Тематический план лекционного курса (стр. 13 )

Стандарт Indeo

Фирма Intel разработала метод компрессии/декомпрессии Indeo. В основе метода лежит расчет изображения текущего кадра по данным предыдущего. Передача кадра происходит только в том случае, если расчетные значения значимо отличаются от реальных. Компрессия осуществляется по методу 8х8 FST (Fast Slant Transform), в котором используются только алгебраические операции сложения и вычитания. Степень сжатия в методе Indeo составляет 1,7:1.

8.4. Виды видеоконференций

Большая часть существующих на сегодняшний день систем видеоконференций - это либо аппаратные решения, либо системы, объединяющие аппаратные и программные компоненты. Их можно разбить на три основные группы:

1.  Студийные видеоконференции - системы высшего класса, реализованные преимущественно аппаратными средствами. Они требуют высокоскоростных линий связи и четкой регламентации сеансов. Обычно такая система объединяет одного выступающего с большой аудиторией. Стоимость студийных видеоконференций составляет от 30 тыс. дол.

2.  Групповые видеоконференции обеспечивают одновременную связь между группами участников. Применяются как аппаратные, так и программно-аппаратные решения, которые, как правило, требуют использования специального оборудования и наличия линии ISDN. Стоимость - от 5 до 30 тыс. дол.

Во время серьезных переговоров, дистанционного обучения, медицинских консилиумов в режиме удаленного доступа требуются высокое качество звука и изображения на экране. Для этих целей больше подойдут групповые видеоконференции, где используются высококачественные видеокамеры и устройства аудиосвязи, обеспечивающие HiFi-качество звука и полноэкранное видео. Соответственно, для их проведения необходимы более качественные, чем дисплей ПК, мониторы. Многие системы этого уровня включают такие мониторы в свой стандартный комплект.

Групповая видеоконференция позволяет членам разных групп видеть друг друга и обсуждать конкретные проблемы. Когда у экрана сидят несколько участников, возможности разделения данных могут оказаться не столь актуальными, как в случае диалога двух пользователей, однако ведущие системы этого уровня включают в себя подобные средства.

3.  Персональные видеоконференции - обычно системы программно-аппаратного типа, поддерживающие диалог двух участников. Для проведения конференции необходим ПК с мультимедийными возможностями и канал связи (например, локальная сеть). Стоимость системы варьируется от 1,5 до 7 тыс. дол.

Персональные видеоконференции обеспечивают диалог двух или более (в многоточечном режиме) пользователей с помощью обычного ПК. Комплект такой системы включает в себя кодек (может быть реализован как аппаратно, так и программно), видеокамеру (монтируется на ПК), наушники и микрофоны для аудиосвязи, средства подключения к сети, ПО управления видеоконференцией и прикладные средства для поддержки совместной работы с данными. Требуется ПК с мощным процессором (486 или Pentium), достаточным объемом оперативной и внешней памяти и, как правило, операционной системой MS Windows (3.11, 95, NT).

В процессе общения пользователь имеет возможность видеть как своего собеседника, так и собственное видеоизображение. Часть экрана занимают видеоокна, а в оставшейся части могут размещаться окна приложений совместной работы с данными, которые являются неотъемлемой частью современной системы персональных видеоконференций.

Обеспечивая личное общение вкупе с возможностями сотрудничества на расстоянии, персональные видеоконференции позволяют эффективно организовывать решение текущих бизнес-задач, соединяя, например, разрабатывающих общий проект сотрудников компании, поставщика и заказчика корпоративной продукции, руководителя и работающего дома подчиненного.

Проводимые на Западе исследования показывают, что наиболее бурно развиваются групповые и персональные видеоконференции. Это и понятно: системы именно такого уровня предназначены для решения повседневных задач в различных областях бизнеса, медицины, науки, государственного управления и т. д.

