因特网视音频播放技术及其比较

邓永红　2001/12/24

　　因特网(Internet)作为一种新的媒体和信息传播方式，目前已逐步深入到全世界的每一个角落，同广播电视、报纸、杂志等传统媒体一样，Internet正逐步成为信息的重要来源之一。随着互联网技术的日益普及和迅猛发展，网络上的信息已不仅仅局限于文字和图形，音频和视频以及矢量动画、虚拟现实等多媒体技术为网络带来崭新的应用前景和强劲的生命力。
　　视音频播放与平面媒体在因特网上发布的内容有本质的不同。平面媒体多以文字传播为主要方式，其媒体信息很容易转换成因特网上的发布内容，而视音频播放更强调的是人们视觉上的效果，由于视频信息存储量的巨大，使得在因特网上实现视频播放存在一定的难度。
　　随着宽带技术的普遍应用、解压缩技术的不断提高，网上视频播放已成为可能。虽然目前网上视频播放的效果及画面大小还不如人意，但其发展势头非常迅猛，与几年前相比已有了长足的进步。而自动根据网络速度传输相应图像的流技术的普及应用，更使视频播放时通时断的问题得以根除，该技术的发展和推广，使真正意义上的因特网视音频播放已成为可能。

一、因特网视音频播放技术

　　因特网上视音频播放软件很多，在此，只对三种比较著名的软件进行介绍，它们是Real Networks公司的 Real Media，微软公司的 Windows Media ，苹果公司的 Quick Time这些软件都使用流技术（Streaming）。采用这种方式，数据能够以稳定的速率从发送端传送到接收端，而接收端可以在发送端还没有完全传输完毕之前即可开始处理这些数据信息，这特别适合于实现网络视音频广播，因为因特网的带宽有限，传输数据较慢，特别是对拨号上网的用户来说，要将一个小时的视音频文件从网上下载到本地计算机，需要花费的时间可能超过一个小时。当采用流技术后，就可以在计算机接收视音频数据的同时，进行观看，节约了时间和存储空间。

　　1．Real Media

　　Real Media包括三类文件：Real Audio、Real Video及Real Flash。RealAudio用来传输CD音质的音频数据，Real Video用来传输连续视频数据，而Real Flash则是Real Networks公司与Macromedia公司新近推出的一种高压缩比的动画格式。作为最早的因特网流式技术，Real Media已成为网络视音频播放的事实标准。
　　Real Networks公司的Real System由三部分组成： Real Server（内容服务软件） Real Encoder或 Real Producer（内容制作软件） Real Player（内容播放软件）。

　　（1） 内容服务软件Real Server

　　Real Server在系统开始运作以后，在有限的带宽上，通过流自适应（ Sure Stream）传输方式可以自动地并持续地调整视音频资料的流量，以适应可利用带宽。即基于不同接入者的带宽，始终提供最高品质的影音效果。使用杜比实验室AC3音频压缩技术，Real可以在28.8k的接入速率下提供流畅悦耳的音质，而在ISDN或LAN的接入情况下可自动调整至CD音质进行播放。同样对于视频影像，针对不同的接入速度，Real Server也会自动对视频进行不断修正，可始终保持高品质播放。同时Real 通过树状的流传输方式在不同数量级的Real Server之间保持同一个内容的分流传输(splitter)，这样在窄带的情况下也可以让全球的Real Server为同一现场流进行直播。通过单一的CGI重新分配，可以使负荷越来越重的服务器以随机方式或预设的比率自动分配，以充分利用服务器资源，平衡资源使用情况，负荷平衡可依照需求为大多数服务器提供最理想的使用状态。
　　在Real Server的基本功能上，每个媒体传输流可以从28kbps到300kbps，并以客户端流自适应的方式连接。在使用了MPEG—1插件(plug_in)后，每个媒体传输流可以从300kbps到5Mbps。若使用了MPEG—2插件。则每个媒体传输流可以达到15Mbps。另外，还可以使用MP3插件，进行MP3格式音乐文件的点播收听。

