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基于WEB的视频传输、存储与控制技术分析

    Internet和Web技术改变了信息基础设施的结构,包括信息的生成、存储、传送和表示。目前,传统的数据格式如文本、图像和图形已被数字化,可通过网络存储、传送和表现。但是,依赖传统信息格式不能充分满足诸如视频和音频这样连续媒体的应用要求。把连续媒体引入到信息基础设施中,是对计算机应用开发者的挑战。连续媒体所存在的固有属性,包括大容量的数据存储、占用较高的网络带宽,以及实现在网络上传输连续媒体最重要的准则――实时传输并连续播放,都是连续媒体应用软件开的发主要问题。传统的计算机系统主要执行以计算为主的处理,它们不可能满足严格的定时和容量要求,特别是在文件系统和I/O处理部分。这些都足以证明连续媒体的应用对计算机系统的特殊需求。

    实现视频点播(Video On Demand)主要是解决连续媒体如何在网络中传送、存储与控制。目前,关于视频点播有许多解决方法,某些技术方案采用专门的硬件平台作为视频服务器或只能在特定的网络环境中使用(如ATM),这种方案的系统价格相当昂贵,并且在长期应用中可能带来系统上的维护和扩展问题。本文主要对基于软件技术解决视频点播的关键技术进行分析。

    一、视频传输技术

    视频传输服务涉及到连接至网络中的两个以上的用户,它要求视频服务器将视频内容发送给客户端播放。目前,有两种通用的传输方案:“下载”和“视频流”。“下载”机制的意思是:通过网络将整个视频文件传送到客户端并存储到客户端的存储设备中,在全部内容传输完成以后才可以播放。采用这种方法很显然有两个问题:

    (1)视频文件一般占有较在原存储器空间,客户端必须有足够的存储空间来存放下载的文件。例如,如果视频文件采用MPEG I压缩格式,则一小时的节目需要占有675M的存储器空间,而PEG II压缩格式的视频文件占用的存储器窨则更大;

    (2)下载一个视频文件所需要的时间很长,也就是说客户从选中一个视频内容到可以播放该视频文件所需要的时间(播放延时)较长,例如,假设客户端通过10Base-T与网络连接(目前的客户端一般都是这样),其传送速率为10Mbps,即1280Kb/s,则下勒一个10分钟的MPEG I视频文件(112.5M)需要的时间为112.5×1024Kb/1280kb/s=90s。这是在网络带宽全部分配情况下的理论上的计算时间,在实际的复杂的网络环境中,所需的时间远远比这个时间要长。所以,“下载”方案在高质量的视频(如MPEG II压缩编码视频)和长时间的视频应用中将无法接受。“视频流”的方案正好可以解决这一问题。和“下载”方案不同,客户端并不要求服务器将视频文件全部传送过来,在客户端只须开辟一个很小的缓冲区,接受到一定的数据量后,播放器就开始播放视频,如图1所示,当客户端的缓冲区接受到视频帧#1时,就可以开始播放视频,这时视频帧#2、#3、#4、#5、#6正处在服务器到客户端的路途上。

    当视频帧#1被播放后,则缓冲区的视频帧#1被视频帧#2所替换,如图2所示,这时视频帧#3、#4、#5、#6、#7正处在服务器到客户端的路途上。

    采用这种方案,无需下载整个视频文件,播放延时时间很短,一般可以控制在10秒钟左右。

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