Способи доставки та носії мультимедійних продуктів

Для надання користувачу довільної мультимедійної продукції необхідні засоби її доставки від виробника до користувача. Ці засоби є різними для різних типів доставки.

Виділяють два основні типи доставки мультимедійної продукції: автономну, чи офлайн (offline), та неавтономну, чи онлайн (online), доставки [110, с. 27]. За неавтономної доставки для передачі мультимедійної продукції з одного комп’ютера на інший, наприклад, з сервера на звичайний персональний комп’ютер приватного користувача, використовується комп’ютерна мережа. Ця мережа може бути як локальною, так і глобальною (Інтернет). Автономна доставка потребує наявності переносних носіїв (засобів збереження інформації. Ці носії повинні вміщати величезні обсяги різнорідної інформації, надавати швидкий доступ до окремих її компонентів, забезпечувати якісне їх відтворення, і при цьому бути досить дешевим, компактним і надійним. Першим носієм, який задовольнив цим вимогам, став оптичний диск. У перших системах мультимедіа були використані аналогові диски (їх зазвичай називають «відеодисками») діаметром 12 або 8 дюймів. Відомі 12–дюймові диски стандарту LV (Laser Vision), який підтримується Sony, Philips та Pioneer. Інформація записується на лазерний диск по спіралі, кожен виток цієї спіралі називається доріжкою.

Існують 2 способи запису інформації на лазерні диски — CAV (Constant Angular Velocity, з постійною кутовою швидкістю) і CLV (Constant Linear Velocity, з постійною лінійною швидкістю). При записі CLV диски вміщають по 1 годині відео на кожній із сторін (диски CLV називають також «довгограючими»), проте їх інтерактивні можливості обмежені, тому такі диски не знайшли застосування в системах мультимедіа. Диск CAV вміщає на кожній доріжці один відеокадр (точніше, два півкадри, що містять парні і непарні рядки кадру). Диск обертається з постійною швидкістю близько 30 об/с, забезпечуючи необхідні для NTSC 30 кадрів / с. Кожна із сторін диска має 54000 доріжок, тобто вміщає 30 хвилин відео NTSC (диски для PAL — 37 хвилин). Кожен кадр має свій номер (адресу), за яким можливий прямий доступ до будь-якого кадру. Разом із зображенням записуються дві звукові доріжки.

Проміжний, “аналого–цифровой” формат лазерних дисків — LVROM, або AIV (Advanced Interactive Video, покращуване інтерактивне відео) — дозволяє поєднувати на одному диску аналогове відео з цифровим звуком і даними.

Найчастіше при автономній доставці мультимедіа інформації застосовуються суто цифрові типи дисків CD: CDROM, CD–R, CD–RW, які мають діаметр 5.25 дюйми та вміщають 700 Мбайт інформації. Диски CDROM виготовляють промисловим способом (методом штампування); диски CD-R (CD-Recordable) та CD-RW (CD-Rewritable) призначені для запису та перезапису на лазерному записуючому приводі комп’ютера. Завдяки високій ємності (до 700 Мбайт) за відносної дешевизни цифрові оптичні компакт-диски (CD), для роботи з якими комп’ютери споряджувалися відповідними приводами (CD-ROM’ами), отримали широке розповсюдження з середини 90-х років. У перших приводах швидкість передачі даних була недостатньою для відтворення відео та звуку.

З 1995 р. випускаються аналогічні за формою та матеріалом цифрові відеодиски DVD (Digital Video Disk), які пізніше пристосували для збереження довільної інформації у цифровій формі з відповідною зміною назви (Digital Versatile Disk). Такий DVD-диск має значно більшу за CD ємність (до 17 Гбайт за двостороннього запису) за стандартною для приводів компакт-дисків швидкості відтворення. У багатьох DVD-дисках є анімовані меню, за допомогою яких користувач може активувати субтитри, змінювати мову чи переміщатися у потрібний момент фільму. Ці диски можуть містити текстові файли, галереї зображень чи комп’ютерні ігри, що робить їх зручним носієм перспективних мультимедійних продуктів.

