V současné době charakterizované prostředím rychlých sítí se čím dál více prosazuje fenomén tzv. streamovaného videa a videokonferenčních aplikací. Článek se věnuje úvodu do praktického použití streamovaného videa - aplikace, při níž uživatel dává své video k dispozici jiným uživatelům tak, že toto video se přehrává přímo ze serveru, na němž je uloženo, aniž by bylo nutné jej předtím ukládat na lokální počítač uživatele, jenž video sleduje. Sdružení CESNET z.s.p.o. v loňském roce vybudovalo server pro takovýto druh aplikací připojený velmi kvalitním připojením o rychlosti 1Gb/s na akademickou páteřní síť CESNET2, který je vybaven dostatečnou diskovou kapacitou, v případě potřeby samozřejmě dále rozšiřitelnou. Kdokoli z akademické obce v České republice je oprávněn tento server využívat za předpokladu, že obsah vystavovaného materiálu splní Podmínky přijatelného využití (Acceptable Use Policy, AUP), o nichž bude podrobnější zmínka na konci tohoto článku.
Využití streamovacího serveru je možné ve dvou základních režimech: pro přímý přenos a pro archivaci daného materiálu. Streamovací server je možné využit pro oba nejrozšířenější formáty streamovaného videa: Real Media a Microsoft Streaming Media.
K samotnému záznamu materiálu je třeba následujících pět komponent:
Máme-li video již uložené na nějaké pásce (Hi8, VHS, MiniDV), můžeme použít buď videopřehrávač pro kazety daného formátu, nebo lze využít i kamery, která umí kazety přehrávat. Přehrávač či kameru připojujeme opět přes grabovací kartu, nebo v případě digitálního formátu DV formátu můžeme využít i digitálního připojení přes rozhraní IEEE 1934, tzv. FireWire. Pokud video máme již v nějakém souboru, můžeme jej použít jako vstup pro kódovací program -k tomuto režimu práce se vrátíme v samostatné kapitole níže.
V případě špatného zašuměného signálu z prvotního zdroje stojí programy obstarávající kompresi před vážným problémem, neboť nejsou s to rozlišit, která část obrazu je šum a která jsou malé objekty. Při kompresi zašuměného obrazu pak dochází buď ke zvýšení potřebné šířky pásma pro přenos, nebo v případě konstantní šířky pásma k celkovému snížení kvality obrazu.
Další informace o možném vybavení a doporučených postupech pro snímání za složitějších okolností lze nalézt v archívu technických zpráv sdružení CESNET na adrese http://www.cesnet.cz/doc/techzpravy, nebo lze kontaktovat někoho z lidí zapojených do videokonferenčních a streamovacích projektů sdružení CESNET, jejichž seznam včetně kontaktních adres je na http://www.cesnet.cz/projekt/.
Produkty firmy Real Media jsou prakticky všechny dostupné pro většinu běžných operačních systémů1 a to obvykle ve dvou verzích: verzi zdarma nesoucí označení Basic, které jsou k dispozici volně ke stažení na stránkách firmy autorské firmy Real Networks Inc., a verzi komerční mající kromě označení Plus také rozšířené některé funkce. Produkty navíc obsahují technologii SureStream, která dokáže -v případě, že to záznam na serveru umožňuje - výběr nejvhodnější velikosti datového toku pro dosažení maximální kvality v daných síťových podmínkách.
Prostředkem pro přehrávání záznamů je buď RealOne2 nebo starší RealPlayer, pro produkci videomateriálu slouží RealProducer. Pro doplnění videozáznamu o prezentace ve formátu PowerPoint lze použít RealPresenter. Sdružení CESNET zakoupilo pro uživatele plnou komerční verzi programu RealServer pro 100 souběžně sledujících uživatelů.
Hlavním rozdílem mezi placenou verzí a verzí zdarma programu RealProducer spočívá v tom, že ve verzi zdarma lze pro daný záznam zvolit současně nejvýše dvě hodnoty datového toku pro zkomprimovaný záznam. To může redukovat maximální kvalitu, kterou je schopen klientský systém využít, neboť jeho výběr je omezen pouze na dané dvě hodnoty. Obdobně rozdíl u programu RealPlayer spočívá v možnosti detailnějšího nastavení vlastností obrazů jako jas, kontrast, saturace apod.
