Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование места и значения метаданных в современном телевидении 16
1.1. Информационные технологии в телевидении 16
1.2. Основные типы ТВ систем... 19
1.3. Аудиовизуальный контент 21
1.4. Роль метаданных 23
1.5. Стандарты и форматы метаданных 23
1.5.1. Работы SMPTE 23
1.5.2. Дублинское ядро 26
1.5.3. Работы консорциума TV Any time 27
1.5.4. Формат файлов передачи аудиовизуального контента MXF 28
1.5.5. Проект Европейского Вещательного Союза Р/МЕТА...„ 28
1.5.6. MPEG-7 29
1.6. Обобщенная модель ТВ системы 30
1.7. Перспективные направления исследований в области метаданных 32
1.7.1. Роль стандартов метаданных 32
1.7.2. Разработка систем управления метаданными 34
1.7.3. Роль метаданных в повышении эффективности бизнес-процессов 36
1.7.4. Выводы . 36
2. Исследование и разработка методов кооперативного обогащения семантических метаданных аудиовизуальных архивов 38
2.1. Введение 38
2.2. Принципы формирования метаданных 38
2.3. Обогащение семантических метаданных 39
2.4. Принципы семантического описания игровых и документальных фильмов ... 44
2.4.1. Анализ возможностей стандартаMPEG-7 44
2.4.2, Анализ сюжетно-композиционной схемы фильмов 45
2.5. Формализация сюжетно-композиционной схемы 47
2.6. Оценки разных целевых групп 51
2.7. Аналитическая и эмоциональная оценка 56
2.8. Многомерная оценка , 59
2.9. Выводы 61
3. Исследование и разработка системы синхронизации региональных замещений в сетях телевизионного вещания 62
3.1. Введение 62
3.2. Постановка проблемы 62
3.3. Объединенное вешание 64
3.3.1. Централизованное управление 65
3.3.2. Сеть ТВ вещания как распределенная информационная система 65
3.4. Оптимизация региональных замещений 68
3.4.1. Оптимизация короткого рекламного замещения 68
3.4.1.1. Критерий оптимальности 68
3.4.1.2. Решение задачи оптимального управления 72
3.4.2. Оптимизация регионального замещения в условиях малой длины слота 79
3.4.2.1. Функция распределения клипа 80
3.4.2.2. Задача оптимального управления 82
3.4.2.3. Оптимизация процедуры сжатия расписания 85
3.4.2.4. Ограничения на допустимые наборы параметров 89
3.4.2.5. Реализация алгоритма и его тестирование 90
3.5. Модели данных и кодирование 100
3.6. Передача и управление объявлениями 103
3.7. Выводы 104
4. Разработка базовой информационной модели телерадиофонда телерадиокомпании 107
4.1. Введение 107
4.1.1. Постановка задачи 107
4.1.2. Технологические процессы в телерадиофондах 108
4.1.3. Метаданные в архивах 109
4.1.4. Распределенные структуры архивов 111
4.2. Методология проектирования архивных информационных систем 114
4.2.1. Установление требований 114
4.2.2. Методы выявления требований 115
4.2.3. Объектно-ориентированный подход к разработке АСУ ТРФ 115
4.3. Назначение и цели создания автоматизированной системы управления телерадиофонда телерадиокомпании 116
4.3.1. Базовые принципы построения системы и способы достижения целен 116
4.3.2. Ключевые функции цифрового телерадиофонда ТРК 118
4.3.3. Ключевые функции АСУ ТРФ 119
4.4. Характеристика ТРФ как объекта информатизации (на примере Центрального ТРФ ВГТРК) 120
4.4.1. Общая информация 120
4.4.2. Архив телевизионных материалов: операции с материалами 123
4.4.2.1. Прием и оформление материалов на хранение 123
4.4.2.2. Требования к материалам при приеме и оформлении 124
4.4.2.3. Требования к сопроводительной документации 124
4.4.2.4. Детализированное описание материалов 125
4.4.2.5. Порядок предоставления материалов 126
4.4.2.6. Организация учета материалов 127
4.4.3. Архив аудиоматериалов 128
4.4.4. Обсуждение результатов исследования Центрального ТРФ ВГТРК как объекта информатизации 128
4.5. Разработка информационной модели ТРФ 129
4.5.1. Базовые понятия 129
4.5.2. Средства описания 131
4.5.3. Требования к модели данных ТРФ 132
4.5.4. Основные объекты модели данных 134
4.5.5. Атрибуты основных классов модели данных 138
4.5.5.1. Классы, описывающие аудновидеоматериалы 139
4.5.5.2. Классы, описывающие аудиоматериалы 140
4.5.5.3. Классы «Носитель» и «Устройство» 140
4.5.5.4. Классы «Контракт», «Право», «Публикация», «Организация», «Роль», «Персона» 141
4.5.6. Контролируемые словари 141
4.6. Моделирование бизнес-процессов 141
4.7. Выводы 147
Заключение 148
Библиографический список
- Стандарты и форматы метаданных
- Принципы семантического описания игровых и документальных фильмов
- Сеть ТВ вещания как распределенная информационная система
- Методология проектирования архивных информационных систем
Введение к работе
Актуальность темы. В технике телевизионного (ТВ) вещания быстрыми темпами происходит замена аналоговых устройств на цифровые. Этот процесс еще не завершен, но уже ясно, что в ближайшее время в телевидении должны произойти еще более масштабные перемены - переход от аппаратных решений к программным, замена традиционных технологий производства телевизионных программ на информационные технологии (ИТ). В результате внедрения информационных технологий ТВ система превращается в информационную систему, в которой все производственные операции есть операции с данными, а исполнительными механизмами являются программные и аппаратные компоненты компьютерных платформ. Каждая функция, реализуемая в традиционной схеме отдельным специализированным техническим устройством, становится лишь одной из функций, которые выполняются программным обеспечением и многоцелевыми аппаратными средствами в системах, основанных на информационных технологиях.