Чтобы обеспечить видеоконференцсвязью несколько участников одновременно, как правило, необходимы специальные устройства - модули управления многоточечными конференциями (Mul-tipoint Conferencing Unit, МCU). Ряд компаний выпускает такие системы, различные по техническим характеристикам и числу поддерживаемых участников. Например, MCU II компании VTEL позволяет проводить видеоконференции более чем с 250 рабочими местами, а устройства MCU компаниb PictureTel обеспечивают связь от 4 до 48 узлов.

Обычно во время многоточечной видеоконференции вы можете видеть на экране только одного участника - того, который говорит в данный момент. Однако в некоторых системах, выпущенных в последние годы (например, MCU компании PictureTel или мультимедийном видеосервере компании Videoserver) реализовано так называемое "непрерывное присутствие" - возможность видеть на экране несколько или даже всех участников видеоконференции. Если MCU поддерживают каскадное подключение, то с помощью определенного числа таких устройств можно охватить видеоконференцсвязью сколь угодно большое число пользователей.

8.5. Виды сетей для видеоконференций

Какую бы систему вы ни выбрали, необходимым условием для проведения видеоконференции, естественно, является наличие канала связи. Как правило, такие каналы обеспечивают сети ISDN, ЛС или обычные телефонные линии. Последние привлекают своей доступностью и дешевизной, однако при скорости передачи 28,8 кбит/с и небольшом размере видеоокна практически невозможно получить частоту смены кадров выше 10 кадров/с, что неизбежно влияет на качество изображения (хотя качество звука может вполне устраивать участников видеоконференции).

До настоящего времени самой распространенной средой передачи для видеоконференции были линии ISDN. Однако аналитики прогнозируют, что в ближайшие годы начнется активное использование настольных видеоконференций в локальных сетях. В связи с этим стоит обратить внимание на устройства поддержки видеконференций, реализующие функции шлюза между ЛС и линией ISDN. Такие системы выпускает, в частности, PictureTel - ее ПК-сервер LiveGateway обеспечивает взаимодействие между локальной сетью и ISDN, что позволяет обойтись без достаточно дорогого подключения ПК непосредственно к ISDN-линии. Шлюзы позволят сотрудникам, работающим в локальной сети компании, связываться по ISDN с удаленными филиалами или сотрудниками, находящимися вне офиса.

Для высококачественных видеоконференций обычно достаточно 384 Кбайт/с, хотя приемлемые характеристики достигаются и на скоростях ISDN - 128 Кбайт/с. Это лишь малая доля полной пропускной способности даже сети 10BaseT, однако четыре или пять одновременно активных видеоконференций способны существенно повлиять на функционирование сети 10BaseT.

Данная проблема имеет три решения. Первое состоит в ограничении числа одновременно активных конференций. Второе заключается в ограничении пропускной способности для пользователей каждой конференции. Третье решение - увеличить доступную пропускную способность сети. Первые два решения можно реализовать с помощью функционирующего на сервере диспетчера, такого как LiveManager компании PictureTel - привратника H.323, координирующего вызовы видеоконференций. Реализация третьего потребует, например, замены концентраторов на коммутаторы для повышения совокупной пропускной способности сети или перехода на сеть 100BaseT. Для очень крупных сетей требования к пропускной способности нуждаются в тщательном анализе, так как базовым магистралям таких сетей придется передавать сотни вызовов видеоконференций.

Кроме того, продукты видеоконференций имеют ограниченные возможности контроля использования и выставления счетов клиентам, однако поддержка подобных средств продолжает расширяться. Очень важное значение имеет интеграция с комнатными системами конференций, даже если они в настоящее время не инсталлированы. По завершении экспериментального этапа апробации данной технологии добавление такой системы конференций станет естественным шагом.