K dispozici jsou následující režimy ukládání a práce se streamovacím serverem:
Při záznamu lze využít jak přímého ukládání na streamovací server, tak i ukládání na lokální disk - tyto volby lze mít zapnuty jak obě současně, tak i každou zvlášť.
V případě přímého přenosu ve formátu Real Media, při němž vyžadujeme zároveň také archivaci přenášeného materiálu, je požadavek na stabilitu počítače naprosto klíčový, neboť v případě byť i jediného výpadku počítače během archivace ztratíme možnost archivace celého přenosu - a přijdeme i o již "zaarchivovanou" část před výpadkem. Máme-li podezření na "padavé" chování počítače, je vhodné vytvářet na kameře současně také záznam na pásek, z něhož se lze materiál v případě havárie zrekonstruovat.
Firma Microsoft dodává spolu se svými operačními systémy Windows také Micosoft Media Player - software na přehrávání videa ve formátu Microsoft Streaming Media (WSM). Nástroje pro tvorbu materiálu v tomto formátu jsou zdarma k dispozici ke stažení na stránkách http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia. Většině uživatelů by měl k tvorbě stačit Microsoft Media Encoder3, pokročilejší uživatelé si pak ještě mohou stáhnout Microsoft Streming Media Resource Kit. Pro vývojáře je určen Microsoft Streaming Media SDK (Software Development Kit), v němž jsou obsaženy knihovny a dokumentace pro vývoj aplikací nad tímto formátem. K dispozici je také encoder pro WSM verze 8, který je určen pro ovládání z příkazové řádky. Vysílací server je k dispozici v operačním systému Windows 2000 Server.
S encoderem je možné pracovat ve dvou režimech, které je možno současně kombinovat: on-line streaming materiálu do sítě a ukládání na disk. Streamování do sítě je možno provádět buď tak, že vysílacím serverem se stane přímo encoder, nebo lze na vysílání použít jiný server, který se připojí na síťové vysílání encoderu obdobně jako běžný klient. Hlavním rozdílem při streamování do sítě přes server mezi technologiemi WSM a RealMedia je způsob navazování spojení mezi encoderem a vysílacím serverem: zatímco při použití RealServeru navazuje spojení klient, při použití WSM navazuje spojení server, což může činit problémy v případě, že mezi encoderem a serverem je umístěn firewall nebo NAT4. Při kódování je možno si vybrat z mnoha předpřipravených profilů pro různé poměry datového toku vs. dosažené kvality, stejně tak jako je možno si definovat profily vlastní.
Porovnáme-li formát RealMedia a Microsft Streaming Media verze 7, produkují oba formáty přibližně stejně kvalitní záznam při zhruba stejných objemech produkovaných dat. Microsoft Streaming Media verze 8 pak přináší při stejné kvalitě zhruba třetinovou úsporu pokud jde o velikost výsledného materiálu (nebo datového toku v případě streamování), výrazně však rostou požadavky zejména na výkon stroje, na němž běží Encoder5.
Obě technologie se při streamování snaží přizpůsobit síťovým podmínkám tím, že použijí datový tok odpovídající dostupné šířce pásma na síti. V případě jejích změn se technologie umí přizpůsobit směrem dolů (t.j. použijí stream s nižším datovým tokem), nicméně přizpůsobení směrem nahoru obvykle funguje pouze s technologií RealMedia. Navíc WSM umí využívat různé šířky pásma pouze pro video, nikoli pro audio. Obě technologie se také snaží omezit vliv jitteru (rozptylu zpoždění dat putujících sítí) na kvalitu vysílání tím, že na klientské straně dochází při přehrávání k bufferování dat.
Máme-li video již zaznamenané v počítači, můžeme je využít jako zdroj pro encoder v případě, že kódovací program umí pracovat se soubory daného formátu. V opačném případě je třeba video překódovat do vhodného formátu (např. pomocí programu VirtualDub6).
Zde je seznam použitelných vstupních formátů pro encodery:
| video | audio | |
| MS Media Enc.
RealProducer |
AVI
MPEG, AVI, QT, MOV |
WAV, MP3
WAV, AU |
Chceme-li dosáhnout maximální kvalitu videa, je nejlépe mít video uloženo ve formátu nekomprimovaného AVI, protože komprimováním (a to obzvláště opakovaným) obvykle ztrácíme kvalitu původního videa a máme tak horší vstupní materiál pro kódování do požadovaného streamovacího formátu. Na druhou stranu práce s nekomprimovaným AVI klade vysoké nároky na použitý počítač, neboť hodina videa zabírá 40-60GB a pro práci v reálném čase musí být zařízení, na němž jsou data uložena, schopno pracovat s trvalým datovým tokem 27MB/s7.