Принципиальные отличия между традиционными ТВ системами и системами, основанными на информационных технологиях, относятся к обмену программами и программными материалами. Обмен программами между системами на ИТ-платформах относится к классу информационного обмена файлами или цифровыми потоками данных. Для налаживания информационного обмена необходимы дополнительные сведения, которые не принадлежат данным аудиовизуального ряда программы, или медиаданным, а являются описанием структурных, семантических и иных свойств медиаданных, представляя собой в этом смысле «данные о данных», или метаданные. Метаданные составляют значительную часть цифровых информационных потоков и выполняют важнейшие функции в ТВ системах производства, архивирования и вещания.
Эффективное построение систем управления метаданными становится актуальной задачей любой ТВ компании. Но интенсификация работ с метаданными в современном телевидении не является самоцелью. Разработка моделей данных и систем управления метаданными имеет своей, целью повышение эффективности работы телекомпании (как в части увеличения, доходов, так и в части сокращения эксплуатационных расходов). Поэтому работы, направленные на исследование метаданных в телевизионных системах, надо признать важными и актуальными для современного этапа развития телевидения, основанного на применении информационных технологий.
Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов формирования и преобразования метаданных в телевизионных системах.
работе
СПтр*;
оэ ко
%&>.
Для достижения поставленной цели ,—в—днооортаї^іаініии поставлены и решены следующие задачи:
1. Анализ принципов формирования и преобразования метаданных в
телевизионных системах, основанных на использовании
информационныхтехнологий.
Разработка модели телевизионной системы, обобщающей принципы управления метаданными в телевизионных системах.
Исследование и разработка методов кооперативного обогащения семантических метаданных аудиовизуальных архивов.
Исследование и разработка системы синхронизации региональных замещений в сетях телевизионного вещания.
Разработка базовой информационной модели телерадио фонда телерадиокомпании.
Основные методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов информатики, теории систем управления данными, теории оптимального управления. Экспериментальные исследования проведены с использованием принятых в телевидении методов планирования, проведения и статистической обработки результатов зрительских экспертиз и методов моделирования данных с применением универсального языка моделирования UML (Unified Modelling Language).
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
Предложен метод оценки семантики аудиовизуальных программ в квазинепрерывном (реальном) масштабе времени.
Предложен метод обогащения семантических метаданных на основе взаимодействия архива аудиовизуальных программ с целевыми группами пользователей.
Разработаны метод и система автоматизированного регионального замещения фрагментов программ в сетях ТВ вещания с помощью передачи в реальном времени метаданных расписания центральной станций, причем сеть ТВ вещания рассматривается как распределенная информационная система. " Разработана модель метаданных, оптимизированная для решения задачи синхронизации процессов в сетях вещания.
Региональное замещение решена как задача оптимального управления, целью которого является оптимизация набора параметров, описывающих процедуру вставки локальных клипов из очереди в рекламный блок. В качестве целевой функции оптимизации введена обобщенная стоимость рекламного блока.
Разработана базовая информационная модель телерадиофонда телерадиокомпании, являющаяся основой для построения эффективной системы управления метаданными в архивах. Атрибуты объектов и классов информационной модели поддерживают множественность типов объектов хранения и соответствуют современным международным нормативным документам.
