Исследование эффективности средств передачи по Исследование эффективности средств передачи потокового аудио/видео через Internetтокового аудио/видео через Internet

Внедрение потокового мультимедиа под силу не каждому предприятию, так как для этого потребуется наличие не только квалифицированного персонала ИТ, но и более «узких» специалистов, например, экспертов в области аудио/видеопродуктов. Если вы предпочитаете аутсорсинг, то потоковое мультимедиа лучше всего подходит для его развертывания таким способом.Мы уже выяснили, что для эксплуатации платформ потокового мультимедиа требуются различные инструменты: кодировщики для сжатия мультимедийных данных; серверы для управления и доставки потокового содержимого; средства написания сценариев для обеспечения взаимодействия отдельных медиапотоков и их интеграции; плееры для воспроизведения потокового мультимедиа на настольных компьютерах и целый ряд других средств для разработки мультимедийного информационного содержимого.В настоящем исследовании рассмотрены потоковые медиасистемы:1. QuickTime (с серверным компонентом DarwinStreamingServer) компании Apple.2. Windows Media Technologies фирмы Microsoft.3. RealPlayerотRealNetworks.Рассмотрим характеристики и качество передачи мультимедийной информации с помощью каждой из представленных платформ. Также затронем в анализе инструментальные средства для разработки информационного содержимого пользователями и возможности платформ по интеграции мультимедиа, простоте использования и администрирования кодировщиков и серверов. «Живое» вещание имитируется путем зацикливания статического файла и его расщепления на отдельные потоки, это позволит оценить проблемы администрирования серверных компонентов платформ.Вначале протестируем потоки. В роли кодирующего устройства в тестовой среде выбрана система компании DellComputer, основанная на 400-МГц процессоре Intel, оснащенная картой видеозахватаOsprey фирмы ViewCast.com и работающая под управлением ОС MicrosoftWindows NT 4.0. В качестве первичногомедиасервераиспользуем отдельную 900-МГц Intel-машину той же компании. Чтобы протестировать возможности платформ по расщеплению медиапотоков, будем использовать сервер Windows 2000, на который установим все три сервера потокового мультимедиа. И на каждой тестовой системе Каждая платформа потокового мультимедиа имеет свои слабые и сильные стороны, но в основе их работы лежат одинаковые принципы. Если рассмотреть потоковую передачу мультимедиа по запросу, то медиафайлывначале сжимаются с помощью кодировщика и преобразуются в формат для потоковой передачи, после этого отсылаются в каталог, размещенный на потоковом сервере. Из этого медиакаталогааудио/видео передается по требованию пользователя в виде непрерывного потока.Если рассматривать прямое вещание, то информация с устройств аудио- и видеозахвата сразу кодируется и отправляется на сервер, далее транслируется в режиме реальном времени в формате одноадресного или группового вещания на системы пользователей, которые оснащены ПО воспроизведения мультимедиа. Так как при прямом вещании потоки одновременно направляются в несколько узлов, это моет привести к стремительному увеличению интенсивности трафика.Для каждой исследуемой платформы необходимо сконфигурировать сервер, кодировщик и медиаплеер. Далее с помощью картывидеозахватаOsprey 100, которая преобразует аналоговый видеосигнал реального времени в видеофайл формата AVI (AudioVideoInterleaved), формируется содержимое для передачи медиапотоков по требованию. Производится захват видеосигнала с камеры при разрешении 240 х 180 пикселов, и преобразование в сигнал с разрешением 192 х 144 пикселов. Полученные файлы подаются на вход кодировщиков, далее сжатые файлы копируются на соответствующий сервер, с которого передаются непрерывным потоком по требованию индивидуальных пользователей. КартаOsprey 100 не генерирует файлы в формате QuickTime или MPEG, поэтому при тестировании использовались только файлы типа AVI.Платформы компанийReal и WindowsMediaлегко поддаются тестированию по кодированию медиапотоков на разных скоростях передачи битов в отличие от QuickTimePro компании Apple, так как для её тестирования необходимы программные компонентыдругих фирм, которые не входят в тестовый пакет. Например, можно использовать программуBroadcasterforMacintoshот компании SorensonMedia и кодек VideoDeveloper 2.2.