РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ:

Огляд можливостей

Video OnLine

Основною метою, що спонукала мене написати цю статтю, стало бажання пограти з цифровою відеокамерою, попередньо придумавши гідне пояснення цьому заняттю - online картинки і відео в Internet, а також подивитися, що і для чого сьогодні можна в цьому плані застосувати.

Устаткування

Незважаючи на те, що багато сучасних відеокарт мають можливість оцифровки зовнішнього відеосигналу (див. Обзор видеокарт с функцией приема и захвата видеосигнала), використання додаткової плати може бути більш вигідно, тому що для неї підходить навіть найдешевша відеокарта. До того ж використання побутової відеокамери набагато дорожче. У такий спосіб був обраний комплект від компанії ProLink PixelView Meeting PAK (вартість <$140). У його склад входить усе необхідне устаткування для наших цілей: PCI плата відеовведення, кольорова цифрова відеокамера, мікрофон і деякий набір драйверів і програм для всього цього. З альтернативних відзначимо варіанти з камерою на рівнобіжному порту (наприклад Connectix) чи на USB шині (Intel). Сьогодні перші вже не забезпечують необхідної якості, а другі ще занадто молоді і (сподіваюся поки) не досить універсальні.

Плата відеовведення зібрана на чіпі Bt848, що часто використовується й іншими виробниками, у тому числі Intel, Creative, ATi, Hauppauge, Video Labs. На жаль даний екземпляр не має драйверів для Windows NT, тільки Windows 95/98. Плата має вхід Video, вхід для камери Philips CCD чи S-Video (у залежності від модифікації) і вихід харчування 5/12В для камер інших виробників. Крім того у варіанті для камери Philips є внутрішнє рознімання для виходу сигналу з мікрофона камери. Параметри плати звичайні:

• Підтримка NTSC/PAL/SECAM

• Підтримка форматів RGB32/24/15/8, YUV12/9/2, BtYUV^*

• Розмір картинки для capture: до NTSC 640x480, PAL 768x576

• Сумісність з Microsoft Video for Windows

^* із приводу форматів є одне зауваження. Для їхньої коректної роботи необхідні відповідні кодеки. Їх можна подивитися в Start/ Control Panel/ Multimedia/ Devices/ Video Compression Codecs. На жаль деякі програми не надають можливість вибору кодеки. Наприклад MS NetMeeting просто не працював з PixelView, поки я не установив Intel Indeo 4.31 (шукайте файл ivi_nt95.exe). Аналогічна ситуація буває і з деякими іграшками, що мають відеофрагменти під цей кодек.

Камера також стандартна для цього класу продуктів. Її характеристики:

• Розрішення 512x582 PAL / 512x492 NTSC^*

• Об'єктив 3.8mm F2,0

• Viewing angle 51x39

• Мін. освітленість <10 lux

• Живлення 5В, <2.5Ут

• Убудований мікрофон

• Органи керування: живлення, "Back Light", баланс білого (фіксований чи автомат), інверсне зображення, контраст, фокус.

^* ще одне зауваження. Є камери Philips і з великим розрішенням. У назві моделі VCM7319 друга цифра (3) говорить саме про це. Краще, якщо вона 4, тоді дозвіл може бути до 768x582 PAL і горизонтальне до 490.

Якість оцифровки сигналу цією платою мене приємно здивувало. Згадуючи такі продукти, як Tekram M200, Hiway Xtreme, FlyVideo, я не очікував такої передачі кольору і розрішення.

Природно при бажанні можна використовувати і будь-яке інше джерело відеосигналу. Наприклад чи відеомагнітофон відеокамеру. У таких випадках якість звичайна зростає разом з ціною (але не більше, ніж можливості карти).

Як це працює

Трансляція "живого" звуку чи відео відрізняється від простої передачі файлів по протоколах http чи ftp. Крім того, що вона є передачею із синхронізацією за часом, ще і допускаються втрати. Більшість продуктів для даної технології використовують сімейство протоколів TCP/IP (включаючи UDP і TCP) для передачі даних. Крім цього деякі продукти використовують можливості TCP/IP для широкомовної роботи.

У загальному випадку існують дві програми - клієнт, що приймає потік, і сервер, його передавач. При цьому може бути як цілеспрямована передача від сервера конкретному клієнту, так і іншим. Природне число одночасне трансльованих потоків обмежено потужністю сервера.

