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采用流媒体技术实现基于校园网的直播系统

    摘要 流媒体技术的出现使网上直播成为现实,本文结合实践,介绍了基于校园网的流媒体直播系统的基本原理和解决方案。使用该系统,可以在网络直播的同时,将需要的活动、节目录制下来,结合VOD视频点播系统,使录制的内容可随时供校园网用户点播。
    关键词 流媒体 网上电视 网上直播
    一 概述
    以前,对于一些重要活动,例如足球世界杯,春节联欢晚会,重要会议等,主要通过校园电视台进行直播。现在,随着流媒体技术的成熟,我们多了一个传播的媒介--互联网 / 局域网(Internet / Intranet)。传统的电视直播,只能覆盖某个特定地理区域;而网上的直播,可以不受地理限制,甚而可以覆盖全球。目前各高校的网络基础设施已经初具规模,网络可以延伸到校园的每一个角落。计算机的使用也已普及,学生在宿舍就可上网。在校园网内直播重要活动或卫星电视节目,不但提供了一个新的校园网的应用模式,而且丰富了学生获取信息的途径。
  校园网直播系统就是把卫星电视节目信号或摄像机的音视频信号通过视频采集卡采集,编码软件(Windows Media Encoder)压缩、编码成适合在校园网络上传输的音视频流信号,然后利用网络实现直播。利用流媒体网上直播系统可以在网络上转播电视节目、大型的活动、重要会议等。
本文结合作者近年来的直播系统应用实践,介绍了基于校园网的流媒体直播系统的基本原理和解决方案。
    二 系统工作原理
    我们将卫星信号、摄像机和电视接收等设备的音视频信号,通过信号总线连接在3块Osprey-230视频采集卡上,通过微软公司的免费软件Windows Media Encoder9进行信号的压缩、编码和网络的广播,实现3路信号的网络直播,用户通过网络可以收看到我们直播的节目。

    本系统采用微软公司Media系列,包括编码器端、直播端和客户端,编码器端和直播端共同采用Windows Media Encoder9,客户端采用Windows Media Player

1
系统硬件包括:
   (1)视频源:即你要直播的视频内容来源,它可以是电视机接收的节目(如世界杯比赛)、摄象机正在拍摄的现场活动(如春节联欢晚会),也可以是DVD机播放的DVD(如各种大片)。
   (2)视频捕捉设备:主要指视频采集卡,将音视频信号转换成数字信号,与软件编码器(Windows Media Encoder9)相配合,生成音视频流;
 
    Windows Media Encoder 9
使用的采集卡
 

供应商

采集卡

ViewCast.com

Osprey 100/200/500

Winnov

Videum AV/VO (PCI)

Intel Corporation

Intel PC Camera Pro

Creative.com

SoundBlasterLive (audio)

Gadget Labs

Wave/824 (audio)

3)视频编码直播服务器:高性能的服务器,安装上视频采集卡和编码软件(如:MS Media Encode9) ,就可以担当视频编码和直播的工作,同时可以实现节目的录制。如果配置多块视频采集卡,可以实现多路信号的同时直播。视频编码服务器对CPU的要求较高。我们采用了DELL公司的PowerEdge 2600,该服务器CPU为双英特尔智强2.8 GHz,自带564PCI槽(Osprey-230使用PCI-X64位总线结构),同时配置了3Osprey-230采集卡,三路同时使用548Kbps、帧速率为29.97fps,图象大小为320*240(经过多次测试使校园网直播速度和质量达到最佳比)进行直播。单路使用CPU占用率为18%左右,三路同时使用CPU占用率为为50%-60%,同时使用五路达到85%以上。

音视频品质与带宽的关系指标 

类型

品质

带宽

音频

一般话音品质

8K

一般音乐品质

16K

调频音乐品质

24K

接近CD品质

48K

完全CD品质

64K

视频

低带宽画面品质

45K

可容忍画面品质

100K

可接受画面品质

150K

接近VHS品质

250K

接近VCD品质

300K

接近DVD品质

500K

 