Так как потокове мультимедиа широко используется и в электронном обучении, то необходимо уделить внимание наличию в платформах инструментов для интеграции аудио/видеосигналов с другими типами медиасигналов, например, видео плюс слайды. Также, необходимо провести анализ интерфейсов и других средств администрирования и мониторинга. Тестирование должно имитировать прямое потоковое вещание из статических файлов, чтобы проверить возможности платформ по расщеплению медиапотоков.Все производители платформ потоково передачи аудио/видео через Internet анонсируют высокое качество мультимедиа при разумной полосе пропускания каналов связи, но фирма RealNetworksединственная из всех предлагает свой сервер на платной основе и обещает обеспечение высокого качества передачи медиапотоков при очень низкой пропускной способности каналов связи. Так как это не является техническим показателем и его оценка субъективна, то в исследование включать было бы нецелесообразно. Хотя итоги стороннего исследования показали, что качество передаваемого мультимедиа через Inernet средствами платформы RealNetworks несколько выше остальных.Все три платформы позволяют добиться качественного воспроизведения аудио/видео при приемлемой пропускной способности каналов связи. Тем не менее, все компании продолжают совершенствовать свои продукты, добиваясь все более высокого качества передачи мультимедиа.В целом, многое зависит от типа информационного содержимого, которое подвергается кодированию, и его динамичности, поэтому вначале необходимо оценить информационное наполнение и только после этого делать выводы. В данном исследовании на первую позицию вышла платформа RealNetworks с хорошо продуманной архитектурой, большим набором возможностей и более высоким качеством передачи мультимедиа, хотя компания и взымает определенную плату за полный функционал (добавляется слово «Plus»). Причем с увеличением количества пользователей пропорционально будут расти затраты и оплата будет не один раз, так как компания постоянно модернизирует свою технологию, внося различные дополнения.Потоковая платформа WindowsMedia компании Microsoftтоже характеризуется большим функционалом, хотя качество воспроизведения передаваемыхмедиапотоков не соответствует стандарту, которого придерживаетсяRealNetworks. В любом случае платформа WindowsMedia поддерживает значительно больше возможностей, которые в RealNetworksдаже не реализованы. Например, в платформеWindowsMediaесть утилита имитатора нагрузки, очень полезная при внедрениимедиаслужбы, пользующейся спросом у пользователей. Или возможность платформы, позволяющая захватывать и использовать в качестве источника кодируемой видеоинформации экранное изображение – тоже весьма полезна.Данная платформа бесплатна, поэтому никакой поддержки и обслуживания не существует. В связи с этим, чтобы заставить её полноценно работать, придется приложить немало усилий.Уступает обоим конкурентам в части конфигурирования и мониторинга платформа QuickTime компании Apple, для которой характерно ещё и крайне ограниченный функционал. Например, для прямого вещания обязательно наличие компьютера Macintosh и программного обеспечения SorensonBroadcast, используемого только на данном типе компьютеров.То есть, данная платформа оптимальна для компании, работающей на основе сети из компьютеровMacintosh, тогда именно эта платформа предоставит полный набор всех необходимых возможностей, включая и web-вещание, и позволит добиться высокого качества передачи и воспроизведения мультимедийной информации.1. RealNetworksДля тестирования была использована копия программного пакета RealProducerPlusи программаRealServerBasic,с помощью которой сервер был модернизирован до версии RealServerPlus, поддерживающей функцию расщепления медиапотоков.Был протестирован тестовый видеоклип, тестирование при различных значениях пропускной способности канала связи дало отличные результаты. При пересылке кодированного файла в каталог медианаполнения сервера RealServerникаких сбоев не произошло. Даже процедура кодирования медиа в реальном времени была достаточно простой.