Більш складний варіант "живої" трансляції містить у собі (формально) три ПК. Перший (кодер) робить оцифровку сигналу, його упакування і транслює потік на сервер. Другий (сервер) приймає потік від кодера і надає його для перегляду третьому ПК (клієнту). Природно, що можна всі три програми запустити і на одному, досить продуктивному, ПК.

Джерелами інформації можуть служити попередньо підготовлені аудіо/відео чи файли "живаючи" трансляція. В останньому випадку кодування відбувається на лету, що вимагає великих обчислювальних потужностей. Для кодування використовуються алгоритми, подібні JPEG/MPEG. При цьому основним параметром є швидкість вихідного потоку. Наприклад звукові файли звичайно кодуються для швидкостей від 8Kbps (кілобит у секунду) до 80Kbps. Природно, що і якість такого кодування різне. Як приклад приведемо 16bit 22KHz mono wav файл (210Kb), закодований на 8kbps (6Kb), 16kbps (13Kb) і 80kbps (51Kb). Кодування вироблялося у формат RealAudio, тому для прослуховування необхідний RealPlayer (див. www.real.com). До речі, для кодування мови і музики можна застосовувати різні алгоритми, оскільки структура і призначення таких файлів різні.

З відео всі небагато складніше. У відео легко виділити два протилежних (при обмеженні смуги) критерію якості: якість картинки і динаміка (приблизно частота кадрів). Тому звичайно відбувається оптимізація під задану смугу пропущення і при цьому можна вибирати між чіткими картинками з маленькою частотою чи кадрів динамічними, але більш нечіткими. Природно такий вибір приходиться робити тільки якщо трансляція розраховна на передачу по модему (тобто повільно). Для локальної чи мережі швидкісного каналу (швидкість від 80kbps) цілком реально мати одночасно і швидкість і якість.

Приклади:

Вихідний AVI файл basket.avi 668K (оригінал можна знайти в MS Office97). Формат: звук PCM,11 025 Hz; 8 Bit; Mono, зображення 3.45 сек, 240 x 180, 24 Bits, 73 Frames, 24 Frames/Sec, IR32, 219 KB/Sec. (це можна подивитися наприклад під Windows98 у властивостях файлу). Два останніх параметри показують кодек і швидкість під нього.

Приклади кодування під різні швидкості зі стандартним параметром якості (як і раніш для перегляду необхіднийі RealPlayer версії 4 чи старше). Для більшого ефекту рекомендую дивитися в збільшеному розмірі (іконка Zoom/Double Size).

швидкість зв'язку	швидкість потоку	розмір файлу	файл
модем 28.8K	20kbps	12Kb	basket01.rm
модем 56K	32kbps	16Kb	basket02.rm
Single ISDN	45kbps	22Kb	basket03.rm
Dual ISDN	80kbps	38Kb	basket04.rm
LAN	153kbps	72Kb	basket05.rm

А тепер оптимізація файлу на 32kbps по динаміці basket06.rm (18Kb), четкости basket07.rm (16Kb) и просто режим Slide Show basket08.rm (17Kb).

Програми

Для організації трансляції LiveVideo природно необхідно спеціалізоване ПО. З відомих мені систем RealNetworks RealSystem и Microsoft NetShow перша виявилася більш простий у перебуванні, установці і використанні. (Помітимо, що обоє базових варіанта цих систем абсолютно безкоштовні). Тому її опишемо більш докладно. Коротко про NetShow написано далі.

Комплекс RealSystem складається з

• Real Player - програми перегляду і прослуховування потоків RealAudio/Video

• Real Encoder - програми для перетворення мультимедія файлів у формат Real Systems, а також on-fly кодування і трансляції на сервер живого звуку і відео

• Real Server - власне сервер, що поширює потоки RealAudio/Video. Вільно розповсюджувана версія (RealServer Basic) має деякі обмеження. див. далі