У DVD-дисках застосований новий формат секторів, надійніший код корекції помилок, покращена модуляція каналів. Відеосигнал, що зберігається на DVD-відеодиску, отримується стисканням студійного відеосигналу CCIR-601 за алгоритмом MPEG-2 (60 полів в секунду з роздільністю 720x480). Якщо зображення складне або швидко змінюється, можливі помітні на око дефекти стискання типу дроблення або розмитість зображення. Помітність дефектів залежить від правильності стискання і його величини (швидкості потоку даних). При швидкості 3,5 Мб/с дефекти стискання деколи бувають помітні; при швидкості 6 Мб/с стиснутий сигнал майже не відрізняється від оригіналу.

Диск DVD/CDROM являє собою диск з прозорої пластмаси (полікарбонату), на одній з поверхонь якого нанесений тонкий металевий світловідбиваючий шар та шар прозорого захисного лаку [46]. Цей сріблястий металевий (переважно алюмінієвий) шар добре видно з тильного боку прозорого диска. У ньому є мікроскопічні поглиблення — піти (pits), створені в процесі його запису (копіювання з оригіналу), які відповідають двійковим нулям. Двійкові одиниці представлені границями між пітами; чергування заглиблень та проміжків між ними відповідає двійковим кодам зберіганої інформації.

Типова довжина піта — 0,8¸3,2 мкм, ширина — 0,4 мкм, глибина — 0,12 мкм, відстань між окремими доріжками — 1,6 мкм. На одному дюймі (2,.54 см) поверхні диска розміщується 16 тис. доріжок (для порівняння — на одному дюймі магнітного диска поміщається лише 96 доріжок). Завдяки таким малим розмірам пітів звичайний CD вміщає величезний об'єм інформації — близько 700 Мбайт.

Робочою є лише одна поверхня диска CD. Вона захищена товстим шаром лаку, на який часто наносять барвисту етикетку. У програвачі диск обернений цією стороною назовні. Протилежна (тильна) сторона використовується для зчитування лазерним променем. Промінь проходить крізь неї, оскільки основа диска — прозора пластмаса. Товщина диска 1.2 мм, зовнішній діаметр 120 мм, діаметр внутрішнього отвору 15 мм.

У CD/DVD–R/RW дисках між полікарбонатною основою та світловідбиваючим шаром нанесено ще один, реєструючий шар, у якому лазерним променем створюються оптичні аналоги пітів – ділянки з різними оптичними властивостями (коефіцієнтом пропускання та відбивання) (рис. 7.1). Довжина хвилі лазерного променя при записі, як і при читанні, складає 780 нм, але його інтенсивність має бути більшою; бажане також автоматичне регулювання підсилення фотоприймача.

Для одноразового запису використовуються чисті CD-R диски, що являють собою звичайний компакт-диск з відбиваючим шаром переважно з золотої або срібної плівки, між яким і полікарбонатною основою сформовано реєструючий шар із органічного матеріалу, що темніє при нагріванні (рис. 7.1). В процесі запису лазерний промінь нагріває окремі ділянки реєструючого шару, які темніють і розсіюють світло, утворюючи ділянки, подібні пітам.

Рис. 7.1. Структура дисків CD / DVD

У CD-RW дисках реєструючий шар створено з матеріалу, що змінює свою прозорість під дією лазерного променя внаслідок зміни структури матеріалу при нагріванні лазерним променем вище критичної температури з аморфної на кристалічну і навпаки, що дає змогу не лише записувати, але й витирати інформацію з таких дисків. CD-RW витримують до декількох десятків тисяч циклів перезапису, хоча відбиваюча здатність у них найнижча з усіх оптичних дисків. Для запису інформації на компакт-диски використовується спеціальне програмне забезпечення. Найрозповсюдженішими програмами є WinOnCD та Nero.

Програвачі комп'ютерних компакт-дисків, звані CD/DVD - драйвами, бувають двох типів: зовнішні (зі своїм корпусом) і внутрішні — вбудовані в системний блок комп'ютера, якими нині споряджений майже кожний комп’ютер, окрім наймініатюрніших NetBook’ів та КПК. У програвачі є електродвигун зі стежачою системою, яка забезпечує точне зчитування доріжки лазерним променем і незмінну лінійну швидкість зчитування. Тому швидкість обертання диска непостійна і змінюється від 500 об/хв для внутрішньої частини диска, з якої починається зчитування, до 200 об/хв для зовнішньої. Спеціальний оптоелектронний блок має пристрої для стабілізації випромінювання лазера, автоматичного фокусування, стеження за доріжкою при битті диска і вибору треків диска для прочитування. Для зчитування інформації з оптичного диска використовується напівпровідниковий діод з фокусуючою і стежачою оптичною системою. Внутрішня поверхня диска, на яку кладуть диск на підставку (у касету) дисковода, знаходиться не у фокусі оптичної системи лазерного випромінювача. Діаметр світлової плями від лазера, який створює конус світла, що сходиться, близько 1 мм. Тому помірні забруднення неробочої поверхні, наприклад, порошинки на ній, відбитки пальців і навіть невеликі подряпини практично не впливають на відтворення.