Чтобы проверить инструментальные средства платформы RealNetworks для разработки медианаполнения был организован показ слайдов с помощью копии RealSlideshowPlus, которая позволяет записать звуковой комментарий для ряда изображений и экспортировать результат в виде совокупности потоков RealMedia, интегрированных с помощью языка SMIL 1.0 (SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage). Возможно использование MicrosoftPowerPoint. В любом случае всё оказалось достаточно просто. Для администрирования серверного компонента RealServerв программе создан простой и интуитивно понятный web-интерфейс, в который встроена интерактивная служба помощи. В целом, платформы компаний RealNetworks и Microsoftдостаточно сильно превосходят продукт фирмы Apple в плане средств администрирования.Чтобы соединить потоковое мультимедиа со слайд-шоу был сформирован новый файл SMIL, все метки нужно вводить вручную, что утомительно, но результат стоит того. Также, можно интегрировать со своими мультимедиа изображения RealPix (потоковые изображения) и RealText. Программа интеграции SMIL компании RealNetworksпредоставляет полный пакет документации, которая позволяет преодолеть многие ограничения, связанные с нехваткой полосы пропускания каналов связи, например, для доставки пользователям качественного мультимедиа можно использовать предварительный подкат носителей информации (mediapreroll) и операторы-переключатели. Также, у компании есть полное руководство по разработке медианаполнения в формате PDF.2. WindowsMediaTechnologiesкомпанииMicrosoftДанныйпрограммныйпакетсодержиттрикомпонента: WindowsMediaEncoder 7, WindowsMediaServices 4.1 иWindowsMediaPlayer 6.4 или 7. Длля тестирования использовалась операционная система(ОС)Windows 2000 и входящая в неё программаWindowsMediaServices. ПрограммаWindowsMediaEncoder 7 была установлена на тестовую систему Windows NT 4.0, которую можно скачать с узла MicrosoftWindowsMedia.Кодирование статического файла AVI выполняется предельно просто с помощью программы-мастера.Каждому потоку выделена отдельная полоса пропускания с помощью профилей, которые позволяют реализовать множество сценариев (для соединений ЛВС, DSL и кабельных модемов). А также, можно создать узкоспециализированные профили для каждого конкретного медиаконтента и, сформировав закодированный видеофайл WindowsMedia, нужно обязательно перезаписать его на сервер WindowsMedia, в каталог ASFRoot, после чего плейерам пользователейнужно передать подготовленные медиа на целевые системы, где их можно уже использовать.В данной работе было использованодва метода интеграции мультимедиа. В первом случае используется добавочный модуль для MicrosoftPowerPoint, который позволяет создать прямое вещание слайд-шоу из PowerPoint, а тампользователи ещё и могут записать звуковой комментарий для каждого слайда и также, создать видеофайл WindowsMedia, в котором аудиоинформация и изображения будут синхронизированы между собой, используя временные метки по ходу проигрывания презентации.Второй метод интеграции медиаданных поддерживается программой-кодировщиком WindowsMediaEncoder, по этому методу к любомумедиапотоку можно добавить URL-сценарии. Казалось бы, несложно, но никаких пояснений на этот счёт в файлах помощи нет. На сайте MicrosoftDeveloperNetwork (http://msdn.Microsoft.com/WindowsMedia) была найдена статья, в которой объясняется, как это сделать и если использовать данную платформу, то к этому ресурсу придется регулярно обращаться.Процессы кодирования и передачи медиаконтента тоже несложные.ПлатформаWindowsMedia предоставляет полезные и интуитивно понятные графические интерфейсы для администрирования и мониторинга всех его компонентов. Доступ к файлам помощи простой, основан на гиперссылках, которые, правда, не всегда полезны. Используя такой интерфейс, можно сконфигурировать логический объект, называемый «станцией» (station), который используется для рассылки многоадресных медиапотоков или распределения (расщепления) одного широковещательного потока по другим серверам.Предварительные результаты тестирования платформ сведены в таблице 1.