kỹ thuật streaming video

TIEU LUAN
VIDEO STREAMING
GiẢNG VIÊN: TRẦN THÚY HÀ
SINH VIÊN : TRỊNH THỊ KIM TUYẾN
NGUYỄN THỊ THÁI HÀ
TRẦN MẠNH TiẾN
MỞ ĐẦU
Video streaming được định nghĩa là một “dòng chảy” video.nghĩa là
video được truyền liên tục từ một nguồn đến một đích nào đó thông qua
internet. Video streaming thường được sử dụng trong lĩnh vực giải trí và
dạy học,dùng để lưu trữ các tập tin video hoặc các bài học, cung cấp cho
người dùng các tiện ích như tìm kiếm,liệt kê và khả năng hiện thị hoặc hiển
thị lại các dữ liệu video theo yêu cầu. Với các định dạng tặp tin video truyền
thống,dữ liệu chỉ có thể hiển thị khi đã được tải về toàn bộ, vì vậy đối với các
tập tin video chất lượng cao có dung lượng lớn thì công việc này rất tốn thời
gian
Video Streaming tiết kiệm thời gian cho người dùng bằng cách sử dụng các
công nghệ giải nén kết hợp với hiển thị dữ liệu đồng thời trong lúc vẫn tiếp
tục tải video về!
NỘI DUNG
Một số phương thức phân luồng video
Mô hình hoạt động tổng quát của hệ thống
Kiến trúc hoạt động video streaming
Kiến trúc hệ thống video streaming
Giới thiệu video streaming
Phần
1
2
3
4
5

Các giao thức được sử dụng trong dịch vụ truyền
Luồng video
6
STREAMING VIDEO

Video streaming là một kỹ thuật được sử dụng khá phổ biến trong các ứng dụng mạng. nó cho phép sử dụng
cách thức phát lại các đoạn video được lưu trữ trên các máy tính trên mạng tới người dùng đầu cuối muốn
xem đoạn video đó mà không cần tải về các thiết bị cá nhân( laptop , smart phone, pc…)

Thực chất streaming video là quá trình chia nhỏ các file video thành các frame , rồi lần lượt gửi các frame
đó tới một bộ đệm trên máy tính của người xem và hiển thị nội dung của các frame đó; ban đầu bên nhận sẽ
nhận sẽ lấy về một phần chia nhỏ của dữ liệu video và hiển thị những phần video đã nhậ được, đồng thời
trong lúc hiển thị các gói dữ liệu còn lại vẫn tiếp tục được tải về để kịp cho việc hiển thị tiếp theo.
STREAMING VIDEO

Video streaming được thể hiện dưới 2 dạng:

video theo yêu cầu(on demand): các video được lưu trữ trên máy chủ đa phương tiện và được
truyền đến người xem khi có yêu cầu. người dùng có toàn quyền để hiển thị cũng như thực
hiện các thao tác khác như tua, dừng, … đối với video này.

video thời gian thực (live video): dữ liệu video được biến đổi trực tiếp từ nguồn cung cấp
theo thời gian thực .

Quá trình streaming video tuân thủ chặt chẽ về mặt thời gian hay nói cách khác là tuân thủ chặt chẽ
theo giao thức RTSP, RTP,RTCP.
KiẾN TRÚC HỆ THỐNG VIDEO STREAMING
Hệ thống video streaming bao gồm 3 khối: streaming server, client/receiver và internet
KiẾN TRÚC HỆ THỐNG VIDEO STREAMING
•