Наконец компании необходимо решить проблемы защиты. Системы видеоконференций становятся более полезными при увеличении расстояния между абонентами. К сожалению, предоставление удаленному пользователю возможности доступа к сети не является первоочередной задачей в списке приоритетов большинства администраторов сети. Вопросы защиты необходимо решить, даже если доступ к видеоконференции - единственный применяемый метод удаленного доступа. Защита имеет значение независимо от того, каким образом поступает вызов - через Internet или через шлюз ISDN H.320. Последний метод гарантирует обычно лучшую защиту. Доступ через Internet можно контролировать с помощью брандмауэра, но последний не всегда хорошо справляется с трафиком видеоконференций. Предоставление избирательного доступа оказывается непростой задачей в случае некоторых брандмауэров и инструментальных средств организации видеоконференций. Например, некоторые администраторы сетей в целях организации видеоконференций для удаленных пользователей и удаленных филиалов предпочитают применять Internet, но не допускают произвольного подключения из любого узла Internet.

ISDN

(Integrated Services Digital Network) - цифровая сеть с интеграцией услуг - цифровая телефонная служба нового поколения. Существуют две разновидности ISDN. Интерфейс основной скорости (BRI, basic rate interface), работающий на скорости 128 Кбит/с, - наиболее распространенная транспортна среда для настольных систем видеоконференций, совместимых с H.320. Интерфейс первичной скорости (PRI) ISDN обеспечивает пропускную способность 1,54 Мбит/с для задач, требующих более высокой скорости передачи.

Наиболее распространенная сетевая инфраструктрура для систем видеоконференцсвязи - цифровые сети с интеграцией услуг. При скорости передачи 128-512 кбит/с они позволяют добиться частоты развертки 30 кадров/с. Как показывают исследования, именно такая частота смены кадров обеспечивает наиболее комфортное для пользователя видеоизображение. Западные аналитики рекомендуют использовать для проведения видеоконференций корпоративного уровня полосу пропускания 384 кбит/с, т. е. три канала ISDN BRI, каждый из которых обеспечивает скорость передачи 128 кбит/с.

ATM и frame relay

Сеть АТМ, как и ISDN, интегрирует данные различных типов - текстовые, графические, аудио и видео. Реализация в АТМ принципа коммутации ячеек обеспечивает высокую пропускную способность с возможностью масштабирования, практически снимает проблему задержек и гарантирует качество предоставляемых услуг. Поэтому ATM-технологию можно считать почти идеальной для мультимедийных приложений, в частности видеоконференций. Однако это достаточно дорогая и еще не вполне устоявшаяся технология, поэтому поставщики систем видеоконференцсвязи проявляют по отношению к ней определенную осторожность.

Технология frame relay разрабатывалась, прежде всего, как средство эффективной передачи пакетов данных и уступает АТМ с точки зрения оптимизации сетевого трафика и предоставления гарантированного сервиса. Тем не менее сети frame relay все больше используются как экономичное средство передачи аудио - и видеоинформации в масштабах крупных корпораций.

Internet

Нельзя не сказать и об использовании Internet в качестве передающей среды для видеоконференций. Конечно, непосредственное общение по Сети выглядит очень заманчиво; в принципе, это возможно с помощью протокола передачи в реальном времени (Real-Time Transport Protocol, RTP, RFC 1889). Однако из-за существующих на сегодняшний день ограничений пропускной способности Internet не может обеспечить высокую частоту смены кадров и отсутствие задержек передачи, а соответственно, не гарантирует от потерь отдельных кадров или частей слов. Поэтому в ближайшие годы видеоконференции на базе Internet, скорее всего, будут уделом достаточно обеспеченных любителей компьютерной экзотики.

8.6. Обзор программного обеспечения

Настольные системы для проведения видеоконференций (desktop) имели раньше плохую репутацию. Они были дорогими и сложными в инсталляции, давали зернистое, дергающееся изображение, которое часто разочаровывало новых пользователей. Отсутствие же достаточно полных стандартов затрудняло или даже делало невозможной совместную работу систем разных изготовителей без потерь в функциональности.