Таблица 1. Результаты тестирования платформ потокового мультимедиаКритерий оценкиЗначимость критерия, %RealServerPlus 7.0 фирмы RealNetworksWindows Media Technologies 7 фирмы MicrosoftQuickTime 4.1.2 фирмы AppleComputerПотоковая архитектура и ее реализация40543Простота использования и администрирования кодировщика/сервера30542Интеграция мультимедиа20433Инструментальные средства разработки медиасодержимого10442Итоговая оценка4,703,802,60Примечание. Оценки выставлялись по пятибалльной системе.С первой попытки сконфигурировать«станцию» не получилось, так как не нашлось потокового медиафайла нужного формата, который создается с помощью программы WindowsMediaEncoder, а затем импортируется на сервер. И документация на сервер сильно устарела, так как в ней указан файл типа ASD, который уже не поддерживается кодировщиком WindowsMediaEncoder.Со второй попытки «станцию» настроили на распределение непрерывного «живого» широковещательного потока, зациклив его через один из статических файлов, имеющихся в каталоге ASFRoot. При этом на вторичном сервере WindowsMediaбыл сконфигурирован пункт публикации, выполнявший ретрансляцию одноадресных потоков, передаваемых с удаленной «станции».Согласно требованиям компании Microsoft платформа работает только под определенные системные требования, в то время, как платформыRealNetworks и Apple могут работать на самых разных аппаратных платформах, что заметно расширяет диапазон возможностей оборудования и ОС по масштабированию приложений потокового мультимедиа.3. QuickTime 4.1.2 компании AppleComputerДля тестирования платформы QuickTime использовалосьсерверное ПО с открытым кодом DarwinStreamingServer, бесплатно загружаемое с web-сервера компании Apple, и пакет QuickTimePro, представляющий собой платную обновленную конфигурацию базового ПО плеера QuickTimePlayer.Тестирование проходило с кодированием AVI-клипов, передаваемых с разрешением 192 х 144 пикселей, для этого пришлось вначале запомнить видео в отдельном файле и сжать его, а потом дополнительно обработать его (hinting) для дальнейшей потоковой передачи. То есть процесс кодирования оказался достаточно трудоёмким. Результирующий файл был скопирован в каталог Movies сервера Darwin, а потом был передан потоком по сети.К сожалению, невозможно было добиться такого же качества передачи видеоклипов, какое было при кодировании с помощью WindowsMedia или RealNetworks, так как не было компрессора фирмы SorensonVideoPro 2.То есть платформаQuickTimeсильно зависит от продуктов третьих фирм и это большой недостаток. Обязательным условием эффективной передачи потокового мультимедиа является наличие компьютеров Macintosh и программы SorensonBroadcaster. В дополнение к этому необходимо приобрести ещё и MediaCleaner 5 компании TerranInteractive. Только при наличии этих программ возможно добиться высококачественной передачи потокового видео. Качественные образцы потокового мультимедиа можно увидеть на сайте QuickTime (http://www.apple.com/quicktime).Продукт QuickTimePro компании Appleна сегодня является единственным инструментальным средством разработки медианаполнения для ПК и даёт самый минимальный набор возможностей редактирования. Средств создания базовых слайд-шоу, подобных в компанияхMicrosoft и RealNetworks, в продукте QuickTime нет.Передавать медиа непосредственно с сервера Darwin не получится, приходится копировать их на отдельный web-сервер и использовать для ссылки на них полные указатели URL, встраиваемые в открытый код языка SMIL.Предпочтение отдается передаче потоков по протоколу HTTP, а не протоколу UDP, так как есть вероятность потери пакетов. На качестве воспроизведения аудио/видео потеря пакетов практически не сказывается, но при потоковой передаче изображения в формате GIF или JPEG существенно искажаются.Для имитации прямоговещания необходимо настроить функцию Playlist, позволяющую создавать списки воспроизведения (playlist) медиафайлов, подобные тем, которые используются радиостанциями, вещающими через Internet. Для этого вручную редактируется незашифрованный файл конфигурации функции Playlist, а затем сооздается текстовый файл, в котором перечисляютсямедиафайлы из каталога Movies, которые нужно включить в список воспроизведения. После этого с помощью командной строки запускается утилита PlayListBroadcaster.exe с указанием конфигурированного файла в качестве одного из параметров в командах запуска.