Multimedialne transmisje strumieniowe

waskowiec.pl

  • Zwiększ rozmiar czcionki
  • Domyślny  rozmiar czcionki
  • Zmniejsz rozmiar czcionki

Wprowadzenie

Email Drukuj

Strona powstała z wykorzystaniem treści z pracy dyplomowej pt. "Analiza metod kształtowania ruchu w transmisjach o charakterze multimedialnym". Kopiowanie, przetwarzanie i rozpowszechnianie tych materiałów w całości lub w części bez mojej zgody jest zabronione i stanowi naruszenie praw autorskich.

W ostatnich latach obserwuje się systematyczne zwiększanie zapotrzebowania na szerokopasmowy dostęp do Internetu związany z bardzo dużym dynamizmem rozwoju usług multimedialnych. Skutkuje to tym, że operatorzy (kablowi, komórkowi, telekomunikacyjni) prześcigają się w oferowaniu coraz szybszego dostępu do sieci. Popyt rośnie wraz ze wzrostem wielkości przesyłanych plików. Na początku strony internetowe były praktycznie pozbawione grafiki. Z biegiem czasu zaczęły one stawać się coraz bardziej multimedialne, zawierały animacje, dźwięk i wideo. Ciągłe przyspieszanie Internetu umożliwiło przesyłanie muzyki w bardzo dobrej jakości oraz filmów w jakości zbliżonej do telewizyjnej. Jednak wymagania użytkowników ciągle się zwiększały. Chęć obejrzenia filmu wiązała się z koniecznością ściągnięcia go na dysk, a to z kolei obarczone było przymusem odczekania określonego czasu potrzebnego do zapisu pliku. Problem szczególnie narastał u osób dysponujących stosunkowo wolnymi łączami internetowymi.

Rozwiązaniem tego problemu stały się transmisje strumieniowe. Technologia strumieniowa opiera się na idei przesyłania danych od nadawcy do odbiorcy, w taki sposób, że nie jest konieczne pobranie materiału na dysk, żeby rozpocząć oglądanie. Każdy pakiet zawiera ilość informacji wystarczającą do odtworzenia pewnego fragmentu prezentacji multimedialnej. Aby obejrzeć film nie trzeba czekać aż w całości znajdzie się na dysku komputera, lecz wystarczy połączyć się z odpowiednim serwerem i już po kilku sekundach, jak tylko dotrą pierwsze pakiety, można zacząć oglądanie. Technologia strumieniowa umożliwia przeprowadzanie transmisji na żywo. Posiada również inne zalety np. takie jak rozpoczęcie i zakończenie przekazu w dowolnym momencie, na praktycznie dowolnym komputerze podpiętym do szybkiego Internetu oraz to, że nie trzeba gromadzić danych na lokalnym dysku.

Strumieniowanie plików muzycznych oraz wideo nie jest jednak pozbawione wad. Ponieważ transmisja odbywa się w czasie rzeczywistym, nałożone są pewne wymagania. Przykładowo zbyt mała przepustowość łącza do użytkownika nie pozwala w wielu przypadkach na odtworzenie materiału strumieniowego lub jego jakość jest na tyle słaba, że nie ma to sensu.  Transmisja przez sieci pakietowe jest bardzo skomplikowana, ponieważ wpływa na nią kilka czynników powodujących zmniejszenie jakości obrazu i dźwięku. Są nimi: zmienna w czasie szerokość pasma, opóźnienia w transmisji, utrata pakietów podczas przesyłania od nadawcy do odbiorcy oraz wiele innych dodatkowych problemów takich jak skutecznie transmitować sygnał do wielu odbiorców.

Wymienione elementy określane są jako jakość usługi QoS (ang. Quality of Service), czyli wymagania nałożone na połączenie komunikacyjne, realizowane przez daną sieć telekomunikacyjną. Niestety Internet nie gwarantuje w chwili obecnej żadnego z wyżej wymienionych parametrów. Dodatkowym problemem jest efektywne transmitowanie sygnału do wielu odbiorców przy zachowaniu odpowiedniej jakości usługi. Pewnym rozwiązaniem tych problemów jest stworzenie odpowiedniego buforowania, tzn. dane nie są od razu wyświetlane, lecz dopiero po paru sekundach od rozpoczęcia transmisji. Zapobiega to na przykład temu, że w sieci pakiety mogą docierać do odbiorcy różnymi drogami w różnej kolejności. Bufor pozwala na odtworzenie ich w prawidłowej kolejności, a w przypadku, gdy nastąpi utrata pewnych danych, nie będzie denerwującej pauzy, tylko odtworzone zostaną następne dane.

Pomimo tak wielu parametrów wpływających na wynikową transmisję, strumieniowe przesyłanie plików multimedialnych nie jest tak bardzo restrykcyjne jak zwykłych danych binarnych. Przykładowo przesyłając ważne wyniki finansowe oczekujemy, że dotrą do odbiorcy kompletne i bez jakichkolwiek przekłamań. Błąd, który spowoduję zmianę choćby jednego bitu może uniemożliwić odczytanie zawartości całego pliku. W przypadku danych multimedialnych wszelkie przekłamania nie mają tak krytycznych konsekwencji. Każdy materiał filmowy składa się z kolejnych, następujących po sobie klatek odtwarzanych zazwyczaj z częstotliwością 25 ramek na sekundę. Błędy, które mogą pojawić się w klatce nie powodują dużej utraty jakości i nie przeszkadzają w oglądaniu. Przekłamania takie są niedopuszczalne przy transmisjach telewizyjnych, natomiast przy zwykłych internetowych są do zaakceptowania. Doskonale widać, że transmisje strumieniowe znacząco różnią się od transmisji innych plików, w których bezbłędne przesłanie pliku jest priorytetem.

Aby móc transmitować media strumieniowe musi zostać stworzony odpowiedni system składający się w uproszczeniu z nadawcy, czyli serwera oraz odbiorcy wyposażonego w odpowiednie programy do odtwarzania. Żeby materiał mógł być oglądany w sieci musi zostać skompresowany odpowiednimi kodekami, czyli programami zawierającymi zaawansowane algorytmy kompresji, które kodują materiał multimedialny. Kodeki są kluczem skutecznego transmitowania strumienia. Następnie dane takie muszą zostać umieszczone na serwerze, który dostarcza je do odbiorców posiadających zainstalowane odtwarzacze.

Najczęściej transmitowane multimedialne dane strumieniowe, to różne krótkie filmy, radia internetowe oraz telewizje internetowe. Do transmisji strumieniowych należy również zaliczyć różnego rodzaju wideokonferencje oraz rozmowy telefoniczne oparte o standard VoIP (ang. Voice over IP).