Практическая ценность. Значение результатов диссертационной работы для практики заключается в следующем:
Семантические метаданные, получаемые в рамках кооперативного обогащения, позволяют создавать в полуавтоматическом режиме различные версии компактных представлений фильмов, например, носящих информационный, развлекательный или рекламный характер для разных целевых групп зрителей.
Закономерности, определяемые с помощью предложенного метода кооперативного обогащения метаданных, имеют значительную ценность для социальных и исторических исследований.
Метод и система регионального замещения фрагментов программ в сетях ТВ вещания, основанные на передаче в реальном времени метаданных расписания центральной станции, значительно повышают эффективность взаимодействия вещательных систем при ретрансляции программ за счет автоматизации региональных замещений.
Разработанная модель метаданных для решения задачи синхронизации региональных замещений в условиях динамических изменений расписания центральной станции использует текстовую XML-форму представления, что делает возможной передачу данных через универсальный стек протоколов в цифровом вещании, аналоговом вещании и через Интернет и повышает надежность работы систем сетевого вещания.
Разработанный алгоритм построения оптимального расписания регионального замещения по критерию обобщенной стоимости рекламного блока имеет универсальный характер и может быть легко адаптирован к включению различных ограничений. Практические требования и ограничения могут менять множества допустимых значений параметров, описывающих процедуру вставки локальных клипов из очереди, но не сам алгоритм нахождения оптимального решения.
Разработанная базовая информационная модель телерадиофонда телерадиокомпании может использоваться для разработки эффективной системы управления метаданными в телекомпаниях, работающих в российских условиях. Использование базовой модели позволяет телекомпаниям сократить расходы на разработку собственной информационной модели телерадиофонда примерно в 4 раза.
Результаты диссертационной работы, относящиеся к оценке семантических метаданных и созданию базовой модели телерадиофонда телекомпании, использованы при выполнении НИР «Требования к автоматизированной системе управления аудио и видео архивами Цешрального Телерадиофонда ВГТРК (АСУ ЦТРФ)», выполненной по заказу Всероссийской Государственной телерадиокомпании (Москва) в 2003г. Результаты диссертационной работы, относящиеся к решению задачи синхронизации локальных замещений фрагментов программ, использованы вещательной компанией «Телемедиум» (Санкт-Петербург) при разработке и создании сети распространения ТВ программ в стандарте DVB-T на территории
Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Результаты диссертационной работы также внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения. Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами внедрения.
Научные положения, выносимые па защиту:
Метод оценки семантики аудиовизуальных программ в квазинепрерывном (реальном) масштабе времени.
Метод обогащения семантических метаданных на основе взаимодействия архива аудиовизуальных программ с целевыми группами пользователей.
Метод и система автоматизированного регионального замещения фрагментов программ в сетях ТВ вещания, основанные на передаче в реальном времени метаданных расписания центральной станции.
Метод оптимизации наполнения региональных замещений, отслеживающий динамические изменения расписания центральной станции.
Базовая информационная модель телерадиофонда, поддерживающая множественность типов объектов хранения и являющаяся основой для построения эффективной системы управления метаданными в архивах. Апробация работы. Основные положения и результаты
диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
7-я и 12-я международные конференции "Организационно-правовые, финансовые и научно-технические аспекты современного телевидения и радиовещания". Софрино, 21-24 апреля 1998г., 5-9 апреля 2004г.
Конференции Международного съезда вещателей (International Broadcasting Convention): Амстердам, 11-15 сентября 1998г., 12-16 сентября 2002г.
Научно-практический семинар "Праздник прогресса и будни практики телерадиовещания", Софрино, 6-9 апреля. 1999г.
VII Международный конгресс Национальной Ассоциации Телерадиовещателей «Прогресс технологий телерадиовещания». Москва, 3-5 ноября 2003г, TRBE'2003.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, 1 статья в научно-технических сборниках, 7 публикаций в сборниках материалов и тезисов международных конференций и семинаров.
Структура и объем работы. Диссертация состоит Из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований, и пятнадцати приложения. Основная часть работы изложена на 149 страницах машинописного текста и содержит 51 рисунок и 4 таблицы.
Стандарты и форматы метаданных
Дополнительно определены 2 класса, один - для корпоративных стандартов, второй для экспериментальных метаданных, создаваемых в исследовательских целях.
Метаданные идентификации представляют собой идентифицирующую информацию, которая описывает существо аудиовизуальных материалов. Подклассами этого класса являются однозначно определяемые глобальные идентификаторы аудиовизуальных материалов и программ, идентификаторы ISO, идентификаторы объектов, идентификаторы устройств.
Метаданные управления представляют управленческую или деловую информацию, которая описывает аудиовизуальные материалы и которая имеет отношение к области использования материалов. К этому классу относится информация об авторских правах и ограничениях на использование, стоимость, статистика использования в вещании.
