Quảng bá thông tin đa phương tiện trong ngành ông nhiệp nội dung số với kỹ thuật streaming

RTSP RealTime Session Protocol Giao thức được sử dụng để điều khiển luồng dữ liệu đa phương tiện media streaming được truyền giữa client và server, sử dụng một giao thức truyền tin theo

QUẢNG BÁ THÔNG TIN ĐA PHƯƠNG TIỆN

LUẬN VĂN TH C SĨ KHOA HẠ ỌC

QUẢNG BÁ THÔNG TIN ĐA PHƯƠNG TIỆN

(Media Streaming in Digital Content Industry)

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

MÃ SỐ:3.04.3898NGUY N TUẾ ẤN KHANG

Ngư i hườ ớng dẫn khoa h c: TS QUÁCH TUẤN NGỌC ọ

HÀ NỘI 2007

LỜI MỞ ĐẦU

Để th c hiệự n được lu n văn này, trước tiên em xin gậ ửi lời cảm ơn sâu sắc

tới thầy giáo, Tiến sĩ Quách Tuấn Ngọc b iở những đ nh hư ng, hưị ớ ớng dẫn

và góp ý của thầy trong su t quá trình làm Luố ận văn Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy/cô giáo trong khoa CNTT, trư ng Đờ ại học Bách Khoa Hà Nội đã cung cấp, trang bị cho emcác kiến thứ ề ảc n n t ng để có thể thực hiện tốt Luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các cán bộ của Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng Sau Đại học, trư ng Đờ ạ ọi h c Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình hỗ trợ và tạo

mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình thực hiện Luận văn

Hà nội, ngày 18 tháng 09 năm 2007

H

ọc viên

Nguyễn Tuấn Khang

THUẬT NGỮ

Clip Là tệp đa phương tiện (audio/video), có thể là một bản

nhạc hay một đoạn phim

Multimedia files Các tệp tin đa phương tiện, bao gồm các đoạn phim

(video clip) hay b n nh c, âm thanh (audio clip)ả ạ

Playback Là hành động xem lại một tệp tin đa phương ti n (clip) đã ệ

được tạo sẵn bởi một ứng dụng nào đó, ho c đưặ ợc ghi lại bởi k thu t live streaming.ỹ ậ

Industry)

HTTP Giao thức mứ ứng dc ụng hỗ trợ truyề ải n t và phân phối

các trang Web trên mạng internet

không đồng bộ, không hướng kết nối, phù hợp cho các bài toán truyền tin theo th i gian thờ ực

RTP Giao thức truyền tin theo th i gian thờ ực, sử dụng để

truyền phát các gói tin của tệp tin đa phương tiện

(RealTime Protocol)

Streaming K ỹ thuật truyền tải nội dung các tệp tin đa phương tiện

theo luồng liên tục (Streaming) Dữ liệu được phân chia nhỏ thành các gói tin để ỗ h trợ quá trình vừa truyền tải về máy người dùng, vừa thưởng thức dữ liệu này với Media Player mà không cần phải chờ kết thúc quá trình tải về

Streaming Server Phần mềm máy chủ ứng d ng chuyên d ng hụ ụ ỗ trợ ỹ k

Bit- rate Với kỹ thuật streaming, bit-rate là độ nén dữ u liệ theo

một đơn vị thời gian của một tệp tin đa phương tiện nào

đó Khái ni m này cũng đệ ồng nhất với việc dữ liệu phải được truyền theo đúng tốc độ này để đả m bảo tín hiệu trên streaming không bị giật hoặc chạy quá nhanh

Codec Là một ph n mầ ềm hoặc thiết bị s dử ụng đểmã hóa và giải

mã (encode/decode) luồng dữ liệ ố hoặu s c tín hiệu số

MỤC LỤ C

MỤC LỤ C 4

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

DANH M C BỤ ẢNG BIỂU 9

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN vÀ PHẠM VI LUẬN VĂN 10

CHƯƠNG I CÔNG NGHIỆP NỘI DUNG SỐ & VAI TRÒ CỦA DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN 13

I.1 Tổng quan c a ngành công nghiủ ệp nội dung số (CN-NDS) 13

I.2 Vai trò c a dủ ữ liệu đa phương tiện trong ngành CN-NDS 16

I.3 Tổng quan về ỹ thuật truyền tải nộ k i dung đa phương tiện 18

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ Ỹ THUẬT STREAMING 24 K II.1 K ỹ thuật streaming sử dụng Web Server và Streaming Server 24

II.2 K ỹ thuật Streaming sử dụng Web Server 25

II.2.1 Mô hình hoạ ột đ ng 25

II.2.2 Quả n lí tệp tin đa phương tiện trên máy chủ 26

II.2.3 K ỹthuật truyền tải 27

II.2.4 Giao thức (HTTP/TCP) 28

II.3 K ỹ thuật Streaming sử dụng Streaming Server 29

II.3.1 Mô hình hoạ ột đ ng 29

II.3.2 Quả n lí tệp tin đa phương tiện trên máy chủ 30

II.3.3 K ỹthuật truyền tải 31

II.3.4 Giao thức (UDP) 31

II.4 Một số tiêu chi l a chự ọn kỹ thuật streaming 32

II.5 Ưu điểm của kỹ thuật Streaming sử dụng Streaming Server 34

CHƯƠNG III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG STREAMING 36 III.1.Nguyên lí hoạ ột đ ng của hệ thống Streaming 36

III.2.Tổng quan về mã hóa và giải mã tín hiệu 39

III.2.1 Khái niệm về codec 39

III.2.2 H ọCodec MPEG-4 40

III.3.Mô hình truyền thông đa phương tiện 44

III.3.1 Mô hình cung cấp thông tin đa phương tiện 44

III.3.2 Phương pháp truy n phát thông tin đa phương tiề ện 45

III.4.Các dạng nội dung sử dụng kỹ thuật Streaming 47

III.5.Các Ki n trúc công nghế ệ h ỗtrợ Streaming 49

III.6.Điều khi n hoể ạ ột đ ng của Streaming Server thông qua Metafiles 51 III.6.1 RealPlayer Metafiles (.RAM) 52

III.6.2 Windows Metafiles (.ASX) 53

III.6.3 QuickTime Metafiles (.QTL) 55

III.6.4 Flash ActionScript (.FLA) 57

CHƯƠNG IV MỘT SỐ LOẠI STREAMING SERVER 60

IV.1.Tổng quan về s ựhình thành & phát triển 60

IV.2.Các Ki n trúc công nghế ệStreaming nền tảng (Streaming Middlware) 64

IV.2.1 Helix Mobile Server (RealNetworks) 64

IV.2.2 Darwin Streaming Server (Apple) 65

IV.2.3 Windows Media Server (Microsoft) 67

IV.2.4 Flash Media Server (Adobe Systems Macromedia) 69

IV.2.5 Peering Portal và những thành công bư c đớ ầu 73

IV.2.6 Công nghệ streaming không sử ụng streaming server 75 d IV.2.7 Mộ ốt s so sánh về m t kỹ ật 76 ặ thu IV.3.Các dịch vụ streaming 78

IV.3.1 Truyền hình, phát thanh trực tuyến 79

IV.3.2 Streaming trực tuyến (Live Streaming) 80

IV.3.3 Chia sẻ d ữliệu đa phương tiện (Video sharing) 81

IV.3.4 D cị h vụ hosting 82

V.1 Các giao thức truyền tin cơ bản (Transport protocols) 84V.2 Giao thức quản lý phiên làm việc RTSP 86

VI.2.2Sơ đồ ển khai hệ ống 102 tri th

VI 3 Demo các tính năng chính 104

VI.3.1 Trang chủ 104 VI.3.2 Khả năng tương tác c a ngư i dùng vớ ỹ ậủ ờ i k thu t streaming 105

VI.3.3Các tính năng hỗ ợ tr ngư i dùng 106 ờ

VI.3.4 i các clip lên h th Tả ệ ống (Upload) 108 VI.3.5 Chia sẻ hình ảnh trự c tuyến qua webcam (Live streaming) 109

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình I.1: Ứng dụng thực t c a việc chia s d li u đa phương tiện 17 ế ủ ẻ ữ ệ

Hình I.2: Mô hình hoạ ột đ ng c a hủ ệ ống truyền tả ệ th i t p tin đa phương tiện 19