4)客户端:普通个人计算机,安装播放器(如:Media Player9,收看直播视频流。目前的直播系统大多采用B/S结构,客户机通过浏览器就可以收看节目。

    2 系统软件包括:

1)视频编码直播服务器:Windows Media Encoder9Osprey-230视频采集卡驱动;

2)客户端:安装Windows Media Player 9或以上版本的播发软件。

  编码直播服务器的安装与配置及客户端访问

1服务器的安装与配置:
1)安装
Osprey-230视频采集卡驱动

   (2)安装Windows Media Encoder9

 到微软免费下载区下载Windows Media Encoder9,下载好后,双击wmencoder.exe安装文件,随后系统会打开标准的Windows程式安装向导对话框,只要按提示进行操作,就能完成该解码器的安装工作;不过在安装之前,我们应该首先安装DirectX 8.1以上版本程序,否则用户将无法正确安装Windows Media Encoder9

运行Windows Media 编码器,弹出“新建会话”界面,选择广播实况事件,按确定。出现新建会话向导:选定视频和音频设备,我们同时安装了三块Osprey-230采集卡,第一块采集卡的视频设备为o100vc.dll – Osprey Capture Card1,音频设备为Osprey-200 Audio – board1,其他卡依此类推。按下一步,广播方法选定:选择自编码拉传递(服务器或播放机初始化连接)。按下一步,广播连接:选择HTTP端口为8080(可以是任意未被系统占用的端口),记录用于Internet连接的URL和用于LAN连接的URL。按下一步,出现编码选项,综合考虑网络速度和视频效果选择比特率为548Kbps,按下一步,出现「存档文件」界面,选择保存文件,就会在直播的时候同时实现节目的录制。综合系统性能考虑选择不保存副本到文件。按下一步,选择不要包括视频文件到广播会话中。按下一步,填写播放中显示的标题、作者、版权等信息。按下一步。检查设置,按完成。要想直播当前的节目,点击开始编码,就可以在网络中收看本套节目了。

2客户端访问:下载播放列表live.wpl,双击live.wpl就可以观看我们的节目。

live.wpl代码如下:

<?wpl version="1.0"?>

<smil>

   <head>

           <meta name="Generator" content="Microsoft Windows Media Player -- 9.0.0.3075"/>

        <author/>

          <title>中北大学在线直播系统</title>

          </head>

    <body>

          <seq>

            <media src="mms://202.207.177.200:8080"/>

            <media src="mms://202.207.177.200:8081"/>

            <media src="mms://202.207.177.200:8082"/>

          </seq>

         </body>

</smil>

   四 注意事项
    1
Osprey-230由于未带音频配置程序,驱动程序安装后,默认的输出的音量很小,如果想调节音量,可以通过修改注册表来实现。在注册表编辑器中,修改第一块卡的音频设置,通过树形视图找到如下子键:HKEY_CURRENT_USER\Software\Osprey\Osprey200\Device0\AudioVolume.0Volume.1分别为左右声道的音量最大值,推荐设置为4137023,第二、第三块卡可以找到相应的子键参照设置。
   2
Windows Media Encoder9默认的直接连接的最大数量为5,也就是说最多同时收看直播节目的客户端为5个,如果想增加直接连接的最大数量,编辑注册表找到子键:HKEY_CLASSES_ROOT\Software\Microsoft\Windows Media Tools\Encoder\MaxClientConnections,编辑该子键,使其反映出所需的直接连接最大数量。可能的最大数量为50
   五
系统改进

   在本文由于使用的是单播发布,每个Microsoft Windows Media Player 直接连接到服务器,会消耗很多的网络带宽。因此如果网络客户比较多时,不能采用单播发布点。而多播站采用的是广播的形式向客户端发送多播流,从而避免使用大量的网络带宽。为了支持更多的客户收看电视节目,可以使用多播站,理论上可以支持无数个计算机终端同时收看电视节目。

   参考文献:

   1
吴国勇等编著,网络视频: 流媒体技术与应用,北京邮电大学出版社, 2001
   2、肖磊、王志坚编著,
Windows Media编程与应用,清华大学出版社,重庆大学出版社,20039月。

2007-6-26
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