Описательные метаданные - это метаданные толкования, или интерпретирующая информация. Метаданные этого класса содержат описательную информацию о содержании аудиовизуальных материалов, которая обычно создается людьми и поэтому носит субъективный характер. Такая информация может также создаваться на основе машинного анализа содержания аудиовизуальных материалов. Это может быть описание в виде текста, ключевые слова, краткое суммарное изложение сюжета, конспект, резюме, титры, сценарий, жанровая категория и т.п. Описательная информация, получаемая на основе машинного анализа материалов, может содержать, например, гистограммы изображений, классификаторы и карты текстуры изображения, формы объектов и т.п. Метаданные этого класса используется главным образом для индексирования, каталогизации, поиска и извлечения материалов.
Параметрические метаданные содержат информацию, которая описывает технические характеристики использованных телевизионных камер, или других систем, посредством которых созданы медиаданные. Примерами являются характеристики и форматы кодирования изображения, звука, дополнительных данных и метаданных, параметры преобразования киноизображения в ТВ изображение, параметры разложения, характеристики кодирования MPEG, параметры временного кода.
Метаданные обработки отображают обработку, трансформацию и модификацию содержания аудиовизуальных материалов. Метаданные этого класса включают в себя, например, лист монтажных решений, запись этапов компрессии и декомпрессии данных, регистрацию изменений форматов представления изображения, звука и дополнительных данных.
Метаданные, относящиеся к классу реляционных, описывают взаимоотношения и взаимосвязи между медиаданными, между метаданными, между медиаданными и метаданными, которые относятся к различным аудиовизуальным материалам.
Пространственно-временные метаданные относятся к географическому положению и пространственной ориентации объектов, сцен, персонажей и любых других компонентов. Они содержат также временные элементы, такие, как даты, временные коды, метки синхронизации. Примерами являются, положение и расстояние, абсолютные координаты, угловые спецификации, абсолютные даты и время, длительности, задержки и т.п.
В рамках SMPTE разработана целая серия стандартов, поддерживающих применение метаданных в телевизионном производстве: ANSI/SMPTE 298М-1997, Television — Universal Labels for Unique Identification of Digital Data, SMPTE 330M-2000, Television — Unique Material Identifier (UMID), SMPTE 335M-2001, Television — Metadata Dictionary Structure, SMPTE 336M-2001, Television — Data Encoding Protocol using Key-Length-Value, SMPTE RP 210.1-2001, Metadata Dictionary, SMPTE RP 210.4-2002, Metadata Dictionary Registry of Metadata Element Descriptions, SMPTE RP 223-2003, Packing UMID and Program Identification Label Data into SMPTE 291M Ancillary Data Packets.
Дублинское ядро представляет собой базовый набор из 15 элементов, которые образуют основу описания информационных ресурсов в электронной форме [92]. По своей природе - это междисциплинарный набор, который используется в музейном деле, библиотеках для описания аудиовизуального контента.
Решения консорциума TV-Anytime, относящиеся к сфере метаданных, имеют целью дать возможность зрителям смотреть ТВ программы так и тогда, как и когда они хотят [134, 137]. Они позволяют зрителям искать, выбирать и получать аудиовизуальные материалы независимо от средств доставки. В системе TV-Anytime три основных подсистемы: «Метаданные», «Реферирование контента», «Управление и защита прав».
Система TV-Anytime включает в себя в качестве важнейшей подсистему «Метаданные», с использованием которой зритель обеспечивается описательной информацией во время поиска, навигации, выбора и управления получением аудиовизуальных программ. Так называемые «аттракторы» представляют собой информацию, которую зритель использует для того, чтобы решить, запрашивать или нет конкретную аудиовизуальную программу. Система вводит пользовательские профили, предпочтения, закладки и т.п., которые используются для помощи зрителям в процессе выбора программ и материалов.
Подсистема «Реферирование контента» предназначена для идентификации, обнаружения и запроса аудиовизуальных материалов. Подсистема «Управление и защита прав» предназначена для обеспечения защиты прав владельца материала и пользователя. Все эти процессы должны опираться на общую совокупность метаданных, для представления которой используется язык XML.
Успешное применение метаданных в профессиональном телевидении тесно связано со стандартизацией общего формата файлов, которые поддерживает соответствующие стандарты метаданных. В телевидении есть много приложений, в которых метаданные хранятся в базах данных и в которых используются форматы файлов, типичные для информационных систем (с использованием языка XML). Однако есть и такие телевизионные приложения, в которых метаданные непосредственно ассоциированы с содержанием программ и должны быть составляющей файлов при файловом обмене программами.