Усі ці програми легко знайти і скачати в Internet. Імена і розміри файлів: Real Player 5.0 rp32_50.exe 1.35Mb, Real Encoder 5.1 renc51.exe 1.55Mb, Real Server Basic 5.01 Windows NT Intel rs501basic-intel-nt.exe 3.47Mb, Windows95 rs501basic-win95.exe 3.44Mb. Для використання сервера необхідно зареєструватися на сайті виробника й одержати по e-mail номер ліцензії (безкоштовно). Сучасні версії цих програм 5.xx . На сайті RealNetworks можна знайти і бета версії програм наступного покоління RealSystem G2, що забезпечує поліпшену якість і сильно розширені можливості. Також компанія пропонує інструменти для перетворення презентацій PowerPoint і Macromedia у файли RealVideo. Крім програм фірма також продає закінчені рішення для відеоконференцій, відеотрансляцій і т.п., що включають крім ПО і все необхідне устаткування.

RealPlayer

У спочатку розрахованої на роботу зі звуковими файлами програмі підтримка відео з'явилася починаючи з четвертої версії. На картинці представлений вид RealPlayer 5.0 при перегляді вищенаведеного прикладу. Крім звичайних для media-програвачів кнопок пуск/пауза/стіп є переключення Compact/Normal diaplay (на Normal можна побачити більше інформації про файл, що програється,), кнопки Mute і Zoom. Також через меню можна викликати вікно статистики поточного з'єднання, на якому відображається число прийнятих/ відновлених/ втрачених / спізнілих кадрів, що тече швидкість каналу до сервера і т.д. Безсумнівним плюсом програми є наявність посилань на популярні сайти з файлами RealAudio/Video, у такий спосіб після установки програми Вам не прийдеться довго шукати сайт для перевірки її роботи. Через меню можна настроїти роботу програми: Ваше підключення до мережі (модем, ISND, LAN і т.д.), робота через proxy, транспорт TCP/ UDP/ HTTP, автоматичний upgrade і інші.

RealEncoder

Це програма призначена для підготовки RealAudio (.ra) і RealVideo (.rm) файлів і потоків. Вихідні файли можуть бути типів WAV, AU, AVI і MOV. Також можна кодувати потоки з будь-яких аудіо/відео джерел (від других потрібно MS Video for Windows сумісність) і передавати їх на RealServer. Програма працює під Windows 95/NT. Вимоги, що рекомендуються, до комп'ютера: i120, 16Mb RAM, 1G вільного місця на диску, TrueColor відео, 16 біт звук. Вимоги для кодування live video:

вимога	менш 3 fps	мінімум для більш 3fps	сильно більше 3fps чи велике розрішення
ОС	Windows 95	Windows NT
процесор	iP 166	iP 200	Dual P2
пам'ять	32Mb	64Mb
відео	16bit	24bit

Варіантів роботи три: кодування з файлу у файл, кодування з media джерела у файл, кодування з media джерела і передача на RealSystem сервер для online віщання.

Під час кодування відео можна спостерігати його результати і порівнювати з оригіналом. Для правильного сприйняття бажано використовувати досить швидкий ПК. При кодуванні live video відображення цих вікон краще заборонити. Для спрощення створення медіафайлів запропоновано кілька визначених шаблонів (Recording Templates). Також Ви можете виправити готові чи додати свої. У них указуються параметри кодування - швидкості, кодеки, встановлення якості.

RealServer

Це і є головна частина програмного комплексу RealSystem. Існують різні версії цього ПО. Вони відрізняються ціною, кількістю одночасних з'єднань і сервісних можливостей. RealServer Basic безплатний (але вимагає реєстрації по e-mail) і підтримує до 25 одночасних з'єднань. По зовнішніх ознаках RealServer мало відрізняється від WWW чи FTP серверів. Запускатися може під Windows 9x/NT, в останньому випадку і як сервіс. Природно сервер може працювати на ПК, на якому немає WWW сервера. Запуск і зупинка сервера виконується з RealServer Control Center. Крім цього з нього можна перевірити роботу сервера, програвши тестові приклади. Для цього потрібно наявність на ПК RealPlayer. У базовому варіанті передбачені і засоби скромного Web-адміністрування - можна подивитися файли прикладів і деяку статистику роботи - версію ПО, кількість підключених користувачів і загальну використовувану смугу. У професійній версії (не безкоштовної) є більш розвиті засоби моніторингу на базі Java додатка. Для перевірки роботи сервера можна використовувати і log файли, що він веде, відзначаючи хто, що, коли дивився і як добре це вийшло. Конфігурація сервера задається в текстовому файлі. Можливості настроювання дуже широкі, однак для запуску сервера потрібно буквально пара рядків. Надалі можна додати ідентифікацію користувачів, джерел live потоків, настроювання IP і портів, чи дозволити заборонити запис трансляцій на диск користувача, уключити розсилання повідомлень по e-mail про роботу сервера, зробити настроювання продуктивності і ще дуже багато усього.

