Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Звуки Интернет

А. П. Майоров

Уже который год подряд развитие Интернет опережает самые оптимистические прогнозы. В списке наиболее привлекательных приложений для Сети одно из первых мест занимают мультимедийные технологии, а среди них – передача звуковых потоков.

Технологии передачи звуковых потоков по сети зародились сравнительно недавно, но прогресс оказался настолько значительным, что теперь уже можно считать распространение звуковых программ через Интернет столь же привычным, как загрузку графических и текстовых файлов.

Когда говорят о мультимедийных технологиях в Интернет, то, как правило, имеют в виду телефонию, реже — анимацию и видео. А между тем популярность радиовещания через Интернет так велика, а требования к передаче высококачественных звуковых потоков настолько отличаются от организации дуплексного телефонного разговора, что есть смысл поговорить о них особо.

По мере приобретения опыта прояснились технические требования к протоколам передачи, серверным и клиентским программам. Разговор пойдет об алгоритмах кодирования, достижимых скоростях передачи пакетов, масштабировании и качестве результирующего звука. Эти требования нельзя детализировать, пока не уточнено назначение потоков, т. е. не выяснен круг его потребителей.

Как это часто случается с техническими новинками, первое время после появления звуковых потоковых технологий было не ясно, как и где применять их, была лишь предоставлена техническая возможность. Первые шаги были робкими, а результаты — очень скромными (см.: Сети и системы связи. 1996. № 8. С. 98). Однако сама возможность слушать музыку и новости из любой точки Земли по паре медных проводов вскружила голову многим, в том числе и автору. Желания и возможности

Появилось несколько возможных способов применения звуковых потоков в Интернет. Почти очевидным стало перенесение систем радиовещания из обычного радиоэфира в цифровые сети. Тысячи радиостанций установили у себя потоковые серверы и начали передавать свои обычные «живые» программы в Интернет.

История радиовещания насчитывает не один десяток лет, и здесь уже давно произошло разделение по жанровому признаку. Одни радиостанции передают только новости, комментарии, интервью, а другие — только различную музыку. Немало радиостанций работают в смешанном режиме, т. е. регулярно передают новости, а между ними — тематические программы. И наконец, радиостанции так называемого иновещания используют особенный формат, учитывающий условия распространения радиоволн и поясное время в местах приема.

В принципе руководство радиостанций стремится обеспечить качество приема через Интернет, по крайней мере, не хуже, чем с помощью радиоволн. Это означает, что речь желательно передавать в полосе частот до 5—6 кГц, а музыку — до 10—12 кГц, причем в стереофоническом режиме, т. е. передавать два канала одновременно.

Однако скорости передачи звуковых потоков в Интернет для большинства потенциальных слушателей все еще ограничены, и приходится идти на некоторые компромиссы. Усовершенствование алгоритмов кодирования позволило получить вполне удовлетворительное качество звука при умеренной скорости передачи. С учетом реального положения дел сложился ряд значений скоростей, применяемых для радиовещания через Интернет. Хотя новостные и тематические передачи неплохо звучат при скорости потока всего 8 Кбит/с, многие радиостанции используют скорость 16 Кбит/с. При такой скорости хорошо воспроизводится и музыка, а для стереофонической передачи музыкальные радиостанции используют скорость потока 20 Кбит/с. Качество воспроизведения такого сигнала уже можно признать отличным.

Второе, не менее очевидное применение звуковых технологий — продажа музыкальных компакт-дисков через Интернет. На Web-страницах большинства звукозаписывающих компаний можно найти соответствующие предложения. Процесс продажи примерно одинаков: демонстрируются обложка и выходные данные альбома и предлагается прослушать фрагменты одной или нескольких дорожек. Если мелодия понравилась, диск можно тут же заказать, оплатив покупку с помощью кредитной карточки. Для таких приложений применяют скорости 16 и 20 Кбит/с (моно и стерео соответственно).

Еще одно применение, никак не связанное с традиционными средствами массовой информации, — это архивы с фонограммами выступлений и интервью с важными персонами. Здесь качество звука не так критично, как при передаче классической музыки. Часто встречаются архивы со звуковыми файлами, которые сначала нужно полностью загрузить на жесткий диск компьютера, а уже затем прослушать. Это экономит средства на установку специального потокового сервера и не очень обременительно для пользователей, учитывая высокую степень компрессии потоковых форматов и, значит, небольшое время загрузки файлов.

