串流技術

串流技術(streaming )

串流技術即透過網路來撥放影音檔案的技術，也就是將即時影音資料壓縮後，以串流方式傳送至用戶端(client)電腦的緩衝區(Buffer)中，並以時戳 (Time Stamp)方式來控制影音串流的播放。如此讓用戶端在還沒完全接收完畢影音數據資料之前，就可以透過播放程式解壓縮開始播放。一般而言，串流技術其標準 是IETF RFC 2326，屬於IETF Multimedia Suite 中的一部份，因為影音若要能夠一邊下載一邊播放，時間的掌握非常重要。一般而言，這個協定是架在RTP/RTCP (Real Time Protocol/Real Time Control Protocol )上，使得影音撥放在服務層面上具有某種程度的即時性，因而可以架在不同種類的網路上面。

以往若要播放遠端伺服器中的影音檔，以 FTP將整個檔案完整下載至接收端電腦中，再以播放軟體播放；如此不但耗時，接收端也需具有相檔大的儲存空間，對出版業者而言，影音檔將會任由用戶複製轉存，出版業者之智慧財產權也將受到威脅。若以 Streaming方式傳送，透過網路來撥放影音檔案，接收端只需等待幾秒鐘的時間即可直接觀賞，影音檔不會完整的儲存在接收端電腦中，不但可節省接收端之儲存空間，同時影音檔之智慧財權方能受到保護。

下圖所示為多媒體串流的架構，主要包含幾個模組：壓縮、串流伺服器與播放器。壓縮模組主要的功能，是將龐大的多媒體資料壓縮成能在網路上傳送的大小。壓縮的功能越強，串流的效果就越好。壓縮模組應該算是整個多媒體串流系統中的引擎。它也必須負責將壓縮後的多媒體資料切割成網路封包的形式，以便於在網路上傳送。串流伺服器主要功能就是提供串流的建立、管理與傳送服務。播放器則負責接收與重組封包、解壓縮以及同步展現多媒體資料。

多媒體串流架構圖

RealNetworks可以說是串流技術的始祖，網際網路 (Internet) 上比較常使用的播放程式有Microsoft Windows Media Technologies、RealNetworks RealSystem G2和VDO VDONet等，網路電台或網路電影開始運作之後，這類的影音媒體更是受到大家歡迎。串流技術除了應用在視訊上之外，MP3也是應用範圍，而絕大多數的網 站，仍然以" .ra"或是" .rv"的檔案格式傳送，並且以REAL的格式製作。

Streaming串流技術基本概論

1. 何謂串流媒體 ( Streaming Media )

串流媒體(Streaming Media)是近年來新興的一種網路多媒體傳播方式。傳統要在網路上觀賞影音資料，都是經由下載方式完成，用戶必須先將檔案完整下載，再透過適當的播放程式來呈現。所以用戶必須等待一段不算短的時間之後才能看到內容，而且這些檔案都會留存在用戶的硬碟中，對用戶而言，使用一段時間後所累積下來的許多檔案會佔用掉不小的硬碟空間；對檔案提供者而言也必須擔負檔案會被未授權地四處散播的風險。但在傳統網路頻寬不足時，這是為維持一定觀賞品質而必須的傳播方式。串流媒體的傳播方式正是為了解決上述問題所研發出來的一項技術。當伺服器接受到用戶要觀賞的需求時，就將這些影音檔案傳送同時就分解成許多小封包 (Packets)封包一一傳送到用戶端，而用戶端程式會將這些封包一一重組，即時呈現在用戶端的螢幕上，這些訊號就是這樣源源不絕的串起來由伺服器流動到用戶端，產生一個持續不斷的訊號流，而這就是為何這種播送方式會被稱之為串流媒體的原因。這樣的傳播方式有什麼好處呢？對用戶而言，所需等待的時間大幅縮短，過去數分鐘甚至數十分鐘的等待現在只需要幾秒鐘的時間就可以看到內容，從而判斷這份資料是不是您所需要的，不用再花費大量的金錢與時間而下載了許多無用的資料，更讓用戶可以像使用家中的電視或錄放影機一樣方便的隨按隨看，甚至可以前後快轉，使得觀賞網路影音更為平易近人；對內容提供者而言，訊流媒體的方式只傳遞資料與播送，不會在用戶端留下任何拷貝，也確保了版權所有者的權利。因此隨著寬頻網路的普及，串流媒體絕對是從今年開始未來數年內網路影音傳播技術的主流。

