隨著互連網技術的飛速發展，網絡上的應用日益豐富。利用網絡，傳輸視頻、音頻等各類多媒體信息，實現視頻點播、視頻會議、語音電話等功能也已經成為目前一個比較熱門的話題。但從校園網訪問Internet存在一定網絡接口的瓶頸，在訪問Internet上的多媒體資源時，難以得到穩定可靠的帶寬和速度。同時重要的電視新聞以及學校內的學術報告、名師講座等無法滿足師生實時視頻收看的要求。為緩解這樣的矛盾，充分利用和挖掘校園網內的網絡資源，降低校園網到Internet出口的要壓力，本文給出了一種基于Windows Media流式媒體直播系統的設計和實現的方法。
目前，比較流行的流式媒體技術有Real Network公司的Real System、Apple公司的QuickTime以及Microsoft公司的Windows Media。Real System技術發展比較成熟，性能也十分優越，但作為商業軟件其編碼軟件和服務器端軟件需要額外的購買。QuickTime技術應用于windows平臺軟硬件兼容性存在一些問題。Windows Media技術可直接應用于現有的windows平臺，而且目前在桌面操作系統中大多數用戶使用Windows系列，客戶端已經集成播放軟件不需要安裝額外的播放工具。而服務器端，Windows Media Services也已經集成在Windows 2000/2003 Server中，實現和維護都較為簡單，也不需要額外增加購買軟件的費用。
一． 系統設計
1 系統實現的原理
基于Windows Media系列軟件的直播系統的設計，利用的是Windows Media對流式媒體技術的支持。流式媒體技術是通過計算機網絡傳輸的包括視頻、音頻、文本、圖片等的多媒體文件,客戶機在播放前并不等待整個文件都下載完,而是采用數據流邊傳送邊播送的方式. 客戶端僅在播放開始前感到有一些延遲,即在開始播放之前該文件的部分內容已經存入客戶機的內存中. 由于多媒體文件信息量大,在普通用戶接入速率較低的情況下,采用邊傳送邊播放的方式可以節省客戶端的計算機等待時間和存儲要求。正是利用這些特性使得視頻直播成為可能。
2 系統結構
實況直播的信息源是能夠輸入到音頻或視頻卡的任何設備，包括攝影機、有線電視、攝像頭、視頻播放設備、麥克風等。利用Windows Media編碼器把從音頻或視頻卡中輸入的音頻、視頻內容轉換為實況 ASF 流，用于流式音頻內容、視頻內容、圖象以及腳本命令的一種數據格式，以數據包的形式通過網絡傳輸。ASF 內容可以是一個 .asf 文件或 Windows Media 編碼器生成的實況流。Windows Media 編碼器將實況音頻和視頻內容轉換成 ASF 流以后將其通過某個端口進行分發。再通過Windows Media 服務器來接受發送出來的音頻、視頻信號，利用Windows Media 服務器的工作機制再發送給客戶端。由于整個過程是實時的，在設置編碼器的時候，必須將編碼形式設置為實時直播方式�？蛻舳烁鶕�mms協議，便可獲得實況直播的信號。系統結構如圖一：

