多媒体内容数量(Multimedia content) 的快速成长,促使相关的多媒体通讯技术受到政府与产业界极大的关注 。本文除了介绍多媒体传输技术之外,也将简单介绍目前的视讯、音讯与影像的压缩编解码标准 。
随着网际网路基础架构的建设更加完善、除了透过网路传输资料的传统服务(如:Email、FTP、WWW、Gopher)之外,在网路上浏览多媒体内容的需求也开始激增,例如阅读电子书、收听mp3音乐、图片欣赏、观赏广告片段、收看实况转播节目等等 。
所谓多媒体,就是将声音、影像、动画、文字、以及视讯等不同媒体,利用电脑技术将其数位化,并以结构化方式结合、呈现 。由于网路传输的速率有限,且由众多使用者共同分享使用,多媒体内容必须先经过压缩、编码处理来减少资料量 。目前国际上已有一些针对各种媒体所定的编解码标准,包括视讯、音讯、影像及多媒体通讯协定等,都是根据其应用层面所制定 。
在网路上传递多媒体内容的主流技术就称为多媒体串流 (Multimedia streaming) 技术,其传输特点是,预先下载少许资料后即可于下载的同时进行播放动作,对容量庞大的影音资料传输有极大的适用性 。它也可以避免多媒体内容以档案的形式传播所造成的版权问题,也方便使用者不必下载整个档案,解决了多媒体内容占用额外储存空间及下载时间等问题 。因而促成了随选视讯 (Video-on-Demand, VoD) 与网路电视广播 (Net TV) 等应用的普及 。
然而,串流技术常会受到网路频宽变动(Bandwidth variation)、传输延迟急剧变化(delay jitter)及封包遗失(packet loss)等问题的影响,而大幅降低收看或收听的品质,国内外有许多研究人员针对这个问题提出各种解决方法,分别从多媒体内容压缩、编、解码与网路传输的服务品质(Quality of Service, QoS)两方面来考量 。
网路多媒体传输之系统架构
网路多媒体传输系统包含四个基本的组成部分:多媒体内容、串流伺服器、网路媒介及使用端设备 。其基本运作流程为:使用者利用使用端设备向串流伺服器发出要求,串流伺服器依要求选取适当的多媒体内容,并透过网路传递给使用端设备,再由使用端设备进行解压缩之后播放出来 。多媒体内容可以被事先压缩或即时压缩,以随选视讯服务为例,其多媒体内容为事先压缩编码,而网路实况转播服务的内容则为即时压缩编码 。
封包传输
多媒体内容被串流伺服器传送前,须先做适当的切割,并包装成为RTP (Real-time Transmission Protocol) 封包 (Packet),接着利用UDP (User Datagram Protocol) 与IP (Internet Protocol) 传输协定依序传送到网路上 。封包传输时可能因网路壅塞而遗失,或受到延迟,封包遗失及封包延迟时间过长皆会影响多媒体内容播放的品质,因此多媒体串流系统中含有应用层服务品质控制 (Application-layer QoS control) 机制,来避免或减轻品质下降 。
服务品质控制
应用层服务品质控制机制包含壅塞控制 (Congestion control) 与错误控制 (Error control) 。壅塞控制能防止封包遗失及减少延迟时间;错误控制则可减轻因封包遗失所造成的品质下降问题 。当封包到达使用端设备时,会先在解码前经过应用层,将其中的各个媒体分离出来,分别传给对应的媒体解码器进行解码,随后即播放多媒体资料,播放时则必须考虑到各个媒体之间的时序同步,例如视讯的内容需要和声音同步 。
网路多媒体传输之相关标准与发展现况
视讯编/解码的国际标准
视讯压缩是一种信号处理技术,将视讯中冗余及不可区分的部分除去,其处理过程可称为「视讯编码」,反向则称为「视讯解码」 。制定视讯编解码国际标准的组织有ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) 及ISO (International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission),针对不同的应用和需求制定各种视讯编解码标准 。
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