Hình I.3: Mô hình hoạ ột đ ng theo kỹ thuật progressive downloading 20

Hình I.4: Mô hình hoạ ột đ ng theo kỹ thuật streaming 21

Hình I.5: So sách các kỹ thuật chia sẻ ệ t p tin đa phương tiện 23

Hình II.1: Minh họa kỹ ậ thu t “Chơi và Tải” và “Streaming” 24

Hình II.2: Mô hình hoạ ột đ ng kỹ ậ thu t “Chơi và Tải” 26

Hình II.3: Mô hình kỹ ậ thu t Streaming 30

Hình III.1: Mô hình hoạ ột đ ng c a kủ ỹ ậ thu t Streaming 37

Hình III.2: Các thành ph n chính c a mô hình Streamingầ ủ 38

Hình III.3: Mô hình cung c p thông tin theo yêu cấ ầu (On-demand Streaming) 44

Hình III.4: Mô hình cung c p thông tin trấ ực tuyến (Live Streaming) 45

Hình III.5: Phương pháp truyền thông Unicast 46

Hình III.6: Phương pháp truyền thông Multicast 46

Hình IV.1: Thị ầ ph n Streaming năm 1990- 2000 (theo Media Primer) 60

Hình IV.2: Thị ầ ph n Streaming năm 2000 (theo Nielsen) 61

Hình IV.3: Thị ầ ph n Streaming năm 2006 (theo comStore Video Metrix) 62

Hình IV.4: Giao diện quản tr Helix Mobile Serverị 65

Hình IV.5: Giao diện quản trị Darwin Streaming Server 66

Hình IV.6: Giao di n cệ ủa Window Media Player 69

Hình IV.7: Giao diện quản trị Flash Media Server 72

Hình IV.8: Cyworld Đài Loan sử ụ d ng công nghệ của Peering Portal 74

Hình IV.9: Biểu đồ đánh giá k thu t các công nghệ ỹ ậ Streaming 78

Hình IV.10: Truyền hình trực tuyến 79

Hình IV.11: Streaming trực tuyến - webcast (Stickam) 80 Hình IV.12: Kiến trúc cơ bản của mạng truyề ội dung (CDN) 83 n n

Hình V.1: Các giao thức trong kỹ thuật duyệt Web và Streaming 86

Hình V.2: Sơ đồ ạ tr ng thái của giao thức RTSP 90

Hình V.3: Luồng hoạ ột đ ng giữa Player và Streaming Server sử ụ d ng RTSP 91

Hình V.4: Các gói tin trong kênh truyền sử dụng RTSP 93

Hình VI.1: Nguyên lý hoạ ột đ ng của hệ thống demo 100

Hình VI.2: Sơ đồ tri n khai c a hể ủ ệ thố ng demo 102

Hình VI 3: Trang chủ của hệ thống demo 104

Hình VI.4: Điều khi n hoể ạ ột đ ng của clip trong quá trình streaming 105

Hình VI.5: Tính năng My Favorites 106

Hình VI.6: Các tính năng tương tác của người dùng với clip 107

Hình VI.7: Tìm kiếm clip thông qua tính năng Most Viewed 108

Hình VI.8: Tải clip lên hệ thống 109

Hình VI.9: Tính năng Webcast với Live Streaming 110

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN V À PH M VIẠ LUẬN VĂN

Trong vòng một thập niên qua sự phát triển vũ bão cả chiều rộng và chi u ềsâu của Công nghệ thông tin và Truyền thông trên thế giới đã tạo nề ản t ng

kỹ thuật và công nghệ quan trọng cho sự tích hợp một cách đa dạng và phức tạp với các ngành và lĩnh vực truyền thống khác như giải trí, giáo dục,

y tế, thương mại, thông tin, thiết kế v.v để hình thành và phát tri n nhiể ều loại hình sản phẩm và dịch vụ mới mà hiện nay thư ng đườ ợc gộp chung trong một ngành, đó là công nghiệp nội dung số (Digital Content Industry)

Do tích chất tích hợp ph c tứ ạp và d a trên nự ề ản t ng công nghệ hiệ ạn đ i nên công nghiệp nội dung số đã vượt ra khỏi phạm vi là một ngành kinh tế đơn thuần mà có ảnh hư ng to lớn về chính trịở , văn hóa, lối sống

Trên bối cảnh phát triển như vậy, dự thảo Chương trình phát triển ngành công nghi p nệ ội dung số đến năm 2010 ạt i Việt Nam, Bộ Truyền thông và Thông tin (trư c đây là Bớ ộ Bưu Chính Vi n Thông) xác đễ ịnh ngành công nghiệp n i dung sộ ố Việt Nam [2] bao gồm 8 lĩnh vực: (1) Nội dung cho

internet; (2) Nội dung cho mạng điện thoại & di động; (3) Trò chơi điện

tử; (4) Thương m i điạ ện tử; (5) Giáo dục điện tử ; (6) Y tế điện tử; (7) Dữ liệu số; (8) Truy n hình sề ố

Ngoài vấn đề v nề ền t ng kả ỹ thuật và công ngh , ngành công nghi p nệ ệ ội dung s còn bao gố ồm đ y đầ ủ các vấn đề t ừ quy chế, thủ tục và các bộ luật

về công nghệ thông tin lên quan tới các loại nội dung số; phương pháp luận

và lộ trình triển khai; các vấn đề v tề thị rường, văn hóa và xu hướng của người dùng; các vấ ền đ v ề đầu tư và lợi nhuận…

Với tính đa dạng này, để xác định rõ tr ng tâm cọ ủa luận văn này, tôi ch ậỉ t p trung phân tích bài toán dựa trên vấn đề k ỹ thuật liên quan tới yêu cầu

quảng bá thông tin đa phương tiện; một trong nh ng vữ ấn đề nền t ng kả ỹthuật của việc phân ph i các loố ại thông tin đa phương tiện khác nhau trong ngành công nghiệp nội dung s Các vố ấn đề còn lại coi như là hướng phát triển tiếp theo của luận văn trong giai đoạn sau Bố cục của luận văn bao gồm các chương sau đây:

Chương I: Tổng quan về ngành công nghi p n i dung sệ ộ ố (Digital Content Industry) trên thế giới tại m t sộ ố nước đang phát triển mạnh như Hàn Quốc, Đài Loan hay Mỹ… và tại Việt Nam, phân tích xu hướng phát triển của ngành này thông qua dự thảo phát triển của ngành này của Bộ Bưu chính Viễn thông Việt Nam Vai trò của việc quảng bá thông tin đa phương tiện trong các hướng phát triển của ngành công nghi p n i dung sệ ộ ố

Chương II: Tổng quan về ỹ thuật streaming trong vi c qu ng bá th k ệ ả ông tin

đa phương tiện (media streaming) s dử ụng mô hình Web Server và Streaming Server (server chuyên dụng để làm media streaming) Phân tích chi tiết về mô hình hoạ ột đ ng, kỹ thuật truyền tin, giao thức và tiêu chi lựa chọn mô hình

Chương III: Nguyên lý hoạ ột đ ng của hệ thống streaming, tìm hiểu các kiến trúc và mô hình hoạt động của một hệ thống streaming cơ bản Phân tích chi tiết các vấn đề liên quan như chuyể ổn đ i tín hiệu đa phương tiện với codec, các dạng nội dung số s dử ụng kỹ thuật streaming, ki n trúc công ếnghệ của các hãng hỗ trợ streaming và cách thức điều khiển hoạ ột đ ng streaming để gia tăng kh năng tương tác cả ủa người dụng trong quá trình chia sẽ thông tin đa phương tiện

Chương IV: Tìm hiểu lịch sử phát triển và xu hướng hình thành các kiến trúc công ngh streaming thông qua các ki n trúc nệ ế ền tảng (middleware)

của các hãng lớn như RealNetworks, Apple, Microsoft Adobe Systems

Macromedia…) và đưa ra các so sánh về ặ m t kỹ thuật của các kiến trúc công ngh này Ngoài ki n trúc công nghệ ế ệ, chương này còn đưa ra một số

dịch vụ đang phát triển rất mạnh và thành công trên thế giới dựa trên kỹthuật streaming

Chương V: Tìm hiểu chi tiết một trong nh ng giao thữ ức được sử dụng

rộng rãi và hỗ trợ ởi mọi hãng trong việc quảng bá thông tin đa phương btiện theo kỹ thuật streaming Phần này đưa ra kiến trúc, mô hình ho t đ ng ạ ộ

và tệp lệnh của giao th c RTSP (Realtime Session Protocol) trong viứ ệc điều khi n sể ự hoạ ột đ ng c a các luủ ồng dữ liệu đa phương tiện (media streaming)

