(毕业论文)基于WEB的视频直播系统.doc
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1、网络视频直播系统的设计与实现 摘 要随着计算机网络的发展,网络视频系统已广泛应用在各行各业。基于Web的网络视频直播系统是将网络技术的便利性和实用性,与现有的多媒体网络通信技术建立的网络视频系统,它利用现有的网络基础设施,通过公共和私人网络的结合,最廉价的方式来传输数据视频和音频信号,从而实现更快,更高质量的通信服务。网络视频直播的多媒体通信技术作为一个典型的应用,在各个领域的发挥至关重要的作用。基于计算机网络和多媒体技术的远程教育,远程医疗,视频会议,体育赛事直播和其他信息服务,对我们的生活产生了深远的影响。本文立足于项目客户需求,探讨了基于FMS流媒体服务器技术的视频分享网站的架构和搭建。
2、通过对视频直播系统的架构的分析,对系统开发用到的Directshow技术、组播技术、视频压缩技术、Web技术和数据库技术等关键技术的研究,设计一种基于Web的网络视频直播系统。该系统采用C/S与B/S混合架构的开发模式。本文粗略介绍了视频处理模块和Android系统客户端的设计与实现。其中Android系统客户端的开发采用了时下最新的Flex4.5框架技术,实现了手机终端与PC终端的流媒体互通。详细介绍了涉及到视频直播系统的一些相关技术和系统的设计方案和开发过程,各个模块的设计与实现。在本文的最后进行了总结,并对未来做了展望。关键词:Directshow,视频直播,C/S,B/S ,Web,F
3、MS,流媒体Network video broadcast system design and implementationAbstractWith the development of computer networks, network video system has been widely used in all walks of life. Web-based network video broadcast system is the network technology convenience and practicality, with existing multimedia n
4、etwork communication technology to establish a network video system, which uses the existing network infrastructure, through a combination of public and private networks, the most inexpensive way to transmit data video and audio signals, enabling faster, higher-quality communications services. Netwo
5、rk video broadcast, multimedia communications technology as a typical application in various fields play a crucial role. Based on computer networks and multimedia technology, distance education, telemedicine, video conferencing, live sporting events and other information services, on our lives had a
6、 profound impact. This article is based on the customer needs the project to explore the FMS-based streaming media server technology, video-sharing sites architecture and construction. Through the video broadcast system architecture analysis, system development used Directshow technology, multicast
7、technology, video compression technology, Web technology and database technology, key technology research, design a Web-based network video broadcast system. The system uses C / S and B / S hybrid architecture development model. This roughly describes the video processing module and the Android syst
8、em design and implementation of the client. Android system in which the client has been developed using the latest Flex4.5 framework nowadays technology, the mobile terminal and PC terminal streaming media interoperability. Details related to the video broadcast system a number of related technologi
