Прохоров Владимир Валентинович, руководитель научно-исследовательского центра "Мультимедиа технологии" , ИММ УРоРАН, г.Екатеринбург

Презентация

СИСТЕМА ИНТЕРНЕТ-ВИДЕОСВЯЗИ ХАЛЬМЕР-Ю

В.В.Прохоров

Научно-исследовательский центр мультимедиа технологий ИММ УрО РАН,
Научно-производственный центр «Хальмер-Ю»,
г.Екатеринбург

Технологии, связанные с передачей видео- и аудиоинформации через Интернет в реальном времени, могут весьма плодотворно использоваться в разных областях, например, в бизнесе, в органах государственного управления, в научном общении, в образовании, медицине, в средствах массовой информации, в быту и др.

Потребность в передаче видео-аудиопотоков (медиапотоков) через Интернет возникает, прежде всего, при организации удаленного взаимного общения между собой двух человек (точка-точка) или группы людей (многоточка-многоточка) для проведения обсуждений, семинаров, консилиумов и т.п. В ряде случаев использование систем видеокоммуникаций существенно повышает эффективность общения, обеспечивая оперативность, привычность, эффект живого присутствия, передачу эмоциональной окраски и др.

Другое применение технологий видеосвязи – для односторонней трансляции (точка-многоточка) событий множеству клиентов (например, для удаленного присутствия на лекциях, встречах и т.п.). При использовании данных средств могут вводиться элементы интерактивности с использованием средств передачи текстовых сообщений от клиентов в точку, откуда ведется трансляция.

Наконец, технологии видеосвязи могут применяться в системах видеонаблюдения (многоточка-точка).

Для предоставления подобных сервисов интернет-медиатехнологий используют различные решения, которые можно условно разделить на «программные» (программные средства, устанавливаемые на офисный компьютер пользователя), «аппаратные» (самодостаточные устройства) и комбинированные (платы или блоки, функционирующие совместно с офисным компьютером).

Для этих целей широко применяются непосредственно подключаемые к Интернет-каналу самодостаточные веб-камеры Axis, D-Link и др., серверы видеоконференций RADVision, Ezenia! (VideoServer), Lucent Technology, Accord (Polycom), программные средства для IP-телефонии, видеотелефонии, конференций и видеовещания, такие как Microsoft NetMeeting, Microsoft Windows Messenger, Microsoft MediaServer/MediaPlayer, Intel VideoPhone, компоненты комплекса Real Entertainment (Real One) фирмы RealNetworks (включающего RealVideoServer и RealVideoPlayer), систему CU-SeeMe фирмы White Pine, VDOLive и многие другие.

Частые недостатки распространенных средств интернет-видеосвязи

·      низкое (не «телевизионное») качество изображения,

·      высокие требования к пропускной способности каналов связи,

·      уязвимость к потерям данных в реальном канале Интернет, как кратковременным, так и длительным,

·      плохая синхронизация изображения и звука,

·      большая задержка передачи, большое время реакции при заказе просмотра записи,

·      узкая специализированность по функциям,

·      отсутствие функциональных возможностей, необходимых для применения во многих конкретных областях,

·      сложность обслуживания.

Актуальным является расширение областей применения интернет-видеотехнологий, повышение удобства работы с программными средствами в этой области, снижение требований к пропускной способности канала связи и его надежности (что весьма актуально, в частности, для России). Существенным является повышение качества изображения и звука, а также других параметров передачи (включая уменьшение задержки принимаемого медиапотока относительно передаваемого, уменьшение взаимной рассинхронизации видео и звука во времени, а также степени нестабильности темпа воспроизведения принимаемого потока) с доведением параметров качества до уровня вещательного телевидения.

Существенным недостатком комплексов интернет-медиасредств различного назначения является подчас и сложность работы с ними для конечного пользователя.

Интернет-видеосистема «Хальмер-Ю»

В Научно-исследовательском центре мультимедиа технологий ИММ УрО РАН и Научно-производственном центре «Хальмер-Ю» разрабатываются технологии передачи медиаданных, в которых делаются попытки улучшения свойств системы в сравнении с имеющимися.

Рабочее место системы «Halmer-U» включает:

·      блок обработки «Halmer-U»,

·      телефонный аппарат,

·      стандартный монитор (может делиться с компьютером),

·      USB веб-камеру или ручную цифровую DV видеокамеру (IEEE 1394).