Video và âm thanh gọi là dữ liệu thô được nén bằng cách sử dụng các thuật toán nén video và âm thanh rồi sau đó được lưu trong
thiết bị lưu trữ .
•
Theo yêu cầu từ khách hàng, một máy chủ streaming sẽ lấy video và âm thanh nén dữ liệu trong các thiết bị lưu trữ và sau đó
cùng với lớp ứng dụng QoS là mô-đun kiểm soát điều chỉnh các video và âm thanh thành các luồng bit theo tình trạng mạng lưới
và các yêu cầu QoS.
•
Sau đó sử dụng các giao thức truyền tải nén các chuỗi bit rồi gửi các gói tin video và âm thanh qua mạng Internet.
•
Để nâng cao chất lượng truyền video và âm thanh được truyền liên tục, dịch vụ phân phối được triển khai trên mạng Internet cho
các gói tin được gửi đến người nhận, sử dụng giao thức RSTP đi qua các lớp vận chuyển và sau đó được xử lý bởi lớp ứng dụng
trước khi được giải mã ở các bộ giải mã video và âm thanh.
•
Để đồng bộ hóa giữa video và âm thanh , các cơ chế đồng bộ truyền thông được yêu cầu.
KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING
một hệ thống video streaming hoạt động bao gồm 3 thành phần: web server, server và client.
KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING

WEB SEVER:

là máy chủ có dung lượng lớn,tốc độ cao,nơi lưu trữ các thông tin về các website có cung cấp dịch vụ chia sẻ video trực
tuyến cùng với những thông tin liên quan khác.

Khi máy chủ web nhận yêu cầu từ máy khách về xem một video có trong danh sách video mà website cung cấp,thì nó sẽ
gửi về máy khác đoạn mã html tĩnh chứa tập tin embeded flash và tập tin xml chứa thông tin của video đó.

SEVER:

Server là một máy chủ gồm có: Ổ cứng (Hard disk) chứa dữ liệu và máy chủ quản lý dùng quản lý quá trình kết nối của
các máy khách (thông qua một cổng nhất định).

KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING

SERVER:

Hard Disk: Ổ cứng lưu trữ tập tin video của nhà cung cấp.

Server Manager:

Tạo máy chủ với cổng được lựa chọn, chờ người dùng kết nối tới.

Quản lý người dùng kết nối dựa trên IP.

Quản lý những tập tin video đã được đưa vào cache.

Quản lý việc lựa chọn gửi phần nào của tập tin video về cho người dùng.

Máy chủ Video Streaming:

Khi nhận được yêu cầu từ phía người dùng lấy một tập tin video, máy chủ Video Streaming tìm tập tin đó dưới ổ
cứng và đẩy vào thiết bị Caching.

Tại thiết bị Caching, tập tin video được cắt ra thành nhiều gói nhỏ để lưu trữ.
KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING

SERVER
:

Máy chủ Video Streaming:

Sau đó từng gói của tập tin video sẽ được đưa qua một cơ chế nén và mã hóa trước khi gửi về người dùng.


CLIENT:
–
Truy cập vào web browser, chọn tập tin video cần xem và bấm play, lệnh yêu cầu play tập tin video sẽ được gửi lên máy
chủ Web.
–
Web browser sẽ nhận software player (trong đoạn mã html tĩnh chứa tập tin embeded flash) và thực hiện kết nối với
server.
–
Software player nhận những video stream và thực hiện việc giải nén, giải mã trước khi hiển thị Video lên cho người dùng.
MÔ HÌNH HoẠT ĐỘNG TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG
Hình: mô hình hoạt động tổng quát của hệ thống.
MÔ HÌNH HoẠT ĐỘNG TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG
Hình mô tả chi tiết hoạt động bên server.
MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC PHÂN LuỒNG VIDEO

Trên thực tế có 3 cách truyền video cơ bản: unicast, multicast và broadcast.

Tuy nhiên mutilcast là cách thức truyền hiệu quả nhất.

Với multicast, một cây multicast sẽ được hình thành với nguồn là gốc của cây và các thành phần còn lại có
thể là đầu cuối hoặc có thể là các router. Điều này tùy thuộc vào các công nghệ multicast khác nhau. Thay
vì việc nút nguồn nhân bản gói tin và gửi đến từng nút trong nhóm thì nó chỉ truyền cho một hoặc vài nút
nhất định và các nút này có nhiệm vụ sao chép và truyền gói tin theo cây multicast.