Несмотря на то, что большинство слушателей до сих пор соединяются с Интернет, в лучшем случае со скоростью 33,6 Кбит/с, на некоторых Web-страницах предлагается выбрать и большие значения скорости передачи потока. Их обозначают как ISDN (64 Кбит/с), двойная ISDN (128 Кбит/с) и даже Т1 (1,5 Мбит/с). Не забыты и получившие признание, хотя и не стандартизованные, модемы по технологии 56К. Естественно, с повышением скорости потока качество звучания возрастает, приближаясь к качеству звучания компакт-дисков.

От теории к практике

Итак, звуковые потоки в Интернет стали вполне привычным явлением. Число радиостанций, передающих «живые» и предварительно записанные программы, перевалило, вероятно, за тысячу (www.timecast.com), а число Web-узлов, использующих звуковые технологии, — и того больше.

Однако каждый читатель, хоть немного знакомый со спецификой функционирования Интернет, в этом месте насторожится, поскольку знает, что простая загрузка файлов по протоколу ftp часто проходит с большими трудностями, толчками, а то и вовсе прерывается. И он будет прав, поскольку так оно и есть на самом деле.

Составляющие Интернет сети опутывают всю планету и совокупный трафик по большей части создается активностью людей, привязанных к биологическому циклу, а проще говоря, живущих по Солнцу. Поэтому прохождение пакетов данных по Интернет сильно меняется в течение дня.

Здесь уместно провести аналогию с коротковолновым радиовещанием, где распространение радиоволн напрямую связано с временем суток и состоянием ионосферы на пути следования луча. Неопределенность прохождения радиоволн и придает дальнему приему (DX) оттенок таинственности и притягивает так много слушателей. Похоже, что у любителей DX появилась новая сфера интереса. Ведь в силу приведенных причин Интернет по своей непредсказуемости напоминает радиоэфир, только проявляется это по-другому. Видимо, рассчитывая завоевать сердца любителей DX, фирма Ituner оформила интерфейс своего совместимого с форматом RealAudio клиента в виде радиоприемника.

Стандарты компрессии MPEG

Редко бывает так, чтобы задолго до начала массового применения какой-либо технологии были приняты соответствующие стандарты. В области компрессии видеосигналов это свершившийся факт — стандарты серии MPEG уже готовы (www.mpeg.org). Также все готовы к развертыванию цифрового телевидения и «видео по запросу». Нужно только запустить спутники, развернуть сети, наладить эффективное производство передающей и приемной аппаратуры. Стандарты разработаны с большим запасом. Например, они предусматривают передачу в одном потоке с движущимися изображениями до шести звуковых каналов для пятиканальной системы передачи звука так называемой Surround Sound и плюс еще один низкочастотный канал для спецэффектов. Аппаратура, способная выполнять высокие технические требования стандартов к обработке видеосигналов, до сих пор чрезвычайно дорога. Однако электроника развивается очень быстро и начало цифровой эры в телевидении ожидается еще до 2000 г.

Аппаратура, в которой начато применение части стандартов MPEG, относящихся к звуковым сигналов, уже существует и стоит недорого. Обычная настольная система с процессором Pentium 200 способна кодировать файлы по алгоритму уровня 3 (самого сложного) с трехкратным замедлением (т. е. 5-минутный звуковой файл из исходного формата WAV перерабатывается в формат МР3 за 15 минут), а проигрывать эти сжатые файлы можно на значительно более простых системах.

***

Чтобы успешно принимать звуковые программы через Интернет, нужно представлять особенности прохождения пакетов и уметь предвидеть ситуацию. Качество приема зависит от наличия заторов на пути между звуковым сервером и вашим компьютером. Причем деградация качества приема проявляется прежде всего в прерываниях потока. Если они редки и непродолжительны, то при прослушивании речи с ними еще можно мириться. Но при прослушивании музыки пропадания звука настолько неприятны, что лучше вообще переключиться на другую «волну».

Еще одна особенность приема звуковых потоков через Интернет связана с их источником. В случае предварительно записанного звукового файла его воспроизведение после перерыва начинается с того места, где оно прервалось. При передаче «живой» программы фрагменты речи или музыки, которые пришлись на время затора в сети, пропадают полностью. При этом часто трудно следить за содержанием передаваемого материала.

Собственный двухлетний опыт автора показывает, что ситуация с доступом в Интернет меняется в лучшую сторону и реальная скорость передачи постепенно увеличивается. Нередко получасовую программу, передаваемую со скоростью 16 Кбит/с, удается прослушать вовсе без перерывов, причем, как ни странно, не глубокой ночью, а ранним вечером. Правда, в каждом конкретном случае подключения нужно провести собственное исследование. В моем случае, вполне возможно, помогает то, что трасса сигнала пролегает по спутниковому каналу компании «Телепорт-ТП», которым пользуется ее дочернее предприятие «Портал»— поставщик услуг Интернет.