Неавтономне розповсюдження мультимедійних засобів за допомогою локальних мереж чи Інтернет, майже завжди використовують модель «клієнт – сервер» [110, с. 69], за якої програми-сервери на комп’ютері сервері «прослуховують» канал зв’язку для виявлення запитів від програм-клієнтів, які можуть запускатися на довільному комп’ютері в межах мережі. У відгук на запит сервер відсилає клієнту інформацію чи послугу; і запити і відгуки побудовані у відповідності з протоколами – наборами правил, що визначають їх формат та дії, які мусять виконувати сервер та клієнт при отриманні запиту та відгуку. У випадку World Wide Web Web-сервери і клієнти спілкуються за допомогою протоколу НТТР (Hyper Text Transfer Protocol), розробленого для передавання гіпертексту. Проте сьогодні інформація, що передається через Всесвітню мережу, є гіпермедійною, оскільки вона може містити графіку, звук, відео, MIDI-файли (Musical Instrument Digital Interface – цифровий інтерфейс музичних інтерфейсів), інші види інформації та програми.

HTTP забезпечує зв'язок між Web-серверами та їх клієнтами. Клієнт спочатку надає запит до сервера, а потім встановлює зв'язок з Web-сторінкою. Ім’я сервера і розташування файлу, який містить інформацію про web-сторінку, отримуються з уніфікованого вказівника інформаційного ресурсу (Uniform Resource Locator, Url) Web-адреси, наприклад, http://www.multimedia.org/DM2/index.html, де http:// вказує на необхідність застосування для отримання інформації протоколу НТТР, www.multimedia.org – ім’я домену, за яким визначається сервер, а DM2/index.html - ім’я файлу у його файловій системі. Сервер відповідає, надсилаючи зміст цього файлу з певною додатковою інформацією про формат відправлених даних (текст HTML, графіка GIF, звук, відео тощо).

Клієнтами World Wide Web найчастіше виступають такі браузери, як Internet Explorer та Mozilla Firefox, через які здійснюється інтерактивний доступ до Web-сторінок. Web-броузери є багатопротокольними (тобто здатними здійснювати обмін інформацією за кількома різними протоколами) клієнтами, зокрема, майже всі браузери можуть завантажувати файли за допомогою протоколу обміну файлів FTP (File Transfer Protocol). Сучасні браузери підтримують для аудіо- і відеоінформації роботу у реальному масштабі часу за допомогою спеціальних протоколів.

Більшість серверів надає доступ до web-сторінок також за допомогою інтерфейсів інших встановлених на комп’ютері програм, що дає змогу динамічно створювати web-сторінки, вводячи в них інформацію з різних джерел і у різних форматах. Стандартом для даних інтерфейсів є спільний шлюзовий інтерфейс CGI (Common Gateway Interface), хоча сьогодні все активніше використовуються такі інструменти, як активні сторінки сервера ASP (Active Server Pages) компанії Microsoft, WebObjects компанії Apple та відкриті стандарти РНР та JSP. внаслідок їх більшої ефективності та інтегрованості з СУБД.

Локальні мережі часто використовують ті ж самі протоколи, що й Інтернет, на основі протоколу ТСР/ІР. У цьому випадку для передачі мультимедійної інформації по локальній мережі можна використовувати протокол НТТР. Так побудовані локальні мережі називають Intranet-мережами. Вони дають змогу застосовувати Web-браузери для доступу до інформації в локальній мережі організації зі швидкістю, вищою за швидкість доступу через Інтернет. Для роботи з мультимедійними додатками у локальній мережі можуть застосовуватися власні протоколи з розширеним спектром сервісів.

Для передачі різнорідних типів даних, що зберігаються на носіях, через різнотипні мережі, які з’єднують між собою різнорідні комп’ютерні системи, необхідно мати універсальний спосіб визначення типу даних файлу чи інформаційного потоку [45]. Окремі операційні системи підтримують власні методи визначення типу даних, наприклад, за розширенням файлів. Так, у операційній системі Windows файли *.jpg та *.gif найімовірніше міститимуть зображення JPEG та GIF, файли *.swf – анімацію Flash, файли *.MOV - фільми QuickTime тощо, хоча стандарту щодо зв’язку між розширенням файлу та його вмістом немає; крім того, у різних операційних системах можуть застосовуватися різні розширення файлів.

Рішенням цієї проблеми стало створення МІМЕ - багатоцільових розширень електронної пошти у Інтернет (Multipurpose Internet Mail Extension) [110, с. 71]. МІМЕ – це розширення протоколів електронної пошти у Інтернет, які підтримують включення у повідомлення електронної пошти даних, відмінних від текстових у форматі ASCII. Ці розширення частково інтегровані у НТТР, зокрема, відгук НТТР містить заголовок МІМЕ-типу вмісту у вигляді: Content-type: type/subtype, де type (тип) задає загальний тип даних (текст, зображення, звук тощо), а subtype (підтип) – формат типу даних (html, gif, swf тощо). Наприклад, МІМЕ-тип зображення JPEG запишеться image/jpg. Є наступні МІМЕ-типи даних – text (текст), image (зображення), audio (звук), video (відео), model (дані, якими описують тривимірні моделі, наприклад, VRML), message (повідомлення електронної пошти), application (двійкові дані, у т.ч. виконувані програми). Так МІМЕ архів GNU Zip (gzip) запишеться як application/zip, оскільки він має передаватися на обробку програмі, яка розкриває архів zip.

Підтипів існує дуже багато, вони підтримують більшість мультимедійних файлів. Позначення типу файлу визначається Агенцію з виділення імен та унікальних параметрів протоколів Інтернет IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Наприклад, згідно до переліку підтримуваних Web-браузерами типів МІМЕ, затвердженому IANA, фільмам QuickTime присвоюється тип вмісту video/quicktime. Окрім затверджених IANA, браузери підтримують багато інших типів файлів, які вважаються «експериментальними» і починаються з «х-». Так, фільм AVI матиме МІМЕ-тип вмісту video/x-msvideo.

Отримуючи файл з вказаним типом МІМЕ, браузер може або самостійно відкривати документ, або залучати програми, що працюють з даним типом файлу [110, с. 391]. У останньому випадку Web-браузер конфігурують так, щоб для кожного МІМЕ-типу призначалися програми (допоміжні додатки), які працюють з файлами даного типу. Коли браузер не може самостійно відкрити певний отриманий файл, він запускає потрібний допоміжний додаток, наприклад, Adobe Reader для даних типу application/pdf. Водночас для відтворення окремих вбудованих у HTML-сторінку даних (відео, графіки, звуку, анімації тощо) браузери можуть мати або вбудовані програмні коди, що дадуть змогу візуалізувати ці об’єкти, або змінні програмні модулі (plug-ins), які встановлюються самим користувачем. Розповсюдженим змінним модулем є, наприклад, Macromedia Flash Player, який переносить всі функціональні можливості Flash Player у довільний браузер з реалізованим інтерфейсом змінних модулів Netscape, наприклад, у Internet Explorer.

Якщо браузер візуалізує нетекстові дані самостійно, без допоміжних додатків, ці дані інтегруються у вміст Web-сторінки, впроваджуючись у неї за допомогою спеціальних засобів розмітки, наприклад, як об’єкт типу img чи object з відповідним тегом. В результаті отримується режим представлення мультимедіа на основі макету сторінки.

Неавтономна доставка у порівнянні з автономною надає додаткові можливості розповсюдження мультимедійних продуктів, зокрема, доставку у реальному масштабі часу, що створює базу для нових областей застосуванн6я мультимедіа, таких, як відеоконференції чи мультимедійне радіомовлення. Навіть мультимедійні продукти, які традиційно постачаються на автономних носіях (мультимедійні енциклопедії, словники, книги тощо), доповнюються посиланнями на Web-сайти, де можна знайти додаткову чи свіжішу інформацію. Можна говорити про виникнення і укріплення тенденції на інтеграцію автономного і неавтономного способів доставки мультимедійних продуктів.