9、es and systems design and development process, design and implementation of each module. In the end of this article are summarized, and future prospects do.Key words: Directshow,real-time video transmission,C/S,B/S,Web,FMS,streaming media 目 录Abstract- 2 -目 录- 3 -第1章 绪 论- 5 -1.1课题研究背景和意义- 5 -1.2国内外现状
10、- 6 -1.3课题研究内容- 8 -1.4论文结构- 8 -第2章 系统相关技术- 10 -2.1 B/S架构定义和概述- 10 -2.2 FMS的介绍- 12 -2.3 Flex技术介绍- 17 -2.4流式的FLV介绍- 21 -2.5 Flash RTMP 协议- 22 -第3章 系统需求分析- 23 -3.1 系统需求分析- 23 -3.2 系统用例分析- 25 -3.3 Android手机客户端功能描述- 28 -3.4系统开发环境- 29 -第4章 系统的设计- 31 -4.1 系统业务分析与业务流程- 31 -4.2 系统时序图- 36 -4.3 注册与登录模块数据库设计- 4
11、0 -4.4 视频直播系统界面设计- 42 -4.5 Android系统视频捕获软件的实现- 44 -4.6视频处理模块的业务分析与业务流程- 47 -第5章 系统的实现- 51 -5.1 视频处理模块的开发流程- 51 -5.2 Android系统客户端的开发流程- 51 -5.3视频处理模块接口参数的设计- 52 -5.4 Android系统客户端参数的设计- 54 -5.5流媒体服务基础功能设计和实现- 56 -第6章 系统测试与部署- 62 -6.1 系统测试综述- 62 -6.2 系统测试方案- 63 -6.3系统测试用例- 66 -第7章 总结和展望- 68 -7.1 总结- 68
12、 -7.2 展望- 69 -参考文献- 70 -致 谢- 71 -第1章 绪 论1.1课题研究背景和意义近年来,随着人类社会信息化程度的不断提高,信息的无限量扩大,交通工具的便捷,视频技术的充分应用等导致了行业间竞争的全球化,这就要求现代部门、企业要具备更加灵敏的神经,更扁平化的管理,更快速的反应和决策,更贴切的市场宣传和服务。所有这一切是由信息技术的发展所带来的,同样也要求有先进的信息技术来提高部门、企业的竞争力。现代通讯已经是越来越普及了,必须有效合理的运用视频产品类设备来提高信息的传递和交流。移动设备是目前使用最广泛的信息处理设备,此类设备一般都有单独的,可移动摄像头、数字计算、数据存储
13、、多媒体播放、无线通信、信息处理能力,并且可以访问无线终端和其他设备或数据交换服务。这种设备是继PC之后,另一种广泛流行的商业数据处理的终端。最主要的原因是设备满足人们的移动通信,交互式网络,移动计算的需求,因此,在数字消费市场中占有相当大的份额,而市场需求也日趋多样化和不断变化的。视频会议、可视电话系统、视频监控系统、远程教育和医疗保健、视频点播和其他多媒体应用随着通信技术和多媒体技术的发展,如雨后春笋般快速发展起来;人们的生活已经发生了很大变化,人们可以在家里,看到数千英里的东西,通过网络和多媒体信息的组合,参与远程研讨会,远程诊断和远程多媒体教学;因此,开发一个实时视频点播网站,既能满足
14、用户的需要,又能带来一定可观的收入,并且为该网站开发Android系统和iOS系统移动客户端,加之网络宽带业务的推广与普及,以及移动设备所配备的视频设备(如摄像头、耳机、麦克风等)的成熟,用户可以轻松地借助Android系统和iOS系统移动客户端,实现移动设备采集图像并实时传输至网站服务器并且可以从网站服务器下载实时视频流并播放的功能1。若想进行视频的传输要先进行的是视频流的捕获,而且对视频图像良好的捕获是后来进行压缩编码、网络传输的基础;而实时获取动态的图像信息,并能对这些信息进行实时处理是更为重要的。由此可见,如何实时地捕获视频数据成为了多媒体技术应用中的关键前提和重要环节。围绕数字视频处
15、理选定良好的商业视频设备和开发软件。开发工具的兼容性差,视频拍摄质量参差不齐,可扩展性差,难以满足用户的复杂需求。因此,采用最新的Adobe公司提供的技术,以纯软件的方式,来开发一个兼容性强、采集质量好、配置灵活,扩展性好的视频捕获工具是当前视频捕获领域的非常有意义的任务。1.2国内外现状1.2.1 视频直播研究现状随着计算机网络的发展,网络视频系统已经广泛的应用于各行各业,在网络上传输视频和音频己成为一种趋势。基于Web的网络视频直播系统是基于IP网络技术的多媒体应用,是一个基于IP的视频技术;是网络技术的便利性和实用性与现有多媒体网络通信技术的结合,建立成的网络视频系统2。随着互联网建设的
16、不断发展,个人电脑处理能力的不断增强以及移动设备的迅速发展与普及,人们已经对基于MPEG-4多媒体直播系统的研究与实现不再局限在网络上传输声音信息。可视电话、视频会议、实时监控系统等在网络上传输音视频信息已经得到较为广泛应用。近年来随着各种新技术的不断出现,网络多媒体技术得到了广泛的关注。例如:东芝公司就于最近开发出单芯片的MPEG-4编解码芯片,利用该芯片可以很方便地开发出体积微小的嵌入式编解码设备;MOTOROLA公司成功地在手机上测试实时观看电影。随着这些相关技术的发展,网络直播技术一定会深入到千家万户。而对于人数大大增加的移动设备的用户来说,实现在移动设备上进行实时视频音频的传输尤为重
