一种基于流媒体技术的民族音乐视频管理系统设计

王健健

（宝鸡文理学院 音乐系，陕西 宝鸡 721013）

一种基于流媒体技术的民族音乐视频管理系统设计

王健健

（宝鸡文理学院 音乐系，陕西 宝鸡 721013）

针对流媒体技术的应用和民族音乐的盛行，提出一种基于Andriod的流媒体自适应方案的民族音乐视频管理系统。根据客户端反馈的带宽、丢包率等网络参数，采用AMID与码率相结合的自适应调整方案，从而动态调整服务器端民族音乐视频发送的速率、视频流，从而保障学生在对民族音乐学习中能流畅观看。最后结合民族音乐学习的特点，分别对客户端和服务器端的功能进行了详细的实现，并对自适应调整方案进行了测试，让学生可通过无线网络能流畅接收数据和解码显示。

流媒体；RTP/RTCP；自适应；民族音乐；视频流

随着现代智能终端的普及和民族音乐浪潮在校园中的流行，学生们开始不满足利用传统的WEB页面对民族音乐视频进行浏览，而采用更为方便和快捷的Andriod终端和无线网络对民族音乐视频进行观看和学习。但是对这种基于移动端的民族音乐流媒体系统，受到网络丢包率、带宽等因素的影响，导致学生在观看民族音乐视频中下载缓慢等问题，严重影响通过Andriod终端进行观看的质量。因此如何处理带宽给移动端民族音乐视频带来的问题，笔者提出一套基于自适应的流媒体调整方案，并对系统进行了详细的设计。

1 自适应调整策略

当前针对流媒体的传输协议主要包括UDP、TCP、RTCP、RTP等协议，其中TCP传输协议主要用于提供可靠的数据传输服务，具有很强大可靠性。但对于民族音乐视频来讲，传输的实时性要求超过可靠性。因此往往通过RTP协议来实现对音乐视频的传输。RTP数据传输与控制是通过RTP与RTCP两部分构成，其中RTP协议通常只负责对数据进行传输，其不能保证RTP数据包能顺序到达，也不能保证QoS，因此，通常结合RTP和RTCP的各自优势实现对视频数据的传输。而在RTP和RTCP传输中要达到传输的自适应调整，保障民族音乐传输的实时性，必须对客户端的基本的参数情况进行探测，从而了解客户端具体的网络参数，再根据参数评估当前的网络传输环境，并根据环境适当的对数据码率或传输速率等进行调整。因此，要解决该问题，必须要判断客户端中的缓冲区域内的视频数据情况，如果在缓冲区的视频数据比较很少的情况下，此时服务器端必须调整策略，保证在移动客户端的视频数据充足；如缓冲区的数据较多的时候，此时调整视频传输的速率，从而加快移动客户端对视频数据的消耗，减少移动端的缓冲存储，使得播放器能够非常流畅的解码进行播放。

其中，Bcurr表示某时刻在缓冲区的视频数据量；Brecv表示客户端所接收到的数据的速率。

服务器通过公式周期性的对客户端的数据进行获取，从而调整自己在下个周期发送的数据量。在对新的数据量进行更新之后，需要对新的数据量进行计算，从而防止客户端的数据上溢或者下溢的问题。因此，必须对客户端的上溢和下溢边界进行界定。其中，客户端缓冲区上溢最大值：

客户端缓冲区下溢最小值：

当服务器在计算得到客户端中缓冲区的数值后，如果得到的值Bcurr∈[0，Bmin]区间的时候，此时服务器端会直接降低视频的码率，热增加在单位时间内客户端当中解码的时间，降低客户端对数据的消耗；如Bcurr＞Bmax，此时服务器端则提高发送的码率，并减少单位时间内的解码播放时间；而当Bcurr∈[Bmin，Bmax]，则启动自适应调整方案。要启动自适应方案，必须要预测下一步的丢包率，从而确定下一步发送的码率和速率。而根据丢包率的计算公式：

根据服务器的运行，将服务器对数据的动态过程分为4个范围：空闲、上切、保持和下切4个阶段。根据网络设定的lossmin，lossmid，lossmax，从而得到在不同的态势情况下丢包率的调整值:

其中，Rnext表示为下一刻的发送的码率；Rcurr表示为当前服务器端所发送的码率；Vnext表示服务器端在下一周期内所传送的速率。

2 系统整体架构设计

通过对民族音乐视频的分析，笔者结合当前的技术，将该民族音乐视频管理系统的整体架构设计为如图1所示。

图1 系统整体架构

通过图1看出，当学生通过智能手机中的播放器在点播民族音乐视频文件的时候，通过无线网络接入流媒体服务器，从而读取民族音乐的有关视频，学生对音乐的学习。同时整体的架构采用C/S访问模式，将整体的架构分为客户端和服务器两个部分，实现对学生学习的要求。