圖一 視頻直播系統結構圖

3 系統運行環境
根據Windows Media的流式媒體解決方案提供的軟件對原有的服務器和計算機進行安裝設置。
1)編碼器PC機：一臺安裝了音、視頻采集卡的計算機用做編碼器，視頻輸入的信號根據實際情況來確定，此計算機上安裝Windows Media編碼器軟件，目前Windows Media編碼器版本為9.0（此版本對視頻采集卡支持較好）。
2）流媒體服務器：一臺windows2000/2003 server服務器提供流媒體服務，安裝Windows Media服務(缺省時媒體服務未安裝)。
3）客戶端：運行windows平臺的客戶機
二． Windows Media技術
基于Windows Media流式媒體直播系統的的實現中，除了流式媒體技術的共性外還涉及到Windows Media一些關鍵的技術。
1 ASF（advanced streaming format）技術和MMS（Microsoft Media Server）協議
Windows Media的關鍵核心是MMS協議和ASF數據格式。MMS用于網絡傳輸控制，ASF則用于媒體內容和編碼方案的打包，是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本等多媒體信息的數據格式。其中，在網絡上傳輸的內容就稱為ASF Stream。ASF支持任意的壓縮/解壓縮編碼方式，并可以使用任何一種底層網絡傳輸協議，具有很大的靈活性。
ASF是一個開放標準，它能依靠多種協議在多種網絡環境下支持數據的傳送。同JPG、MPG文件一樣，ASF文件也是一種文件類型，但它是專為在IP網上傳送有同步關系的多媒體數據而設計的，所以ASF格式的信息特別適合在IP網上傳輸。ASF文件的內容既可以是我們熟悉的普通文件，也可以是一個由編碼設備實時生成的連續的數據流，所以ASF既可以傳送人們事先錄制好的節目，也可以傳送實時產生的節目。
2 編碼器
Windows Media編碼器是Windows Media Tools提供的工具軟件之一。它的主要任務是對模擬的音頻、視頻信號進行編碼產生ASF文件。當然在編碼過程中需要有硬件設備如聲卡、圖象采集卡的支持。編碼后形成的音視頻流既可以保存到本地計算機上也可以用MSBD(Media Streaming Broadcast Distribution)協議發送給Media Server。Windows Media 編碼器控制著音視頻流的質量，選擇什么樣的音頻編算法、何種視頻壓縮算法，以及壓縮編碼輸出的目標速率等均對最終的服務質量有決定性的影響。
Windows Media 編碼器的版本較多，對音頻、視頻采集卡的支持也不相同。版本較早的編碼器對系統要求較低，但對硬件支持較差。而最新版本的編碼器對系統要求較高，對硬件支持的更廣泛，而且編碼的效果更好。
3 流媒體服務器
Windows Media Server是Windows Media 服務的核心，它的主要功能是完成流信息的播放。Windows Media Server可以向用戶提供兩種流播放服務：點播服務(Unicast service)和組播服務(multicast service)。節目流點播是指用戶可以向服務器申請特定節目流的播放。在流點播過程中，每個用戶與服務器之間均要建立單獨的連接，點播的節目也只送給進行點播的用戶，其他的網絡用戶無法接收此點播者點播的節目流。節目流組播是指節目在網絡上組播，所有在網絡上的用戶均可以收到組播的節目流。
三．系統工作方式
Windows Media 服務中客戶端到服務器端的連接提供單播和多播兩種工作方式。
1）單播：是客戶端與服務器之間的點到點連接�！包c到點”指每個客戶端都從服務器接收遠程流。僅當客戶端發出請求時，才發送單播流。
2）多播：是通過啟用多播網絡傳遞的內容流；網絡中的所有客戶端共享同一流。以這種方式將 ASF 內容轉化為流的最大好處為可以節省網絡帶寬。
可通過以下兩種方式之一種向客戶端發布單播流或者多播流：點播、廣播。
1）點播:是用戶由 Windows Media 服務器接收流信息的一種方式。點播連接是客戶端與服務器之間的主動的連接。在點播連接中，用戶通過選擇內容項目來初始化客戶端連接。內容以 ASF 流從服務器傳到客戶端。若文件已被編入索引，則用戶可以開始、停止、后退、快進或暫停流。點播連接提供了對流的最大控制，但這種方式由于每個客戶端各自連接服務器，卻會迅速用完網絡帶寬。
2）廣播：指的是用戶被動接收流�？蛻舳酥荒芙邮樟�,但是不能對其進行控制。廣播可分為單播廣播和多播廣播,這兩種都是被動的。在廣播單播中，客戶端通過發布點上的別名來訪問流。每個連接到流的用戶都有其自己的連接和來自服務器的流即單獨占用一個連接。在廣播多播中，被動的用戶通過監視特定的IP 地址接收多播ASF 流(與以特定頻率從收音機和電視機接收信號類似) 。其優點在于，一個ASF流通過網絡可以將內容提供給許多客戶端，節省了網絡帶寬,對低帶寬的局域網尤其有用。
通過將 Windows Media 服務器安裝到網絡的每一部分，可將多播擴展到網絡中沒有啟動多播的區域，這稱為服務器分發，作為來自服務器的多播的一部分，可以分發該多播的單一的流給網絡上其他部分上別的 Windows Media 服務器。服務器隨即通過單播或多播提供流給那些網絡部分；這稱為“再分發”。通過將服務器連接起來，可以克服路由器不允許使用多播的問題。這種模式同樣適用于通過防火墻。
在本系統中，由于是現場直播視頻信號，而且因為校園網的主干網絡設備不支持多播功能，目前系統采用的是廣播單播形式。當連接數很多的時候，系統可以采用的服務再分發的方法來解決多播的問題。
四．系統優化
系統的同時連接數取決于流媒體服務器的配置以及網絡帶寬的大小，當用戶連接數相當多的時候，可以考慮升級到廣播多播的流連接方式。但是由于目前我校校園網的主干路由器不支持多播，這給升級造成了困難。為了解決這個問題，在實際工作中，可以根據分發的方式，在校園網的每個VLAN里臨時設置一臺Windows Media 服務器，接收來自主服務器的單一流，并分別在每個網段實現多播，以達到節省帶寬和服務器負載均衡的目的。

五 結束語
校園網用戶的客戶端要收看直播視頻節目，其計算機必須使用Microsoft Media Player軟件，通常該軟件都是隨Windows操作系統一起默認安裝的。運行Microsoft Media Player媒體播放器，打開發布點的URL即可，對于廣播單播的形式，發布點的URL通常是如“mms://server/名稱形式”。本系統在現場直播各類中外重大事件，獲得了較好的效果。同時也將進一步嘗試在網絡上現場直播專家學者的講座。
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