　　（2）内容制作软件Real Producer

　　Real Producer在任何比率甚至低劣的条件下，都可以提供良好品质的Real Audio、Real Video编码解码。另外它具有一次编码特性，允许一个Real Audio或Real Video文件适应所有带宽，以此来降低生成的复杂性，并最大限度减少人力、资金的影响。利用Real Producer可以将诸如avi、mov、qt、wav等常见多媒体文件格式转换成rm(ra)文件，但不支持微软的asf和wmv格式，增强版（plus）可支持MPEG格式。利用Real Producer也可以把外部设备（摄像机、麦可风等）获取到的信息直接制作成rm文件，并可以帮助制作者建立一个可以向Real Server发送广播的文本文件（.ram）。以便让Real Player得到rm文件的播放路径。若直接把链接指向rm文件，那么点击该链接时，浏览器会尝试直接下载这个rm文件，而不是打开Real Player来播放。在制作时，可利用Sure Stream自适应流技术创建文件，根据实际连接速率的高低自动选择适当的画面质量，借此保证画面的连续性和文件的兼容性，但生成文件的体积比较大。其增强版可包含8个固定速率的流，基本版本只有2个。也可选择单一的比特流创建一个固定速率的多媒体流文件，以减小文件的体积。但只能在一个恒定的连接速率下得到连续的画面，如果连接速率过低，将会导致画面时断时续。其创建的ra音频文件格式，以极低的采样率获得尽可能小的文件容量，满足了语音和音乐通过网络进行传送时的品质和速度要求。以普通的28.8kbps传输速率的要求来说，能提供达到FM广播级别的单声道/立体声音乐品质标准，并且文件很小。
　　Real System除了可制作Real Audio、Real Video外，还可以在网上发布动态的文字信息(Real Text)、将图片实现各种转场效果(Real Pix)等。运用目前流行的Flash动画技术与Real 语言流式传输技术结合，还可实现更为精彩的多媒体效果（Real Flash）。通过SMIL语言写成一个脚本 (Script)，将视频、音频、文字、动画、图片等整合成SMIL文件，并提供流式传输，可实现传播媒体点播内容的多样化。SMIL是同步多媒体集成语言（Synchronized Multimedia lntegration language）的简称，它是由万维网联盟(World Wide Web Consortium)制定的一种类似HTML的程序语言标准，能够实现多种媒体数据进行同步传输。RealSystem可以非常方便的在即将发布的Real内容中巧妙的加入广告以及宣传，网络用户会在观看精彩内容的同时不自觉的接受广告。

　　（3）内容播放软件Real Player

　　Real Player具有显著的优点，包括很多的特色功能，内置众多频道，可迅速访问大量的网络广播站点，并且因特网绝大部分广播电台都提供Real 格式的节目。Real Player可以通过Real Guide搜索因特网上的网络广播节目。Real Guide是基于Web的网络广播电台目录，拥有近2000个电台网址。
　　利用Sure Stream技术，Real Player能够根据网络连接速度实时进行调整，以获得最佳的音频数据流。Real Player采用的流式数据编码和传送模式解决了听众和网络广播站点无法在延迟接受和实时广播之间进行协调的问题。通过ra文件格式压缩时的特殊算法，以及Real Player播放器的相应处理机制，网络用户可以使用Real Player收听网络音频广播。
　　为支持一台视频服务器对多台服务器的并发连接，Real Networks公司推出了一种复播技术，使其能够在网络上以树型结构复制服务器，使网络响应不受影响，从Real System G2系统开始，使用了流（Sure Stream）技术，对一个已安装了Sure Stream的视频服务器，服务器端会自动侦测该客户端的Real Player的连接速度，根据客户端不同的拨号速率和带宽，让音频和视频数据流根据相应的带宽，传输不同压缩比率的图像，使其始终以流畅的方式播放。
　　在一个Real System G2系统中，编码软件Real Encoder或Real Producer生成多种带宽的数据流，当一个接收进程Real System G2连接到一个能提供可调带宽内容的服务器Real Server（一个已安装了Sure Stream的视频服务器）上时，Real Server会自动侦测该Real Player的连接速度，根据客户端不同的拨号速率（不同带宽），让音频和视频自动适应带宽，动态地根据网络的带宽自动调整播放格式，使其始终以流畅的方式播放。而且这中间发生的转换过程是瞬间完成的。

　　2． Windows Media

　　Windows Media 也包含以下三个部分

　　（1） 内容服务软件Windows Media Server

　　Windows Media Serve具备单点广播发送点播，单点广播发送直播，多点广播及监控功能。其单点广播服务最大可提供9000个22kbps及2400个100kbps流。

　　（2）内容制作软件Windows Media Tools

　　基本制作工具为Windows Media Encoder、另有批处理工具On—Demond Producer、加入注解工具Windows Media ASF indexer 、简报影片工具Windows Media Author 、外挂工具Premiere Plugin等。

