Distribuované prostˇ redí pro kódo- vání multimédií Petr Holub, ÚVT MU S pˇ ríchodem rychlých osobních poˇ cítaˇ c˚ u, vyso- korychlostních sítí a s rozvojem širokopásmo- vého pˇ ripojení koncového uživatele, prodˇ elává zpracování videa na poˇ cítaˇ ci a jeho distribuce v poˇ cítaˇ cových sítích kvalitativní posun od ma- lého obrazu s nízkou obnovovací frekvencí a nepˇ ríliš kvalitním zvukem k obrazu a zvuku, který již snese srovnání s plnou televizní kvali- tou (napˇ ríklad s normou PAL používající digitální rozlišení 720×576 bod˚ u a frekvenci 25 snímk˚ u respektive 50 p˚ ulsnímk˚ u za vteˇ rinu). Pro efek- tivní ukládání a distribuci videa je využívána celá ˇ rada kompresních formát˚ u. V souˇ casnosti zís- kaly nejvˇ etší oblibu formáty Moving Picture Ex- pert Group (MPEG). Komprese v MPEG formá- tech využívá rozklad obrazu do blok˚ u, v nichž se spoˇ cítají obrazové ” frekvence“ pomocí dis- krétní kosinové transformace (DCT) a následnˇ e se tyto frekvence komprimují v návaznosti na lidské vnímání obrazu – využívá se tzv. psycho- vizuálního efektu. Podrobnˇ ejší informace o prin- cipech tˇ echto kompresních formát˚ u lze nalézt napˇ r. v [1, 2]. Typickými zástupci skupiny for- mátu MPEG jsou MPEG-1 používaný napˇ ríklad na dnes již ponˇ ekud zastaralých VideoCD mediích, velmi rozšíˇ rený MPEG-2, který je výchozím stan- dardem pro kompresi videa na DVD, a MPEG-4, který je dnes nejˇ castˇ eji používán pro distribuci videa po Internetu a jsou na nˇ em založeny témˇ eˇ r všechny bˇ ežné formáty jako MS Windows Me- dia, RealMedia, DivX a mnoho dalších. Zvuková stopa je bud’ nekomprimovaná (PCM) pro snazší synchronizaci zvuku s obrazem, nebo se využívá formát˚ u MPEG 1/2 Layer 3 (neboli známý formát MP3) a AC-3, pˇ riˇ cemž poslednˇ e zmínˇ ený je hojnˇ e využíván pro komerˇ cní distribuci vícekanálového zvuku v rámci proprietárního standardu Dolby Digital také na DVD. Konverze mezi r˚ uznými for- máty videa však zejména pˇ ri požadavku dosa- žení vysoké kvality výsledného materiálu stále patˇ rí mezi natolik výpoˇ cetnˇ e nároˇ cné úlohy, že zpracování v reálném ˇ case na bˇ ežnˇ e dostupných poˇ cítaˇ cích bez speciálního akceleraˇ cního hard- waru témˇ eˇ r nepˇ ripadá v úvahu. Na Masarykovˇ e univerzitˇ e v Brnˇ e byl proto v roce 2002 vytvoˇ ren projekt nazvaný Distributed Enco- ding Environment (DEE) s cílem vybudovat distri- buované prostˇ redí pro zpracování videa, které by využilo obrovský výpoˇ cetní potenciál PC cluster˚ u dostupných jako souˇ cást gridové infrastruktury projektu META Centrum [3, 4]. V rámci této in- frastruktury je nyní akademické komunitˇ ev ˇ CR dostupných více než 160 procesor˚ u Pentium III a Pentium 4, organizovaných do dvouprocesoro- vých uzl˚ u, osazených typicky 2 GB RAM a rych- lým diskem pro ukládání mezivýsledk˚ u výpoˇ ct˚ u. Každý uzel je vybaven gigabitovou ethernetovou sít’ovou kartou, uzly jsou propojeny gigabito- vými pˇ repínaˇ ci a celé clustery jsou pˇ rímo pˇ ripo- jeny na páteˇ rní sít’ CESNET. Shodou okolností zaˇ cala souˇ casnˇ e s projek- tem DEE vznikat experimentální distribuovaná úložná infrastruktura DiDaS (Distributed Data Storage) založená na protokolu IBP (Internet Backplane Protocol) [5, 6]. Tato infrastruktura je distribuována po celé ˇ CR: ˇ cást je umís- tˇ ena ve stejných lokalitách jako infrastruktur META Centra (Praha, Brno), další úložištˇ e jsou umístˇ ena v jiných univerzitních mˇ estech (Li- berec, ˇ Ceské Budˇ ejovice). Celková kapacita do- stupná v rámci této infrastruktury pˇ resahuje 15 TB. Projekt DEE se od samého zaˇ cátku stal jed- nou z pilotních aplikací projektu DiDaS, jelikož tato úložná infrastruktura je ideální jak k uklá- dání velkého množství multimediálních dat ur- ˇ cených ke zpracování tak i dlouhodobˇ ejšímu ulo- žení zpracovaných výsledk˚ u. 1 Technické ˇ rešení Prvním krokem ke zpracování videa je jeho na- hrání do distribuované infrastruktury IBP. Na vstupu zpracování je typicky video ve formátu DV [8] zabalené do souboru AVI nebo QuickTime, vytvoˇ rené pomocí bˇ ežných stˇ rihových nástroj˚ u (Adobe Premiere, AVID XPress DV atd.). Vi- deo je dále zpracováváno známým programem transcode [9], který podporuje velkou škálu vstupních formát˚ u a uživatel si tak m˚ uže zvolit kterýkoli z nich. Pˇ ríklad zpracování videa ve vstupním formátu DV do cílového formátu RealMedia (RM) je sché- maticky znázornˇ en na obrázku 1. Video je sta- 1