介紹了流媒體技術(shù), 分析了在數(shù)字圖書館中基于流媒體技術(shù)進(jìn)行信息共享的可能性, 及在處理流媒體文件過程中可能遇到的問題以及解決的方法, 提出了基于流媒體技術(shù)的信息共享若干措施。

關(guān)鍵詞：流媒體技術(shù);信息共享;檢索;

作者簡介：李元臣 (1966—) , 男, 畢業(yè)于河南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系, 碩士, 洛陽師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系講師, 主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及流媒體處理。;劉維群 (1971—) , 女, 洛陽師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系講師, 西北大學(xué)碩士在讀, 主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件。袁萬坤, 男, 洛陽師范學(xué)院圖書館副研究員, 主要研究方向?yàn)槲墨I(xiàn)檢索。;

收稿日期：2005-03-05

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.

<Keyword>streaming media technique;information share;retrieval;

Received： 2005-03-05

隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化社會的到來, 數(shù)字信息的類型日益多樣化, 信息的數(shù)量急劇增加。圖書館作為收集、保存和傳播知識信息的載體, 只有通過網(wǎng)絡(luò)信息高速公路, 最大限度地獲取文獻(xiàn)信息資源, 才能滿足廣大讀者對信息需求量迅猛增長的需要。而要達(dá)到上述目標(biāo), 實(shí)現(xiàn)圖書館之間文獻(xiàn)信息資源共享已成為未來圖書館發(fā)展的必然選擇。

讀者從圖書館獲取音頻/視頻 (A/V) 等多媒體信息, 主要通過下載方式, 而下載一個A/V文件需要較長的時間。這主要是由于A/V文件相對于其它類型的文件而言容量較大以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制。為此, 用戶需要一種突破帶寬限制的新的信息傳輸方式, 于是流媒體 (Streaming Media) 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。流媒體技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)多媒體新聞發(fā)布、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、網(wǎng)絡(luò)視頻、電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實(shí)時視頻會議等共享信息服務(wù)領(lǐng)域。流媒體技術(shù)的應(yīng)用將為網(wǎng)絡(luò)信息共享帶來革命性的變化, 對人們的工作和生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。基于流煤體的信息共享, 其特點(diǎn)有:覆蓋面廣, 互聯(lián)網(wǎng)無國界;網(wǎng)上覆蓋面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)媒體;與傳統(tǒng)媒體的播出方式相比更容易實(shí)現(xiàn), 費(fèi)用更低。

在網(wǎng)絡(luò)上A/V多媒體信息目前主要有下載和流式傳輸兩種方案。下載方式花費(fèi)時間長, 處理的時間延遲也很大。流式傳輸時, 聲音、影像或動畫等流媒體由音視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)、 實(shí)時傳送, 用戶不必等到整個文件全部下載完畢, 而只需經(jīng)過幾秒或十?dāng)?shù)秒的啟動延時即可進(jìn)行觀看。當(dāng)多媒體文件在客戶機(jī)上播放時, 文件的剩余部分將在后臺從服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。流式不僅使啟動延時成十倍、百倍地縮短, 而且不需要太大的緩存容量。流式傳輸避免了用戶必須等待整個文件全部從網(wǎng)上下載才能觀看的缺點(diǎn)。

流媒體指在Internet/Intranet中使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)實(shí)時媒體, 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, 流式媒體的數(shù)據(jù)流隨時傳送隨時播放, 只是在開始時有一些延遲。流媒體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)就是流式傳輸。流式傳輸定義很廣泛, 現(xiàn)在主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳送媒體 (如視頻、音頻) 的技術(shù)總稱。其特定含義為通過Internet將影視節(jié)目傳送到PC機(jī)。實(shí)現(xiàn)流式傳輸有兩種方法:實(shí)時流式傳輸 (Realtime streaming) 和順序流式傳輸 (progressive streaming) 。一般說來, 如視頻為實(shí)時廣播, 或使用流式傳輸媒體服務(wù)器, 或應(yīng)用如RTSP的實(shí)時協(xié)議, 即為實(shí)時流式傳輸。如使用HTTP服務(wù)器, 文件即通過順序流發(fā)送。

所謂流媒體技術(shù)是通過流式傳輸技術(shù)把連續(xù)的音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼、壓縮處理后放在專門的服務(wù)器 (Web服務(wù)器或流媒體服務(wù)器) 上, 讓瀏覽者一邊下載一邊觀看, 而不需要等到整個多媒體文件下載完畢就可以即時觀看的技術(shù)。流媒體技術(shù)涉及到流媒體數(shù)據(jù)的采集、編碼、壓縮、存儲、傳輸及網(wǎng)絡(luò)通信等多種技術(shù)。