Таким образом, процесс администрирования сервера Darwin предполагает ручное редактирование его конфигурационного файла, для мониторинга необходимоприделать в файле server.cfg указатель URL на web-страницу, отображающую все текущие установки и сделанныеподсоединения. Это достаточнопрямые средства администрирования и мониторинга, что сложно сравнивать с интерфейсами для администрирования и мониторинга, которые использованы в продуктах WindowsMediaServices и RealNetworks. И сборка схемы расщепления медиапотоковтоже связано с ручным редактированием конфигурационных файлов. Далее былонастроено прямое широковещание (список произведения) на вторичный сервер DarwinStreamingServer и с помощью редактораWordpad отредактированы во всякие файлы формата CFG. Ношироковещательная передача так и не заработала. Как оказалось, нужно было вручную отредактировать и переслать на целевой расщепитель и файл SessionDescriptionProtocol. Всё это нужно делать и делать всегда при организации нового источника распределения медиапотоков.Расщепление, или распределение, широковещательного медиапотока по другим серверам надо выполнить дважды: методом выталкивания (pushsplitting) илиметодом вытягивания (pullsplitting). В ходе тестирования платформы потокового мультимедиа компании RealNetworksбыло сделано два метода. По требованию пользователя производится расщепление по методу вытягивания, причем между сервером расщепления и сервером-источником нет постоянного соединения, в этом случае любой широковещательный поток доступен для всех серверов расщепления.Источник для тестирования механизмов расщепления– это подобие«живого»медиапотока, который можно создать, используя с помощью утилиты интерфейса командной строки g2slta.exe. Для избежания проблемы с полными именами медиафайлов необходимо скопировать все используемые файлы в один каталог.Компания RealNetworksпрям в текущем году будет выпустить продукт RealSystem 8 ProxyServer, который для некоторых предприятий может стать удачной альтернативой механизмам расщепления медиапотоков по методу выталкивания/вытягивания. Характеристики протестированных платформ сведены в таблице 2.Таблица 2. Характеристики протестированных платформ потокового мультимедиаЗаключениеОценивая результаты работы можно сделать следующие выводы:- передача потокового аудио/видео через Internet является широко распространенным явлением не только в медиаиндустрии;- в условиях пандемии covid-19 и введенных санкций вопрос эффективности средств передачи потокового мультимедиа через Internet очень актуален и требует всесторонней проработки;- существует большое количество платформ для передачи потокового аудио/видео, основной процент является собственностью США;- для использования той или иной платформы нужно оценивать не только возможности средств передачи, но и технический потенциал компании, и финансовые возможности пользователей контента.В работе изложены теоретические аспекты по теме потоковой передачи мультимедиа, представлены технические вопросы осуществления процесса передачи с использованием кодирования. Также, рассмотрены метрики, по которым возможно провести оценку эффективности и производительности средств передачи мультимедиа через Internet.Проведен анализ российского рынка потокового мультимедиа, выявлены проблемы не только технического характера, но и правового, в плане борьбы с «пиратством» и разработке мер по защите российских компаний. Так как, при отказе от импортного контента мировых киностудий возможен «обвал» на российском рынке потокового мультимедиа, поэтому необходима разработка отечественных платформ для передачи потокового аудио/видео.В данной работе приведена методика тестирования платформ потокового мультимедиа с помощью ПО LoadView.