В настоящее время большинство проблем такого рода успешно разрешено. Цены быстро снижаются, простота использования и надежность систем значительно улучшились, а международные стандарты создаются рекордными темпами. Но, хотя именно в последнее время отмечался значительный прогресс, сегодняшний рывок - это результат процессов, которые происходили в течение целого ряда лет.

Управление серверами видеоконференций нельзя отнести к числу сильных сторон большинства продуктов. Хотя они и поддерживают управление на базе Web и SNMP, данные возможности зачастую недостаточно развиты. Интеграция с платформами управления сетями обычно ограничена, но с массовым распространением систем видеоконференций ситуация должна улучшиться.

LIVELAN

В семейство продуктов LiveLAN 3.0 входит клиент LiveLAN, диспетчер LiveManager и шлюз LiveGateway. Клиентское приложение LiveLAN выполняется в среде Windows 95 и Windows NT. Входящая в комплект плата PCI захвата аудио/видео поставляется с цифровой камерой, микрофоном и наушниками. Кроме того, продукт включает инструмент для совместного использования данных под названием LiveShare Plus.

LiveManager функционирует под Windows NT и обеспечивает управление видеоконференцией с факультативными возможностями ограничения пропускной способности. Шлюз LiveGateway обеспечивает связь между конференциями H.320 и H.323. Этот комплекс программного/аппаратного обеспечения функционирует подуправлением Windows NT. Аппаратное обеспечение состоит из адаптера ISDN BRI (на одном сервере может быть установлено до четырех адаптеров).

Приложение LiveManager позволяет управлять службами LiveManager на удаленных системах Windows NT. Система NT, где работает LiveManager, должна иметь фиксированный IP-адрес, чтобы рабочие станции LiveLAN знали, куда обращаться. Инсталляция LiveGateway прошла гладко, хотя адаптер ISDN BRI использует прерывание, а на современных ПК это может оказаться серьезным ограничением. PictureTel располагает адаптером ISDN PRI, в котором данное ограничение устранено: один PRI-адаптер способен поддерживать несколько соединений H.320 и задействовать при этом одно прерывание.

LiveLAN поддерживает H.323; но нестандартные функции данного продукта отличаются большим разнообразием. Например, заглянув в адресную книгу, вы можете увидеть, что каждой записи соответствует определенный тип соединения, включая H.323, H.320 через LiveGateway и LiveLAN. Соединения Local LiveLAN используют идентификационные номера рабочих станций. Записи телефонной книги для звонков в удаленную сеть LiveGateway содержат телефонный номер LiveGateway ISDN и идентификационный номер рабочей станции. Это позволяет автоматически устанавливать соединения одной рабочей станции LiveLAN с другой через ISDN. Входящим вызовам H.320 данная возможность недоступна, поскольку стандарт H.320 разработан для соединений типа "точка-точка". LiveGateway обрабатывает вызовы H.320, маршрутизируя их назначенной станции оператора.

CU-SeeMe

Максимальная скорость работы пакета CU-SeeMe с камерой Connectix QuickCam - 10 кадров/с, и если находящиеся в кадре не совершали резких движений, изображение передавалось весьма плавно. При использовании модема со скоростью передачи ниже 28,8 Кбит/с движения в кадре становились дергаными, а звуковое сопровождение очень далеким от синхронного.

В пакет CU-SeeMe включено приложение Four11 той же компании, позволяющее зарегистрировать свой IP-адрес в каталоге, расположенном на Web, благодаря чему пользователи CU-SeeMe за пределами вашей организации смогут найти ваш адрес и инициировать прямое соединение видеоконференцсвязи.