Участники событий

Неудивительно, что появление звуковых технологий пробудило интерес у многих производителей программных продуктов. Бесспорным лидером в этой области мультимедийных технологий является компания Real Networks (прежнее название Progressive Networks). Начав свою деятельность сравнительно недавно, она быстро стала лидером потоковых (звуковых, видео- и анимационных) технологий. Компания поставляет несколько продуктов — кодировщики, потоковые серверы и клиенты для наиболее распространенных компьютерных платформ. И она не единственная. Например, Всемирная сеть радиовещания (www.wrn.com) предлагает на выбор потоки сразу для нескольких вариантов технологии. Не обошлось здесь и без участия Билла Гейтса, стремящегося укрепить позиции компании Microsoft в Интернет. Недавно запущенная технология под названием NetShow использует на стороне пользователя клиентскую программу nsplayer, которая также способна принимать аудио- и видеопотоки, правда, записанные в своем собственном формате. Недавно было объявлено, что между компаниями Microsoft и Real Networks заключено соглашение относительно совместимости компонентов NetShow с технологией RealAudio.

Существует еще несколько менее известных, потоковых звуковых технологий.

Четвертая революция в звукозаписи

Со времени изобретения Томасом Эдисоном фонографа, вернее после появления первых грампластинок, прослушивание музыки стало излюбленным развлечением людей, по популярности уступающим только, пожалуй, телефону.

До сих пор те первые хрупкие и массивные диски, вращающиеся при проигрывании с частотой 78 об/мин, можно увидеть в старых кинофильмах и встретить у любителей. Впоследствии появление этих грампластинок назвали первой революцией в звукозаписи. Именно тогда сложился временной формат для музыкальных произведений, равный 3—5 мин.

Маленькие хитрости

Получение звуковых потоков из Интернет уже сравнивалось с обычным радиолюбительством. Здесь можно сформулировать несколько простых правил, помогающих наиболее эффективно использовать технологию. Все сказанное относится к частным пользователям Интернет, которые получают доступ по коммутируемым телефонным линиям и работают по протоколу V.34 (с максимальной скоростью 33,6 Кбит/с). Очевидно, именно на них и рассчитаны радиопередачи. Передача же потоков внутри корпоративных сетей представляет отдельную проблему и выходит за рамки этой статьи.

Итак, судить о «бодрости» сети можно уже в момент соединения с сервером поставщика услуг. Если приходится набирать номер много раз и соединяться с задержками, то, скорее всего, прием звуковых программ будет неудовлетворительным. Поэтому сеанс лучше перенести на другое время. Если же сервер поставщика услуг ответил мгновенно и «живо», у вас есть шанс послушать любимые программы без перерывов.

Многие программы-клиенты способны самостоятельно соединяться с нужным звуковым сервером и принимать программы без помощи браузера. В некоторых из них предусмотрены для этого специальные кнопки, запоминающие адреса. Нет причин отказываться от предлагаемого удобства. Однако такие клиенты, например RealPlayer Plus, приобретаются за некоторую сумму.

Фактически того же самого можно добиться и с бесплатными клиентами с помощью ярлычков, помещаемых на «рабочем столе» компьютера, прежде всего с исключительно популярным RealPlayer. Ярлычки указывают на файлы с адресом звукового сервера. Эти файлы создаются с помощью команды save link as, поданной из браузера.

Можно уменьшить раздражение от прерывания звукового потока, увеличив время буферизации пакетов. Правда, тогда, в первый момент после запуска потока, придется дольше ждать начала звучания, но зато прием будет реже прерываться из-за заторов в сети.

Можно пойти и на искусственное снижение скорости соединения, изменив значение соответствующего параметра в установках программы клиента. Дело в том, что многие серверы взаимодействуют с вашим клиентом и подстраивают характеристики передаваемого потока под конкретные значения параметров и состояние сети. Этот же прием помогает освободить часть полосы пропускания канала для другой работы, более полезной, чем прослушивание музыки, например загрузки файлов.

Вторая революция началась в момент изобретения долгоиграющей грампластинки (long play — LP), частоту вращения которой удалось понизить до 33 об/мин. Это были диски из более пластичного материала, которые реже бились, а время звучания на обеих сторонах увеличилось до 45 мин. Вскоре научились записывать сигнал двух каналов одновременно, причем каждый на своей стороне канавки, — так появились стереофонические пластинки. Между прочим, изобретение LP считается одним из высших достижений ХХ века.

