وسائط متدفقة

التطور المبكر

وفي هذا السياق، تعود المحاولات الأولى لعرض الوسائط على الحواسيب إلى الأيام الأولى للحوسبة في منتصف القرن العشرين، إلا أن التقدم ظل محدودًا لعقود طويلة، ويرجع ذلك إلى التكلفة العالية والقدرات المحدودة لأجهزة الكمبيوتر آنذاك. وأصبحت الحواسيب الشخصية المتاحة للمستهلكين مع أواخر الثمانينيات وتسعينيات القرن العشرين، قوية بما يكفي لعرض أنواع مختلفة من الوسائط. وكانت أبرز المشكلات التقنية المتعلقة بالبث هي الحاجة إلى امتلاك قدرة كافية في وحدة المعالجة المركزية وعرض نطاق ناقل البيانات لدعم معدلات النقل المطلوبة، وتحقيق الأداء اللحظي اللازم لمنع انقطاع التخزين المؤقت وضمان انسيابية تشغيل المحتوى. وظلت مع ذلك، شبكات الحاسوب محدودة في منتصف التسعينيات، لذلك كانت الوسائط الصوتية والمرئية تُقدم عادةً عبر قنوات غير متدفقة، مثل التشغيل من قرص صلب محلي أو أقراص CD-ROM على جهاز المستعمل.

وفي السياق ذاته، عام 1990، طرحت شركة Kalpana أول مُبدل -switch- تجاري لشبكات الإيثرنت، وهو ما أتاح بناء شبكات حاسوبية أقوى مكنت من ظهور أولى حلول بث الفيديو التي استعملتها المدارس والشركات.

من جهة ثانية، أصبحت الوسائط المتدفقة قابلة للتطبيق عمليًا  فقط بفضل التقدم في تقنيات ضغط البيانات، إذ كانت متطلبات النطاق الترددي للوسائط غير المضغوطة غير واقعية. فيتطلب الصوت الرقمي الخام المشفر بتعديل النبض المشفر -PCM- عرض نطاق يبلغ 1.4 ميغابت في الثانية للصوت غير المضغوط بجودة الأقراص المدمجة، بينما يتطلب الفيديو الرقمي الخام عرض نطاق يبلغ 168 ميغابت في الثانية للفيديو القياسي SD، وأكثر من 1000 ميغابت في الثانية للفيديو عالي الدقة الكاملة FHD.

إضافةً إلى ذلك، كان مصطلح «الزمن الحقيقي» مربكًا في سياق البث المتدفق. فالتعريف الأكثر قبولًا لمصطلح «الزمن الحقيقي» يشترط أن تتم جميع عمليات المعالجة أو التنسيق الخاصة بالبيانات قبل أن تصبح العينة التالية من كل قياس متاحة. ولم تكن أقوى الحواسيب المركزية في سبعينيات القرن العشرين سريعة بما يكفي لأداء هذه المهمة عند معدلات بيانات عالية تصل إلى نحو 50,000 عينة في الثانية. واستعملت لهذا السبب كل من محطة Grumman ATS ونظام المعالجة الفورية لبيانات القياس من بُعد التابع للبحرية الأميركية -RTPS- حواسيب رقمية مخصصة ذات أغراض خاصة، مكرسة لمعالجة البيانات الخام في الزمن الحقيقي.

وفي السياق ذاته، أما المصطلحات المستعملة في السبعينيات فكانت مربكة عند الحديث عن تطبيقات مثل بيانات الطائرات أو الصواريخ المرسلة من بُعد. فكانت تقنية التعديل النبضي المشفر -PCM- هي الشكل السائد لنقل البيانات في ذلك الوقت. وكان هذا النقل تسلسليًا على مستوى البتات وغير مقسم إلى حزم، لذا كان استخدام مصطلح «البث المتدفق» مصدرًا للالتباس. عام 1969،استحوذت شركة Grumman على واحدة من أوائل محطات التتبع الأرضية من بُعد -محطة القياس المؤتمتة «ATS»- التي كانت تمتلك القدرة على إعادة بناء البيانات المرسلة تسلسليًا والمخزنة على أشرطة رقمية تابعة للحاسوب. كانت هذه الأشرطة تُسجل بطبيعتها على شكل كتل، لذلك كان من الضروري إعادة بناء البيانات لعرضها بشكل متواصل دون تشوه في الخط الزمني. وقد نفذت البحرية الأميركية قدرة مشابهة ضمن وزارة الدفاع للمرة الأولى عام 1973. وتُعد هذه التطبيقات الأمثلة الوحيدة المعروفة لما يمكن اعتباره «بثًا متدفقًا» بالمعنى الحقيقي، أي إعادة بناء بيانات تسلسلية خالية من التشوه من تسجيلات مجزأة أو مقسمة إلى كتل.

مشاكل البروتوكولات

ومن ناحية أخرى، بروتوكولات اليونيكاست (البث الفريد) مناسبة في أغلب رابطات الإنترنت لكنه سيئ إذا أراد عدة مستعملين مشاهدة نفس البث في الوقت نفسه.

من جهة ثانية، بروتوكولات الملتيكاست تتفادى مشكلة تكرار البيانات في الشبكة عن طريق إرسال نسخة واحدة من البث لعدد من المستعملين. لكن من أكبر عيوبه أنه يضاد إمكانية الفيديو حسب الطلب لانه يشترط إرسال نفس المعلومات إلى جميع الجهات في آن واحد.