Формат обмена материалами MXF (Material eXchange Format) - открытый файловый формат, разработанный с целью обмена аудиовизуальными материалами вместе с соответствующими метаданными [94, 111, 128]. Он обеспечивает возможность взаимодействия программных систем и аппаратных изделий разных поставщиков в процессе файлового обмена программными материалами между различными прикладными областями телевизионного производства. Это создает условия для эксплуатационной эффективности и творческой свободы в рамках объединенного сетевого окружения телевизионного производства
Метаданные, передаваемые в составе файла, делятся на две группы: структурные и пользовательские. Структурные метаданные необходимы для реализации функций файлов. Пользовательские метаданные не являются в этом смысле обязательными, они содержат такие сведения, как имя автора, место съемки, авторские права, сценарий и т.п. Формат MXF поддерживает пользовательские метаданные с использованием принципа встроенного пользовательского интерфейса метаданных. Файл формата MXF способен переносить все типы пользовательских метаданных, которые следуют правилам стандарта MXF. Такой файл переносит метаданные просто как другой тип данных и удовлетворяет требованию прозрачности для метаданных пользователя.
Принципы семантического описания игровых и документальных фильмов
Инструментарий обработки метаданных - специализированное программное обеспечение. Построение сложных информационных систем, к которым относятся системы управления метаданными, является результатом совместной работы специалистов предметной области (телевидение) и специалистов по информационным технологиям [25,27,43,51].
На основании рис. 1.3 можно определить области разработок, в которых должны участвовать только специалисты предметной области, только специалисты ИТ и совместно специалисты обеих областей.
Уровень приложения метаданных находится в зоне исключительной ответственности специалистов ТВ отрасли. Здесь необходимо знание специфики ТВ систем и специфики АВК как продукта деятельности ТВ систем. Существует широкий простор для разработки новых атрибутов АВК, взаимосвязи атрибутов в рамках информационных моделей, методов присвоения значений атрибутам в практической работе описания аудиовизуальных программ.
Уровень протоколов - зона ответственности ИТ-специалистов, которые должны разрабатывать новые протоколы в тесном взаимодействии с ТВ специалистами. На данном уровне разрабатываются правила упаковки наборов метаданных в пакеты для передачи. На сегодняшний день разработаны два основных протокола упаковки метаданных - протокол KLV (Key-Length-Value) [125], и протокол, основанный на стандартах языка разметки XML [114]. Первый тип протокола отличается высокой плотностью упаковки, используется при передаче пакетов метаданных в файлах стандарта MXF [117] и при передаче метаданных в сетях цифрового вещания DVB. Каждый атрибут в системе кодирования KLV должен соответствовать словарю метаданных SMPTE [130], что ограничивает нововведения, но гарантирует единое понимание типа атрибута и его значения во множестве взаимодействующих ТВ систем. Протокол упаковки метаданных на основе XML предоставляет полную свободу для разработки новых атрибутов информационных моделей. Взаимопонимание участников обмена метаданными в формате XML основывается на публикации в общедоступных репозиториях схем метаданных в формате XSD (XML Scheme Definition). Таким образом обеспечивается передача метаданных без ошибок и искажений в рамках всей цепи от зарождения идеи телевизионной программы до просмотра этой программы зрителем.
Преобразование формата KLV в формат XML и обратно - важный компонент создания целостных систем управления метаданными. Такое преобразование может быть достаточно надежным только при общем понимании базовых элементов метаданных, используемых для построения схем и приложений.
Уровень транспорта метаданных лежит также в области взаимодействия специалистов телевидения и ИГ. Само цифровое вещание сегодня относится к классу систем передачи данных [23,37]. Для транспорта метаданных могут использоваться каналы цифрового вещания, а также стандартные общедоступные и общепринятые способы передачи данных по протоколам HTTP и FTP по каналам Интернет [75]. Вместе с тем надо отметить, что традиционное аналоговое вещание останется в использовании еще продолжительное время. По этим причинам разработка новых методов передачи метаданных, которые (методы) являются универсальными для всех перечисленных способов передачи - в составе цифрового потока DVB, через Интернет и по каналам традиционного аналогового вешания -является актуальной задачей для совместной работы специалистов ТВ отрасли и индустрии ИТ.
Для обеспечения взаимопонимания между специалистами телевидения и ИТ должны формироваться документы, которые выполнены по определенным стандартам. Применительно к метаданным таким документом является логическая модель данных [36,57]. В рамках логической модели АВК задаются объекты логической модели, для каждого объекта задается список атрибутов, и указываются взаимосвязи между объектами информационной модели. Такого типа модели должны разрабатываться специалистами телевидения и служить исходным документом дня разработки физических моделей баз данных и разработки специализированных приложений создания и преобразования метаданных в ТВ системах.