要在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)流媒體技術(shù), 必須完成流媒體的制作、發(fā)布、傳輸、播放這4個環(huán)節(jié), 而流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是流式傳輸。

客戶端Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間通過HTTP/TCP協(xié)議交換控制信息, 當(dāng)用戶在瀏覽器上點(diǎn)擊某一要觀看的流媒體后, Web服務(wù)器響應(yīng)并將需要傳輸?shù)膶?shí)時數(shù)據(jù)從原始信息中調(diào)出來, 客戶端的Web瀏覽器啟動播放器, 同時使用HTTP/TCP協(xié)議從Web服務(wù)器調(diào)出相關(guān)參數(shù)對播放器初始化。這些參數(shù)包括目錄信息、音視頻數(shù)據(jù)的編碼類型以及流媒體存放在相關(guān)服務(wù)器的地址。播放器與流媒體服務(wù)器使用RTSP協(xié)議 (Real Time Streaming Protocol) , 以交換流媒體傳輸所需的控制信息, 如播放、快進(jìn)、快倒、暫停、錄制等操作的請求。系統(tǒng)為確保這些控制信息的正確性而采用了面向連接的TCP傳輸協(xié)議。

音視頻流數(shù)據(jù)是采用運(yùn)行在UDP (User Datagram Protocol) 協(xié)議上的RTP協(xié)議 (Real Time Transport Protocol) 進(jìn)行傳輸, 將服務(wù)器上的流數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳说牟シ牌? 一旦流數(shù)據(jù)抵達(dá)客戶端, 播放器即可播放輸出。

在播放流媒體時, 客戶端必須使用一定的緩存。因?yàn)? 互聯(lián)網(wǎng)是以數(shù)據(jù)包方式進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸, 無論是直播流還是點(diǎn)播流, 在傳輸中它要被分解為許多包。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性, 各個包的路由也各不相同, 因而到達(dá)客戶端的時間先后順序會發(fā)生變化, 可能會出現(xiàn)先發(fā)而后至的情況, 甚至丟包。因此客戶端需要一定緩存, 以緩存來彌補(bǔ)數(shù)據(jù)的延遲, 并重新對數(shù)據(jù)包進(jìn)行排序, 從而保證流數(shù)據(jù)連續(xù)輸出而不會因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的阻塞而出現(xiàn)播放停頓現(xiàn)象。另外, 緩存只是在某段時間內(nèi)暫時存貯需要使用的數(shù)據(jù), 在播放時不斷丟棄已播放的內(nèi)容, 同時利用空出的緩存空間來暫存后續(xù)的、尚未播放的內(nèi)容。

流媒體文件從服務(wù)器向客戶端進(jìn)行實(shí)時播放, 同時借助于互聯(lián)網(wǎng)能真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時點(diǎn)播, 在同一時間內(nèi)為更多用戶提供服務(wù), 這是流媒體技術(shù)的最大優(yōu)勢。其缺點(diǎn)是由于流媒體為了解決帶寬以及縮短下載時間, 采用了較高壓縮比, 圖像和聲音的質(zhì)量受到一定影響。

Internet上使用較多的流媒體格式主要有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類文件。其中Real Audio用來傳輸CD音質(zhì)的音頻數(shù)據(jù);Real Video用來傳輸不間斷的視頻數(shù)據(jù);Real Flash則是Real Networks公司與Macromedia公司新近聯(lián)合推出的一種高壓縮比的動畫格式。Real Network公司與Macromedia公司自1995年發(fā)布Rea lAudio1.0以來, Real Audio、Real Video產(chǎn)品已經(jīng)成為Internet網(wǎng)上最受歡迎的解決方案。其中所采用的Sure Steam (自適應(yīng)流) 技術(shù)是Real Networks公司具有代表性的技術(shù)。它通過Real Server將A/V文件以流的方式傳輸, 然后利用Sure Steam方式, 根據(jù)客戶端不同的撥號速率, 讓傳輸?shù)腁/V信息自動適應(yīng)帶寬, 并始終以流暢的方式播放。