Уместно напомнить и еще об одном формате грампластинок, существовавших параллельно с LP, так называемых «сорокапяток» или «синглов». Первое название происходит от частоты вращения диска проигрывателя — 45 об/мин, второе, — от факта записи на пластинке всего одной песни (на самом же деле на второй стороне часто записывали еще одну, второстепенную песню).

LP просуществовали четверть века, пока не свершилась третья революция — появились лазерные или компакт-диски (CD). Вытеснение LP произошло быстро, как и положено при революциях. CD царствуют в одиночестве до настоящего времени.

Но похоже, вот-вот разразится следующая революция в звукозаписи, четвертая по счету. Причем она не будет связана с какой-либо новой материальной технологией. Имеется в виду возникновение возможности распространения оригиналов музыкальных произведений электронным способом — по сети. В данном случае термин «оригинал» означает, что копии ни в чем не уступают исходному произведению. Фактически это клонированные оригиналы.

Теперь сделаем некоторые разъяснения. Уже очень давно звукозапись наряду с кинематографом является одной из самых прибыльных отраслей шоу-бизнеса. И в ней отлажены совершенные товарно-денежные отношения. Права авторов, исполнителей и предпринимателей тщательно отрегулированы. Существуют ассоциации и профсоюзы, которые зорко следят за нарушениями этих прав. В частности, правила шоу-бизнеса предполагают четкий контроль за тиражированием произведений.

Например, когда возникла цифровая технология записи на магнитную ленту DAT, позволяющая записывать фонограммы с не уступающим CD качеством и делающая тем самым клонирование оригиналов бесконтрольным, «правозащитным» организациям удалось добиться ее запрета.

В этом деле есть и оборотная сторона медали, повернутая к потребителям музыкальной продукции. Звукозаписывающие компании постепенно создали четко функционирующий рынок, где альбомы в виде CD или магнитофонных кассет продаются по цене около 15 долл. за штуку. Если оставить в покое шедевры, каких в истории мировой культуры немало, то по отношению к прочей продукции в этой отрасли «промышленности» действует следующая схема. Какая-либо музыкальная группа с помощью радиостанций и телевидения «раскручивает» одну-две песни, а затем записывают их на CD, а в придачу к ним — еще десяток прочих песен. Покупатель платит те самые 15 долл. именно за весь набор. Не правда ли, это похоже на знакомую всем нам торговлю с нагрузкой. Между прочим, во время расцвета «синглов» можно было купить маленькую пластинку всего с одной, ну максимум с двумя песнями, так сказать без нагрузки.

Теперь перейдем к предпосылкам грядущей четвертой революции. Во-первых, достижения в технике кодирования позволяют создать сильно сжатую копию оригинала. Во-вторых, массовое распространение электронной торговли в Интернет уже ни у кого не вызывает сомнений. Наконец, технология шифрования также, можно сказать, достигла стадии массового внедрения. Осталось соединить все эти компоненты в единое целое и совершить упомянутую революцию.

По крайней мере одна такая система уже разработана (www.liquidaudio.com) и учитывает все аспекты распространения музыкальных произведений. После загрузки и установки бесплатного клиента вы получаете возможность прослушать музыкальный фрагмент, чтобы понять, действительно ли это то, что вам нужно. Вы видите все выходные данные товара: обложку, состав исполнителей, держателей авторских прав, тексты, ноты, цитаты и статьи профессиональных критиков. Вы можете заказать и оплатить альбом в виде CD, который доставят вам по указанному адресу, или (внимание!), выбрав всего одну песню, оплатить и сразу же получить оригинал в виде файла на свой компьютер. Вот эту возможность выбирать отдельные произведения и считают началом четвертой революции.

Как ни странно, но такая система распространения выгодна всем. Снижаются производственные расходы, поскольку отпадает необходимость вообще в каком-либо производстве. Таким способом можно распространять самые экзотические произведения, которые при обычной схеме дистрибуции никогда бы не увидели свет. Исчезает зависимость от тиража.

Да, но не все же имеют компьютеры, возразит мне проницательный читатель. Разработчики системы учли и это обстоятельство. Тот же клиент-плейер имеет кнопку, которая позволяет записывать законно приобретенное произведение на лазерный диск в формате CD. И вы получаете самодельный диск с записью только избранных произведений. Все очень гуманно.

