浅析多媒体网络传输的现状\发展方向和技术关键

摘要多媒体技术的出现是计算机领域内一场重要的革命，同时，数字式视频和音频的发展进一步促进了计算机和网络行业的革命，计算机的应用把几种多媒体功能融为了一体。然而，多媒体网络传输技术由于多媒体的压缩、解压缩及传输问题没有解决，一直未能取得理想效果。这也是技术和研究人员的一个重点的研究领域和方向。

关键字多媒体 网络传输 现状 方向 技术关键

中图分类号：TP316文献标识码： A 文章编号：

一. 多媒体网络传输的现状

随着多媒体技术和网络技术的飞速发展，多媒体网络传输在国外已经有了一些应用。建立了MBONE主干网，支持实时视频和音频的传输，在网络中采用UDP协议，在大多数MBONE的应用中，在UDP协议之上采用RTP协议，数据分组带有时间和顺序标记，通过在接收端设置缓冲区来对接收到的数据重新排序和同步。MBONE还提供了一些多媒体网络应用软件如视频软件和音频软件等。此外，国外一些公司陆续推出了网络多媒体应用的解决方案，了相应的软件，如微软的Window Media，Real Networks的流媒体解决方案以及他们推出的软件RealPlayer。在国内．多媒体实时网络传输还处于研究阶段。仅有少数几个单位从事传输协议的研究，一些多媒体网络传输的应用还仅限于仿造国外产品等简单的应用层开发上。

二. 多媒体网络传输的关键技术

1. 数字图像与音频技术

数字图像指由摄像机或扫描仪等设备输入并存储在计算机中的数字信息。计算机科学中的图形(Graphics)和图像(Image或Picture等)概念是有区别的:图形一般指用计算机绘制(draw)的画面，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线和图表等;图像则指由输入设备捕捉实际场景画面产生的数字图像。数字图像通常有位图和矢量图形两种表示形式。多媒体技术中一种重要媒体来自音频，包括语音、音响和音乐。音频的作用是直接通过讲话表达信息、制造某种效果和气氛、演奏音乐等。反映音频数字化质量的另一个因素是通道(或声道)个数。记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道;每次生成二个声波数据，称为立体声(双声道)，立体声更能反映人的听觉感受。

2. 超文本与超媒体技术

超文本格式是一种新型的信息管理技术，它以结点为单位组织信息，在结点与结点之间通过表示它们之间关系的链加以连接，构成表达特定内容的信息网络。超文本组织信息的方式与人类的联想记忆方式有相似之处，从而可以更有效地表达和处理信息。超文本与传统的文本有很大的区别。传统文本，无论是普通书籍还是计算机的文本文件，都是用线性方式加以组织的。读者在阅读时，必须按照一页一页的顺序阅读，几乎没有选择的余地。超文本是一个非线性的网状结构，读者在阅读时不必象读一般文章那样按顺序阅读，可以根据实际的需要，利用超文本机制提供的联想式查询能力，迅速找到自己感兴趣的内容和有关信息，就象你从一本百科全书中查找某个术语含义的过程。

超文本与多媒体的融合产生了超媒体。事实上,超媒体的原文Hypermedia就是超文本Hypertext和多媒体Multimedia结合词。简单地讲，允许超文本的信息结点存储多媒体信息，如图形、图像、音频、视频、动画和程序，并使用与超文本类似的机制进行组织和管理，就构成了超媒体。但在实际中，管理和组织多媒体信息比单纯的文本信息复杂得多，所以要将超文本的知识表示方法与多媒体对文本、图形、图像、音频、视频、动画等信息的存储和处理技术相结合。

3. 图像信息的数字化编码、压缩与处理

数据压缩技术经过近四十年的发展，已进入了成熟的实用阶段，针对不同原始数据的特点（文本、声频、视频），人们已研究出了不同的编码方法。由于多媒体数据具有极大的冗余度，因此数据压缩技术在多媒体技术中有着举足轻重的地位。衡量一种数据压缩技术的好坏有三个重要的指标。一是压缩比要大，即压缩前后所需的信息存储量之比要大；二是实现压缩的算法要简单，压缩、解压速度快，尽可能地做到实时压缩解压；三是恢复效果要好，要尽可能地恢复原始数据。随着数字通信技术和计算机技术的发展，数据压缩技术也已日臻成熟，适合各种应用场合的编码方法不断产生。目前常用的压缩编码方法可以分为两大类：一类是冗余压缩法，也称无损压缩法、熵编码；另一类是熵压缩法，也称有损压缩法。

为用数字传输图像信号和用计算机处理图像信息，首先要解决的问题是将图像信号数字化，包括空间位置和亮度电平值的数字化。视频信号是一种有灰度层次的图像信号。视频图像信号数字编码的实质是：保证一定质量的前提下，以最少比特数表示视频图像。对标量量化来说，通常先对图像信号进行线性PCM编码，其信噪比与量化比特数的关系为：当每像素的编码比特数每增加或减少1时，其信噪比约增加或减少6dB。

4. MPEG-21标准

由于多媒体技术的迅猛发展，运营商为各自用户提供了丰富的信息和媒体业务，用户几乎可以随时随地的享受这些服务。但是，对于不同网络之间用户的互通问题，至今仍没有成熟的解决方案。为了解决以上问题，MPEG-21致力于为多媒体传输和使用定义一个标准化的、、可互操作的和高度自动化的开放框架，这个框架考虑到了DRM的要求、对象化的多媒体接入以及使用不同的网络和终端进行传输等问题，这种框架还会在一种互操作的模式下为用户提供更丰富的信息。任何与MPEG-21多媒体框架标准环境交互或使用MPEG-21数字项实体的个人或团体都可以被视为用户。从纯技术角度来看，MPEG-21对于“内容供应商”和“消费者”没有任何区别。

三. 多媒体网络传输的发展方向——流媒体技术

1. 流媒体技术

Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，实时A/V源或存储的A/V文件在传输中被分解为许多包，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不等，甚至先发的数据包有可能后到。为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂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，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。

流媒体的具体传输流程如下：（1）Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/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。（2）用HTTP从Web服务器检索相关数据，A/V播放器进行初始化。（3）从Web服务器检索出来的相关服务器的地址定位A/V服务器。（4）A/V播放器与A/V服务器之间交换A/V传输所需要的实时控制协议。（5）一旦A/V数据抵达客户端，A/V播放器就可以播放了。

2. 需要进一步解决的问题

流媒体的传输需要合适的传输协议，目前在Internet上的文件传输大部分都是建立在TCP协议的基础上，也有一些是以FTP传输协议的方式进行传输，但采用这些传输协议都不能实现实时方式的传输。随着流媒体技术的深入研究，目前比较成熟的流媒体传输一般都是采用建立在UDP协议上的RTP/RTSP实时传输协议。为何要在UDP协议而不在UDP协议上进行实时数据的传输呢？这是因为UDP和TCP协议在实现数据传输时的可靠性有很大的区别。TCP协议中包含了专门的数据传送校验机制，当数据接受方收到数据后，将自动向发送方发出确认信息，发送方在接收到确认信息后才继续传送数据，否则将一直处于等待状态。而UDP协议则不同，UDP协议本身并不能做任何校验。由此可以看出，TCP协议注重传输质量，而UDP协议则注重传输速度。因此，对于对传输质量要求不是很高，而对传输速度则有很高的要求的视音频流媒体文件来说，采用UDP协议则更合适。

参考文献

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[2]戈玲,吴新余.多媒体通信中智能化媒体内同步机制[J].通信学报,1999(5)．18～23.

[3]王军吕,海宝,许国梁．基于UDP协议的视频图像传输的研究与实现[J].现代计算机,2002(47)，18～20.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。