Chương VI: Để minh họ ềa v s c mạnh của kỹ thuật streaming, tác giả xây ứ

dựng một hệ thống khá hoàn chỉnh trong việc chia sẽ thông tin đa phương tiện cho một cộng đ ng ngưồ ời dùng, sử dụng đ y đ các tính năng cầầ ủ n thiết của kỹ thuật media streaming như phục vụ nhu cầu thưởng th c phim và ứ

âm nhạc trực tuyến, webcast với streaming trực tuy n (live streaming) ếPhần này đưa ra một kiến trúc, môi trường phát triển ứng dụng và các tính năng kỹ thuật của ứng dụng cũng như các v n đấ ề cần quan tâm khác đứng

từ góc độ streaming như chuyển đổi khuôn dạng tín hiệu (codec) và kiểm tra băng thông người dùng…

CHƯƠNG I CÔNG NGHIỆP NỘI DUNG SỐ

& VAI TRÒ C A DỦ ỮLIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN

I.1 Tổng quan của ngành công nghiệp nộ i dung số ( CN - NDS)

Trong vòng một thập niên qua, s ự phát triển vũ bão cả chiều rộng và chiều sâu của Công nghệ thông tin & Truyền thông trên thế giới đã tạo nền tảng

kỹ thuật và công nghệ quan trọng cho sự tích hợp một cách đa dạng và phức tạp với các ngành và lĩnh vực truyền thống khác như giải trí, giáo dục,

y tế, thương mại, thông tin, thiết kế v.v để hình thành và phát tri n nhiể ều loại hình sản phẩm và dịch vụ mới mà hiện nay thư ng đườ ợc gộp chung trong m t ngành, ộ đó là công nghiệp nội dung số Do tích ch t tích hấ ợp phức tạp và dựa trên nề ản t ng công nghệ hiệ ạn đ i nên công nghiệp nội dung

số đã vượt ra khỏi phạm vi là một ngành kinh tế đơn thuần mà có ảnh hưởng to lớn về chính trị, văn hóa, lối sống v.v Trên bối cảnh phát triển như v y, tùy theo đ nh hưậ ị ớng và chiến lược phát triển của mỗi quốc gia, khái niệm, trọng tâm, và hư ng ưu tiên phát triớ ển công nghiệp nội dung số

là khác nhau trong đó một số quốc gia đã định vị được hình nh và sả ản phẩm của mình trên thị trường thế giới như Hàn Quốc, Nhật Bản, EU, Mỹ, Australia [5] v.v

Tại Hàn Quốc, công nghiệp nội dung số được xác định bao gồm các lĩnh vực chủ chốt: trò chơi điện t , hình ử ảnh số, giáo dục điện tử, thông tin web, phân phối điện tử, và giải pháp đã đạt doanh số tới 6,2 tỷ USD vào năm

2004 trong đó riêng trò chơi điện tử đã chiếm tới 32%1 Hiện nay bên cạnh sản phẩm game đã kh ng đ nh đưẳ ị ợc vị thế trên thị trường game thế giới, các lĩnh vực khác trong công nghi p n i dung sệ ộ ố của Hàn Quốc cũng đang

1 TS Daeje Chin, B ộ trưở ng B Thông tin và Truy n thông (MIC), Hàn Qu ộ ề ố c

được phát triển mạnh và bư c đớ ầu xuất khẩu ra các nước trong khu vực như giao d c điụ ện tử Chính phủ Hàn Quốc đã có chi n lưế ợc IT 839 (8 dịch

vụ, 9 sản phẩm, 3 hạ tầng) đ thúc đẩể y công nghi p n i dung sệ ộ ố

Tại Nhật Bản, công nghiệp nội dung số được xác định bao gồm các lĩnh vực chủ chốt như: nội dung video, nhạc số, trò chơi điện tử, xu t bảấ n điện

tử, nội dung truy n hình sề ố đã đạt doanh số ới 2.400 tỷ Yên vào năm 2004 tChính phủNhật đã có cả một chiến lược phát tri n công nghiể ệp nội dung sốtrong đó nhấn m nh vào các giạ ải pháp: thúc đẩy xuất khẩu ra thị trường thế giới, thiết lập hạ tầng băng rộng, thiết lập môi trường giao dịch cạnh tranh

và công b ng, phát tri n ngu n nhân l c, và cằ ể ồ ự ải thiện các điều kiện tiế ận p cnguồn vốn và tài trợ cho các doanh nghiệp v.v.2

Tại Đài Loan, ngành công nghiệp nội dung số được xác định bao gồm: hoạt hình máy tính, trò chơi điện tử, giáo dục điện tử, dịch vụ và ứng d ng di ụ

động, truyề ản t i dữ liệu và h i ngh số, truy n hình tương tác, kho d liệu ộ ị ề ữ

số, xuất bản số, truyền thông s , nhố ạc số ản phẩ, s m và dịch vụ phần mềm

đa phương tiện Chính phủ Đài Loan đã ban hành chiến lược phát triển công nghi p n i dung sệ ộ ố t ừ năm 2002 trong đó công nghi p n i dung sệ ộ ốcùng v i công nghớ ệ sinh học đư c xác đợ ịnh là hai cột trụ chính cho sự phát triển của Đài Loan trong các thế h k ệ ếtiếp

Tại Mỹ, với tư cách là m t cưộ ờng quốc về CNTT & TT cũng như các ngành và lĩnh vực khác như thương mại, giáo dục, y tế, giải trí nên tuy Chính phủ M ỹ không xây dưng chiến lược riêng cho công nghi p nệ ội dung

số nhưng ngành này của Mỹ đã phát triển rất mạnh và giữ ị trí đứ v ng đầu thế giới với các tên tuổi như Amazon, Ebay, Google, Yahoo[5] …

2 Theo B Kinh t ộ ế, Thương mạ i và công nghi p Nh t B n – METI trong Invest Japan, 9/2005 ệ ậ ả

Trong khu vực ASEAN, Singapore, Malaysia và Thái Lan đều là những nước có khả năng phát triển mạnh v công nghiệ ộề p n i dung s ố trong đó đặc biệt là Singapore V i nh ng lớ ữ ợi thế của mình Singapore có thể s rẽ ất thành công về giáo dục điện tử, y tế điện tử v.v.

Như vậy, có thể th y hiệấ n nay t t cả các quốc gia, các vùng lãnh th có nấ ổ ền kinh t phát triế ển đ u đang nề ỗ lực phát tri n công nghi p n i dung sể ệ ộ ố với mức

độ ưu tiên cao hoặc rất cao Và Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ trong

sự phát tri n chung này, lể uật Công nghệ thông tin của Việt Nam có đưa ra khái ni m “thông tin sệ ố”, trong đó nêu rõ thông tin số là thông tin được tạo lập bằng phương pháp tín hiệu số Dự thảo lần thứ 5 Nghị định hướng dẫn một số điều của Luật CNTT về công nghi p công nghệ ệ thông tin có đưa ra khái niệm về sản phẩm, dịch vụ nội dung thông tin s và công nghi p nố ệ ội dung số, trong đó nêu rõ “Sản phẩm nội dung thông tin s ” là s n phố ả ẩm nội dung bao gồm văn bản, dữ liệu, hình ảnh, âm thanh được thể hiện dưới dạng số hóa, đư c lưu giợ ữ, truyền đưa trên môi trường điện tử (mạng máy tính, mạng Internet, m ng vi n thông, m ng truy n thanh, truy n hình); và ạ ễ ạ ề ề

“Dịch vụ nội dung thông tin số” là các hoạ ột đ ng trực tiế ỗ trợ, phục vụ p hviệc sản xuất, khai thác, phát hành, nâng cấp, bảo hành, bảo trì sản phẩm nội dung thông tin số và các hoạ ột đ ng tương t khác liên quan đếự n thông tin số

Trong ph n lầ ớn trường hợp có thể hiểu sản phẩm nội dung s là số ản phẩm phần mềm mà có hàm lượng nội dung, thông tin, d liệu l n hơn hàm ữ ớlượng thuật toán, công nghệ Từ khái ni m về sản ph m và dịệ ẩ ch v nội ụdung thông tin số như trên, có thể nói một cách khái quát rằng “Công nghiệp nội dung s là ngành công nghi p s n xuố ệ ả ất, cung cấp và phân phối các s n phả ẩm và dịch vụ nội dung thông thông tin s ”.ố