17、要。基于Android系统和iOS系统的只能移动设备与互联网结合所开展的实时视频传输,将真正地解决和实现移动设备用户在任何时间、任何地点进行实时视频传播的梦想,从而使得网络直播技术扩展到了移动设备。在国外,实时直播系统作为现代远程信息传播的一种应用手段,已经发展到比较成熟的阶段。并且,实时直播系统正在向着海量数据存储、随时随地接入、复合媒体、高智能化、高自动化和虚拟现实等方向发展。虽然美国,现场教学体系快速发展,但并不意味着它的发展将顺利进行,没有任何问题。例如,技术问题,如何找到合适的软件程序和软件开发工具,也是困扰教学体系的问题。在教学过程中,透明度、便于使用和交流是一种常见的的问题。许多
18、实时系统多个课程和培训机构提供一个单一的源接口,允许方便地访问、使用简便。过程管理是为自己学校的发展课程由不同的软件处理,由于当地的技术资源,开发工具,可塑性和适应当地条件的性质,必须考虑到传输平台是这些技术问题,因为这些直接影响教学活动的行为。另一方面有一定的局限性:如在家里或在在学校的学生进入实时系统的渠道问题,以及如何想这些学生提供这些学生平等的通路,也是一个需要专注于技术问题。在国内,已有相当多的IT 企业涉足网络直播产品的研发。这些视频直播类产品具有较好的应用前景,然而在功能方面却略显单一,尤其缺乏对移动设备的支持。此外,在系统的集成性和兼容性方面还有待加强。1.2.2 Androi
19、d系统发展现状Android是一款由Google公司于2007年推出的基于Linux开放性内核的手机操作系统。目前Android系统版本已由最初的1.1发展到Android 2.3 Gingerbread(2010年12月)。而Android 3.0 Honeycomb 和Android 3.1 Honeycomb则是针对于Android平板系统。Android 是一套真正意义上的开放性移动设备综合平台,它包括操作系统、中间件和一些关键的平台应用。Android 最大特点在于它是一个开放的体系架构,具有非常好的开发和调试环境,而且还支持各种可扩展的用户体验,Android 里面具有非常丰富的图
20、形系统、对多媒体的支持功能和非常强大的浏览器。Android 平台的开放性等特点既能促进技术( 包括平台自身) 的创新,又有助于降低开发成本,还可以使运营商能非常方便地制定特色化的产品,因此,它具有很大的市场发展潜力。Android系统采用了软件堆层(software stack,又名软件叠层)的架构,主要分为三部分。底层Linux内核只提供基本功能,其他的应用软件则由各公司自行开发,目前Android手机系统应用程序的开发主要以Java编写为主流2,其开发平台是JDK+Eclipse+Android SDK,但是现行的这套技术对于对于手机移动视频传输的支持不是很完美,首先java虚拟机本身就
21、具有对CPU系统资源和内存空间的开销过大的特点,这一点对于在CPU和内存等资源本身就很有限的移动设备终端上开发对此类资源要求不小的流媒体通讯应用程序来说将是一个不小的灾难;其次java语言目前不支持以RTMP协议为核心的流媒体传输实现方案;再次对于在手机这一特殊的设备上开发嵌入程序,java还存在着缺乏直接硬件接口能力的局限。因此,探索一个新的能使流媒体通讯应用能在Android手机上平稳流畅的运行的解决方案势在必行。2011年4月,Adobe公司发布最新Flex框架预览版Flash Builder Burrito,并宣布完美支持Android手机系统开发,使得Flex技术带着Adobe的一套
22、创意界面设计技术进军Android轻松构建采用手机和平板电脑标准设计模式的应用程序。Flash Builder 也进行了更新,增加了许多新功能,用以支持针对移动设备开发应用程序。使用 Flash Builder,开发人员可以在桌面上或直接在移动设备上开发、测试和调试应用程序。2011年5月5日Adobe Flex 4.5正式版的发行将Flex开发平台延伸至包括Android和ios的智能手机和平板电脑。现在,利用Adobe AIR,可以像在桌面平台上一样在Flex中轻松而高质量地开发手机应用程序。许多现有的Flex组件也已扩展到移动设备上,其中包括增加了对触摸滚动的支持。Flex 4.5还包含
23、一组新组件,可用来轻松构建采用手机和平板电脑标准设计模式的应用程序。由于Flex,FMS均是Adobe公司开发出的一系列产品,因此Flex开发出来手机应用完全可以调用FMS提供的流媒体传输服务。换句话说,Flex+FMS的方案可以完美地实现Android系统移动设备客户端与网站服务器端的视频通讯。1.3课题研究内容本文阐述建立基于网络的视频直播系统的背景,构建系统的总体目标,进而研究了基于网络的视频直播系统功能和结构。本文研究的重点是开发基于Android系统下视频的采集和实时视频流的网络传输、播放和录制以及研究基于网络的视频直播系统功能和结构。论文给出了: (1) 视频采集的方式:开发网络视
24、频直播软件采用Adobe推出的技术,视频捕捉是基于Actionscript3.0中的Camera类中的方法。(1) 视频压缩编码技术:通过对几种比较重要的视频流传输的编解码标准进行综合比较,最终选定FLV为本系统的视频编码技术3。(2) 视频网络传输技术:比较几种流媒体传输协议,最终选用RTMP作为流媒体传输协议。RTMP(Real Time Messagings Protocol)是Flash技术在应用层的流传输与控制方案,同时设计出基于RMTP协议的直播视频流传输框架模型。(3) 研究了视频数据的发送、接收与播放的结构和模块。然后,论文对研究出的模块功能进行设计规划,具体给出了系统平台结构
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