Роль метаданных в повышении эффективности бизнес-процессов Интенсификация работ с метаданными в современном телевидении не является самоцелью. Разработка моделей данных и систем управления метаданными имеет своей целью повышение эффективности работы телекомпании как в части увеличения доходов, так и в части сокращения эксплуатационных расходов.
В диссертационной работе исследуются методы создания и преобразования метаданных в конкретном приложении к архивным ТВ системам и к вещательным ТВ системам.
В рамках первого направления исследуются методы обогащения семантических метаданных на основе взаимодействия архива аудиовизуальных программ с целевыми группами пользователей. Развитая система семантического описания архивных материалов приводит к увеличению количества обращений со стороны других ТВ компаний и со стороны частных пользователей. Увеличение числа пользователей и сопровождающий рост обращений на передачу прав на использование хранимых материалов - естественный путь к повышению эффективности архивной ТВ системы в условиях рыночной экономики.
Множественность стандартов метаданных, существующих в настоящее время, не отменяет необходимости создания корпоративной модели метаданных и эффективной системы управления ими для каждой ТВ компании. Базовая информационная модель архива телерадиокомпании, поддерживающая унаследованные производственные процессы и созданная в рамках работ первого направления, может использоваться для разработки эффективной системы управления метаданными в телекомпаниях, работающих в российских условиях.
В рамках второго направления исследуется методы и системы формирования, передачи и обработки метаданных в вещательных ТВ системах, организованных по сетевому принципу. Сеть состоит из головной станции и ряда региональных станций, осуществляющих замещения части программ центральной станции региональными вставками. Специально разработанные атрибуты эфирного расписания, передаваемые в реальном времени, позволяют автоматизировать производственные процессы по выполнению региональных замещений.
Сеть ТВ вещания как распределенная информационная система
Частные решения отдельных сетевых операторов основываются на передаче флагов тригтерного типа, оповещающих региональные отделения о приближении, о старте и о завершении тайм-слота. Данный метод оповещения (сигнализации) позволяет отслеживать дрейф расписания центральной станции и может быть назван как коммутация тригтерного типа Нормативная база триггерной сигнализации разработана в основном для управления бытовой записывающей аппаратурой в рамках системы Program Delivery Control (PDC) и стандартизована ETSI [109]. Данный тип взаимодействия относится к категории "Businesso-Customer" (В2С), и представляет собой типичный вариант централизованного управлення удаленными ресурсами путем подачи команд от центральной станции.
Сеть ТВ вещания как распределенная информационная система
Современные ТВ станции работают в автоматизированном режиме, когда все операции по подготовке и выдаче региональных брейков выполняются несколькими приложениями, запущенными на компьютерах, объединенных в локальную сеть. Взаимодействие центральной и региональной станций сети относится к категории "Businesso-Business" (В2В) и должно рассматриваться как синхронизация процессов в распределенной информационной системе [68,70,110]. Узлы системы располагаются в географических точках центральной и региональных станций сети вещания.
Проблема точной врезки региональных замещений может быть решена передачей от центральной станции посылок некоторой синхронизирующей информации о расписании передач. Состав и структура синхронизирующих посылок, или объявлении должны отвечать задаче взаимодействия программных систем центральной и региональной станций. На основании анализа посылок система автоматизированного управления региональной станцией сможет выполнять внутренние процессы, среди которых должна присутствовать и непосредственная подача команд управления на видеосервер и аппаратуру коммутации сигналов.
Состав и структура объявлений о расписании должны быть независимыми от протоколов и физической природы каналов передачи. Это может быть, например, ассоциирование с потоком контента, соединение по ТСРЛР [46,75] или любой другой способ [37,56]. Независимость от типа соединения в первую очередь требует независимости от разности задержек доставки объявлений и задержки доставки контента Данному требованию не удовлетворяет метод передачи типа триггерной сигнализации с передачей флагов начала и окончания тайм-слота. Решение заключается в том, что в составе объявлений должны присутствовать атрибуты передач центральной станции в форме времени старта и финиша передач. Необходимы два условия - поддержание единого абсолютного времени на всех станциях сети и постоянство задержки доставки контента от центральной станции к региональным отделениям. Первое условие выполняется синхронизацией с помощью системы GPS, второе условие выполняется и в аналоговых и в цифровых MPEG2-DVB сетях распространения сигнала.
