В.В.Прохоров, В.А.Косарев
Институт математики и механики УрО РАН (г.Екатеринбург)
mailto:{vpro, vad}@imm.uran.ru
http://webTV.uran.ru
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ, грант 02-07- 90361.
Технологии, связанные с передачей видео- и аудиоинформации через Интернет в реальном времени, могут весьма плодотворно использоваться в разных областях, например, в бизнесе, в научном общении, в образовании, в средствах массовой информации, в быту и др. Широко развиваются такие формы, как аудио- и видеотелефония через Интернет, видеоконференции, создание и использование библиотек аудио- и видеозаписей с возможностями как получения материала для локального использования, так и заказа вещания ("видео по запросу") и др. При этом актуальным является расширение областей применения интернет-видеотехнологий, снижение требований к пропускной способности канала связи и его надежности, повышение качества изображения и звука. Важными характеристиками подобных систем являются задержка принимаемого медиапотока относительно передаваемого, а также величина рассинхронизации видео и звука во времени.
Из наиболее широко распространенных в настоящее время приложений подобного рода можно отметить средства для видеотелефонии, конференций и видеовещания, такие как Microsoft NetMeeting, Microsoft Messenger, Microsoft MediaServer/Player, RealVideoServer/Player, Intel VideoPhone. Имеется и множество других средств видеокоммуникаций через Интернет различной направленности.
Желание вести передачу с достаточно высоким качеством (как по четкости, так и динамике изображения) с одной стороны и ограниченность пропускной способности каналов связи с другой требуют применять высокоэффективные алгоритмы сжатия передаваемых медиаданных. Наиболее популярными в маре средствами эффективного сжатия в настоящее время является кодирование на базе стандартов MPEG-4 для видео и MPЕG-3 - для звука, а также кодирование Microsoft Windows Media Video и Microsoft Windows Media Audio. Применение этих средств позволяет достичь в приложениях достаточно высокой степени сжатия видео и аудио потоков при приемлемой потере качества. Все более популярным становится применение сжатия на базе теории всплесков (wavelet).
В Институте математики и механики УрО РАН разработан ряд программных средств, связанных с технологиями передачи медиаданных через Интернет, использующих различные кодеки. Эти программные средства могут использовать различные кодеки для сжатия/распаковки медиаданных в реальном времени (включая разработанные в ИММ кодеки на базе стандарта MPEG-4).
Разработанные программные средства ориентированы на применение в следующих основных областях:
1. Проведение видеомостов и видеоконференций через Интернет, как открытых (общедоступных), так и закрытых (с персонифицированным доступом).
2. Организация широковещательных видеопередач в Интернет с видеокамеры "в прямой эфир", в том числе – с применением беспроводного радиоканала (включая спутниковую связь).
3. Запись с видеокамеры для изготовления лазерного видеодиска доклада, лекции, концерта сразу же после окончания события (без традиционной длительной процедуры сжатия материала после съемки перед записью).
4. Создание библиотек "видео по запросу" со средствами просмотра записей через Интернет (см., например, библиотеку на сайте http://webTV.uran.ru).
5. Создание в общественных местах необслуживаемых информационных мониторов (видеопанелей или "информационных киосков"), воспроизводящих по расписанию видеоматериалы, поступающие через Интернет.
6. Обеспечение работы малых студий кабельного и эфирного телевещания, в том числе необслуживаемых передающих центров, сочетающих ретрансляцию центральных программ с местными программами и рекламными вставками, получаемыми через Интернет.
7. Обеспечение "прямого эфира" для телекомпаний (включая двустороннюю связь) через радио- и проводные Интернет-каналы (включая передачу через спутниковую связь).
8. Создание "говорящих веб-страниц" (примером использования является сайт http://webTV.uran.ru).
9. Создание медиасети на основе разработанных Интернет-ретрансляторов и средств дистанционного управления ими, которая позволит сократить расходы на получение видеоматериалов за счет снижения трафика в сети при массовом (например, миллионы получателей) приеме.