في هذا الإطار، بروتوكولات الند للند ترتب نقل بيانات سابقة التخزين بين الأجهزة، فتمنع كون الخادم وروابطه مشكلة في النقل. لكنها تخلق مشاكل فنية وعملية ومشاكل جودة أخرى.

وفي هذا السياق، تواجه بروتوكولات نقل البيانات المختلفة بعض المشاكل في نقل البث التدفقي، مثل:

ومن جهة أخرى، على ظهر هذه البروتوكولات يتم بناء بروتوكولات مختلفة لنقل الفيديو والصوت مثل بروتوكالات RTMP, RTP, HLS, MPEG-DASH, MMS وبروتوكول تدفق في زمن حقيقي.

في هذا الإطار، بروتوكول حزم بيانات المستعمل : بسيط ويرسل البيانات في أجزاء صغيرة لكنه لا يضمن وصولها جميعاً، فعلى البرنامج المستقبل التأكد من وصول الأجزاء كلها وترتيبها.

وعلى صعيد آخر، بروتوكول التدفق في الزمن الحقيقي : مصمم خصيصاً لبث الوسائط المتعددة عبر الشبكات، ولذلك ليست له مشاكل بروتوكول بيانات المستعمل .

كذلك، البروتوكولات التي يمكن الاعتماد عليها في نقل البينات، مثل تي سي بي، تضمن نقل جميع أجزاء البيانات لكنها معقدة في تنفيذها، كما أن نقل البيانات يتوقف في حالة حدوث فقدان في البيانات ريثما يحل البروتوكول هذه المشكلة عن طريق طلب إعادة إرسال الأجزاء المفقودة، وهذا يسبب تعطل البث.

الممهدات التاريخية

إضافةً إلى ذلك، حصل جورج أوين سكوير في أوائل عشرينيات القرن العشرين، على براءات اختراع لنظام نقل وتوزيع الإشارات عبر الخطوط الكهربائية، وهو الأساس التقني لما أصبح لاحقًا يُعرف باسم موزاك Muzak، وهي تقنية لبث موسيقى مستمرة للعملاء التجاريين دون استخدام الراديو.

التاريخ

كذلك، بدأت خدمة «موسيقى الهاتف» -The Telephone Music Service، وهي خدمة جُوكبوكس مباشر، عام 1929 واستمرت حتى عام 1997. شملت زبائنها في النهاية 120 حانة ومطعمًا في منطقة بيتسبرغ. وكان الزبون يضع المال في جهاز الجوكبوكس، ويستعمل الهاتف المثبت فوقه ليطلب من المشغل تشغيل أغنية معينة. ثم يبحث المشغل عن التسجيل المطلوب في مكتبة الاستوديو التي تحتوي على أكثر من 100,000 تسجيل، ويضع الأسطوانة على مشغل الأقراص لتُبث الموسيقى عبر خط الهاتف وتُشغل في الحانة. بدأت الوسائط الموسيقية على شكل أسطوانات ذات 78 و33 و45 دورة في الدقيقة، وكانت تُشغل على ستة مشغلات أقراص كان الموظفون يراقبونها، ثم أُضيفت الأقراص المدمجة والأشرطة لاحقًا.

وفي هذا الصدد، تداولت ملكية المشروع عدة مرات، من أبرز مالكيه بيل بيرس، وابنته هيلين رويتزل، وأخيرًا دوتي وايت. وكانت الإيرادات تُقسم في كل ربع سنة بنسبة 60٪ لخدمة الموسيقى و40٪ لصاحب الحانة. إلا أن هذا النموذج التجاري أصبح غير مستدام في النهاية بسبب تصاريح البلدية وتكاليف تركيب خطوط الهاتف اللازمة.

وعلى صعيد آخر، قدم نظام Théâtrophone عام 1881، خدمة تتيح للمشتركين الاستماع إلى عروض الأوبرا والمسرح عبر خطوط الهاتف، واستمرت هذه الخدمة حتى عام 1932. وقد انتقل مفهوم بث الوسائط لاحقًا إلى الولايات المتحدة الأمريكية.

الأصل اللغوي

ومن ناحية أخرى، استُخدم مصطلح «البث المتدفق» لأول مرة للإشارة إلى مشغلات الأشرطة التي صنعتها شركة Data Electronics Inc، التي كانت تُصمم لتعمل ببطء وتستمر طوال المسار، إذ كانت أوقات التشغيل الأبطأ تقلل من تكلفة المشغلات. وقد استُخدم المصطلح في أوائل تسعينيات القرن العشرين لوصف أفضل للفيديو حسب الطلب، واستعمل لاحقًا للبث المباشر للفيديو عبر شبكات IP. وكانت شركة Starlight Networks أول من استعمله في بث الفيديو، وشركة RealNetworks أول من استعمله في بث الصوت. وكان يُشار سابقًا إلى هذا النوع من الفيديو بالمصطلح الخاطئ «الفيديو المخزن والمُرسل».

صيغ الضغط

• انظر كذلك
• بروتوكول التدفق في الزمن الحقيقي
• تلفزة رقمية
• راديو إنترنت
• التلفاز عبر الإنترنت
• أي بي تي في
• ترخيص ويب

من جهة ثانية، لنقل الفيديو والصورة يتم ضغط الصوت والصورة بانفراد ثم دمجهم في حواء مثل إم بي إي جي-4 بارت 14، ماتروسكا، ويب إم.

وفي السياق ذاته، تُستخدَم صيغ ضغط الصوت مثل إم بي 3, AAC, Opus وصيغ ضغط الفيديو مثل أتش 264, HEVC, في بي 8, VP9 أو AV1.