В контексте задачи синхронизации региональных замещений объявления должны относиться к тайм-слотам. Естественным источником данных для объявлений является действующее техническое расписание центральной станции. По этой причине данный способ взаимодействия станций сети может быть назван как коммутация, задаваемая расписанием. Пакет данных, составляющих объявления, должен быть получен на региональной станции не позднее определенного времени до выхода в эфир тайм-слота. Данное время - время ожидания, или латентное время определяется характеристиками системы подготовки и выдачи клипов регионального замещения. При использовании видеосерверов время ожидания составляет 1-2 секунды. Посылка пакетов центральной станцией может производиться как на постоянной периодической основе, так и в импульсном режиме, когда пакет посылается при каждом изменении технического расписания.
Базовый состав объявления очевиден - это идентификатор тайм-слота (Time-slot ГО), стартовое время (Start Time) и продолжительность тайм-слота (Duration). Однако практические аспекты деятельности региональных отделений требуют включения в состав объявлений данных о сегментации тайм-слога на отдельные клипы. Рассмотрим открывающиеся при этом дополнительные возможности.
Анализ работы региональных станций типичных сетей России показывает, что в среднем 70% хронометража тайм-слотов покрывается региональной рекламой. В зависимости от времени дня покрытие может быть и таким, когда на 8 клипов тайм-слота выдается один клип региональной рекламы. Данная ситуация характерна для всех ТВ сетей, в особенности в ситуации постоянного увеличения числа ретранслируемых в регионах сетевых программ. На рис.3.1 показаны различные варианты позиционирования короткого регионального брейка в тайм-слоте. Диаграмма а) показывает наполнение клипами и хронометраж тайм-слота Tte. Диаграмма Ь) показывает расположение регионального брейка, которое реализуется в методах коммутации, задаваемой расписанием, и триггерной сигнализации, когда в состав замещения включается специальный наполнитель, закрывающий клипы центральной станции до конца тайм-слога. В данном примере хронометраж заполнителя Tib превышает половину хронометража Tts, что не может рассматриваться как эффективное использование пространства эфирного времени.
На основе коммутации, задаваемой расписанием, возможно позиционирование коротких брейков внутри тайм-слота по алгоритму минимизации хронометража заполнителя. В таком случае зритель получает возможность наблюдать не заполнитель, а клипы тайм-слота, формируемые центральной станцией. Диаграммы с) и d) показывают соответственно позиционирование замещения, синхронизированное по началу и по финишу тайм-слота. Диаграмма е) отражает позиционирование регионального замещения, рассчитанное по методу минимизации хронометража заполнителя Tfe.
Корректное исполнение регионального замещения требует назначения точек коммутации, совпадающих с границами клипов, составляющих тайм-слот. Именно для обеспечения корректного исполнения замещения в состав объявления необходимо включить данные о количестве и положении клипов в тайм-слоте. Дополнительно центральная станция может задавать дисциплину позиционирования коротких замещений внутри тайм-слота как один из трех вариантов - в начале тайм-слота, в конце тайм-слота, со свободным стартом.
Определение точек переключения представляет собой задачу, которая должна решаться программным обеспечением региональной станции. Каждый уточнение и изменение расписания центральной станции должно инициировать новый перерасчет точек переключения. Перерасчет точек переключения производится как при сдвиге тайм-слота, так и при изменении его хронометража. Увеличение хронометража тайм-слота инициирует перерасчет длительности заполнителя и, если это разрешено, изменение позиции регионального брейка При уменьшении хронометража тайм-слота возможно исключение клипов из состава регионального брейка. Порядок исключения клипов задается их приоритетом, назначаемым службой трафика региональной станции.
Методология проектирования архивных информационных систем
В разделе 3.4.1. была рассмотрена ситуация заполнения рекламного слота клипами из локальной очереди в условиях недостаточного числа региональных рекламных материалов. Но возможна и другая ситуация. Предположим, что на региональной станции был составлен некоторый рекламный блок из региональных материалов (в расчете на заявленное расписание центральной станции и выделенное на региональное замещение время слота). Но в процессе работы может выясниться, что реальная длительность рекламного слота меньше, чем первоначально заявленная. И теперь необходимо уменьшить размер рекламного блока. Этот вопрос, безусловно, очень близок к проблеме, решенной в разделе 3.4.1. Составленное расписание регионального рекламного блока становится очередью локальных клипов, из которых надо составить новое расписание. Формулировка задачи оптимального управления в существенной степени будет опираться на вышеопределенные термины. Но наряду с этим у новой проблемы есть и очень важные особенности. Обсуждению этих вопросов и определению необходимых понятий и посвящен этот раздел.
