區(qū)域內(nèi)其他播放終端下載的P2P分片，[5]在下載過程中，由于網(wǎng)絡(luò)狀況的不穩(wěn)定，或者由于視頻資源提供端的突況，可能會導(dǎo)致P2P分片無法成功下載，為了保證系統(tǒng)的健壯性，異常處理機(jī)制必不可少。異常處理策略：主要異常分為種子節(jié)點(diǎn)分片不存在、網(wǎng)絡(luò)異常中斷、種子節(jié)點(diǎn)異常關(guān)閉、種子節(jié)點(diǎn)線程過多拒絕服務(wù)異常，[6]處理策略為在種子節(jié)點(diǎn)列表中聯(lián)系其他節(jié)點(diǎn)，若仍然不能成功獲取分片數(shù)據(jù)，則從區(qū)域目錄服務(wù)器直接獲取分片資源。
四、系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)軟件主要由區(qū)域服務(wù)器和播放終端兩個主要部分構(gòu)成。
1.播放客戶端軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。播放客戶端在播放之前首先需要向區(qū)域P2P目錄服務(wù)器獲得播放文件的種子信息，然后啟動多線程進(jìn)行播放終端之間的P2P分片資源共享。播放客戶端與區(qū)域P2P目錄服務(wù)器之間的交互如圖3所示。[1]
播放終端之間通過P2P方式進(jìn)行視頻分片的分布式共享與傳輸，從而保證播放器本地數(shù)據(jù)的快速獲取，取代流媒體點(diǎn)播獲取播放數(shù)據(jù)的模式，兩個播放終端之間的分片傳輸如圖4所示。
播放終端之間進(jìn)行P2P視頻分片傳輸時可能產(chǎn)生不同的異常，這里對分片提供者產(chǎn)生的異常和網(wǎng)絡(luò)通信異常分別進(jìn)行了不同的處理。具體如圖5所示。
2.區(qū)域P2P目錄服務(wù)器端軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。P2P目錄服務(wù)器的軟件主要為種子文件生成及選源策略、P2P播放客戶端的心跳監(jiān)控與處理、P2P播放客戶端分片種子信息更新等模塊。
種子生成與選源策略模塊主要負(fù)責(zé)處理P2P播放客戶端發(fā)送來的視頻資源請求?？蛻舳酥贫ㄎ募c文件地址，服務(wù)器根據(jù)客戶端需求的視頻文件，在數(shù)據(jù)庫的ClientFragmentTable表中選出種子客戶端，生成一個xml類型文件的種子列表，發(fā)送給請求方客戶端。
按照選源策略，種子節(jié)點(diǎn)選擇算法（SourceSelect算法）的具體描述如下：
在選源算法中，一般需要選出的種子數(shù)量為6個，所以實(shí)現(xiàn)中的n等于6。選出一個種子，需要遍歷整個含有分段的種子集合一次，選出6個種子，生成種子列表的情況下，算法的復(fù)雜度就為O（6N）。在達(dá)到均衡機(jī)制的要求下，該算法是合理有效的。
P2P目錄服務(wù)器需要對播放終端的上線及學(xué)習(xí)過程進(jìn)行記錄存檔，同時通過心跳功能獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的通信性能，為種子節(jié)點(diǎn)選擇做好準(zhǔn)備。
心跳功能的記錄結(jié)構(gòu)如表2所示，IP地址用于判定所在的網(wǎng)段，UploadNum記錄當(dāng)前播放終端啟動的線程數(shù)，本系統(tǒng)規(guī)定線程數(shù)為4個，線程數(shù)作為種子節(jié)點(diǎn)選源的一個因素之一。
P2P目錄服務(wù)器提供每個視頻文件的種子文檔信息，以便用戶播放端能夠進(jìn)行終端網(wǎng)絡(luò)的P2P終端分片共享，由于視頻分片的分布是動態(tài)的，因此每個播放終端將自己所擁有的視頻分片向目錄服務(wù)器進(jìn)行匯報，為種子文檔的產(chǎn)生做好準(zhǔn)備。分片更新工作流程如圖6所示。
分片更新算法UpdateLocalFragments如下：
該算法根據(jù)本文設(shè)計的更新本地分片的策略進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，將本地的分片更新到服務(wù)器從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
五、系統(tǒng)測試
系統(tǒng)測試主要通過測試用例對系統(tǒng)的各項功能進(jìn)行測試，[8]主要包括流媒體播放與P2P播放兩種模式的切換測試、P2P目錄服務(wù)器的P2P下載功能測試、用戶播放端分片信息更新的測試、用戶播放端之間的多線程P2P下載與上傳功能測試、P2P目錄服務(wù)器種子節(jié)點(diǎn)選源均衡策略測試、P2P傳輸異常測試。這里僅給出三個主要功能測試用例及測試結(jié)果。
測試環(huán)境如圖7所示：
（1）服務(wù)器1臺，該服務(wù)器上部署一個流媒體課件服務(wù)器、一個課件點(diǎn)播web服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)大學(xué)學(xué)習(xí)平臺）、一個P2P目錄服務(wù)器。
（2）用戶播放終端計算機(jī)5臺，具有瀏覽器軟件和P2P客戶端軟件。
主要功能的測試樣例及測試結(jié)果：
1.流媒體播放與P2P播放兩種模式的切換測試
2.P2P客戶端之間單線程和多線程傳輸功能測試
3.P2P目錄服務(wù)器種子節(jié)點(diǎn)選源均衡策略測試
以上結(jié)果是在實(shí)際環(huán)境下測試的實(shí)際結(jié)果，實(shí)際測試表明所完成的設(shè)計符合實(shí)際設(shè)計需求，功能正確。
六、分析與討論
本文根據(jù)實(shí)際需求，在原有流媒體視頻點(diǎn)播架構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加P2P視頻播放功能，所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計和功能滿足了兩種播放模式的兼容和自動感知切換，充分利用了兩種播放模式各自的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計考慮了各種異常處理方案，使得系統(tǒng)本身具有較好的健壯性，系統(tǒng)的機(jī)制和策略具有實(shí)際價值，能夠應(yīng)用于不同領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)分發(fā)和共享。
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