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淺談網路影片自適應串流技術 MPEG-DASH

文/劉普昇 

在行動裝置已經深入我們生活點點滴滴的當下，在各種行動裝置上欣賞線上影片，已經是顯而易見的未來趨勢。

 │ 圖一、本院知情同意影片片頭

 │網路觀看影音的方式│

目前要透過網路觀看影音檔案，簡單來說，目前主要有兩種方式：下載或串流。

下載的運作很簡單，就是當Client端，也就是我們手上的行動裝置或家裡的電腦，想要看影片時，透過網路，跟遠端SERVER要求想看的影音檔，SERVER端在接收到我們的要求後，開始透過網路將影音檔傳遞到我們Client端上，等到全部傳完，Client端就可以開始播放影片了！這個方式對於較小的影音檔來說還算適用，可是當面對長度較長或畫質較佳檔案較大的影片，就會有可能造成使用者等待過久，最後失去耐心放棄觀看的結果。可是檔案全部下載到Client端的好處是，隨時可以重看，拉動到想看的位置也不會有lag的現象等優點。

串流的運作模式是，SERVER端一邊把影片傳輸到Client端，一邊在傳輸的過程中，Client端就一邊進行解碼播放，與下載相比，可以省下許多等待的時間，更適用於即時影音應用，但對於網路以及SERVER端的設備要求也會更高。但是，網路速度因為行動裝置觀看的時間地點，會有極大的差異，所以如何兼顧影片觀看的順暢度、畫質、等待時間，成為一個重要的課題。

 │自適應影音傳輸模式 ABS│

於是，自適應串流技術就誕生了，也就是ABS：adaptive bitrate streaming。相較於過去的RTP串流技術，這新的ABS自適應串流技術架構在HTTP下，使用上更為廣泛，因為通常HTTP並不會被檔掉，讓ABS的泛用性更廣，目前最常見的，就是像youtube、vimeo、Netflix等等，都是採用類似的技術。

 │ 圖片二、自適應串流技術概念圖(取自wiki)

自適應串流系統，主要是在SERVER端先進行視訊音訊編碼，產生多重bitrate(不同畫質)並且切割成一個又一個短短的獨立的影音檔以及切割索引檔。當Client端向SERVER端要求影音檔時，SERVER先給予此影片的切割索引檔，然後根據Client端的下載速度或快取暫存量來決定要與多少bitrate的影片，然後依據每一個切割檔透過網路傳輸的過程進行判斷，即時調整，帶給使用者在其當下網路情況下，能夠享受到的最佳體驗。

 │運作方式│

 │ 圖三、簡易自適應串流運作模式(取自wiki)

我們可以從圖三中看到簡單的自適應串流運作示意圖：當一開始不知道網路頻寬時，SERVER也許選擇先給予低畫質的影音(Low Bit Rate Stream)，到下一個切割檔時，SERVER端發現網路頻寬足夠，SERVER端就送出高畫質的影音(High Bit Rate Stream)，運作網路遇到瓶頸時，再降到低畫質的影音檔案播放，藉此減少播放的停頓。

 │四大陣營與結論│

目前對於ABS的實現，主要有四大陣營：

1. MPEG-DASH

2. Adobe HTTP Dynamic Streaming (HDS)

3. Apple HTTP Live Streaming (HLS)

4. Microsoft Smooth Streaming (MSS)

其中，MPEG-DASH (MPEG – Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) 是Base ON HTTP的自適應串流方案中的唯一國際標準。而除了MPEG-DASH外，目前常見類似的行動影音串流技術還有Apple 的 HLS (HTTP Live Streaming)、Microsoft Smooth Streaming 和 Adobe Dynamic Streaming，這些技術規格相似度很大，但因陣營之間彼此競爭，互不相容。相較於其他陣營，MPEG-DASH是由MPEG與3GPP兩大標準組織所制定，更有公信力，而且它開放了CODEC和廣泛支援DRM，更為大眾所接受。

 │ 圖四、MPEG-DASH的ABS實做運作結構(資料來源為MPEG-DASH白皮書)

由此可知，ABS的技術，帶給人們較快的影音體驗，並且可以根據使用者網路狀態，提供對應的畫質音效，非常適合現代使用！未來，本院的自有衛教影音平台，亦將規劃使用同樣技術，希望帶給人們最好的學習體驗！！

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