3 系统功能设计

结合民族音乐学习的具体工作业务，将该系统的功能设计为如图2所示。

图2 系统功能设计

该系统功能设计的思路让学生利用流媒体技术的点播功能对视频进行观看。由此在客户端方面的功能分为我的课程、学习交流、RTCP反馈与解码、视频管理、视频点播。我的课程主要对学生学习民族音乐视频的进度、阶段等进行记录；视频管理分为教师和学生两个使用群体，其中教师对民族音乐视频进行上传、更新、删除等；学生则对民族音乐视频进行下载管理，包括存储位置、删除等操作；视频点播则通过自适应调整算法对民族音乐视频进行观看；RTCP反馈与解码主要对视频流进行解码，并对相关的网络参数反馈给服务器。

在服务器端方面，管理员对系统的基础数据进行维护，同时通过自适应调整模块对视频传输的速率和码率等进行分析；权限分配则对教师和学生的不同功能进行分配。

4 系统实现

4.1 开发环境部署

对该系统的开发分为两个部分：客户端和服务器端。客户端的开发利用myeclipse 10作为开发工具，通过该工具的集成功能安装SDK插件，实现对整体客户端程序的开发。在服务器端方面则安装MYSQL开源数据库和Tomact服务器，实现对服务器环境的布局。

4.2 流媒体服务器与客户端通信实现

文中通过在视频管理系统中嵌入播放器的方式，从而实现不同民族音乐视频的播放。其具体的实现流程则如图3所示。

图3 Andriod手机与流媒体服务器通信流程

在该流程设计中，手机客户端通过服务器方面的RTSP端口建立连接关系，通过客户端向服务器端发送Play和Describe指令；再流媒体收到指令后，对其中的网络参数等做出一定的反馈；然后再根据反馈的情况向客户端发送视频流。其中对于网络参数的反馈，其具体的处理流程则如图4所示。

图4 网络参数反馈模块流程

4.3 视频点播实现

视频点播作为民族音乐视频重点，首先是学生通过用户名和密码进行登录，在登录之后，点击视频点播界面，从而得到图5的播放结果。

图5 民族音乐视频点播

5 系统测试

利用Debian Linux流媒体服务器和三星智能手机，同时构建一个人工网络环境，设定不使用任何机制、对速率控制、综合自适应等三个方案，并在200～500 kbps等7种不同的码率条件下进行测试，得到如图6的结果。

图6 不同方案下的数据丢包率

6 结束语

通过对系统的实现，得到本文设计方案的网络数据丢包率测试结果和图5所示的民族音乐播放效果。通过图6看出在自适应调整算法下的网络数据传输丢包率要远远低于其他两种方案，同时结合图5看出，该系统在自适应调整方案下对民族音乐学习具有很大的创新，提高学生学习的效率。

[1]陈珏奇，刘峰.流媒体传输技术[J].计算机技术与发展，2012（3）:6-10.

[2]魏乐，赵秋云，舒红平.云制造环境下基于QoS的组合云服务自适应调整[J].兰州大学学报：自然科学版，2012（4）:98-104.

[3]林志勇，叶桦，孙晓洁，等.3G视频传输中码率自适应调整算法[J].东南大学学报：自然科学版，2012（S1）:45-50.

[4]徐晨虎，崇庆峰，刘星桥，等.基于ZigBee与Android结合远程监测系统设计[J].信息技术，2015（7）:40-43.

[5]宋维虎.流媒体技术发展现状及应用策略综述[J].科技广场，2010（9）:88-90.

[6]李校林，刘海波，张杰，等.RTP/RTCP，RTSP在无线视频监控系统的设计与实现[J].电视技术，2011（19）:89-92.

[7]孙松源，吴建国.基于RTP和Android的视频传输的研究实现方法[J].电脑知识与技术，2012（4）:903-905，914.

[8]牛博，姚林，曹小行，等.基于3G物联网的高压输电线路多状态信息监测系统[J].陕西电力，2013（12）：56-60，70.

[9]赵志伟,陈学有,潘琼.采用特征值法和Prony法相结合的PSS自适应控制[J].陕西电力，2012（6）：49-52，62.

Design of national music video management system based on streaming media technology

WANG Jian-jian
（Department of Music，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji 721013，China）

Aiming at the application of streaming media technology and the prevalence of folk music，a kind of national music video management system based on Andriod streaming media adaptive scheme is proposed.According to the network parameters such as bandwidth，packet loss rate and so on，the AMID is used to adjust the speed and video frequency of the server side，so as to protect the students in the learning process.In the end，the function of the client and server is realized in detail，and the adaptive adjustment scheme is tested，and the students can receive data and decode smoothly through wireless network.

streaming media；RTP/RTCP；adaptive；national music；video stream

TN99

A

1674－6236（2016）18-0149-03

2015-11-04 稿件编号：201511040

王健健（1981—），女，陕西宝鸡人，硕士，讲师。研究方向：高校音乐教学。