　　（3）内容播放软件Windows Media Player

　　Windows Media Player （媒体播放器）是一款能提供最强的扩展性、灵活性和方便性的多媒体播放软件。它与Internet Explorer5.0紧密集成，与Real Player的功能相差无几，可播放绝大多部分的多媒体格式文件，“Media Guide”（网络媒体向导）更象是一张图文并茂的电子版新闻快报，每日将网上各种最新的影视、音乐等焦点信息及时呈现在用户面前，它不仅支持自定义播放列表，而且能提供更为强大的媒体资料库管理和维护功能，并支持曲目的检索、添加、删除、排序、和移动等操作。同时当需要浏览视音频节目时，该软件具有自动检测客户端是否安装解码软件，在没有的情况下，会自动下载解码软件进行安装，以保证正常浏览。并能与Real Player一样，根据网络速率自动调整以获得最佳播放效果。它不仅能播放流式视音频，而且能播放所有的音频和视频点播格式，包括Mp3、Wav、Midi、Rmi、Aif、Snd、Au等音频文件格式和Mpg、Avi、Dat、Mov、Ivf等视频文件格式。另外Windows Media特殊的压缩格式（wma）对音频轨压缩后可提供比Mp3高一倍的压缩比。并能够在播放视频时，图像窗口的大小可自动调整，同时支持全屏播放，在各种显示模式下均能保持清晰和稳定的图像。对于来自于不同站点的流式信号，不用暂停就能继续播放。它的出现等于把收音机、电影院、CD播放机和信息数据库都集成在一个应用程序中。

　　3． QuickTime

　　QuickTime是苹果公司推出的能在计算机上播放高品质视频图像的技术，是面向专业视频编辑、Web网站创建和CD—ROM内容制作开发的多媒体技术平台，是数字媒体领域事实上的工业标准，它可以通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放功能。QuickTime初次面世于1991年，它是创建3D动画、实时效果、虚拟现实、音频/视频和其它数字媒体流的重要基础。它由三个不同部分组成：QuickTime电影（Movie）文件格式、QuickTime抽象层及QuickTime内置媒体服务系统。QuickTime电影文件格式定义了存储数字媒体内容的标准方法，使用这种文件格式不仅可以存储单个的媒体内容，如视频帧或音频采样，而且能保存对该媒体作品的完整描述。QuickTime媒体抽象层是一种综合性的媒体软件架构，它定义了软件工具和应用程序如何访问QuickTime内置媒体服务系统，以及如何通过硬件提升QuickTime的关键性能。QuickTime内置媒体服务系统则可作为软件开发工具的基础，帮助软件开发商和用户充分利用QuickTime的技术优势。
　　QuickTime的主要特点是：具有目前最高音频和视频播放质量的播放器，内置Web浏览器插件(Plug—in)技术；支持IETF流标准以及RTP、RTSP、SDP、FTP和HTTP等网络协议；支持多种视频和动画格式。此外，其优秀的压缩技术，使操作更加简单。
　　影音多面手QuickTime4.0主要由多媒体播放器（QuickTime Player）和图片浏览器（Picture Viewer）、Flash矢量动画以及最热门的MP3音乐支持，它提供了一个升缩自如的播放控制平台，还新増了一个类似于IE的收藏夹，QuickTime Player还支持多个窗口的同步播放。

二、因特网视音频播放技术的综合比较

　　1．压缩和解压缩

　　压缩和解压缩是决定多媒体流节目观看质量的重要因素。

　　1）视频部分

　　（1）Real Media

　　Real Media采用自己开发的Real Video with Scalable Video Technology (SVT)技术，是基于Inter 公司的一种名为Indeo Video的交互视频技术。SVT技术可使窄带用户在流媒体速率过高时，不需要解开所有原始图像数据，通过服务器端小波算法可去除冗余，以适应网络用户带宽，保证其正常观看。其适应带宽从28.8Kmodem直到T1线路。其优点为：支持二次通过动态比特压缩编码VBR(two—pass variable bite rate)，通过预先扫描整个影片，根据带宽的限制，选择最优化压缩编码；视频质量高，在视频动态范围较大时，也能平缓播放。其缺点为：客户端播放必须具有最新版的播放软件Real Player，向下兼容性差：对于宽带视频流，重放时对计算机要求较高，高质量的电影格式不能在MAC机上播放。

　　（2）Windows Media

　　Windows Media基于MPEG—4标准，采用专有的Windows Media Video v7技术。其优点为：在固定比特率下可提供质量高于MPEG—4的网上视频节目。缺点为：与Real Video 一样，对于宽带视频流，重放时对计算机要求较高。与MAC机不兼容；其所有的流自适应技术(Scalable/Intelligent Streams)只能适应28.8～56Kbps的带宽。