IP MULTICAST:
•
Trong IP mul$cast, các router sẽ đóng vai trò là nút trung gian trong cây mul$cast và có trách nhiệm sao
chép gói $n rồi truyền cho các nút ứng dụng. Ở đây, các nút này sẽ đóng vai trò là ngọn của cây.
•

Trong IP mul$cast, mỗi nút sẽ gửi yêu cầu một router gắn với nó khi muốn gia nhập hoặc rời khỏi nhóm.
Sau đó các router mul$cast sẽ trao đổi các thông $n về việc quản lý nhóm thông qua cây mul$cast. IP
mul$cast là giải pháp hiệu quả nhất cho các kỹ thuật video streaming qua Internet và các ứng dụng video
streaming thời gian thực.
MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC PHÂN LuỒNG VIDEO

IP MULTICAST:
•
Tuy nhiên, triển khai video streaming trên IP multicast gặp khá nhiều khó khăn:
–
Khi triển khai trên hệ thống lớn như Internet, các router phải lưu trữ rất nhiều trạng thái của các nhóm. Đây thực sự là một
vấn đề lớn khi số nhóm tăng lên cao.
–
Tạo và duy trì một cây multicast mất rất nhiều tài nguyên và thời gian.
–
Khi có quá nhiều kết nối hoặc một nút mạng không hoạt động sẽ gây ra rới mạng và phải sửa chữa lại nhiều phần của cây.
–
Việc cân bằng tải và định tuyến lại cây chưa được xử lý thật tốt.
MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC PHÂN LuỒNG VIDEO

IP MULTICAST:
•
Vấn đề lớn nhất của việc triển khai IP Multicast là chi phí để thay thế lại hạ tầng mạng đã được xây dựng là cực kỳ lớn. Do vậy,
nhiều nghiên cứu đã chuyển sang hướng nghiên cứu về các ứng dụng multicast lớp ứng dụng, nhằm khắc phục những nhược điểm
trên.
•
Khái niệm multicast lớp ứng dụng chỉ đơn giản là việc thi hành multicasting như một dịch vụ lớp ứng dụng chứ không phải như
một dịch vụ lớp mạng.
•
Multicast lớp ứng dụng không thay đổi và phá vỡ hệ thống mạng.

•
Khi truyền multicast ở lớp ứng dụng, các gói tin không được nhân bản tại các bộ định tuyến giống như mô hình multicast nguyên
thủy (IP multicast) mà việc nhân bản gói tin sẽ được thực hiện tại các máy đầu cuối. Về mặt logic, các máy đầu cuối tạo nên một
mạng phủ và giao thức truyền thông multicast phải xây dựng và duy trì việc truyền multicast trên mạng phủ này. Trong multicast
lớp ứng dụng, các công việc điều khiển như gia nhập nhóm, rời khỏi nhóm, sao lưu và chuyển tiếp gói tin, định tuyến multicast…
đều được thực hiện tại điểm đầu cuối (end system hoặc proxy). Do đó, nó không đòi hỏi sự hỗ trợ của các nút trung gian như bộ
định tuyến hoặc máy chủ.
CÁC GIAO THỨC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DỊCH VỤ TRUYỀN LuỒNG VIDEO
•
Giao thức được thiết kế và chuẩn hóa cho truyền thông giữa khách hàng và các máy chủ streaming. Giao thức có thể được chia
làm 3 loại: giao thức tầng mạng như Internet Protocol (IP), giao thức tầng giao vận như Use Datagram Protocol (UDP) và giao
thức điều khiển phiên như Real – time Streaming Protocol (RTSP)
•
Video Streaming sử dụng các giao thức RTSP, MMS, HTTP… để truyền dữ liệu theo dạng luồng qua mạng Internet, đồng thời sử
dụng các chuẩn nén để giảm dung lượng dữ liệu, cung cấp khả năng nén dữ liệu tại nhiều mức nén, nhiều kích thước hiển thị để
có thể phù hợp với độ rộng băng thông của nhiều mạng truyền dẫn để tối ưu hoá việc truyền dữ liệu qua mạng. Cũng chính vì vậy
việc truyền các Video Streaming qua mạng sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các sản phẩm phần mềm máy chủ luồng Video.