Про нове покоління системи - RealSystem G2

Основним нововведенням системи G2 є наявність кодеків, що дозволяють в одному файлі сполучати кілька потоків даних. В основному це дозволяє мати кілька швидкостей передачі одного і того-жі вмісту, що приводить до можливості використовувати динамічну ширину смуги каналу й у кожнім конкретному випадку вибирати найбільш придатну швидкість роботи. Нагадаю, що раніше для кожної ширини смуги, наприклад модему 14.4, 28.8, 56K, необхідно було мати свій файл, підготовлений саме для цієї швидкості. Із системою G2 необов'язково транслювати WAV і AVI файли у формат RealSystem, вони можуть передаватися прямо. Крім цього нова версія тепер підтримує технології RealPix, RealText і інші.

Коротко про Microsoft NetShow

Аналогічно RealSystem у складі NetShow є програми перегляду, створення і поширення потоків NetShow. Переглядач NetShow Player існує у версіях під Winsows 95/NT 4, Windows NT 3.51, Windows 3.x  і Macintosh. Для нормальної роботи рекомендується P120, 16Mb RAM, SVGA і з'єднання з мережею від модему 28.8 і швидше. Засобу створення Active Streaming Format (ASF) файлів і потоків можуть працювати під Windows 95/NT. Мене трохи засмутило вимогу про наявності звукової карти в ПК, а також звуку у вихідному файлі. Я вважаю, що це необґрунтовано зменшує можливості програм. Також здивувало використання для деяких робіт утиліт, що запускаються з командного ядка. З позитивних моментів відзначимо наявність (цього разу вже GUI :) утиліти для створення ASF файлу з набору картинок і звукових фрагментів. Сервер NetShow працює тільки під Windows NT. Під Windows 95 можна установити програму його вилученого адміністрування. Дуже цикавим є і посібник із системи і створення аудіо/відео вмісту. Правда воно займає 7Мб у запакованому виді :)

Швидкість і якість

Як я вже говорив, швидкість і якість є частково настроювальними параметрами. Найбільш важливе обмеження для користувача - його швидкість доступу до сервера. Користувач модему 14.400 може расчитывать максимум на прослуховування моно звукової трансляції з якістю AM радіо. Для перегляду відео необхідно мінімум модем на 28.800, а для дійсно "майже як по телевізорі" потрібна смуга не менш 40kbps. Як ви розумієте, це уже виділена лінія, ISDN, радіоканал,   оптоволокно, коротше не модем. Причому ця швидкість повинна минуле максимально стабільної, тому що при великих перервах буферизація не рятує, виникають зупинки і виходить уже slide show. Не забудьте, що сервер може знаходитися не в локальній мережі вашого провайдера і тому швидкість і якість каналу ISP теж важливі.

Що стосується використання технології в локальній мережі, те навіть на 10Mbit і аудіо і відео працює досить добре, можна навіть застосовувати для відео високошвидкісні кодеки на 100 і 200kbps. Природно, що мережа повинна бути працездатної і не сильно завантаженої. Якщо ж використовувати 100Mbit мережа, то проблем немає взагалі. Як показала практика, завантаження при одночасній трансляції 2-х потоків 200kbps не перевищує 5%.

Висновок

Експеримент показав, що трансляція по мережі аудіо/відео сьогодні вже проста і не дорога. Проте для більшості користувачів модемів перегляд відео залишається мрією. Однак не завжди необхідно зв'язуватися з великими системами типу RealSystem, якщо Вам необхідно, наприклад, тільки передавати статичні чи фотографії картинки на web-сайт, можна використовувати і більш прості програми. Для початку можна спробувати що-небудь з http://www.winfiles.com. А для задач типу показу картинки на сторінці в Web взагалі існують автономні пристрої з камерою і розніманням під мережний провід, керовані по IP.

Ссылки (links):

http://www.winfiles.com/