Пакет CU-SeeMe поддерживает многосторонние конференции, хотя для этого необходимо установить на другой системе, работающей под управлением Windows или Unix и имеющей свой IP-адрес, ПО Reflector компании White Pine. Участники конференции должны соединяться через узел с установленным ПО Reflector. Механизм защиты позволяет ограничить число участников, присвоив каждому из них уникальные идентификатор и пароль. Любой участник видеоконференции видит список всех других участников и может определить, кто его слышит и видит. Кроме того, если кому-то необходимо поговорить автономно, имеется возможность перевести конференцию в режим "один на один".

В состав CU-SeeMe и VideoPhone включены также резидентные "слушающие" программы, которые автоматически предупреждают пользователя и запускают приложение для проведения видеоконференции при поступлении звонка.

Пакет позволяет устанавливать минимальную и максимальную скорости передачи и приема. Скорость передачи/приема по умолчанию составляет 80 Кбит/с, ее можно увеличить ее до 999 Кбит/с. Если вы соединяетесь через модем, то вам, скорее всего, придется снизить скорость, чтобы она соответствовала его возможностям.

CU-SeeMe дает возможность производить и более тонкие настройки - изменять коэффициент гамма-коррекции и частоту "I"-кадров. Частота "I"-кадров показывает, насколько часто полный кадр распределяется ("размазывается") по нескольким другим кадрам. Для того чтобы сделать принимаемое видеоизображение более плавным и снизить потери данных, видеокодек обычно не выводит на экран каждый принятый кадр полностью. Вместо этого он определяет различия между двумя кадрами и добавляет новую информацию к предыдущему кадру. Чтобы скрыть неизбежные потери данных, имеющие место при передаче видеоизображения, видеокодек периодически "размазывает" полный кадр на ряд других кадров. Более надежные, т. е. с меньшим уровнем шумов, средства передачи обычно выигрывают за счет более частого включения полных кадров.

NetMeeting

Система NetMeeting предусматривает несколько возможностей проведения конференций документов. После установления соединения со своим коллегой, принимающим участие в конференции, вы можете передавать файлы или совместно использовать информацию через общий буфер обмена. Плюс к этому NetMeeting позволяет разделять приложения тем же образом, что и программы удаленного управления. Для работы в более свободном режиме вы можете применять общую "грифельную доску". Каждый участник конференции имеет возможность делать свои комментарии на грифельной доске.

В конференции данных может принять участие несколько человек, но аудио - или видеоконференции рассчитаны исключительно на двух участников. Тем не менее у вас есть возможность организовать несколько персональных ("тет-а-тет") аудио - или видеоконференций и переключаться с одной на другую.

Программное обеспечение NetMeeting можно загрузить бесплатно с узла Internet компании Microsoft по адресу: www. . В состав NetMeeting входит один клиент NetMeeting и Internet Locator Service (ILS; более подробно об ILS мы поговорим чуть ниже). Клиент NetMeeting работает под управлением 32-разрядных операционных систем Windows 95 или Windows NT. (Версия для Windows 3.x не разрабатывается.) Что касается аппаратного обеспечения, приемлемой базой для клиента NetMeeting может служить только процессор Pentium, а извлечь все преимущества из NetMeeting можно только с помощью современного аппаратного обеспечения захвата видеоизображений вкупе с камерой.

Установить клиента NetMeeting несложно. Setup Wizard определяет, какое имеется аппаратное обеспечение для аудио и видео, и выполняет тестирование входного аудиосигнала. Вы можете указать адрес по умолчанию для ILS. Установка стандартного клиента гарантирует поддержку модемных и сетевых соединений (для сетей IP и IPX). Конференции документов (совместное использование приложений, дискуссии и передача файлов) могут осуществляться по модемным каналам или сетевым IPX-соединениям, но аудио - и видеоконференции требуют IP.

Клиенты NetMeeting во многом похожи на Internet Explorer компании Microsoft; основное отличие между ними - в окнах с закладками. Окно Directory обеспечивает интерфейс с ILS. К сожалению, в каждый момент времени можно работать только с одним ILS, но возможность быстрого переключения между несколькими ILS в значительной степени спасает положение.