2. 媒體格式

由於串流媒體的傳播方式不同於傳統媒體，因此傳統影音媒體所使用的檔案格式不一定能直接在網路上以串流媒體的方式傳播，所以一些串流媒體廠商就開發了自有的格式以符合串流媒體的需求。這些包括了RealNetwork的RealAudio, RealVideo(副檔名為RA或RM的檔案，http://www.real.com)以及Microsoft的Windows Media過去稱之為 NetShow，副檔名為ASF的檔案。而且過去網路使用戶多半以數據機撥接方式連線，所能提供的網路頻寬有限，因此這些串流媒體格式多盡量以高壓縮比，低影像格速率的方式處理，而使得影品質大 受影響，用戶的接受程度也相對降低；對提供服務的業者而言，之前的檔案轉換必須耗費許多時間與金錢，但所能提供的服務品質卻不高，這些都對串流媒體的普及 產生阻力。但因寬頻網路興起，新的伺服技術出現而使得傳統影音媒體不再需要將格式轉換就可以將檔案直接交由伺服器以串流媒體的方式播送出去，從而減少了前 置準備的時間，更可以讓用戶享受到真正高品質的影音服務。所以包括一般常用的影音媒體格式如：MPEG-1(使用於VCD上)，MPEG-2(使用於DVD上)，MP3音樂(提供CD品質的一種數位音樂格式)以及AVI(常見於許多數位影音與後置剪接所使用的格 式)都能夠不經轉換直接以串流媒體播送，這不論是對提供服務的業者或是用戶而言都是一大福音，更對串流媒體的技術程度與普及率向前邁了一大步。

3. 通訊協定

通訊協定是網路傳輸上伺服器與用戶端之間溝通的語言，兩者必須了解相同的語言才能夠彼此溝通，資料才能正確傳達，所欲表現的方式也才能忠實的呈現。一般運用 例如瀏覽網頁時需要使用HTTP，收發電子郵件需要POP/SMTP等，這些都代表不同的通訊協定，同樣的觀賞串流媒體也需要自己的通訊協定。 在串流媒體剛在網路上開始使用時，並沒有一個通訊協定標準可循，因此各個廠商都自行研發自己的通訊協定，這也造成市場上的混亂，我的瀏覽程式無法與你的伺 服器相容，對提供服務的業者而言也產生維護與管理的困擾。有鑑於此，也看好串流媒體的市場性，因而有公開制定通訊協定標準之議，而定出 RTP ( Real-Time Transport Protocol ) 以及 RTSP ( Real-Time Streaming Protocol ) 作為共同的通訊協定，而市場上也逐漸遵循成為標準，也因此先進的訊流媒體伺服器技術也多依循這兩種通訊協定。

4. 傳輸方式

當我們要把資訊以串流媒體的方式傳播給用戶時，怎樣能夠以最有效的方式讓最多的人觀賞是一個很重要的課題。以類似廣播電台或是無線電視的方式，不論用戶在哪 裡都把訊號散播出去的廣播方式固然可行，但是所佔據的大量頻寬卻是一種浪費。所以串流媒體在傳輸時大都採行Unicast 的模式，也就是說當用戶端提出需求時，伺服器才送出串流到用戶端，並未提出需求者就不會收到串流封包，如此頻寬的需求就可以降低。 但是當許多用戶所要收看的都是同一個節目在同一個時間時，例如某個演唱會實況轉播或是某個電視新聞頻道，在Unicast 的模式下，伺服器會對每一個要收看的用戶都個別送出一個串流，對於伺服器與骨幹網 路的頻寬會是一個很大的負荷，但事實上這些串流的內容都是一樣的。 那有方法可以只送出一個串流去滿足這些眾多具有相同需求的客戶嗎？因此而有了Multicast 的模式。在這個模式下，當多個用戶但事實上這些用戶都是處於同一個路由器(Router) 的子網路下，伺服器會送出一個串流到路由器，而由路由器負責複製數個相同的串流給這些提出需求的用戶，如此便可以降低伺服器與骨幹網路的負荷，但可以讓更多的用戶觀賞到播放的節目。不過要達到這樣的模式，路由器以及網路的建置上必須作相對應的配合，現在支援IP Multicasting 的網路正逐漸增加中 。