(при этом система допускает подключение внешней высококачественной цифровой или аналоговой видеокамеры, внешней плазменной панели или телевизора, уличного информационного экрана, системы конференц-озвучивания зала и т.п.).

Данный комплект позволяет работать в 4-х режимах:

(а) режим «Интернет-видеотелефон»: оперативная видеотелефонная связь между обладателями комплектов «Halmer-U», подключенных к Интернет;

(б) режим «Вещательная видео-аудио интернет-трансляция» («стрим-сервер»): односторонняя прямая видео-аудио трансляция через веб-сайт в интернет, просмотр возможен с любого офисного компьютера под MS Windows;

(в) режим (а)+(б): прямая трансляция видеотелефонного сеанса на веб-сайт в интернет для просмотра на офисных компьютерах.

(г) режим «Видеонаблюдение».

Работа во всех режимах производится с телефонного аппарата в стиле обычного телефонного разговора и не требует от абонента никакой подготовки (требуется лишь уметь набирать или вызывать из памяти телефона номер абонента для исходящего вызова и поднимать трубку на входящие звонки).

Система может применяться как в сети Интернет, так и в замкнутой локальной сети организации.

Основные черты системы «Halmer-U»

·      широкий спектр применений: возможна работа в режиме видеотелефона для личного общения, в режиме точки  для проведения групповых видеомостов, в режиме сервера-видеовещателя для интернет-видеотрансляций, в режиме точки (как клиента, так и сервера) видеонаблюдения; обеспечивается интеграция IP-видео­теле­фонии с веб-технологией, то есть сеанс видеотелефонной связи может при желании быть одновременно доступен для просмотра через веб-сайт с любых компьютеров, имеющих выход  в Интернет, или через локальную сеть;

·      работа с системой не требует от пользователя наличия даже предварительных знаний и навыков по работе с компьютерами, работа осуществляется в стиле работы с обычным телефоном без применения компьютерной клавиатуры и манипулятора «мышь»; для работы в режиме интернет-трансляции достаточно включить электропитание, а для соединения в режиме видеотелефона достаточно поднять телефонную трубку;

·      при хорошем канале связи (2..3 Мбит/с) обеспечивается «телевизионное» качество изображения (720*576 пикселов, 25 кадров/с) и звука (20..20000Гц) как для видеотелефонной связи, так и при  видеотрансляции; при этом возможно использование видео для передачи в телеэфир или сеть кабельного телевидения; возможна работа с передачей многоканального звука (surround 5.1);

·      возможен выбор величины потока вещания в широком диапазоне (от десятков килобит в секунду до единиц мегабит в секунду) в соответствии с характеристиками имеющегося канала и необходимым уровнем качества видео;

·      обеспечивается весьма малая задержка между событием на передающей стороне и выводом на экран и акустику на принимающей – около 1 с;

·      обеспечивается весьма высокая точность синхронизации видео и звука (смещение – менее 0.1 с);

·      видеотрансляция может одновременно приниматься неограниченным количеством компьютеров; возможность использования вещательного протокола и применения программного ретранслятора, входящего в комплект системы, позволяет существенно сократить потоки в сети при массовом приеме;

·      видеовещатель/видеотелефон всегда готов к работе, его электропитание может включаться и выключаться произвольным образом без риска повреждения каких-либо программных средств или оборудования;

·      просмотр видеотрансляции или происходящего видеомоста на веб-сайте возможен с любого компьютера, лишь бы на нем была установлена операционная система из семейства Windows-98, -ME, -2000, XP, -2003, при этом на принимающих компьютерах не требуется выполнения предварительной установки каких-либо программных средств – пользователю требуется лишь войти на веб-сайт трансляции и согласиться с предложением просмотра;

·      работа системы в режиме видеотелефона с полным объемом функций и заявленным качеством возможна лишь в случае, когда другая сторона имеет такую же систему,  ОДНАКО проведение сеанса связи возможно и когда другая сторона использует иные программные средства передачи видео, для которых имеются клиентские программные средства для MS Windows (напр., MS MediaServer или MS NetMeeting); при этом, однако, характеристики и удобство работы определяются этими средствами, с потерей ряда удобств, присущих системе «Halmer-U»;

·      разработчики – Научно-исследовательский центр мультимедиа технологий ИММ УрО РАН и Научно-производственный центр «Хальмер-Ю» – непрерывно развивают систему, вводя дополнительные функции и услуги; система поддерживает возможность удаленного обновления программной части;

·      имеется возможность учета разработчиками дополнительных пожеланий по развитию системы «под заказчика».

