Интерактивное телевидение

В последнее время благодаря широкому внедрению цифрового телевидения и новых стандартов передачи изображения (MPEG-2) открылись возможности для "телевидения по требованию" (интерактивного телевидения) - системы, где клиент может самостоятельно и индивидуально формировать ТВ-программу. Первые опыты такого рода относятся к 1995 году. Такие системы базируются на существующих сетях кабельного телевидения. Но развитие оптоволоконных технологий позволяют ожидать полной интеграции кабельного цифрового телевидения и информационных сетей Интернет. Следует, впрочем, заметить, что оптоволокно в каждом жилище является пока непозволительной роскошью. Общая схема такой системы показана на рис. 2.5.15.

Рис. 2.5.15. Схема реализации интерактивного телевидения

Базовый мультимедийный сервер может обслуживать отдельный район города. В пределах квартала размещается промежуточный центр, где размещается локальный буферный сервер, где записываются фрагменты программ, заказанные локальными клиентами. Только новостийные и некоторые спортивные программы передаются в реальном масштабе времени, все фильмы берутся из локальной фильмотеки или предварительно записываются в накопитель из центрального мультимедиа-сервера. Транспортной средой здесь может стать ATM, SDH или Fibre Channel. Оптическое волокно доходит до квартального сервера или даже до дома клиента. Индивидуальная раздача сигнала на терминалы (телевизоры) может осуществляться через существующие телевизионные кабели. В этом случае по имеющимся каналам может передаваться не только программа телевидения и осуществляться телефонные переговоры, но выполняться полное информационное обслуживание. Сюда может включаться, помимо заказа ТВ-программ, подписка на газеты, заказ билетов на транспорт или в театр, получение прогноза погоды и данных о состоянии дорог, доступ к базам данных, включая библиотеки и фонотеки и многое другое.

Особый интерес представляет возможность практически полного вытеснения традиционных газет. Клиент сможет получать только интересующие его статьи из любых газет (и только их и оплачивать). Если какая-то статья его заинтересует и он захочет почитать ее позднее в машине или на даче, он сможет ее распечатать на принтере, подключенном к его телевизору-терминалу.

Цены на цветные принтеры в настоящее время спустились ниже 100 долларов, таким образом нужная копия уже сейчас дешевле стоимости газеты. Экономия на бумаге и средствах доставки очевидны, да и необходимость в типографиях отпадет, ведь даже книги можно будет получить непосредственно дома (хотя привлекательность данной услуги и не вполне очевидна - хорошо сброшированная и переплетенная книга будет привлекательным объектом еще долго (прогноз относительно будущих книг сотри в разделе "Заключение"). Массовое внедрение таких технологий будет стимулировать падение цен на соответствующие процессоры и принтеры. Интерактивная схема подключения телевизора-терминала сделает возможным многие новые виды развлечений, а также выполнение многих покупок, не выходя из дома. Традиционной почте подписала отсроченный приговор почта электронная, но появление интерактивных широкополосных средств завершит многовековую историю почты (да и телеграфа). Ей будет оставлена доставка товаров, билетов и документов. Побочным продуктом прогресса в данной области станет общедоступный видеотелефон. Схема видео-сервера представлена на рис. 2.5.16.

Рис. 2.5.16. Блок-схема видео сервера для интерактивного телевидения

Видео-сервер может содержать несколько процессоров (ЦПУ) со встроенной локальной памяти. Такой сервер должен иметь несколько систем архивов и достаточно мощный сетевой канал. Один кинофильм требует для записи около 4 Гигабайт. Используемые запоминающие устройства образуют иерархическую структуру: ЗУПВ (запоминающее устройство с произвольным доступом), дисковая память (RAID – Redundant Array of Inexpensive Discs), CD и картриджи магнитных лент. ЗУПВ имеют минимальное время доступа, относительно малую емкость и достаточно высокую цену, а магнитные ленты – наоборот – относительно дешевы, характеризуются большим временем доступом, но достаточно большой емкостью. Сетевой интерфейс связывает сервер с центральной инфраструктурой телевизионной сети. Но нужно учитывать, что одна из главных составляющих видео-сервера на рисунке не показана – это управляющее программное обеспечение, которое должно решать проблему буферизации и шифрования огромного объема данных для достаточно большого числа клиентов.

В жилье клиента будет входить оптоволоконный кабель, завершающийся интерфейсной коробкой с разъемами для подключения телефона, телевизора и ЭВМ. Даже современные ограниченные скорости передачи позволяют решить стоящие проблемы. Во-первых люди не смотрят телевизор круглые сутки, это позволяет ночью или в рабочее время, когда клиент на службе, произвести передачу нужных фрагментов ТВ-программы на локальный сервер. Во-вторых популярность фильмов и программ не однородна, что также снижает требование на широкополосность. Известно, что наиболее популярный фильм запрашивается примерно в К раз чаще, чем фильм, занимающий к-ое место в списке популярности (эмпирический закон Ципфа (Zipf), выведенный из статистики контор по прокату видеокассет). Это означает, что из предлагаемого списка будут выбраны не все фильмы, а наиболее популярные фрагменты программ можно передавать по схеме MBONE, минимизируя загрузку каналов (смотри также описание протокола PIM). Способствовать решению данной проблемы будет и появление CD с емкостью 4 Гбайта. Но проблем здесь остается немало, так трудно себе представить, что все клиенты захотят смотреть один и тот же фильм в одно время. Решение подобной задачи потребует очень большого объема буферной памяти и ощутимо поднимет требования к широкополосности канала. "Синхронизовать" клиентов можно будет дифференциацией оплаты для разных временных интервалов, и группированием клиентов, заказавших близкие времена начала демонстрации фильмов, путем предварительного оповещения. Но несмотря на все эти ухищрения, локальные серверы должны будут иметь сложную иерархическую систему буферной памяти, базирующейся на разных принципах работы (CD, магнитная лента, дисковая память и даже RAM).

Практическая реализация фантастической схемы, предложенной в предыдущем абзаце, уже осуществляется в США и Канаде. Здесь есть немало проблем, например, нужен дешевый широкополосный кабельный модем (смотри раздел "Модемы", там же приведена схема подключения телевизора-терминала через кабельный модем). Предстоит написать огромное число различных сервисных программ, но все базовые технологии уже существуют.

MPEG-3 разрабатывался для систем телевидения высокой четкости с разрешением 1920×1080×30 при скорости потока данных 20-40 Мбит/с. Этот формат стал частью стандарта MPEG-2. Формат MP3 (не надо смешивать с MPEG-3) предназначен только для сжатия аудиоинформации. В формате МР3 предусмотрено три вида сжатия двухканальных аудио данных join stereo, stereo, dual channel (последний обеспечивает наилучшее качество).

Принципиально новым шагом в обработке мультимедиа стал стандарт MPEG-4, где впервые был введен объектный подход к анализу изображений и звука. Здесь же введено понятие сцены и базовые принципы ее описания, заложены основы интерактивного взаимодействия слушателя/зрителя со сценой, впервые рассматриваются в практической плоскости вопросы интеллектуальной собственности.