Принципы организации звукового и телевизионного вещания в сети Интернет

⇐ ПредыдущаяСтр 57 из 59Следующая ⇒

В последнее время наблюдается значительный интерес вещателей и производителей аудиовизуальной продукции к технологии передачи потокового, т.е. непрерывного, аудио и видео через Интернет. Интернет-вещание - новый альтернативный способ распространения телевизионных и звуковых сигналов получает сегодня все более широкое распространение. В значительной мере можно сказать, что ряд экономически развитых стран переживают настоящий бум Web-вещания. Во многом это объясняется высоким качеством линий связи, развитой инфраструктурой и хорошим уровнем подготовки пользователей. Попытки организовать Web-вещание делаются и в России.

Глобальная сеть обмена информацией Интернет зародилась как информационная система, работающая на низких скоростях и оперирующая весьма малыми объемами текстовой информации. Затем, по мере революционного изобретения гипертекста, появления WWW-технологий, мультимедиа, совершенствования персональных компьютеров и использования более высоких скоростей передачи, резко возросли объемы обрабатываемой информации. По сети Интернет пользователям начали доставляться файлы графики, видео, звука, т.е. из системы информационной она превратилась в информационно-транспортную. А в настоящее время, благодаря развитию потоковых технологий вещания и использованию еще более широкополосных каналов передачи данных, сеть Интернет постепенно становится информационно-транспортно-вещательной. Фактически, сеть Интернет превратилась в наиболее распространенное и эффективное средство массовой информации.

В чем же причина столь высокой популярности новой технологии? В современных условиях, когда найти скоростной канал связи в Интернете становится все проще, Web-вещание обеспечивает необходимую гибкость и мобильность, позволяя использовать практически, любой доступный способ для подключения к сети. Кроме того, тесная интеграция аудио, видео и компьютерных технологий, характерная для Web -вещания, открывает широчайшие возможности по организации «аудио и видео-по-запросу» и других интернетовских сервисов [52]. Интерактивность в сети Интернет фактически на порядок выше, чем в любой функционирующей вещательной телевизионной системе.

Появление новых коммуникативных функций Интернет-вещания рассмотрим на примере системы потокового автоматизированного звукового вещания. Радиостанция в процессе подготовки к Web-вещанию кроме традиционной звуковой программы накапливает огромный поток дополнительных данных, непосредственно относящихся к ее содержанию. Это может быть информация, содержащаяся в электронной этикетке к фонограмме, на которой указаны название музыкальной композиции, фотографии авторов и исполнителей, дата создания и первого исполнения, название музыкального альбома, расписание в эфире, текст, записываемый ведущим в студии и т.п. Вся эта информация используется для Web-вещания. В этом случае пользователи в процессе прослушивания программ звукового вещания имеют возможность одновременного ознакомления по выбору со всем объемом дополнительно накопленных данных.

В основе всех технологий Интернет-вещания в прямом эфире лежит следующий принцип: станция оцифровки (в случае применения аналогового вещательного телевизионного и звукового оборудования), либо кодирующее устройство осуществляют захват, т.е. ввод видео и звуковых сигналов и затем кодируют эти сигналы в медиапоток с заранее заданными параметрами. Разработанная технология и имеющиеся инструментальные средства обеспечивают всестороннюю «чистку» звуковых и видеоданных в процессе их подготовки и оцифровки. Используемые инструментальные средства позволяют осуществлять шумоподавление, удаление артефактов, преобразование чересстрочной телевизионной развертки в прогрессивную и коррекцию цвета. Далее сформированные цифровые потоки передаются на серверы, ретранслирующие их пользователям Интернета. В свою очередь аппаратуру для кодирования звука и видео в потоковые форматы можно условно разделить на две группы. Первая группа, которую следует назвать программными кодерами, захватывает, например, видео с помощью Web-камеры, подключаемой к передающей части сетевого комплекса на основе Fire Wire интерфейса. Дальнейшая «упаковка» видеоданных выполняется программным путем, а затем сформированный поток отправляется на сервер. В данном случае фактически требуются только компьютер, цифровая видеокамера и плата интерфейса для нее, а все остальные функции выполняет программное обеспечение. Второй подход предполагает наличие специальных компьютерных устройств, использующих программно-аппаратное кодирование видео или звука. Как правило, подобные системы имеют, по сравнению с первой группой, расширенные возможности. Однако стоимость аппаратных устройств для кодирования видео и звука несравненно выше, чем у чисто программных решений.

Важной особенностью аппаратных кодеров является возможность формирования нескольких информационных потоков видеоданных с различным соотношением сторон и качеством (в первую очередь, четкостью) воспроизводимых изображений. Таким образом, можно сразу подготовить потоковый контент, рассчитанный как на высокоскоростные, так и на каналы связи с малой пропускной способностью. При этом допускается одновременная работа в нескольких форматах передачи, например: Microsoft Windows Media, Real Networks, Real Video или Apple’s Quick Time. Одновременно с процессом вещания можно выполнить и функции архивирования данных, как на внутренний дисковый накопитель, так и внешний цифровой видеомагнитофон.