Trong dự thảo Chương trình phát tri ngành công nghiển ệp nội dung số đến năm 2010 tại Việt Nam, Bộ Truyền thông và Thông tin (trư c đây là Bớ ộBưu Chính Vi n Thông) xác đễ ịnh ngành công nghi p n i dung sệ ộ ố Việt Nam[2] bao gồm 8 lĩnh vực: (1) N i dung cho internet; (2) N i dung cho ộ ộ

mạng điện thoại & di động; (3) Trò chơi điện tử; (4) Thương m i điạ ện tử; (5) Giáo dục điện tử; (6) Y tế điện tử ; (7) Dữ liệu số ; (8) Truyề n hình số

V mề ặt phát triển, dự thả ặo đ t chỉ tiêu tố ộc đ tăng trưởng 50% năm, doanh thu toàn ngành đạt 400 triệu USD, đào tạo và phát triể ộn đ i ngũ trên 30.000 chuyên gia về nội dung số; tỷ l ệ vi phạm bản quy n giề ảm bằng mức trung bình của khu vực [9]

I.2 Vai trò c a dủ ữliệu đa phương tiện trong ngành CN-NDS

Trong cả 8 lĩnh vực nói trên thì dữ liệu đa phương tiện, bao gồm các tệp tin

đa phương tiện, luôn là thành phầ ốn c t lõi trong quá trình xây d ng bất kỳ ự

mảng nội dung số nào đó, ví dụ như các đoạn phim quảng cáo cho Thương

mại điện tử, bài giảng cho Giáo dục điện t , truyử ền hình tr c tiự ếp ph c vụ ụcông tác khám bệnh từ xa trong Y t ếđiện tử… Thiếu các mô hình sử dụng

dữ liệu đa phương tiện và các kỹ thuật chia sẻ loại dữ liệ ặu đ c biệt này sẽkhông th phát triể ển được ngành công nghiệp nội dung số

Ở góc đ thông dụộ ng nh t, việc chia sẻ thông tin đa phương tiện nhằm đáp ấ

ứng các nhu cầu gi i trí trong xã h i, như chia s các đoạn phim, các bài ả ộ ẻhát hay các album gia đình, hay thậm chí là kinh doanh các nội dụng này Điển hình cho các hệ th ng kiểu này trên thế gi i như ố ớ

USD, một con số đủ ớ l n để minh h a cho sọ ức mạnh và tính thương mại trong vấn đề phát tri n n i dung sể ộ ố nói chung và chia sẻ d ữliệu đa phương tiện nói riêng

Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ với sự phát triển của một số ệ h thống website chia sẻ các tệp tin đa phương tiện được đ u tư vớầ i số ti n ềhàng triệu USD như http://vn.cyworld.com, http://clip.vn http://nh, acso.net

với các m c tiêu kinh doanh n i dung sụ ộ ố bao gồm các loại dữ liệu đa phương tiện khác nhau… và ngày đang thu hút số lượng đông đảo người dùng tại Vi t Nam.ệ C vụ thể ới hệ thống cyworld Việt Nam, với sự đầu tư không dưới một triệu USD do SK Telecom và Quỹ đầu tư mạo hiểm của

tập đoàn IDG tại Việt Nam (IDG Ventures) Cyworld Việt Nam mới đang phát triển nhưng ti m năng cề ủa nó là rất lớn, thể hiện qua việ SK Telecom c

đã triển khai Cyworld tại Hàn Quốc với số lượng người dùng lên tới 20 triệu người, chiếm 40% dân số Hàn Quốc, mỗi ngày các thành viên cyworld tải lên khoảng 100.000 videos, nhiều hơn YouTube[8]

Ngoài ra, việc chia sẻ các dữ liệu đa phương ti n còn đưệ ợc thực hi n dư i ệ ớmột số góc độ khác như truyền hình nh và gi ng nói trong các hả ọ ội thảo trực tuyến (web conference), học tr c tuyự ến (eLearning), khám và chữa bệnh từ xa, bóng đá trực tiếp Hình I.1 đưa ra mộ ố ứng d ng th c tt s ụ ự ế ủ c a việc chia sẻ d ữliệu đa phương tiện

Hình I.1: Ứng d ng thụ ực tế của việc chia sẻ ữ liệ d u đa phương tiện

Vấn đ ởề chỗ việc chia sẻ thông tin đa phương tiện khác hoàn toàn v i viớ ệc chia sẻ một tệp tin văn b n thông thưả ờng, do kích cỡ của các tệp tin đa phương tiện là khá lớn, từ một vài KB tới hàng trăm MB, đặc bi t là các ệyêu cầu trong truy n dề ữ liệu đa phương tiện trực tuyến

Đó chính là những do lý cơ bản của tác giả luận văn này trong việc tìm hiểu và xây dựng các kỹ thuật truy n tề ải nội dung đa phương tiện trong các

mô hình sử dụng tới lo i nạ ội dung đặc biệt này trong ngành công nghiệp nội dung số

I.3 Tổng quan về ỹ thuậ truyền tải nộ k t i dung đa phương tiện

Cho đến gần đây các tệp dữ liệu đa phương tiện trên Internet chủ yếu vẫn được truyền tải theo kỹ thuật “tải” và “chơi” (download-and play , có - )nghĩa là người dùng sẽ phải tải xu ng toàn bố ộ tập tin sau đó mới có thểxem hoặc nghe bằng cách sử dụng chương trình đặc biệt, gọi là media player

Vấn đề là các tệp đa phương ti n thư ng có dung lưệ ờ ợng rất lớn (từ vài MB

tới hàng trăm MB) nên quá trình tải xuống sẽ rất mất thời gian và vì vậy hiếm có đoạn video clip nào trên mạng có độ dài lớn hơn 30 giây Do vậy việc việc tải các t p này tệ ừ máy chủ v ềmáy cá nhân khá vất vả do thông lượng kết nối internet bị hạn chế, nhất là các nư c đang phát triớ ển như Việt Nam Mô hình hình I.2ở thể hiện quá trình tải tệp tin về s dử ụng trình duyệt và thưởng thứ ệc t p tin đa phương ti n này bằng media player ệ

Hình I.2: Mô hình hoạ ột đ ng của hệ ống truyền tải t th ệp tin đa phương t ệi n

Rất nhiều kỹ thuật được sử ụ d ng để rút ngắn thời gian chờ đợi của người dùng như nén dữ liệu trên được truyền, xử lí dữ li u âm thanh hình ảnh như ệgiảm độ phân gi i, thu nhả ỏ ảnh nh m giằ ảm độ lớn củ ệa t p trước khi truyền về Trong trường hợp này các tệp đa phương tiện sẽ b mị ất một phần

dữ liệu nhưng không đáng kể so với cảm nhận của người dùng, hoặc người dùng chấp nh n sậ ự mất mát đó để bù đắ p cho việc rút ngắn thời gian tải về Ngoài ra, đường truyền internet cũng ngày càng được cải tiến, ở những nơi internet phát triển vi c ệ tải và xem (nghe) lại các tệp video và audio chất lượng cao từ Internet đã trở nên dễ như bóc kẹo Các trình duy t và máy ệchủ Web hiện hành đều hỗ trợ chức năng này Tuy nhiên, truy n đ y đề ầ ủdung lượng của một tệp đa phương t ệi n thường yêu cầu một khoảng thời gian tải lâu đến mức không thể chấp nhận được, mà lại còn hay "đứt" giữa chừng và rất hay bị l ỗi

Một số ệ thống l n khác ph h ớ ục như c điợ ểm của đường truy n bề ằng cách sử

dụng mô hình lư i, lưu trớ ữ tệp tin ở nhiều máy chủ (hoặc máy ngang hàng), một tệp tin được tải một lúc từ nhiều máy khác nhau (tải mỗi phần ở ừng tmáy riêng biệt) Với phương thức này, hệ thống hỗ trợ chia sẻ tệp đa phương tiện cũng rút ngắn đáng kể ờ th i gian chờ i củđợ a người dùng

Media Player

Tải về toàn

tệp tin

Dù sao kỹ thuật trên cũng chỉ ập trung vào vấ ề t n đ làm sao t i dữ liệu về ảthật nhanh để ngư i dùng đ ph i chờ đợi, và nếờ ỡ ả u độ lớn tệp tin tới vài chục hay vài trăm MB thì chắc chắn người dùng sẽ vấn phải chờ đợi dài

Và một câu hỏ đượ ặi c đ t ra là t i sao chúng ta lạ ại không “vừa tải vừa chơi”, tức là tải được dữ liệu gì thì chơi luôn dữ liệu đó ( ằng thành phần media bplayer) Hướng tiếp cận này kết hợp hai tác vụ đồng thời là “v a từ ải” “vừa chơi”, người ta sẽ c gố ắng thiết k đảm bảo tố ộế c đ tải đ nhanh đểủ cho media player có đủ ữ d liệ ểu đ chơi, đảm bảo âm thanh hay hình ảnh không

bị t K giậ ỹthuật này gọi là progressive downloading, như hình I.3

Hình I.3: Mô hình h oạ ột đ ng theo kỹ ật progressive downloading thu

Tốc đ ảộ t i dữ liệu xuống cũng là m t độ ề, vì nếu không tải kịp thì dòng chảy

dữ liệu (tải và chơi) sẽ không được liên tục: thành phần chơi không có dữ

liệu để chơi C i thiết tố ộả c đ tải dữ ệu thì vli ẫn phả ếp cậi ti n theo hư ng đã ớnêu ở trên

Cảm tư ng như hưở ớng tiếp cận trên có thể ột ngày nào đó giải quyết mđược vấ ền đ khi đường truyền được cải thiện, nhưng không h n là như v y ẳ ậ

Kỹ thuật này có rất nhi u hề ạn chế cho quá trình thưởng thức nghe và nhìn

ví dụ như nó không cho phép ngư i dùng tua đi tua lờ ại một đoạn nh c hay ạphim, nó cũng không cho phép cho ta chơi nhanh hơn hay chậm hơn,

Tải về ừng phầ t n tệp tin và chơi ngay

khi có đủ ữ ệ d li u

không cho phép nhẩy đo n Đây là nhạ ững yêu cầu c n thiầ ết như chúng ta vẫn dùng thiết bị chơi CD hay DVD gia đình

Tuy nhiên ng dứ ụng c a chia sủ ẻ thông tin đa phương tiện không chỉ có thể Các ứng dụng đ c thù như Giáo d c điặ ụ ện tử, Hội th o tr c tuy n… thì ả ự ế nhu cầu chia sẻ không còn đơn thuần là “tải” và “xem” nữa mà phải xem trực tiếp ngay cả khi quá trình tạo dữ liệu đa phương tiện đang xảy ra (live communication) Trong trường h p này, chúng ta không thợ ể chơ việc tạo

dữ liệu đa phương tiến kết thúc rồi mới truy n tin về ề cho người dùng Thay vào đó toàn bộ d ữ liệu từ ộ thu, phát và tới thi t b b ế ị nghe nhìn được hoạt

động một cách liên c theo “dòng ch tụ ảy” dữ liệu, đây ọi là k thuật g ỹstreaming, cho phép người dùng có th xem và nghe ể liên tục nội dung được

"phát sóng" từ máy chủ nội dung một cách tuần tự Với việc sử dụng một thành ph n server chuyên d ng là Streaming Server, chúng ta cầ ụ ó thể điều khiển dòng dữ liệu đa phương tiện một cách dễ dàng như tua nhanh, nhẩy đoạn điều mà ta không thể làm đượ ớc v i Web Server

Hình I.4: Mô hình hoạ ột đ ng theo kỹ ật streaming thu

Ngoài ra, kỹ thuật streaming này kh c phắ ục được vấn đề bản quy n khi ềkhông hỗ trợ cơ chế ải dữ liệu xuống như mô hình progressive tdownloading, đứng ở góc độ những nhà s n xuả ất hay thương mại họ luôn cân nhắc vấ ền đ làm sao để các file đa phương tiện của họ đượ ảc đ m bảo

Luồng dữ liệu liên tục

v bề ản quyền Kỹ thuật streaming đảm bảo toàn bộ file n i dung vộ ẫn được lưu giữ trên máy chủ, chỉ có t ng phầừ n thông tin được truy n tảề i, và người dùng không lưu được toàn bộ file âm thanh hay hình ảnh, kể c ảsau khi đã xem hoặc nghe toàn bộ nội dung Đặc tính này không cho phép người xem lưu giữ lại file nội dung, cũng là một bi n pháp hi u quệ ệ ả để chống vi phạm bản quyền Vì như trên truyền hình ho c phát thanh, hặ ọ chỉ có thể xem và nghe, chứ không thể lưu lại các nội dung đó trên TV hoặc radio Đó chính

là ưu điểm của kỹ thuật streaming

Mặc dù vậy, "vỏ quýt dày có móng tay nh n", sau khi công nghọ ệ truyền streaming các nội dung âm thanh và video ra đời, những cao th công nghủ ệcũng đã lập tức tìm cách tạo ra các chương trình để "thu nhặt" dòng chảy nội dung trực tuyến, chẳng khác nào các máy thu chương trình TV hay băng ghi âm thu l i chương trình radio ạ Nhưng những nhà s n xuả ất cũng có nhiều cách thức để khắc ph c h u qu này ví dụ ậ ả ụ h ọ không công b ố giao thức truyền tin, hoặc dữ liệu bị mã hóa một cách đặc bi t và ch khi nào kệ ỉ ết nối với streaming server thì thành phầ media player trên máy người dùng n mới có thể chơi đượ ệc t p đa phương ti n đó.ệ

Như vậy, với xu hướng phát triển và nh ng tính năng hay yêu cầu phát sinh ữđược phân tích ở trên, chúng ta có một số k ỹ thuật chơi tệp tin đa phương tiện như download and- -play, progressive download và streaming

S ự khác nhau c a 3 kủ ỹ thuật này có thể được minh họa ở hình I.5:

Hình I.5: So sách các kỹ ật chia sẻ t thu ệp tin đa phương tiện

Tóm lại, mỗi hướng tiếp cận đều có những ưu và như c điợ ểm riêng, tuy nhiên kỹ thuật streaming có tính ng d ng thứ ụ ực tiễn hơn cho các v n đấ ề cần truyền thông tin đa phương tiện, do vậy luận văn này của tôi tập trung vào

vấn đề tìm hiểu kỹ thuật streaming (bao gồm progressive downloading và streaming) và minh họa kỹ thuật này thông qua vi c phát triệ ển một ứ ng

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ Ỹ THUẬT STREAMING K

II.1 K ỹ thuậ treaming sử ụng Web Server và Streaming Server t s d

Để th ng nhấố t khái ni m và phạm vi củệ a kĩ thuật streaming trong lu n văn ậnày, tôi xin đưa ra một định nghĩa cơ bản về streaming như sau:

“Streaming là quá trình thu nh n và hiậ ển thị tín hiệu đa phương tiện (âm thanh, hình ảnh) m t cách ộ liên tục và xảy ra đồng thời với

việc phát tín hiệu.”

Trong tài liệu này khái niệm streaming được thu hẹp trong ph m vi ạtruyền phát tín hiệu đa phương tiện trong hệ thống m ng máy tính ạchứ không áp dụng cho các hệ thống vốn đã là streaming như đài phát thanh hay truy n hình.ề

K ỹthuật download nd play gi-a - ống như việc ta phải rót nước từbình vào ly rồi sau đó mới uống, trong khi đó thì kỹ thuật streaming giúp người dùng

có thể “uống nước tr c tiự ếp từ bình” (xem hình II.1), tín hiệu sẽ được hiển thị gần như ngay lập tức sau khi nh ng byte đ u tiên được tiếp nh n mà ữ ầ ậkhông c n phầ ải tải toàn bộ tệp tin như trư c đây Vớ ới công nghệ streaming này, người dùng có thể vừa tải vừa xem đoạn video yêu thích [7]

K ỹ thuật download and - -play Kỹ thuật streaming

Hình II.1: Minh h a kọ ỹ ậ thu t “Chơi và Tải” và “Streaming”

Như đã phân tích ở ph n mở uầ đầ , đứng về m t công nghệ, t i thờ ểặ ạ i đi m này

có hai phương pháp để truyển tải thông tin đa phương tiện trên web/internet s dử ụng kỹ thuật streaming:

 Phương pháp thứ ấ ọ nh t g i là progressive downloading s dử ụng máy chủ Web Server và giao thức HTTP đểtruyền dữ liệu đa phương tiện tới media player trên máy người dùng

 Phương pháp thứ hai sử d ng một máy chủ ụ đặc biệt hỗ trợ đầ ủ y đ k ỹthuật streaming, gọi là Streaming Server Phương pháp này sử dụng giao thức chuyên d g riêng thay vì HTTPụn h để ỗ trợ quá trình tương tác gi a client và server trong quá trình streaming dữ ữliệu

Hai kỹ thuật này được mô tả chi tiết ở các phần tiếp theo

II.2 K ỹ thuật Streaming sử ụng Web Server d

II.2.1 Mô hình hoạ ột đ ng

V mề ặt kĩ thu t, đây là phương án ễậ d triển khai do phía server không cần phải thay đổi gì nhi u, ngoài viề ệc đảm bảo thông lư ng đượ ờng truyền và tốc độ máy chủ tốt nhất có thể để client có thể tải được t p tin v một cách ệ ềnhanh nhất Thành phần trên máy chủ vẫ ử dn s ụng Web Server như thôngthường

Tuy nhiên phía client c n phầ ải có một thành phần chơi nhạc (media player),

hỗ trợ phương pháp progressing downloading, tức là vừa tải về ừa chơi vNhưng không phải media player nào cũng hỗ tr ợ tính năng progressive download, các media player phiên ả b n cũ đòi hỏi phải tải toàn bộ tệp tin vềtrước khi chơi

Mô hình hoạ ột đ ng của kỹ thuật progressive downloading được minh họa như hình II.2:

Hình II.2: Mô hình hoạ ột đ ng kỹ ậ thu t “Chơi và Tải”

II.2.2 Quản lí tệp tin đa phương tiệ trên máy chủ n

Trong mô hình này, tín hiệu đa phương ti n đưệ ợc nén lại thành một tệp tin theo môt định dạng nào đó và được t i lên máy chả ủ web (upload) Việc này được thực hiện trư c khi ngướ ời dùng có nhu cầu sử dụng tệp tin, vì thế việc tải tệp tin lên máy chủ không phải là vấ ền đ gì lớn, cho dù đường truyền có thông lượng h pẹ Tệp tin được tải lên và qu n lí trên máy chủ Web Server ảnhư mọi tài nguyên khác trên internet

Khi người dùng muốn chơi tệp tin này, máy chủ web sẽ cấp cho nó một đường dẫn URL, và người dùng có th dùng trình duyể ệt có plugin hỗ trợprogressive downloading, ho c dùng thành phặ ần media player để tải và chơi tệp tin này

II.2.3 K ỹ thuật truyền tải

Không giống như phương pháp download-and play- , thành phần media player (hỗ trợ streaming) sẽ trực tiếp chơi bản nhạc hoặc đoạn phim ngay trong khi nó đang tải dữ liệu về Với phương án tiếp c n sử dụng Web ậServer, phía client sử dụng đến một vùng nh ớđệm (buffer) đ ảể t i dữ liệu từ Web Server về theo giao thức HTTP thông thường, song song (chính xác hơn là có thể sau đó vài giây) ớ v i quá trình tải dữ liệu về thì thành phần media player đọc dữ liệu t ừđó ra để chơi

Giả ụ d , nếu ta có một tệp phim được mã hóa ở 200 kbps (gọi là bit rate),

đặt trên Web server và sẽ được kích hoạt khi người dùng b m vào đư ng ấ ờdẫn, Web server không thể biết và cũng không quan tâm 200 kpbs nghĩa là

gì, nó chỉ c gố ắng đẩy dữ liệu về cho máy khách nhanh nh t có thể Thành ấphần media player trên máy client với tính năng progressive downloading

s ẽ có thể ắ ầ b t đ u chơi ngay khi lượng dữ li u tải về v a đ Và ngư i xem ệ ừ ủ ờkhông thể chọn xem trước phần cuối của phim nếu như t p tin chưa đưệ ợc lấy về hết, hay nói cách khác là nếu muốn xem phim từ phút thứ 5 trở đi thì người dùng bắt buộc phải tải 4 phút phim đầu về máy tính Nếu như băng thông của m ng nhạ ỏ hơn 200 kbps thì người dùng sẽ phả ợi đ i một lúc mới

có thể xem được Đành rằng chất lượng chung cu c cộ ủa đoạn phim sẽ không đổi ngay cả với tố ộc đ kết n i là 56kbps, nhưng ta đã ph i đánh đ i ố ả ổthời gian chờ đợi lấy chất lượng phim

Như vậy, với kĩ thuật này client sẽ t i dữ li u càng nhanh càng tố ểả ệ t đ ph c ụ

vụ media player, nó không quan tâm tỷ l ệmã hóa dữ liệu của t p phim (bitệ rate) Trong tình hu ng tố ốc độ mạng chậm, thành ph n download không kầ ịp đưa dữ liệu về như vậy media player không còn đủ d ữ liệu đ đảể m bảo luồng hoạt động đúng t c đ đặố ộ t ra (bit-rate cho stream), khi đó hình ảnh

-hoặc âm thanh sẽ b ị ật hoặc thậm chí dừng lạ ểgi i đ chờ ữ liệ d u vào đủbuffer

Chỉ có một vài định dạng file hỗ k trợ ỹ thuật progressing downloading này,

ví dụ ASF của Microsoft (Advanced Streaming Format)

II.2.4 Giao thức (HTTP/TCP)

V mề ặt truyền tin, Web Server vẫn sử ụng giao thức chuẩ d n HTTP đểtruyền dữ liệu tới trình duyệt, HTTP hoạ ột đ ng trên n n giao thề ức TCP và TCP đảm bảo trách nhiệm kiểm soát quá trình truy n tin (Transmission ềControl Protocol)

TCP được tối ưu cho các ứng d ng truy n tin không theo th i gian thực ụ ề ờnhư truyền file, mục tiêu chính của TCP là tối ưu hóa t c đố ộ truyền dữ liệu (transfer rate) nhưng luôn đảm bảo việc truyề ữn d liệu là nguyên v n và tới ẹđích và độ ổn định, bất kể loại dữ liệu nào hay độ ớ l n bao nhiêu cũng v y ậTrong quá trình truy n tin, TCP bề ắt đầu ở một tố ộc đ thấp nào đó, nó sẽtăng dần lên cho tới khi phía nh n phậ ản hồi về việc thấ ạc gói tin nào đó, t lkhi đó TCP điểu chỉnh lại tố ộc đ để việc truyền tin đư c đợ ảm bảo; và định

kỳ nó lại tăng t c đ lên để ốố ộ t i ưu hóa thông lượng truy n và quy trình lề ại lặp lại khi có gói tin bị thất lạc

TCP đảm bảo việc truy n tin b ng cách s truy n lại các gói tin bị m t, ề ằ ẽ ề ấchính đặc tính này của TCP đã gây ra độ trễ và ảnh hưởng tới chất lượng của audio/video, ví dụ như việc truyền lại gói tin đó có thể là lãng phí nếu tại thời điểm nhận l i gói ạ tin đó thành phần media server lại không cần tới thông tin quá khứ đó nữa Quá trình yêu cầu gửi lại và truyền l i này sạ ẽ rất mất thời gian, tốn băng thông và làm tăng tải trên Web server Kết quả là, nếu chất lượng hệ thống mạng không ổn định thì ta sẽ mất nhiều băng thông cho vi c gệ ửi yêu cầu truy n lề ại này hơn là so với bản thân lượng

băng thông cần thiết cho toàn đoạn phim Trên th c t ự ế thì việc chịu mất đi

một vài khung hình thường không ảnh hưởng gì nhiều đến chất lượng toàn

c cụ , do vậy TCP không th c sự ự phù hợp với các ứng dụng theo thời gian thực

II.3 K ỹ thuật Streaming sử ụng Streaming Server d

II.3.1 Mô hình hoạ ột đ ng

Streaming server là ứng dụng có khả năng nhận yêu cầu truy n d liệu đa ề ữphương tiện, phân biệt đư c đợ ịnh dạng, băng thông và cấu trúc c a các tủ ệp tin, thậm chí còn biết được khả năng của media player trên máy client đang gửi yêu cầu c p dấ ữ liệu Streaming server chỉ ử g i đi lượng dữ liệu cần thiết

để xem phim hay nghe nhạc, theo đúng m c tín hiệu yêu cầu thay vì tìm ứcách tải thật nhanh dữ liệu về gây t n băng thông đường truyềố n như với Web Server

Điểm khác bi t cơ b n v i Web server là Streaming server không truyền dữ ệ ả ớliệu m t cáộ ch vô thức cho client, mà sẽ ạo ra phiên làm việc như là “cuộc t

