- •«Томский политехнический университет»
- •Е.С. Чердынцев мультимедийные сети
- •Глава 1. Введение в мультимедиа
- •1.1. Классификация мультимедиа
- •1.2. Текст
- •1.3. Звук
- •1.4. Графика и анимация
- •1.6.1. Характеристики реального времени (ограничения на задержки и нестабильность)
- •1.5. Видео
- •1.6. Требования к передаче мультимедиа по сетям
- •1.6.2. Требование высокой пропускной способности
- •1.6.3. Требования к ошибкам
- •1.6.4. Поддержка мультикаста
- •1.6.5. Управление сессиями
- •1.6.6. Безопасность
- •1.6.7. Поддержка мобильности
- •Глава 2. Поддержка распределенного мультимедиа трафика в Интернете
- •2.1. Поддержка трафика реального времени в Интернете
- •2.1.1. Задержки при обработке пакетов
- •2.1.2. Задержки при передаче пакетов
- •2.1.3. Задержка передачи
- •2.1.4. Задержки маршрутизации и обработки очередей
- •2.2. Требование высокой пропускной способности
- •2.3. Ошибки характеристик сети
- •2.4. Предлагаемые модели сервисов Интернет
- •2.4.1. Уточнение требований к сервисам и описанию трафика
- •2.4.2. Управление доступом
- •2.4.3. Управление трафиком
- •2.4.4. Классификация пакетов
- •2.4.5. Планирование пакетов
- •2.4.6. Потеря пакетов
- •2.4.7. Маршрутизация на основе QoS
- •2.5. Интегрированные сервисы
- •2.5.1. Классы гарантированного обслуживания
- •2.5.2. Сервис управления загрузкой
- •2.5.3. Сервис негарантированной доставки
- •2.5.4. Недостатки модели Intserv для Интернета
- •2.6. Дифферецированный сервис
- •2.6.1. Per Hop Behavior
- •2.7. Мультипротокольная коммутация по меткам
- •Глава 3. Расширение стека протоколов tcp/ip для поддержки функциональных требований распределенных мультимедийных приложений
- •3.1. Поддержка мультикаста
- •3.2. Управление сессиями
- •3.3. Безопасность
- •3.4. Мобильность
- •3.6. Session Initiation Protocol
- •Глава 4. Введение в rtp
- •4.1. Базовые принципы rtp
- •4.2. Стандартные элементы rtp
- •4.3. Связанные с rtp стандарты
- •Глава 5. Описание протокола rtp
- •5.1. Сессии rtp
- •5.2. Структура пакета rtp
- •5.3. Проверка качества пакета
- •5.4. Трансляторы и миксеры
- •Глава 6. Описание протокола rtсp
- •6.1. Компоненты rtcp
- •6.2. Передача пакетов rtcp
- •6.3. Формат пакетов rtcp
- •6.4. Безопасность и конфиденциальность
- •6.5. Проверка корректности данных
- •6.6. База данных участников сессии
- •6.7. Управление характеристиками времени
- •6.7.1. Отчетные интервалы
- •6.7.2. Базовые правила передачи
- •6.7.3. Процедура пересмотра вперед
- •6.7.4. Процедура пересмотра назад
- •6.7.5. Пересмотр пакетов bye
- •6.7.6. Общие проблемы реализации
- •Глава 7. Захват мультимедиа, проигрывание и управление характеристиками времени
- •7.1. Поведение отправителя
- •7.2. Захват мультимедиа и сжатие
- •7.2.1. Захват и сжатие звука
- •7.2.2. Захват и сжатие изображения
- •7.2.3. Использование предварительно записанной информации
- •7.3. Генерация пакетов rtp
- •7.3.1. Метки времени и модель времени rtp
- •7.3.2. Фрагментация
- •7.3.3. Заголовки, зависящие от формата данных
- •7.4. Поведение получателя
- •7.5. Получение пакетов
- •7.5.1. Получение пакетов данных
- •7.5.2. Получение управляющих пакетов
- •7.6. Буфер проигрывания
- •7.7. Декодирование, смешивание и проигрывание
- •7.7.1. Декодирование
- •7.7.2. Смешивание звука
- •Глава 8. Синхронизация звука и изображения
- •8.1. Поведение отправителя
- •8.2. Поведение получателя
- •8.3. Точность синхронизации
- •Глава 9. Компенсация ошибок
- •9.1. Компенсация потерь звука
- •9.1.1. Измерение качества звука