Примером программно-аппаратных систем является семейство оборудования IP/TV 3400 компании Cisco Systems [53]. Данные устройства представляют собой комплексы, осуществляющие обработку, промежуточное хранение и трансляцию видео- и аудиосигналов на неограниченное число ПК по сети Интернет. Для системного управления оборудованием IPЯV 3400 используется программно-аппаратный модуль 1РЯУ Content Manager. С его помощью администратор задает параметры видео- и аудиопотоков, составляет расписание трансляций и выполняет другие управленческие функции с помощью обычного Web-браузера с любого удаленного компьютера. IP/TV Broadcast Server является ядром данного семейства оборудования. Именно он осуществляет аппаратное кодирование аудио- и видеосигнале, промежуточное хранение полученных данных и их передачу по сети. IP/TV Broadcast Server поддерживает три режима передачи видео и аудиоинформации: прямую трансляцию, запланированную и по требованию. Ширина занимаемой полосы пропускания во время видеотрансляции в локальных и глобальных сетях зависит от используемого кодека. Поэтому пользователям предлагается достаточно большой набор видеокодеков, например, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, Apple Quick Time, что позволяет в достаточно широких пределах варьировать соотношением качества принимаемого сигнала и необходимой пропускной способностью.

Существуют два принципа потоковой передачи аудио и видео в сети Интернет - Unicast (одноадресная передача данных) и Multicast (многоадресная передача данных) [54].

В режиме Unicast вещательный сервер генерирует для каждого клиента отдельный поток аудио- и видеоданных, а ПК пользователя периодически отсылает на сервер подтверждение о доставке пакетов данных. Таким образом, требуемые мощность сервера и полоса пропускания канала связи прямо пропорциональны количеству клиентов в сети. Посредством способа передачи данных Unicast (передача от точки к точке) сервер практически может обслужить только очень ограниченное число пользователей. Одноадресная передача данных используется, в основном, в системах «видео по запросу» (Video on Demand). Она удобна для работы отдельных Пользователей с видео-и аудиоархивами и для распространения вещания на абонентов, подключенных по низкоскоростным коммутируемым линиям связи.

В режиме Multicast (передача от одной точки на многие точки) сервер генерирует один поток данных, к которому могут подключаться по сети различные группы (локальные сети) клиентов. В данном случае мощность сервера и занимаемая полоса пропускания канала не зависят от количества клиентов. Для реализации режима IP-Multicast имеет значение тот факт, что мультиплексирование потока данных производится не на сервере у источника данных, а матричными коммутаторами (Router) в точках разветвления IP-сетей. Необходимые ресурсы сервера и магистральной сети при этом могут быть значительно меньше. При передаче по способу IP-Multicast для сервера безразлично, принимают ли данные один или миллион приемных устройств, сервер однократно передает пакеты данных по Multicast-адресу, а сеть распределяет и мультиплексирует их. К сожалению, при этом теряется важное достоинство Интернета - возможность для пользователя выбирать интерактив ное содержание из практически неограниченного объема данных. Подобно классическому вещанию при реализации режима Multicast клиентами принимается только узко ограниченное число звуковых или видеопрограмм и нельзя получить требуемую информацию индивидуально в желаемое время. На практике технология многоадресной передачи данных широко применяется для новостийного вещания, в дистанционном образовании, в корпоративных сетях, в структурах государственного управления. Передача мультимедийного потока данных способом IP-Multicast из одной точки на многие точки создает систему связи, схожую со схемой традиционного телевизионного вещания. Преимущество по сравнению с последним при передаче через сеть Интернет состоит в значительном увеличении радиуса вещания. Для российского сегмента Интернета, где ощущается дефицит высокоскоростных соединений сетевых узлов, сдерживающий широкое использование вещательных технологий, применение режима Multicast особенно актуально.

В последнее время практическое применение получил новый способ передачи потоков мультимедийных данных в IP-сетях типа Multicast [55]. Данная технология основана на разбиении каждой вещательной программы на ограниченные по времени части, которые пространственно распределяются в сети различными серверами. В приемном устройстве отдельные части составляются в полную программу. Каждая вещательная программа при этом передается с нескольких разделенных в пространстве передатчиков (серверов), которые приемное устройство воспринимает как один «виртуальный» передатчик. Посредством разделения вещательной программы на временные отрезки достоинство Unicast-передачи (ее индивидуальность) сочетается с эффективностью использования полосы частот в способе Multicast. При этом индивидуальное содержание программ может передаваться значительно большему числу приемных устройств в отсутствие широкой полосы частот.