đối thoại” 2 chiều giữa client và server Và đặc bi t hơn, cu c đ i tho i này ệ ộ ố ạ

có hai tiến trình song song: mộ ểt đ điều khiển các thông điệp gi a client và ữserver (control connection), mộ ểt đ truyền dữ liệu (media stream) Bởi luôn

có cả hai tiến trình trên nên streaming server có thể điều chỉnh theo tình trạng của mạng trong quá trình streaming, người xem sẽ không còn cảm thấy bức xúc vì những gián đoạn giữa chừng Các thông đi p điệ ều khiển bao gồm cả các thao tác như: chơi, ngưng, tạm dừng, chọn ph n video tùy ầý Do máy chủ cchỉ ần truyền ph n video đượầ c yêu c u và ở mức băng ầthông phù hợp nên ta có thể quản lý được tổng số luồng và băng thông tối

đa được sử dụng

Hình II.3: Mô hình kỹ ật Streaming thu

II.3.2 Quản lí tệp tin đa phương tiệ trên máy chủ n

Với phương pháp tiếp cận kỹ thuật streaming thực thụ, điểm khác biệt cơ bản so với phương pháp trên không phải là ở chỗ quản lí nội dung đa phương tiện như thế nào mà khác ở vấn đề gửi dữ liệu từ server t i client ớnhư thế nào Như vậy việc qu n lí tập tin đơn thuần vẫn giống như phương ảpháp trên, có thể s dử ụng gi i pháp tả ải lên (upload) lên Web Server như bình thường

Tuy nhiên điểm đáng lưu ý ở đây là thành ph n media player sầ ẽ trực tiếp chơi tệp tin mà không c n qua thành phầ ần buffer như ở phương pháp progressive downloading, và Web Server không làm được việc này Như vậy phía server phải có thành phần nào đó có thể nói chuyện tr c tiự ếp được với media player theo mô hình streaming, thành phần này gọi là Streaming Server

V mề ặt logic Streaming Server thông thường hoàn toàn tách biệt với Web Server (có th cài chung hay trên hay máy chể ủ vật lý khác nhau), nó có giao thức riêng để làm việ ớc v i client (các giao thức này sẽ được bàn tới ởchương sau) Mối quan h ệ giữa Web Server và Streaming Server khá đơn giản, trang web ch a tứ ệp tin đa phương tiện nằm trên Web Server, nhưng khi có yêu c u phầ ục vụ tệp tin này, nó sẽ chuyển yêu cầu tới Streaming Server theo giao th c mà Streaứ ming Server hiểu được

II.3.3 K ỹ thuật truyền tải

Sau khi Web Server chuyển yêu c u tầ ới Streaming Server, quá trình truyền tin hoàn toàn chủ động gi a thành ph n server và client, streaming server ữ ầgửi tin theo m t tộ ốc độ phù hợp vớ ội đ nén của luồng dữ liệu đa phương

tiện (streaming bit rate), tức là tố ộc đ t i dữ ệu về bả li ằng đúng t c đ chơi ố ộ

của media player Thông qua giao thức đặc thù cho streaming, server có thể

có những điều chỉnh khi có những yêu c u tầ ừ phía client như truyề ại gói n ltin, hạn chế tốc độ

II.3.4 Giao thức (UDP)

V mề ặt giao thức, Streaming Server có thể ử ụng giao thức HTTP/TCP, s dtuy nhiên do streaming quan tâm đến khả năng truyền liên tục chứ không phải là dữ liệu tới đích đầ ủy đ hay không nên các streaming server thường dùng một giao thức khác phù hợp hơn thay vì HTTP/TCP, như RTSP/UDP chẳng hạn, trong đó RTSP hỗ trợ các thông đi p điệ ều khiển và các tính năng khác của riêng streaming server, còn UDP là giao th c không chú ứtrọng việ ảc đ m bảo toàn v n dẹ ữ liệu nên sẽ tiết kiệm băng thông

UDP được thiết kế ưu tiên cho vi c truyền dệ ữ liệu liên tục hơn là nhằm

đảm bảo tính toàn v n dẹ ữ liệu, vì vậy đặc bi t thích hợp cho vi c truyệ ệ ền phát audio/video Không giống phương thức truyền TCP, các gói tin UDP

có độ ưu tiên cao hơn so v i TCP; nhưng l i bị gi m thiểu một số tính năng ớ ạ ả

so với TCP như không quản lí trạng thái gói tin, và không hỗ trợ việc truyền lại gói tin nếu bị lỗi (UDP được gọi là lightweight protocol) Khi gói

dữ liệu audio/video truyền theo giao thức UDP bị trục trặc (hoặc bị ất), mmáy chủ vẫn gửi tiếp các gói dữ liệu khác

Phương thức này thích h p vợ ới tính m tínhcả và khả năng đoán nhận của con người - có thể ỏ qua những mất mát nhỏ do không nh n bi “b ” ậ ết được hay trong mức chấp nhận được (ví dụ như mất một vài âm tiết hay khung hình, cũng gi ng như hi n tưố ệ ợng nhiễu tín hiệu radio ho c truyặ ền hình) Còn nếu trong trường h p vợ ẫn muốn cải tiến chất lư ng đượ ờng truyền của UDP trong việc gói tin thất lạc, các streaming server phải b sung tính ổnăng này để h ỗ trợ việc truyề ạn l i gói tin th t lạc t i client trong quá trình ấ ớstreaming d u ữliệ

II.4 Một số tiêu chi lựa chọn kỹ thuật streaming

Có một số quy tắc đơn gi n đả ể đánh giá xem giải pháp nào sẽ phù h p hơn ợtrong việc xây dựng hệ thống phụ ụ nc v ội dung multimedia Dư i đây sớ ẽlà một vài tiêu chí quan trọng

Chọn progressive downloading nếu:

 H ệ thống streaming cần đơn giản, hoặc muốn tái sử ụ d ng cơ sở h ạ

tầng mạng hiệ ạn t i

 Các đoạn phim ngắn, trung bình dưới 1 phút

 Quan tâm đến chất lượng của phim chứ không quan tâm đến khảnăng hỗ ợ ệ tr vi c xem theo th i gian thờ ực

 Không quan tâm đến bản quyền (người dùng có thể lưu đoạn phim vào máy khách)

 Cần tương tác v i ngướ ời dùng, như hỗ trợ ngư i dùng các tính năng ờ

nhảy đo n, tua đi, tua lạ ại, tạm dừng…

 Cần thu th p thông tin thậ ống kê thông lượng và các kết n i t i hố ớ ệthống

 Cần hỗ trợ nhiề u người dùng

 H ỗtrợ quảng bá tr c tuyự ến (webcast hay multicast)

Tuy nhiên cần chú ý rằng, một giải pháp streaming th c thự ụ cần có kiến trúc khác biệt so với mô hình progressive downloading Đó là sự hiện diện của các máy chủ streaming chuyên dụng để truyền tải nội dung đ n ngưế ời dùng thay vì sử dụng chính máy chủ Web, do vậy sẽ đội chi phí về s h cơ ở ạ

tậng và b n quyả ền ph n mầ ềm Streaming sử ụng các giao th c Web m d ứ ới cùng với những kỹ thuật giao tiếp tiên tiến giữa máy chủ và các máy khách

sẽ cho phép truyền tải liên tục, đồng bộ phim ảnh và âm thanh theo thời gian thực cũng như cho phép người dùng tương tác trực tiếp với nội dung

đa phương tiện mà không c n phầ ải dùng đến các t p tin metaệ -data (như trong trường hợp Flash Media Server sẽ nghiên cứu dư i đây) ớ

II.5 Ưu điểm của kỹ thuật Streaming sử ụng Streaming Server d

Bảng thể hiện một số tính năng và sự khác nhau gi a 2 k1 ữ ỹ thuật streaming là progressive downloading v i Web Server, và streaming vớ ới Streaming Server

Quảng bá tr ực tuyế n (ví d ụ như truy ề n hình hay radio) •

B ắ ầ t đ u chơi ngay c ả khi việc tải xuống chưa ết thúc k •

H ỗ trợ tua nhanh, nhả y đo n, chơi t ạ ạ i bấ t kì đi ể m nào của

Không c n ph ầ ầ n mềm máy chủ chuyên d ụ ng •

H ỗ trợ chơi lại (playback) ở ố ộ t c đ cao cho mọi tố ộ c đ

đườ ng truyề n (do đã cache l ạ i trên máy client) •

T ả i và lưu d ữ liệu về máy client • Không cho phép lưu d ữ ệ li u bở i ngư ờ i dùng • Bảng 1.Tính năng kỹ thuật củaProgressive Downloading và Streaming