Apple公司的QuickTime于1991年推出, 是Apple公司面向?qū)I(yè)視頻編輯、Web網(wǎng)站創(chuàng)建和CD-ROM內(nèi)容制作領(lǐng)域開發(fā)的多媒體技術(shù)平臺, QuickTime支持幾乎所有主流的個人計(jì)算平臺, 是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 它由QuickTime電影文件格式、QuickTime內(nèi)置媒體服務(wù)系統(tǒng)和QuickTime媒體抽象層組成。其最新推出的QuickTime具有目前最高A/V播放質(zhì)量的播放器, 支持各種格式的靜態(tài)圖像文件, 內(nèi)置Web瀏覽器插件技術(shù), 支持IETF (Internet Engineering Task Force) 流標(biāo)準(zhǔn)以及RTP、RTSP、SDP和HTTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議, 支持多種視頻和動畫格式。此外, 其優(yōu)秀的壓縮技術(shù), 使操作更加簡單, 可以使制作人員很輕松地將自己的視頻圖像通過防火墻進(jìn)行傳送, 并且能夠播放MP3音樂文件。

Microsoft公司的Windows Media的核心是ASF (Advanced Stream Format) 。ASF是一種數(shù)據(jù)格式, 音頻、視圖、圖像以及控制命令腳本等多媒體信息通過這種格式, 以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的形式傳輸, 實(shí)現(xiàn)流式多媒體內(nèi)容發(fā)布, 在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膬?nèi)容即為ASF Stream。ASF支持任意的壓縮/解壓/編碼方式, 并可以使用任何一種底層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議, 具有很大的靈活性。Microsoft希望用ASF取代Apple公司的QuickTime之類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 并打算將ASF用作將來的Windows版本中所有多媒體內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。為此, Microsoft公司已經(jīng)將Windows Media技術(shù)捆綁在Windows2000中, 這無疑將對信息共享產(chǎn)生重要影響。

除了上述幾種流行的流媒體系統(tǒng)外, 較為著名的流媒體系統(tǒng)還有: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, 它們各具特色。

目前的網(wǎng)絡(luò)帶寬對多媒體巨大的數(shù)據(jù)流量來說還顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠, 而流媒體技術(shù)在不影響用戶使用的前提下降低質(zhì)量并采用先進(jìn)高效的壓縮算法緩解了這一矛盾。

流媒體技術(shù)吸引了不少用戶, 數(shù)字圖書館采用流媒體技術(shù)作為服務(wù)手段, 在與大多數(shù)用戶的溝通中不存在困難。

以現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù), Windows 2000/XP平臺的客戶機(jī)均能達(dá)到實(shí)時流傳送。

Web服務(wù)器和Web瀏覽器都基于HTTP協(xié)議, 而HTTP內(nèi)建有MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions——通用Internet郵件擴(kuò)展) 。瀏覽器通過MIME來識別流媒體的類型, 并調(diào)用相應(yīng)的程序或Plug-in來處理。

欲在流媒體領(lǐng)域稱雄的Microsoft公司稱, 已經(jīng)有45家企業(yè)選擇Windows Media媒體播放器作為自己的流媒體軟件, 并參加了Microsoft發(fā)起的“Windows媒體寬帶啟動動議”。這是一個支持媒體播放器軟件的企業(yè)聯(lián)盟。其他的涉及相關(guān)內(nèi)容的企業(yè)也在積極尋求合作的途徑。這就使得流媒體在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)以及服務(wù)協(xié)議上有可能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一, 便于數(shù)字圖書館信息共享。

錄制、編輯, 利用視頻編輯硬件和軟件對它進(jìn)行數(shù)字化處理;數(shù)字化的視頻和音頻內(nèi)容被編碼為流媒體格式;媒體文件或?qū)崨r數(shù)據(jù)流被保存在安裝了流媒體的服務(wù)器上;用戶點(diǎn)擊網(wǎng)頁請求視頻流或訪問流內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫;服務(wù)器向最終用戶提交數(shù)字化內(nèi)容, 用戶利用在桌面上顯示媒體內(nèi)容的播放程序來觀看數(shù)字化內(nèi)容。

目前應(yīng)用最廣的是Real技術(shù), 而Microsoft公司的Windows Media技術(shù)的核心ASF卻很有發(fā)展前途。這就使工作者面臨選擇的困難, 可行的方法是向用戶提供Real格式, 在保存過程中采用WM格式, 兩者的轉(zhuǎn)換以一定的規(guī)則為依據(jù)。

高版本播放工具是可以播放低版本文件的, 反之則有可能行不通。

在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中, 參數(shù)設(shè)置的不同會使館藏文件出現(xiàn)優(yōu)劣不一致的情形, 不利于多媒體文件整體保存, 也給用戶的選擇帶來困難。可以采用某種參數(shù)作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 以此為基礎(chǔ)提供多形式和樣本的服務(wù)。