　　（3）QuickTime

　　QuickTime包括很多压缩和解压缩方式。但主要以Sorenson Video为主，5.0版开始采用了MPEG—4压缩技术。

　　2）音频部分

　　（1）Real Media

　　Real Audio作为流式技术的先驱包括21种压缩和解压缩方式，按照音频制作时采用的比特率分别命名，可实现声音在单声道、立体声音乐不同速率下的压缩。

　　（2）Windows Media

　　Windows Media Audio（WMA）与MP3类似。可提供8～128Kbps的数据格式，对于音乐文件，其在低比特率下（ 8～64Kbps）性能显著，质量高于MP3，但对低比特率时的声音制作，效果并不理想。

　　（3）QuickTime

　　QuickTime中的声音的压缩和解压缩为Qualcom Pure Voim,，从QuickTime4.0版本开始支持VBR。QuickTime的音乐压缩和解压缩为Qdesigl Music2。

　　2．可支持的媒体格式及互动性

　　要实现取代传统媒体的梦想，压缩和解压缩的优劣固然重要，但和其它格式的兼容性及交互性也非常重要。
　　QuickTime作为流媒体播放器，最大的弱点就是网上多媒体内容对它的支持太少。虽然QuickTime支持200多种文件格式，但是，很大一部分是苹果机下的格式，除常见的MP3外，还有WAV、MIDI、AU、AIFF等格式，QuickTime不能播放CD，除非经过第三方软件转换为WAV或其它QuickTime支持的文件格式。
　　但是QuickTime在互动性方面无疑是做得最好的，QuickTime独有一种称为Wired Sprites的互动格式，并已有了成熟的开发工具，可设计出类似Flash的互动界面和动画。新版本的QuickTime5.0已经支持Flash4.0。另外QuickTime对网络媒体流的周边技术（如QuickTime VR）都投入相当大的开发力度。
　　Real的产品几乎支持所有的多媒体文件格式，从WMA（Windows Media格式）到AVI、MPEG，而且，它还支持JPEG、GIF以及PNG等图像格式，不过它不支持Windows Media的文件格式。
　　Windows Media是一个基于Direct Show体系结构的多媒体播放器，提供了可扩张、灵活以及方便的功能，它支持目前流行的大多数多媒体格式，Windows Media、ASF、MPEG—1、MPEG—2、WAV、AVI、MIDI、AU、MP3以及QuickTime，包括CD音频、流式的和下载的音频和视频、CD录制、媒体数据的管理以及网上音频播放、在电脑上复制和管理光盘内容的功能等等。但Windows Media在交互性方面是最弱的，基本上是没有。

　　3．费用

　　Windows Media的服务器软件包含在Windows 2000 Server中，而且Windows Media Encoder是免费的。
　　Real Media系统的花费相当高，但比QuickTime相对便宜，因为服务器软件是和流数（可同时观看人数）挂钩的，流数越多费用越高。
　　QuickTime主要是因为其开发工具的价格非常昂贵，而且还要几套软件配合才能完成。但QuickTime的流服务器软件是免费的。
　　总的来说，Windows Media的费用最少。QuickTime在性能价格比上具有优势，而Real Media则在支持的用户数量上有优势。

三、总结

　　虽然Windows Media Player目前的用户还远不如其主要竞争对手Real Player的用户多，但凭借微软公司的资源和人才优势及Windows操作系统的广泛应用，目前已有相当多的用户开始接受Windows Media Player了。Windows 2000和Windows Media Player的结合已经很难找出分界线。免费的Windows Media Player在Windows Media Audio and Video8的武装下已经越来越强大，甚至超过竞争对手了。
　　Real Player凭着以前打下的基础，现在，在用户数量方面还是有相当大的优势，但这种优势正在被竞争对手打破。
　　QuickTime是多媒体软件的标准格式，由于自身的先天优势，在一些专业领域中具有相当大的优势，QuickTime已成为当前网络数字视频和流媒体传输的领导技术。
　　资料显示：Real Networks在媒体的播放器市场中仍稳坐冠军，苹果公司的QuickTime居其次，微软的Windows Media Player7为第三。由于众多的站点以及厂商支持Real Player，在目前网络速度的情况下，作为网络流媒体播放器，Real Player应当还是首选。

计算机世界网　2001/12/24