K ỹ thuật streaming sử ụng Streaming Server chuyên d ng có r t nhi d ụ ấ ều ưu điểm so với phương pháp dùng Web Server:

Đảm bảo thông lượng mạ ng t t: Web server ố sử dụng giao thức TCP không thích hợp cho vi c stệ reaming media, vì vậy quá ìtr nh streaming

sẽ phần nhiều bị gi n đoạn b i nh á ở ững khoảnh khắc im lặng trong lúc chờ đợi player buffer dử liệu Việc sử dụng giao thức UDP, giao th c ứ

tối ưu cho việc truyền dữ liệu theo thời gian thực và tối ưu hóa thông lượng, d ữ liệu được streaming server truyề ền v cho client phù h p với ợ

độ nén dữ li u của tệp tin (bit-rate), do đó nó không chiếm dụng ệ đườngtruyền làm ảnh hưởng tới các thành phần ứng d ng khác.ụ

Cung c p chấ ất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn đối với từng

người dùng: Thông lượng mạng tốt hơn, và do kh năng tương tác giữả a streaming server và media player nên server có khả năng điều chỉnh tốc

độ tải dữ liệu về cho phù hợ ớp v i t ng ngư i dùng Ví dụ ảừ ờ , gi s ử do h n ạ

chế băng thông mạng chỉ đạt 22Kbps, trong trường hợp này phía server

cố gắng duy trì chất lượng âm thanh và giảm tỉ ệ truyền ảnh (frame l rate) để đảm bảo không vượt quá băng thông cho phép Đây là điều không thể làm đượ ới Web Server do Web Server không hỗ c v trợ nhận

dữ liệu phản hồi từ phía client

H ỗ trợ các tính năng tương tác nâng cao cho người dùng (như thiết

bị chơi CD hay DVD): Với việc sử dụng giao thứ ặc đ c biệt, chúng ta có thể kiểm soát và điều chỉnh đư c quá trình streaming như nh y đoợ ẩ ạn, tua lại, hay tiến lên (back, forward), nghĩa là người dùng có thể chọn xem bất cứ phần nào trong đoạn phim mà không c n phầ ải t i vả ề các

phần trư c đó, ặớ ho c có truyền dữ u liệ theo nhi u lu ng tề ồ ới client

Bảo vệ ản quyền: Vớ b i phương án dùng Web Server, mặc dù là quá trình streaming như dữ liệu đa phương ti n đư c lưu lạệ ợ i trên buffer (cache) vì th không có cách nào có thế ể ngăn c n ngưả ời dùng copy dữ

liệu và dùng lại sau này Với kỹ ật streaming trực tiếp, rất khó có thể thucan thiệp được vào quá trình streaming gi a server và media player.ữ

Quảng bá thông tin tr c tiự ếp theo thờ i gian thực: Do đó streaming

server là thành ph n không thầ ể thiếu trong các ng dứ ụng TV trực tuyến, hội thảo truyền hình, chat

CHƯƠNG III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG STREAMING III.1 Nguyên lí hoạ ột đ ng của hệ thống Streaming

Chơi thử m t đĩa phim hay nh c trên ổ CD củộ ạ a máy tính chúng ta là bước

đầu tiên để tìm hiểu nguyên lí hoạ ột đ ng của streaming, tuy r ng nó không ằhoàn toàn giống nhau nhưng có rất nhiề ỹ thuậu k t và nguyên lí giống nhau

M ở đĩa CD chúng ta sẽ thấy các file avi (đây là định d ng file video trên ạWindows), giả s ử file này có độ ớ l n là 15MB File avi đượ ạc t o ra bời một

ứng dụng nào đó và nó sử dụng m t thuật toán cụ ộ thể để mã hóa tín hi u ệtương tự thành dạng s và lưu thành một file (quá trình này g i là encode) ố ọChúng ta có thể chơi file này bằng m t phộ ần mềm đặc bi t có thệ ể hiểu được

định dạng avi, thành ph n này g i là Video codec, nó hỗ ầ ọ trợ giải mã (decode) file video AVI, phần lớn các máy tính đều có các bộ codec cài sẵn Chúng ta có thể chơi file này trực tiếp trên ổ cứng hoặc có thể nhúng nó vào PowerPoint Thành ph n codec s ầ ẽ giải nén và gửi luồng dữ liệu (data stream) và đưa tín hiệu tới màn hình hay cạc âm thanh để chúng ta thưởng thức

Khái niệm về streaming media trên web cũng hoạ ột đ ng gần như thế với một vài khác biệt Ví dụ trên nền Web có thể chúng ta sẽ không dùng định dạng AVI do nó không hỗ trợ giao thức streaming qua web Như ậy chúng v

ta phải có một phần mềm đặc biệt khác cho phép chúng ta chuyể ổn đ i file AVI sang định d ng hạ ỗ trợ streaming trên n n web, ví d chúng ta dùng ề ụRealMedia, với định dạng rm Đặc biệt sau khi chuyển đ i, dung lưổ ợng file RM nhỏ hơn rất nhiều so với file AVI (kho ng 10 lả ần), như vậy chúng

ta đa trải qua một công đoạn nén d u ữ liệ

Sau đó chúng ta sẽ dùng một phần mềm decoder (c th là RealMedia ụ ểplayer) để chơi như bình thường Điểm khác biệt ở đây là file RM được lưu trữ trên máy chủ ch không phải ổ đĩa, do vậy chúng ta cân một giao thức ứnào đó để trao đổi dữ liệu giữa server và player (decoder) Một trong nh ng ữgiao thức được dùng phổ biến ở đây là RTSP (Real Time Streaming Protocol), và đường dẫn t i file trên server có dớ ạng bắ ầt đ u bởi rtsp:// Như vậy, chúng ta có thể nhúng file RM vào trang web HTML nào đó (theo định dạng giao thức rtsp), người dùng chỉ việc b m chuột vào liên kết ấnày trên trình duyệt việc còn lại là RealMedia player sẽ trao đổi dữ liệ ới u vstreaming server Server sẽ gửi dữ liệ theo luồng liên t c qua u ụ mạng tới máy của người dùngtheo giao thức đ đượã c thiết lập là rtsp.

Mô hình hoạ ột đ ng được minh họa như hình III.1:

Hình III.1: Mô hình hoạ ột đ ng c a kủ ỹ ật Streaming thu

Theo lý thuy t, hình nh video và âm thanh sế ả ẽ được truyền từ máy chủ, qua

mạng Internet đến với người dùng theo đúng yêu cầu của họ khi truy cập vào trang web có tích hợp chức năng video hay audio Người sử dụng sẽxem n i dung gộ ửi tới cùng lúc dữ liệu chuyển đến (streaming), hoặc theo kiểu "tải tới đâu, xem t i đó"ớ (progressive)

Web Server

Tệp tin HTML

Streaming Server

Tệp tin đa phương ti n ệ

(Âm thanh & hình ảnh)

Việc xem phim hay nghe nhạc trên đĩa ngày nay là cực kỳ đơn giản, việc này cách đây vài năm có thể là khó khăn do tố ộ ửc đ x clý a máy không ủ

đảm bảo theo bit-rate của clip đó, nên hình ảnh hay âm thành có thể giật

Do sử dụng đường truyền mạng như một kênh truyề ộn n i dung, nên v n đ ấ ềnày cũng đối với chơi nhạc/phim trên m ng nạ ếu băng thông của mạng không đảm bả ủo đ lớn đ ảề t i đủ nội dung theo bit-rate của clip đó (độ nén

dữ liệu), như vậy băng thông của đường truyền sẽ là yếu tố quyế ịt đ nh chất lượng truyền tải nội dung có được liền mạch và trôi ch y hay không.ả Nếu băng thông thấp tố ộc đ tải dữ liệu b hạn chếị , chúng ta thường ch p nhấ ận giảm bit rate của tệp đó xu ng đố ể giảm độ lớn củ ệp, chấa t t lượng có thểgiảm nhưng hình ảnh hay âm thanh sẽ được liên t , quá trình này gục ọi là kiểm soát chất lượng dịch vụ (Quality of Service, QoS)

Như vậy, sau khi phân tích một số bư c cơ b n về nguyên lý hoạ ộớ ả t đ ng c a ủviệc chơi một file video trên mạng, chúng ta có mô hình sau để minh họa các thành phần chính tham gia vào quá trình chơi một file video hay audio theo công nghệ streaming

Hình III.2: Các thành ph n chính c a mô hình Streamingầ ủ