В этом случае уже недостаточно просто вставить клипы в новое расписание в соответствии с их стоимостью. Для достижения оптимального результата длительность этого нового набора должна совпадать с размером выделенного рекламного слота. Понятно, что, выбирая среди целых клипов, мы не получим оптимального результата Поэтому мы сталкиваемся с необходимостью включать в итоговый рекламный блок только части некоторых клипов, то есть резать исходные клипы. Для решения этой проблемы надо сформулировать задачу оптимального управления и выработать процедуру по оптимальной нарезке клипов из рекламного блока. Прежде всего, необходимо выработать критерии, по которым будет определяться оптимальный набор. Как и ранее главным критерием оптимальности набора клипов будет его стоимость.
Существенным является вопрос о выборе отсекаемой части клипа. Казалось бы, главное - насколько именно уменьшена длительность клипа и, соответственно, его стоимость (в разделе 3.2.4.1 стоимость клипа с определена как произведение его длительностн на приоритет; c = p d). Но в реальности совсем не все равно, какую часть клипа отрезать - начало, середину или конец. К примеру, вся смысловая нагрузка клипа может быть сосредоточена в начале клипа. Практически невозможно вырезать середину клипа. Дня решения задачи оптимизации необходимо сформулировать критерии, по которым определяется важность каждого кадра клипа. Цель заключается в определении покадровой ценности клипа, которую будем называть функцией распределения его стоимости.
Функция распределения - это вещественная функция р, заданная на отрезке [О, d] (d -длительность клипа) и обладающая следующими свойствами: 1) она принимает неотрицательные значения: (t )Q, xe[Q,d); 2) l[rtx)A = l, (3.13) то есть интеграл от нее на отрезке [0, d] равен d. Первое условие связано с тем, что стоимость кадра не может быть отрицательна. Второе условие означает, что функция распределения не меняет стоимость самого клипа.
Функция р определяет, как именно распределена стоимость клипа внутри его. Дня того, чтобы узнать стоимость части клипа, достаточно проинтегрировать его функцию распределения на интересующем нас участке и умножить на оценку (или приоритет) клипа: c(tuh) = ) p(x)dxp, (3.14) к где fj - время начала части клипа, а г2 - время окончания. В силу (3.13) очевидно, что с(0, 0 = с, (3.15) т.е. определение корректно в том смысле, что мы не изменили стоимость целого клипа. Кроме того, можно определить долю любого участка клипа 4 в общей его стоимости через функцию распределения. Для этого достаточно разделить стоимость части клипа на стоимость целого клипа Поскольку приоритет клипа постоянен, это соответствует интегралу от функции распределения на интересующем нас участке деленному на длительность всего клипа: Очевидным следствием (15) является тот факт, что доля целого клипа равна 1: # /) = 1.
При практической реализации нерационально передавать значения функции распределения в каждой точке. Целесообразно выбрать следующий способ задания функции распределения клипа. Как рекламный слот состоит из клипов разной стоимости, так и каждый клип будет состоять из участков разной стоимости (или приоритета). Другими словами, функция распределения является кусочно-постоянной. Заметим, что это предположение вполне допустимо, так как любая квадратично интегрируемая функция может быть аппроксимирована с любой точностью кусочно-постоянными функциями.
Таким образом, функция распределения может быть описана с помощью набора где St — длительность /-го постоянного участка, a wf — значение функции распределения на этом участке, то есть его относительный вес.
Условия 1) и 2) из определения функции распределения (3.13) принимают в этом случае следующий вид: S O, i = \...,N,, (3-17) 2( .) = 1 (318)
Для пояснения необходимости введения функции распределения и ее смысла рассмотрим конкретный пример. Предположим, что мы рассматриваем клип с длительностью 60 и приоритетом 5. Введем следующую функцию распределения: ={,=20, У2=30, 53=10; ,=0.45, w2=1.6, и-3=0.3}.
Проверим, прежде всего, что она в самом деле является функцией распределения, а именно выполнение условия (3.18). Имеем: 20 0.45 + 30 1.6 + 10 0.3 = 60.
Таким образом, это действительно функция распределения. Первый участок длительности 20 имеет стоимость 20 0.45 5 = 45; второй - 30 1.6 5 = 240 и третий - 10 0.3 5 = 15, Сразу же становится ясно, что наиболее ценный в клипе участок - второй. С использованием функции распределения можно найти и долю каждого участка в общей стоимости клипа. Доля первого составляет (20 0.45) / 60 = 0.15 или 15%, второго - (30 1.6) / 60 - 0.8 или 80% и третьего - (10 0,3) / 60 = 0.05 или 5%. Приведенные цифры позволяют понять, в какой последовательности целесообразно в случае необходимо отрезать части этого клипа Сначала можно отрезать часть третьего участка, затем - первого и только затем - второго.
