Multimedijalne streaming tehnologije

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz informatike.

Sa razvojem kompjuterskih mreža i interneta javila se potreba za prenosom multimedijalnih sadržaja kroz kompjuterske mreže u realnom vremenu, kako bi multimedijalni sadržaji mogli da se prenose i prikazuju u realnom vremenu na udaljenim kompjuterima na interentu ili drugim kompjuterskim mrežama. Ova potreba je prouzrokovala pojavu i ubrzani razvoj tehnologija koje su nazvane multimedijalnim streaming tehnologijama (MMST).

Osnovu ovih tehnologija čini protokol za prenos podataka u realnom vremenu (Real-time Transport Protocol, RTP), koji u ujedno predstavlja osnovni standard za prenos svih vrsta podataka koji zahtevaju transport u realnom vremenu. Takođe, na ovaj protokol se nadovezuje i protokol za streaming u realnom vremenu (Real-Time Streaming Protocol) koji predstavlja dopunu prvom standardu vezano za streaming multimedijalnih sadržaja. Oko ovih standarda su softverske kompanije razvijale svoje tehnologije i neke nove standarde za prenos multimedijalnih podataka u realnom vremenu.

Najčešće multimedijalne streaming tehnologije se primenjuju u oblastima VoIP (Voice Over Internet Protocol; telefoniranje preko interneta, online chat sistemi), Video On Demand (Video emitovanje na zahtev), Internet Radio & TV Stations (Internet radio i TV stanice), Audio/Video Conferencing (Audio/Video konferencije).

Ove streaming tehnologije su pronašle svoju upotrebu u mnogim softverskim i hardverskim uređajima. Danas često nismo ni svesni da koristimo neki proizvod koji koristi neku od multimedija streaming tehnologija.

RTP & RTSP KAO OSNOVNI STANDARDI

- RTP -

Protokol koji se koristi za prenos digitalizovanih zvučnih i video signala preko IP interneta, najčešće se spominje kao RTP, odnosno, Real-time Transfer Protocol (protokol prenosa u realnom vremenu). Zanimljivo kod RTP je da on ne sadrži nikakve mehanizme koji obezbeđuju pravovremenu isporuku podataka. Te mehanizme obezbeđuje prenosni sistem koji se koristi pri implementaciji RTP. Ovaj protokol nudi samo dve mogućnosti: numerisanje svakog paketa (fragmenta) koji se šalje, kako bi se otkrili izgubljeni paketi ili vremensku oznaku koja se koristi radi kontrolisanja reprodukcije podataka.

Pošto je RTP projektovan za prenos veoma različitih vrsta podataka u realnom vremenu, uključujući zvuk i video, protokol ne nameće da se svi podaci jednako interpretiraju. Kako će se podaci interpretirati zavisi od toga šta pošaljilac paketa stavi u polja koja se nalaze u zaglavlju svakog poslatog paketa.

RTCP (RTP Control Protocol) je kontrolni protokol vezan za RTP kako bi se omogućilo nadgledanje mreže i prilagođavanje prenosa. To je pogotovo važno kada se koriste mehanizmi prilagodljivih prenosa, gde se na osnovu dobijenih informacija o prenosu menjaju parametri prenosa (npr. kvalitet zvuka, videa u odnosu na propusnu moć mreže).

- RTSP -

RTSP (Real-Time Streaming Protocol) dopunjuje RTP protokol pomoću nekih novih mehanizama koji služe za optimizaciju i bolji kvalitet servisa koji proizilaze iz streaming protokola. Kod RTSP klijent sa streaming servera prvo preuzima fajl sa meta podacima koji opisuju sadržaj koji će klijent primati od servera. Nakon toga sledi proces inicijalizacije prenosa i sam prenos, kao i reprodukcija prenetog sadržaja (ceo proces je prikazan na sledećoj slici).

STREAMING ili PSEUDO-STREAMING ?

U zavisnosti od svrhe prenosa serveri i softveri na njima mogu funkcionisati na principu streaming ili pseudo-streaming tehnologija.

Multimedijalni stream (tok podataka) je u stvari sekvenca pokretnih slika i niza tonova koji su poslati u kompresovanom obliku preko mreže i reprodukovane na klijentskoj lokaciji. Osnovna prednost multimedijalnog toka podataka u odnosu na multimedijalni fajl je u tome da se ne mora čekati kao kod fajla da se završi komletno preuzimanje kako bi moglo da se započne sa reprodukcijom sadržaja.

Korisniku je potrebno samo da ima instaliran player softver koji će izvršiti dekompresiju (dekodiranje) primljenog sadržaja i reprodukovati sadržaj. Ovaj softver mora biti kompatibilan sa softverom koji se nalazi na serveru kako bi mogao na pravi način da interpretira primljene podatke.

Kada se spomene streaming misli se na tehnologije i softver koji omogućuju veoma fleksibilan prenos podataka. To se vrši na način tako što server i klijent pri inicijalizaciji prenosa podataka, na osnovu postojećih podataka, biraju kakvog će kvaliteta biti poslati podaci, koliko treba da bude veliki bafer radi nesmetane reprodukcije, koliko je opterećenje mreže i servera, itd. (najpoznatiji primer ovakvog softvera je RealPlayer)

Kod pseudo-streaming tehnologija ljudi često misle da je to nešto slično običnom streaming-u. Naizgled sve izgleda slično, ali je postoje velike razlike koje se ogledaju u sledećem:
• Fajl sa multimedijalnim sadržajem se ne prenosi kao multimedijalni tok podataka, već se skida preko mreže kao najobičniji fajl.
• Razlika pseudo-streaming-a i običnog preuzimanja fajlova je u tome što se nakon nekog vremena posle početka download-a kod pseudo-streaming-a započinje sa reprodukcijom fajla sve dok ima podataka za reprodukciju u fajlu.
• Svaki web server se može iskoristiti kao pseudo streaming server bez instalacije dodatnog softvera, samo uz par izmena u konfiguraciji servera.

OSNOVE MULTIMEDIJA STREAMING TEHNOLOGIJA

Multimedija Streaming funkcioniše na osnovu sledećeg principa (šema prikazana na slici):
• Kreiranje multimedijalnog fajla ili aktiviranje nekog izvora multimedijalnog materijala (kamkoder,...)
• Kodiranje sadržaja koji će se prenositi (ovo se dešava na osnovu posebnog algoritma koji zavisi od softvera koji je koristi) i deljenje na fragmente koji će se prenositi
• Prenos dobijenih fragmenata do klijenta po principu fragment po fragment
• Dekodiranje primljenih fragmenata i smeštanje fragmenata u bafer memoriju softvera
• U baferu se primljeni fragmenti slažu po redu na osnovu koga će biti reprodukovani. U slučaju da neki fragment nije stigao do momenta reprodukovanja, biće preskočen.

U zavisnosti od izvora iz kog potiču fragmenti koji se reprodukuju može se reći da je multimedija file streaming u pitanju kada već postoji unapred pripremljen fajl koji će se prenositi. Ako se sadržaj digitalizuje neposredno pre reprodukcije, npr. pomoću kamkodera ili web kamere, i ti sadržaji se odmah emituju preko servera, onda se kaže da se radi o broadcast feed multimedija streaming-u.

WINDOWS MULTIMEDIJA STREAMING TEHNOLOGIJE

Microsoft je jedna od prvih kompanija koja je razvila ove tehnologije za širu upotrebu. Osnovni proizvod ove kompanije koji je nastao usled primene ove tehnologije je Media Streaming Server. Klijenti koji žele da primaju multimedijalne tokove podataka sa ovog servera potrebno je da imaju neku od poslednjih verzija Windows Media Player softvera. Ovo je neophodno pošto oni u sebi sadrže kodeke koje Microsoft koristi za interpretaciju podataka koje šalje klijentu.

Osnovni algoritam koji Microsoft koristi u ovu svrhu za kompresovanje sadržaja je MPEG. Tako kompresovani fajlovi se beleže u ASF (Advanced Streaming Format) formatu. Drugi način na koji se predstavljaju streaming sadržaji je WMV (Windows Media) format, koji je noviji, a takođe ima implementirane i mehanizme za zaštitu od kopiranja i neovlašćenog snimanja (DRM - Data Rights Menagement).