По итогам исследования платформQuickTime (с серверным компонентом DarwinStreamingServer) компании Apple,WindowsMediaTechnologiesфирмыMicrosoft иRealPlayerотRealNetworks, являющихся лидерами на рынке платформ потокового мультимедиа, можно сделать выводы:1. Все три платформы позволяют добиться качественного воспроизведения аудио/видео при приемлемой пропускной способности каналов связи и продолжают совершенствовать свои продукты, добиваясь все более высокого качества передачи мультимедиа.2. В данном исследовании на первую позицию вышла платформа RealNetworks с хорошо продуманной архитектурой, большим набором возможностей и более высоким качеством передачи мультимедиа.3. Потоковая платформа WindowsMedia компании Microsoftтоже характеризуется большим функционалом, является бесплатной, но никакой поддержки и обслуживания не имеет.4. Платформа QuickTime компании Apple уступает обоим конкурентам в части как конфигурирования, так и мониторинга. Кроме того, характеризуется крайне ограниченными возможностями. Данная платформа оптимальна для компании, работающей на основе сети из компьютеровMacintosh.5. Если сеть компании основана на IBM-совместимых ПК, то рекомендуется делать выбор между платформами WindowsMedia и RealNetworks.В дальнейшем исследование целесообразно продолжить для всестороннего изучения в интенсивно меняющихся реалиях на международном рынке.Список использованной литературыНормативно-правовые акты1. Федеральный закон от 27 июля 2006 г. №149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и защите информации» (принят ГД ФС РФ 8 июля 2006 г.).2. Указ Президента РФ от 17 марта 2008 г. №351 (ред. от 22 мая 2015 г.) «О мерах по обеспечению информационной безопасности Российской Федерации при использовании информационно-телекоммуникационных сетей международного информационного обмена».Книги и монографии3. Клинов, В.Г., Сидоров, А.А. Экономическая конъюнктура. - М.: Экономика, 2019. – 408 с.4. Клинов, В.Г., Ревенко, Л.С., Ружинская, Т.И. Мировые товарные рынки и цены. – М.: МГИМО-Университет, 2018. – 253 с.5. ChenQ. LiveStreaming–theNewEraofOnline Shopping //2021 3rd International Conference on Economic Management and Cultural Industry (ICEMCI 2021). – Atlantis Press, 2021. – с. 2988-2991.Статьи периодических изданий6. Иванова Н. И., Кранина З. В. Российский рынок онлайн-видеосервисов: современное состояние и перспективы // Инновации. Наука. Образование. – 2021. – №37. – с. 230-235.7. Евменов А. Д., Благова И. Ю. Российский рынок цифрового аудиовизуального контента: анализ и прогноз развития // Петербургский экономический журнал. – 2020. – №2. – с. 6-158. Lee S. et al. Examining Factors Influencing Early Paid Over-The-Top Video Streaming Market Growth: A Cross-Country Empirical Study // Sustainability. – 2021. – Т. 13.– №10.– с. 5702.9. Kweon H. J., Kweon S. H. Pricing Strategy within the US Streaming Services Market: A Focus on Netflix's Price Plans // International Journal of Contents. – 2021. – Т. 17.– №2. – с. 1-8.Ресурсы Internet10.Ведомости, 2021 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2021/03/08/860630-dohodi-legalnih-onlain-kinoteatrov/11.Tadviser [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.tadviser.ru/ Онлайн-видео (рынок России)12. IksMedia, 2021 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.iksmedia.ru/news/5723245-Rynok-onlajnvideo-v-Rossii-po-itoga.html13. Cableman, 2021 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.cableman.ru/content/kinopoisk-hd-stal-krupneishim-onlain-kinoteatrom-v-rossii-po-kolichestvu-podpischikov/14. IksMedia, 2021 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.iksmedia.ru/news/5723245-Rynok-onlajnvideo-v-Rossii-po-itoga.html15.Tadviser [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.tadviser.ru/ Онлайн-видео (рынок России)16.Потоковогомультимедиа http://html.about.com/compute/ html/ msubstreaming.htm?rnk=r2&terms=streaming/17. Ссылки на ресурсы потокового мультимедиаhttp://desktopvideo.about.com/compute/desktopvideo/library/weekly/ aa091899.htm18. «Мир потокового мультимедиа» http://www.streamingmediaworld.comВыпускная квалификационная работа на тему:выполнена мной самостоятельно. Все использованные в работе материалы и положения из научной литературы и других источников имеют ссылки на них.Список использованных источников содержит ________ наименований(я).Выпускная квалификационная работа сдана на проверку « ____» ______________ 20___ г. (дата)Автор выпускной квалификационной работы Иванов Иван ИвановичОбучающийся_____ курса Специальности «Прикладная информатика» (по отраслям)(Ф.И.О.)(подпись)