Система «Halmer-U» широко применялась самими разработчиками для прямых Интернет-трансляций и видеомостов более 170 мероприятий, включая 2 защиты докторских диссертаций с удаленным участием официальных оппонентов через видеомост (их видеозаписи размещены на сайтах webTV.urran.ru и www.Halmer-U.ru). Данные средства прошли экспертизу с положительными результатами в таких организациях, как, например, информационное агентство ИТАР-ТАСС (Москва) или телекомпания ОблТВ (Екатеринбург). Компания ОблТВ проводила 4-дневную телевизионную трансляцию в прямой телеэфир из Н.Тагила с Международной выставки вооружения, военной техники и боеприпасов «Russian Expo Arms-2004», доставляя видео-аудиосигнал от передвижной телевизионной станции из Н.Тагила в аппаратную в Екатеринбурге с помощью системы «Halmer-U». Агентство ИТАР-ТАСС осуществляло на базе данной системы видеомосты между корпунктом в Афинах и центров ИТАР-ТАСС в Москве во время Олимпийских игр. Системой «Halmer-U» оборудован конференц-зал Президента РАН.

Кроме того, на каком-нибудь веб-сервере можно на веб-странице указать врезку видеоокна. Одна веб-страница может включать врезки видео с разных видеотелефонов. Видео с одного видеотелефона может быть размещено на многих веб-страницах. Количество компьютеров, с которых одновременно смотрят трансляцию, не ограничено.

Требования к каналу связи

2..3 Мбит/с – качество вещательного телевидения,
1.5 Мбит/с – «почти вещательное» качество,
500 кбит/с – уровень VHS видеокассеты,
250 кбит/с – приемлемое качество,
100 кбит/с – «тоже качество».

Примеры организаций, применяющих систему

·      InTechCommunications – переносный репортажный спутниковый комплекс (“FlyAway”)

·      ИТАР-ТАСС

·      УГТУ-УПИ

·      Дворец игровых видов спорта

·      Телекомпания ОблТВ

·      Администрация г.Екатеринбурга

·      Екатеринбургская епархия

·      Радио «Студия Город» (цифровой канал связи с ОРТПЦ)

·      Президиум Российской Академии наук

·      Центр микрохирургии глаза

·      Компания «Вымпелком», фонд «Династия»

·      Управление Свердловской железной дороги

·      Пермская областная дума

·      и др.

Некоторые примеры применения

·      Видеомосты между корпунктом ИТАР-ТАСС в Афинах и центром ИТАР-ТАСС в Москве и в некоторых других пунктах во время Олимпийских игр.

·      4-х-дневная телевизионная трансляция в прямой телеэфир компанией ОблТВ из Н.Тагила с Международной выставки «Russian Expo Arms-2004» (доставка сигнала от передвижной телевизионной станции из Н.Тагила в телевизионную аппаратную в Екатеринбурге, а также в центр ИТАР-ТАСС в Москве) .

·      Круглосуточная интернет-трансляция (с дек. 2003г. – без обслуживания) программы радио «Воскресение» Екатеринбургской епархии РПЦ (в некоторых городах ретранслируется в прямой радиоэфир).

·      Передача сигнала от редакции «Студия город» до радиопередающего центра (с дек. 2003г. – без обслуживания).

·      Передача интернет-трансляции событий во время «Дня города Екатеринбурга» на большие уличные экраны.

·      Прямые видеотрансляции и видеомосты во время дней уральской промышленности и технологий в Беларуси.

·      Прямые трансляции и видеомосты с Общих собраний и заседаний Президиумов РАН и УрО РАН.

Иллюстрации

Видеомост с акад. В.А.Черешневым:

Мобильный телерепортажный спутниковый комплекс на базе системы «Halmer-U»:

Тестирование системы «Halmer-U» в конференц-зале Президента РАН (видеомост с ИММ УрО РАН):