Ну хорошо, скажете вы, а что мешает какому-либо «предпринимателю» тиражировать и продавать такие самодельные диски. Оказывается учтен и такой ход мысли. Когда вы покупаете песню, сервер снабжает вашу копию неразличимыми «водяными» знаками, по которым при необходимости можно будет восстановить историю пиратского воспроизведения.

В Интернет уже встречаются предложения отдельных песен по цене около 2 долл. Но, как это всегда бывает на массовом рынке, стоит только начать, как цены «поползут» вниз.

Новая технология, по-моему мнению, восстановит справедливость в искусстве, т. е. поможет установить истинную ценность произведений. А магнаты шоу-бизнеса должны будут признать факт свершения революции или исчезнуть.

Компрессия без снижения качества

Однако в области цифровой звукозаписи есть и другие достижения, нашедшие свое отражение в Интернет. Одно из них — применение для обработки оцифрованных звуковых файлов алгоритмов компрессии, входящих в стандарты MPEG. Дело в том, что звуковые файлы, оцифрованные с помощью ИКМ-модуляции, имеют огромные размеры. Так на обычном компакт-диске емкостью около 700 Мбайт размещается фонограмма продолжительностью 70 мин, т. е. одна минута звучания занимает 10 Мбайт.

При разработке стандартов MPEG ставилась задача выработать алгоритмы и системы передачи видеоизображений и сопровождающего их звукового сигнала с наименьшей скоростью потока. Применительно к звуку были разработаны и стандартизированы алгоритмы трех уровней сложности. Самый сложный и совершенный из них — уровень 3, ставший исключительно популярным в Интернет. Он позволяет сократить размер файла более чем в 10 раз, т. е. достичь удельной плотности 1 Мбайт/мин. Сжатым файлам принято давать расширение МР3 (или МР2 для алгоритма уровня 2). Загрузка файлов МР3 требует значительного времени, что при современном состоянии Интернет для большинства энтузиастов уже не представляет непреодолимого препятствия. Сокращение размеров музыкальных файлов (5—7 Мбайт на одну песню) и простота их производства породили великое множество Web-узлов, вернее ftp-серверов, на которых всеобщему вниманию представлены сотни и тысячи музыкальных произведений. К сожалению, эти добровольные «компрессоры» порой нарушают авторские права артистов. К тому же техническое качество копий также оставляет желать лучшего, ведь многие из этих добровольцев незнакомы с профессией звукорежиссера. Популярности МР3-музыки способствует и создание множества бесплатных клиентов для воспроизведения файлов.

Сама по себе технология МР3 просто замечательна, но она станет по-настоящему сетевой только после увеличения скорости передачи до 200—300 Кбит/с. Вот тогда МР3-музыку можно будет передавать в потоковом режиме.

***

На фоне отвлеченных споров о будущем Интернет, о протоколах и стандартах, призванных обеспечить внедрение новейших технологий, отрадно наблюдать, как одна из них развивается практически. Причем в данном конкретном случае понятно назначение информации и известны ее потребители. Разработанные звуковые технологии масштабируемы, опираются на уже существующие стандарты и готовы к переносу в более скоростные сети, как только те станут реальностью. Тогда по сети будут передаваться звуковые потоки с качеством CD и без всяких перерывов.





  
2 '1998
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Не думай о минутах свысока

локальные сети

• Проблемы множественной адресации серверов Windows NT

• ВЛВС: стандарты p и Q на подходе

• Невыдуманные истории

корпоративные сети

• Системы ERP: основные задачи и область применения

• Сетевые тестеры и анализаторы протоколов

• Беспроводные мосты на 10 Мбит/с

• Системы видеоконференц-связи стандарта H.323

системы учрежденческой связи

• Телефакс, приносящий прибыль

услуги сетей связи

• Магистральные коммутаторы ATM для распределенных корпоративных сетей

• Средства связи подключения к ISDN

• О телефонистах замолвите слово...

• Адаптеры ISDN

• "Камень" решили сдвинуть "сверху"

• Аббревиатуры, применяемые при измерениях в ИКМ-системах

интернет и интрасети

• Звуки Интернет

• "Петербургское оптическое волокно"

• Файловая система для Интернет: WebNFS или CIFS

• Кэширование Web-трафика с помощью серверов-посредников

защита данных

• Как защитить сеть от "взлома"?

• Современные технологии сетевого резервного копирования

новые продукты

• FastStor: широкие возможности применения, Новый коммутатор Catalyst, Маленькие радости от MiLAN Technology

бизнес

• От РИФа к РИФу

только на сервере

• Измерения в системном администрировании

• Архитектура клиент–сервер или Web: выбор разработчика



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх