基于IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理技術(shù)的流媒體直播系統(tǒng)

摘 要：主要討論基于IIS8 Web服務(wù)器下，采用IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理技術(shù)設(shè)計(jì)了基于服務(wù)器/客戶端模式的直播流媒體系統(tǒng)。詳細(xì)介紹系統(tǒng)的配置過程，通過系統(tǒng)測試，驗(yàn)證了該流媒體直播系統(tǒng)根據(jù)客戶端的帶寬變化實(shí)時(shí)調(diào)整直播到客戶端視頻的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：IIS平滑流式處理；服務(wù)器；Expression Encoder 4 SP2；直播

中圖分類號(hào)：TN919.8

隨著Internet的日益普及，帶寬越來越大，在網(wǎng)絡(luò)上看視頻已經(jīng)是大勢所趨。但是，流媒體傳輸對(duì)高清視頻服務(wù)帶來了許多問題，直播視頻時(shí)會(huì)中斷尤為突出。為了解決這個(gè)難題，一些高職院校提出了各種各樣的方案，比如蘋果公司的HTTP自適應(yīng)比特率流式處理、Adobe公司的Flash動(dòng)態(tài)流式處理以及微軟的IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理（Live Smooth Streaming）。這些方案都是基于HTTP，相比傳統(tǒng)的流式處理方案有很大的優(yōu)勢。

1 IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理

基于服務(wù)器/客戶端的流媒體傳送的方法有三種：基于HTTP的自適應(yīng)流式處理、漸進(jìn)式下載和傳統(tǒng)的流式處理（RTSP）。IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理是基于Web的音頻/視頻內(nèi)容傳輸?shù)囊环N形式，是微軟實(shí)現(xiàn)的一種基于HTTP的自適應(yīng)流式處理技術(shù)。在服務(wù)器端，視頻數(shù)據(jù)以不同的比特率編碼成許多獨(dú)立連續(xù)的文件，使用低比特率編碼的視頻文件的質(zhì)量低，相反使用高比特率編碼的視頻文件的質(zhì)量高，因此不同的比特率決定了視頻質(zhì)量的高清度。在客戶端只需要擁有微軟的Silverlight應(yīng)用程序，便可以通過連接服務(wù)器觀看直播視頻。

IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理相比傳統(tǒng)流媒體傳輸協(xié)議有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）根據(jù)客戶端的網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU的執(zhí)行能力的改變，隨時(shí)的調(diào)整直播視頻的質(zhì)量；

（2）可流暢傳送完全高清的實(shí)時(shí)流；

（3）IIS比特率限制擴(kuò)展可控制通過HTTP傳送媒體的速率，從而能夠少占用網(wǎng)絡(luò)帶寬及節(jié)省費(fèi)用。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是采用服務(wù)器/客戶端模型，通過攝像頭采集數(shù)據(jù)，再利用Expression Encoder 4 SP2編碼工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼，編碼得到的數(shù)據(jù)流被推送到服務(wù)器上的IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理站點(diǎn)，并通過IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理協(xié)議與客戶端通信。利用IIS實(shí)時(shí)平滑流式播放器開發(fā)工具包（IIS Smooth Streaming Client）設(shè)計(jì)基于IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理技術(shù)的流媒體直播系統(tǒng)。系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

圖1 流媒體直播系統(tǒng)框架

2.1 服務(wù)器端配置

服務(wù)器的硬件配置當(dāng)然越高越好，CPU最低是酷睿I5以上，內(nèi)存最少是4G，獨(dú)立顯卡，顯存2G以上。軟件配置，首先需安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)，并且安裝好IIS服務(wù)器，另外需下載IIS Media Services 4.1安裝，否則找不到實(shí)時(shí)平滑流式處理服務(wù)。

2.2 配置Live Smooth Streaming，創(chuàng)建直播發(fā)布點(diǎn)

在【服務(wù)器管理器】主窗口中，單擊【工具（T）】按鈕，再單擊【Internet信息服務(wù)（IIS）管理器】，打開【Internet信息服務(wù)（IIS）管理器】窗口，單擊【Smooth】網(wǎng)站，再雙擊【實(shí)時(shí)平滑流式處理發(fā)布點(diǎn)】。單擊【添加】，出現(xiàn)【添加發(fā)布點(diǎn)】窗口，【文件名（N）】填寫【LiveChuangxinVideo】；【計(jì)持續(xù)時(shí)間（D）】填寫【02：00：00】表示使用2小時(shí)的持續(xù)直播時(shí)間；【實(shí)時(shí)源類型（L）】選擇【推】，表示它接收從Expression Encoder 4 SP2發(fā)來的節(jié)目內(nèi)容。完成后點(diǎn)擊【確定】，一個(gè)新的Live Smooth Streaming 發(fā)布點(diǎn)被加入到網(wǎng)點(diǎn)的根目錄中，其文件是LiveChuangxinVideo.isml。在【實(shí)時(shí)平滑流式處理發(fā)布點(diǎn)】操作面板上，選擇已經(jīng)加入的發(fā)布點(diǎn)，點(diǎn)擊右側(cè)的【啟動(dòng)發(fā)布點(diǎn)】。發(fā)布點(diǎn)狀態(tài)從【空閑】 變成【正在啟動(dòng)】，這表示它正在等待Expression Encoder 4 SP2編輯器中發(fā)來的直播平滑流式媒體數(shù)據(jù)。

2.3 配置Expression Encoder4 SP2

在視頻采集計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)Microsoft Expression Encoder4 SP2，在【加載新項(xiàng)目】對(duì)話框選擇【實(shí)時(shí)廣播項(xiàng)目】，打開Expression Enconder4 SP2工作窗口，首先點(diǎn)擊中間預(yù)覽部分的【添加實(shí)時(shí)源】。在左側(cè)的實(shí)時(shí)源窗格中選擇實(shí)時(shí)源的視頻設(shè)備以及音頻設(shè)備，例如：視頻設(shè)備是USB2.0 Camera，音頻設(shè)備是麥克風(fēng)（Realtek High Definition Audio）。點(diǎn)擊右側(cè)【預(yù)設(shè)】面板，為Live Smooth Streaming直播方案選擇可調(diào)整的編碼格式和編碼速率。在【編碼】選項(xiàng)卡中選擇【IIS平滑流式處理】?？梢宰远x輸出視頻、音頻的格式。點(diǎn)擊【輸出】選項(xiàng)卡，選擇【流式處理】選擇框，然后點(diǎn)擊【發(fā)布點(diǎn)】，在【位置】輸入有效的直播視頻的發(fā)布點(diǎn)（URL），http：//ServerName/SiteName/DirectoryName/PublishingPointDefinitionFileName.isml。此處直播平滑流式發(fā)布點(diǎn)就是剛才創(chuàng)建的發(fā)布點(diǎn)http：//10.0.6.104/LiveChuangxinVideo.isml。點(diǎn)擊【連接】按鈕去測試發(fā)布點(diǎn)連接是否正常，如果連接無效，必須啟動(dòng)在服務(wù)器上設(shè)置的發(fā)布點(diǎn)。如果你想讓節(jié)目支持apple設(shè)備，就不能選擇“數(shù)字版權(quán)管理”保護(hù)。但是，如果想在節(jié)目中加入數(shù)字版權(quán)，選擇“輸出”標(biāo)簽中的“數(shù)字版權(quán)管理”選項(xiàng)。在實(shí)時(shí)源標(biāo)簽頁點(diǎn)擊【定位】，確保實(shí)時(shí)廣播源開始工作，最后點(diǎn)擊【開始】按鈕，開始實(shí)時(shí)直播。

2.4 安裝實(shí)時(shí)直播示例

要想通過瀏覽器看到實(shí)時(shí)直播視頻，必須在Web服務(wù)器上有一個(gè)嵌入silverlight播放器網(wǎng)頁標(biāo)簽的網(wǎng)頁。微軟提供了一個(gè)網(wǎng)頁示例，可以到微軟官網(wǎng)下載。將下載的SmoothStreamingPlayer.exe文件解壓出來，可以看到三個(gè)文件，并將這三個(gè)文件復(fù)制至IIS網(wǎng)站默認(rèn)根目錄C：＼inetpub＼wwwroot下。用記事本打開SmoothStreamingPlayer.html文件，并修改mediaurl屬性為Live Smooth Streaming發(fā)布點(diǎn)的URL。此處是：http：//10.0.6.104/LiveChuangxinVideo.isml/manifest，通過調(diào)整width and height屬性修改播放框的大小。

2.5 客戶端配置

在客戶端計(jì)算機(jī)中安裝silverlight播放器插件，微軟官網(wǎng)可以下載該插件，下載以后安裝，再用瀏覽器打開http：//10.0.6.104/SmoothStreamingPlayer.html，就可以接收到實(shí)時(shí)直播的視頻。

3 系統(tǒng)測試

由于Expression Encoder 4 SP2編碼工具的編碼速度和效率與獨(dú)立顯卡有很大關(guān)系以及IIS Web服務(wù)器對(duì)計(jì)算機(jī)性能的高要求，該系統(tǒng)選擇聯(lián)想Erazer T430計(jì)算機(jī)，其配置為：CPU是Intel酷睿i5 3350P，顯卡芯片是NVIDIA GeForce G605 1GB，內(nèi)存4G。服務(wù)器和客戶端都是選用該計(jì)算機(jī)配置，視頻源用索尼HXR-NX3攝像頭采集。本文利用SmoothStreamingMediaElement類庫里的ManifestReady事件對(duì)客戶端的帶寬進(jìn)行設(shè)置，模擬不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的變化，測試客戶端在帶寬變化時(shí)客戶端直播視頻的清晰度。通過模擬6種不同的帶寬環(huán)境，觀看直播視頻的清晰度，得出客戶端直播視頻的下載比特率如圖2所示，圖中縱坐標(biāo)為客戶端視頻的下載比特率，橫坐標(biāo)為客戶端的帶寬。

圖2 客戶端帶寬與下載比特率的關(guān)系

通過測試表明：

（1）客戶端帶寬越高，直播視頻質(zhì)量越好；反之直播視頻質(zhì)量就越差；

（2）客戶端直播視頻并不會(huì)因?yàn)榭蛻舳藥捵冃《Ｖ怪辈ィ怯觅|(zhì)量較差的視頻來代替直播。

測試結(jié)果充分地驗(yàn)證了IIS實(shí)時(shí)平滑流式服務(wù)根據(jù)客戶端可用帶寬調(diào)整實(shí)時(shí)傳送到客戶端視頻流質(zhì)量的特點(diǎn)。

4 結(jié)束語

本文討論了微軟的IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理優(yōu)點(diǎn)，并詳細(xì)介紹基于IIS實(shí)時(shí)平滑流式處理技術(shù)的流媒體直播系統(tǒng)的搭建，通過系統(tǒng)測試，該流媒體直播系統(tǒng)不會(huì)因客戶端的帶寬資源小而停止直播，這對(duì)帶寬不穩(wěn)定的用戶來說，直播不會(huì)中斷是很重要的。當(dāng)然如果客戶端帶寬比較大，直播視頻的高清度也會(huì)越高。

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作者簡介：李泗蘭（1983-），女，廣東梅州人，助教，學(xué)士學(xué)位，主要研究方向：平面設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等。

作者單位：廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院，廣東東莞 523960