- •9.1.2. Замещение периодами тишины
- •9.1.3. Замещение шума
- •Глава 10. Исправление ошибок
- •10.1. Прямое исправление ошибок
- •Глава 11. Контроль перегрузок
- •11.1. Необходимость контроля перегрузок
- •10.1.1. Контроль четности
- •References
- •Multimedia networks
- •Published in author’s version
1.5. Видео
Видео является последовательностью кадров, показываемых с определенной скоростью, обычно 24 или 30 кадров в секунду. Цифровое видео, как и оцифрованный звук, передается по сети потоком дискретных пакетов. Требования к пропускной способности зависят от уровня избыточности информации, как в каждом кадре, так и в их последовательности. Оба этих вида избыточности информации могут быть использованы для алгоритмов сжатия видео. Таблица 1.4 иллюстрирует некоторые распространенные [6] схемы сжатия видео.
Таблица 1.4
Схемы сжатия видео
Схема сжатия |
Комментарии |
MPEG-I |
Используется для сжатия в формате VCR NTSC (352 x 240) для записи на CD-ROM (CD-I и CD-Video формат) и скорости передачи 1.2 Mbps. |
MPEG-II |
Более общий стандарт для кодирования аудио и видео. Поддерживает защиту от ошибок в режиме вещания. Поддерживает сжатие качества вещания (DVB) и High Definition Television (HDTV). MPEG-2 поддерживает 4 варианта разрешения: низкое (low) (352 x 240), основное (main) (720 x 480), высокое-1440 (high-1440) (1440 x 1152), и высокое (high) (1920 x 1080). Скорость передачи данных находится в интервале 3-100 Mbps. |
MPEG-IV |
Поддерживает сжатие для сетей с малой пропускной способностью (64 Kbps). Это формат, одинаково хорошо сжимающий все компоненты мультимедиа. |
H.261 |
Поддерживает передачу видео по ISDN на скоростях, кратных 64 Kbps. Схема основана на сжатии как внутри фреймов, так и между ними. |
H.263 |
Схема предназначена для передачи видео по беспроводным сетям с очень низкой пропускной способностью (18-64 Kbps). |
Ограничения на наличие ошибок передачи и передачу в реальном времени аналогичны ограничениям для звука.
1.6. Требования к передаче мультимедиа по сетям
В этом разделе мы рассмотрим требования, накладываемые распределенными мультимедийными приложениями на передающую сеть. Они могут быть разбиты на две категории [7] – требования к трафику и функциональные требования. Первые включают требования реального времени (задержки и нестабильность, пропускная способность и достоверность), а вторые включают поддержку сервисов мультимедиа (мультикастинг, безопасность, мобильность и управление сессиями). Требования к трафику могут быть удовлетворены только расширением базовой архитектуры Интернет, в то время как функциональные требования можно выполнить введением новых протоколов в стеке протоколов TCP/IP. Функциональные требования не являются абсолютно необходимыми, в том смысле, что распределенные мультимедийные приложения могут работать с высокой производительностью путем внедрения необходимых функций в само приложение.
1.6.1. Характеристики реального времени (ограничения на задержки и нестабильность)
Как рассматривалось в разделах 1.1- 1.5, такие компоненты мультимедиа, как звук и видео, накладывают требования по передаче в режиме реального времени. Например, они должны проигрываться с той же скоростью, с которой они оцифровывались. При любой задержке в передаче это сразу будет обнаружено. В Интернет-телефонии человек может спокойно относиться к задержкам не более 200 мс. Таким образом, передача мультимедиа в реальном времени накладывает жесткие ограничения на задержку пакетов и нестабильность интервалов их поступления.