Приемниками потокового аудио и видео в сети Интернет могут быть обычные ПК, соответственно имеющие сетевую плату и дополнительно снабженные звуковой и видеокартами приема программ цифрового и видеовещания (DVB), гибридные, устройства, соединяющие ПК и телевизоры и обычные абонентские телевизоры, дополненные специальной приставкой.

Попытки интегрировать в одном устройстве телевизор и ПК предпринимаются рядом зарубежных фирм. Например, австралийская фирма АЕА (Advanced Energy Australia) начала выпуск универсальных приемных установок, именуемых Cybernet PC TV, представляющих собой качественный рывок в направлении объединения телевизора и ПК. Данное устройство сочетает в себе ПК, телевизор высокой четкости, проигрыватель DVD и обычных компакт-дисков и коммуникационный центр для приема-передачи факсов и высокоскоростного подключения к сети Интернет [56].

Cybernet PC TV имеет процессор с тактовой частотой 253 МГц, 64 Мбайта оперативной памяти и жесткий диск емкостью 4, 3 Гбайт. Встроенная плата с декодером MPEG/Dolby позволяет проигрывать компакт-диски практически любых форматов из имеющихся на сегодняшний день.

Абонентские приставки (Set-Top-Box - STB), обеспечивающие непосредственное подключение бытовых телевизоров к сети Интернет без помощи ПК, осуществляют согласование параметров отображения Интернет-страниц с параметрами стандартного телевизионного разложения. Одновременно приставки типа STB следует рассматривать как базовые устройства приема программ спутникового и наземного цифрового телевизионного вещания. Относительно низкая стоимость приставок STB может сделать рассмотренный вариант доступа в Интернет особенно привлекательным для самого широкого круга пользователей.

Одной из важнейших проблем, требующих решения при организации потокового вещания в сети Интернет, является предоставление каналов связи с необходимой пропускной способностью пользователям. В принципе информация из сети Интернет может передаваться по существующей телефонной сети общего пользования (ТСОП) со скоростью 28, 8 кбит/с по обычным каналам и до 56 кбит/с по специально выделенным каналам. Однако ситуация осложняется тем, что потоковое видео очень информативно. Например, видеосюжет длительностью в одну минуту, преобразованный в соответствии со стандартом кодирования с информационным сжатием MPEG-2, может быть представлен в виде файла объемом 60 МБ. В случае обеспечения визуального качества, принятого, например, в наземном цифровом телевизионном вещании, прием одноминутного видеосюжета из Интернета по ТСОП потребует от 2, 4 до 4, 6 ч. Следовательно, видеофайлы не могут практически передаваться абонентам по узкополосным каналам связи. Крайне необходимо использование более высокоскоростных каналов. При этом следует учитывать, что абонентские каналы связи в сети Интернет при реализации потокового вещания являются резко асимметричными; запрос от абонента требует скорости 50...150 бит/с, а для получения потокового видео из Интернета необходима скорость, по крайней мере, в пределах нескольких Мбит/с (иногда до 20 Мбит/с).

К настоящему времени известно несколько наиболее привлекательных вариантов высокоскоростного подключения абонентов к сети Интернет. Во-первых, это распределительные сети систем кабельного телевидения, обеспечивающие скорость цифрового потока до 10 Мбит/с. Во-вторых, это использование малых наземных станций типа VSAT для приема сигналов со связных спутников, а также коллективных и индивидуальных установок систем спутникового непосредственного телевизионного вещания, создающих возможность принимать сигналы из сети Интернет со скоростью до 4 Мбит/с. Наконец, это наземные сети многоканального телевизионного вещания MMDS. Обобщенная структурная схема высоко-скоростного доступа в Интернет по системе MMDS приведена на рис. 9.29. Ее особенность состоит в том, что скорость передачи информации по радиоканалу к индивидуальному абоненту достигает 0, 4 Мбит/с, а к коллективному (корпоративному) пользователю - 10 Мбит/с. Подобный высокоскоростной доступ стал возможным благодаря организации широкополосного канала от провайдера Интернета к пользователям через цифровой передатчик MMDS. Передача индивидуальных запросов от абонентов в таких системах производится с помощью ТСОП.

Перспективы развития Интернет-вещания определяются новыми технологическими достижениями. Например, широкое использование технологий спутникового непосредственного телевизионного вещания, распространение систем передачи данных на базе сетей кабельного и сотового телевидения фактически решают проблему «последней мили» для отдельных пользователей сети Интернет.

Рис. 9.29. Обобщенная структурная схема высокоскоростного доступа в Интернет по системе MMDS

Новые высокопроизводительные информационные серверы, сетевые маршрутизаторы и коммутаторы позволяют поддерживать множество потоков аудио- и видеоинформации. Разработка недорогих сетевых терминалов (гибрид телевизора и ПК), а также абонентских приставок типа STB заново откроет сеть Интернет для многих миллионов новых пользователей.

⇐ Предыдущая 50 51 52 53 54 55 565758 59 Следующая ⇒