Разработанные и разрабатываемые программные средства включают ряд компонент:
- приложение "вещатель в Интернет с устройства аудиовидеозахвата" (видеокамеры, видеомагнитофона, телетюнера, спутникового ресивера и т.п.),
- приложения "вещатель в Интернет из файла" и "видео по запросу",
- приложение, обеспечивающее запись в файл сжимаемого "на лету" медиапотока с устройства захвата,
- клиентская часть (элемент ActiveX) для воспроизведения принимаемых потоков,
- "веб-телецентр" - вещатель из файлов по расписанию, система подготовки расписаний (сетки вещания), система дистанционной загрузки расписаний,
- средства для телеконференции с подключением участников к "комнатам общения",
- средства аппаратной защиты от несанкционированного копирования (аппаратный ключ),
- средства криптирования потока для исключения несанкционированного перехвата медиапотоков, с регистрацией пользователей,
- приложение "ретранслятор медиапотока", позволяющий сократить передаваемые потоки данных при массовом приеме в пределах одной подсети, а также планировать маршрут прохождения данных по сети,
- программные средства для панорамной видеосъемки.
- программные средства для видеомонтажа,
- кодеки MPEG-4 (предполагается разработка и wavelet-кодеков).
Характерными особенностями разработанных программных средств являются, кроме широкой функциональности в использовании в разнообразных областях, весьма малое время запаздывания в канале передачи (менее 1с) и точная синхронизация видео и аудиосигналов.
- Трансляции и многосторонние видеомосты на ряде заседаний Ученого совета ИММ УрО РАН, научных докладов и заседаний Президиума УрО РАН с удаленными выступлениями и дискуссиями ("В режиме сетевой трансляции". Наука Урала, №24, ноябрь 2001г. С.1-2. "Веб-телевидение: окно в будущее". Наука Урала, №6, март 2002г. С.4).
- Трансляция торжеств по случаю 50-летия Радиофака УГТУ-УПИ.
- Обеспечение двусторонней видео-аудиосвязи на XIII Всероссийской олимпиаде школьников по информатике для совместной работы частей жюри, видеотрансляция на XIV Всероссийской олимпиады по информатике.
- Проведение видеомостов США–Россия компанией InterMedia.
- Видеотека "Беседы академика Н.Н.Красовского" для трансляции по схемам "Видео по запросу" и "Веб-телепрограмма" (http://webTV.uran.ru).
- Библиотека "видео по запросу" рок-фестиваля "Весна УПИ-2002" (http://webTV.uran.ru).
- Библиотека "видео по запросу" фестиваля студенческой песни "Знаменка-2002" (http://webTV.uran.ru).
- Трансляция VII Российского экономического форума (http://www.midural.ru/forum).
- Использование медиасети на основе разработанных ретрансляторов медиапотока в Интернет во время трансляции VII Российского экономического форума.
Особо отметим создание по заказу фирмы In Tech Communications Ltd. программной системы для телерепортажного комплекса, который экспонировался в составе мобильного спутникового репортерского комплекса фирмы ITC на Всемирной выставке IBC-2002 (Амстердам). Разработка включает полный комплект программных средств (для переносной передающей и стационарной приемной частей) для обеспечения автономной работы выездной бригады тележурналистов с возможностью прямого выхода в эфир через спутниковый Интернет. На компьютере передающей части комплекса имеются средства перевода отснятых видеороликов в компьютерную форму с ведением базы отснятых видеороликов, средства видео-аудиомонтажа исоставления расписания выхода в прямой эфир с указанием включений "живой камеры". При передаче в эфир производится сжатие "на лету" смонтированного материала и вставок с видеокамеры. Приемная часть комплекса содержит программные средства для сопряжения со спутниковой приемной системой, средства декодирования принятых потоков и их синхронизации, сопряжения со студийным оборудованием и средства обеспечения живучести комплекса.
Авторы благодарят А.В.Смирнова, И.В.Чайникова, Н.П.Бересневу, М.Б.Каракину, В.С.Манторову и А.П.Петухова за участие в работах.
| Сайт http://webTV.uran.ru: | Окно веб-передачи в реальном времени: |
|
|
|
| Разделы видеоархива сайта http://webTV.uran.ru: | Один из разделов видеоархива: |
|
|
|
Одно из окон репортерского спутникового комплекса (подсистема монтажа):