ILS - не единственный способ установить соединение. Ссылки HTML в виде CALLTO:ADDRESS позволяют сделать это с помощью IP-адреса, имени домена и даже адреса электронной почты. В последнем случае поиск адресата осуществляет ILS. Этот тип связи применяется, например, в таких приложениях, как справочная служба.

Закладка SpeedDial позволяет быстро позвонить тем, кто вам недавно звонил. Закладка Current Call показывает, с кем вы общаетесь в данный момент, и отображает видеоизображения для вызовов в рамках видеоконференции. Окно History содержит список последних вызовов.

NetMeeting можно сконфигурировать так, чтобы входящие звонки сопровождались появлением на экране диалогового окна с информацией о звонящем (это весьма удобно, когда вы ограничены во времени и не в силах отвечать на каждый звонок). С другой стороны, NetMeeting можно установить в режим автоответчика.

В режиме многопользовательской конференции одна из рабочих станций NetMeeting выступает в качестве организатора. Участники конференции звонят на хост, чтобы присоединиться к конференции (они могут подключаться или отключаться от конференции в течение всего времени ее проведения).

После начала конференции участники могут использовать функции дискуссии, общего буфера обмена, грифельной доски, передачи файлов и разделения приложения.

Дискуссии ориентированы на текст и реализуются с помощью окна, где вы набираете текст и видите, что печатают другие. Обычно вводимый вами текст видят все участники, но вы можете посылать сообщения выборочно. Такой процесс называется "перешептывание". Стенограмму дискуссии можно сохранить. Общий буфер обмена позволяет вам копировать информацию из локального приложения, при этом другой участник конференции может вставить ее в свое удаленное приложение. Это особенно полезно в сочетании с функцией разделения приложения, дающей возможность видеть приложения, запускаемые на удаленном ПК. С помощью NetMeeting вы можете управлять удаленным приложением и помещать скопированную вами информацию из буфера обмена на свой локальный ПК.

Как и большая часть программ удаленного управления, функция разделения приложений в NetMeeting работает таким образом, чтобы объем информации, пересылаемой для обновления удаленных экранов, был минимален. Информация кэшируется на удаленном узле, так что при повторном использовании элементов всю информацию пересылать не надо. Эта технология позволяет отслеживать обновление экрана и контролировать модернизацию экранов. Если информация в выходной очереди будет "перекрыта" новыми данными, то NetMeeting удалит более старую информацию.

Таким образом, как и при работе любой программы удаленного управления, удаленные клиенты видят информацию с некоторой задержкой относительно момента ее ввода на хостовом ПК. В случае обновления сложного изображения, как, например, в САПР, приложение может работать медленнее из-за большого объема информации, пересылаемой на удаленные клиенты.

8.7. Заключение

В заключение можно привести несколько примеров применения видеоконференций в современном мире.

Некоторые аналитики считают, что видеоконференцсвязь является полезным корпоративным средством. "В настоящее время в бизнесе происходит много событий, способствующих широкому распространению видеоконференцсвязи, - объясняет Жанин Лайнехэн, менеджер по проектам компании Sage Research, занимающейся исследованиями рынка. - Например, сейчас вполне допустимо использовать видеоконференцсвязь для коммерческих презентаций".

Гари Эллис, руководитель программы обучения через средства массовой информации и дистанционного обучения в университете Southwest Missouri State University, рассказал, что университет использовал оборудование компании Madge при организации общедоступной сети видеоконференцсвязи для дистанционного обучения.

Итак, в США видеоконференции уже используют в системе дистанционного обучения, в медицине и в бизнесе, однако пока в России они не получили широкого распространения. Но их использование со временем будет увеличиваться и у нас в ближайшее десятилетие, поэтому уже сейчас следует исследовать технологии и программные продукты, связанные с этой отраслью, в особенности, в сфере обучения.