這是因?yàn)樵诓煌墓ぞ攮h(huán)境下, 采用的算法是不同的。建議在這種轉(zhuǎn)換過程中使用特定的工具, 它不一定是技術(shù)最好的, 但可以是市場應(yīng)用最廣的, 有利于用戶使用的。

流媒體作為一種應(yīng)用性極強(qiáng)的多媒體形式, 在數(shù)字信息分類過程中, 應(yīng)在關(guān)注多媒體一級類目的同時, 二級類目上予以標(biāo)注, 可以使這一類型文件作為整體, 這樣既便于處理和保存, 同時有利于和用戶展開交流。

比如, 可以應(yīng)用MPEG-7等對多媒體進(jìn)行描述的新標(biāo)準(zhǔn), 即Multimedia Content Description Interface (多媒體內(nèi)容描述接口) 。具有上述附加信息的存儲素材就可以被方便地索引和搜索了。在該標(biāo)準(zhǔn)中提供了一種將聲音和圖像內(nèi)容作為在時間 (同步) 和空間 (屏幕) 上有一定聯(lián)系的對象來編碼的方法。該方式的特點(diǎn)在于對描述特征的自動提取, 不僅適合于存儲應(yīng)用, 也適合于流式應(yīng)用, 能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行準(zhǔn)確定位。只有在這種前提下, 才能夠快速高效地搜索用戶感興趣的素材, 達(dá)到信息共享。

應(yīng)用最新技術(shù), 對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理, 如語音、圖像處理, 視頻和音頻分割, 特征提取、分類等。

在檢索時, 不僅要標(biāo)注客觀特征, 如圖像和聲音等, 同時要標(biāo)注主觀感情, 如音樂和畫面表達(dá)的思想或者體現(xiàn)的情緒, 也有可能形成一段合成的標(biāo)注, 以體現(xiàn)綜合背景。最重要的一點(diǎn)是加強(qiáng)各數(shù)字圖書館之間的合作, 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性, 以利于數(shù)據(jù)共享。

當(dāng)前, 由于流媒體的高壓縮率和帶寬資源的有限, 即使使用RealPlayer或微軟的播放器以每秒20幀的緩慢速度實(shí)時播放, 圖像也還產(chǎn)生抖動, 并且有時還會產(chǎn)生聲音與影像的脫節(jié)或跳躍。

由于中心資源及傳輸方式的局限, 目前尚沒有內(nèi)容提供商能承擔(dān)得起對大量用戶同時傳輸影視流的費(fèi)用和能力。所以, 基于目前的現(xiàn)狀及技術(shù), 帶寬尚只能滿足基本的互聯(lián)網(wǎng)用戶。流媒體的優(yōu)勢目前也只在于能快速訪問電影。不過, 流媒體技術(shù)已趨于成熟, 并引起全球眾多著名企業(yè)的關(guān)注。蓋茨也認(rèn)為, 流媒體是微軟真正看好的發(fā)展方向。它必將成為個人電腦和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用的主流, 未來的工作場所將發(fā)生巨大的變化。流媒體的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用將為數(shù)字圖書館節(jié)省大量的資金, 因?yàn)榻逃Y源可以通過觀看網(wǎng)上錄像的方式進(jìn)行。媒體服務(wù)系統(tǒng)不同于網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)系統(tǒng)。從功能實(shí)現(xiàn)上, 流媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)系統(tǒng)雖然有許多相似之處, 但流媒體更為強(qiáng)調(diào)對高速、穩(wěn)定和連續(xù)的訪問流支持, 強(qiáng)調(diào)對同步的支持, 從而確保媒體數(shù)據(jù)的按時到達(dá)。所以正如圖像用戶對計(jì)算機(jī)的影響一樣, 流媒體服務(wù)系統(tǒng)也將對計(jì)算機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。

隨著信息技術(shù)的革命與發(fā)展, 數(shù)字媒體逐漸改變著傳統(tǒng)的傳播方式, 從文字傳遞到E-mail, 從電話到網(wǎng)絡(luò)會議, 從物流到電子商務(wù), 從教室授課到遠(yuǎn)程教育等等, 流媒體技術(shù)的迅速發(fā)展更對這場信息革命起到了推波助瀾的作用。我們有理由相信, 對流媒體的處理和大量應(yīng)用, 將為數(shù)字圖書館和用戶之間的信息共享帶來一場革命。

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