V případě, že pracujeme se signálem z kamery formátu DV, je nejvýhodnější video uschovat přes rozhraní IEEE 1934 (FireWire) v DV formátu, protože ač se jedná o formát komprimovaný, nedochází při záznamu dat z kamery k opakované kompresi a video je tak v maximální kvalitě, kterou kamera poskytuje. Video zkomprimované kompresí DV je totiž natolik kvalitní, že jeho plné využití je podmíněno použitím velmi drahých profesionálních kamer a běžné kamery produkují samy o sobě obraz výrazně nižší kvality, než je limit DV komprese. Výhodou této komprese je, že nevyžaduje tak vysoký datový tok jako video nekomprimované a je s ním možno pracovat např. i na současných výkonných noteboocích.
Podstata Podmínek přijatelného využití (AUP) spočívá v tom, že se vystavením daného videa nesmí porušit autorská práva (vystavovatel musí být buď vlastníkem autorských práv na toto video nebo musí mít od vlastníka autorských práv povolení k vystavení materiálu) a dále že materiál nesmí odporovat běžným zákonným a morálním standardům.
Přesné znění AUP tohoto serveru najdete na adrese http://www.cesnet.cz/.
V případě přímých přenosů je nejběžnější způsob ten, že na stránkách dané akce je vystaveno i URL, na němž je možné přímý přenos sledovat. U některých akcí je toto URL taktéž avizováno na stránkách sdružení CESNET.
Seznam záznamů na serveru archivovaných naleznete na adrese http://www.cesnet.cz/archiv/video/.
Doufám, že tento článek přispěje nejen k zlepšení povědomí uživatelů
o streamovacích technologiích, ale i ke zvýšení využití těchto
nástrojů pro lepší spolupráci a vzdělávání v akademické obci ČR. Na
serveru sdružení CESNET lze najít archiv videomateriálu uloženého na
vybudovaném streamovacím serveru, z něhož mohou zájemci čerpat
inspiraci a poučení. V případě zájmu o spolupráci je možno se obrátit
buď na adresu autora článku nebo na adresu vedoucího projektu
streamování v rámci sdružení CESNET, pana Bc. Michala Krska
(michal.krsek@cesnet
cz).
Microsoft:
RealNetworks:
CESNET:
ostatní:
| 1 | Přehled je k dispozici na
stránkách firmy Real Networks Inc. Z nejběžnějších pokrývá MS
Windows 9X/NT/2000, Linux, Solaris, HP-UX, OS/2, Apple MacOS atd.,
vyzkoušeny je máme také v linuxové emulaci na FreeBSD.
... zpět do textu |
| 2 | RealOne zatím existuje pouze ve verzi pro
platformu MS Windows.
... zpět do textu |
| 3 | Aktuální verzí
tohoto programu je verze 7.1, která oproti verzi 7.0 přidává podporu
pro formát WSM verze 8 (ačkoli tomu číslo verze nenapovídá).
... zpět do textu |
| 4 | NAT znamená Network Address
Translation; jedná se o technologii, pomocí níž lze maskovat
např. celou podnikovou síť za jedinou IP adresu. Případné dotazy
ohledně firewallů a NATu konzultujte se správci svých sítí.
... zpět do textu |
| 5 | Dle doporučení firmy Microsoft je pro on-line
streamování ve formátu verze 8 pro datové toky od 500 kbps výše je
vhodný počítač se 256 MB paměti osazený buď procesorem Pentium 4
taktovaném na frekvenci nejméně 1,5 GHz, nebo lépe dvouprocesorová
sestava s procesory Pentium III na frekvenci nejméně 700 MHz.
... zpět do textu |
| 6 | Program je
zdarma dostupný na stránkách http://www.virtualdub.org/.
... zpět do textu |
| 7 | Pro tento požadovaný datový tok je již vhodné použití diskových
polí, typicky v režimu RAID 0. Vhodné jsou jak pole na rozhraní SCSI
Ultra160, tak i některé nové kvalitní pole IDE, jejichž výhodou je
výrazně nižší pořizovací cena.
... zpět do textu |
předchozí článek
