Soluzioni commerciali per
lo streaming video
“Sistemi di formazione a
distanza”
24 settembre 2003
Streaming
• Cosa mi serve???
– Hardware
– Software
– Accessori
• Come faccio funzionare il tutto???
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Streaming
• Chi devo raggiungere???
– Utenti remoti
(WAN)
– Utenti remoti
– Utenti in rete
– Utenti remoti
collegati ad Internet
“dial-up” (ISDN/PSTN)
locale (LAN)
“mobili” (GPRS/UMTS)
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Streaming
• Cosa devo trasmettere
– Qualità della voce
• Musica hi-fi o voce
– Qualità del video
• Film in DVD o riprese con qualità
“webcam”
– Dimensioni dell’immagine
– Presentazioni (powerpoint o altro)
– Altro
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Streaming
• Memorizzare il parlato con campionamento a 8 bit
e con una frequenza di 6000 Hz per un minuto è
necessario
– 6000 x 60 x 8 bit = 360 Kbyte circa
• Memorizzare una canzone con campionamento a
16 bit e con una frequenza di 50000 Hz per un
minuto è necessario
– 50000 x 60 x 2 byte = 12 MB.
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Streaming
• Perché è necessario comprimere un filmato
digitale?
– 720 x 576 x 8 x 3 x 25 = 30MB/s
• 720x 576 pixel (PAL)
• 8 x 3 Quantizzazione a 8 bit per ciascuno dei
tre colori
• 25 fps
– film 2 ore  104GB
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Streaming
• NTSC
– 525 righe 30 fps
• PAL
– 625 righe 25 fps interlacciati
• SECAM
– 625 righe a 25 fps
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Formati video analogici
• VHS / VHSc
– Standard più diffuso e meno qualitativo
• Video 8
– Sony  leggermente migliore del VHS
• S-VHS S-VHSc
– Migliora la qualità e la risoluzione del VHS
• Video 8Hi
– Migliore come qualità a livello consumer
• Betacam
– Il più usato per il broadcast. Eccellente qualità
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Formati video digitali
•
•
•
•
•
•
•
MS Video for Windows [.AVI]
Apple Quick Time for Windows [.MOV]
Formato DV (3.6 MB/sec)
Adobe Filmstrip [.FLM]
Autodesk Animation [.FLI/FLC ]
RealMedia Audio/Video[.RA/RM/RAM]
Microsoft NetShow [.ASF]
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Segnale video
• Composito (YC)
– Tutte le informazioni vengono
raggruppate in un singolo segnale
• S-Video
– 5 fili
• RGB
– Trasporta il segnale in termini di
porzione di 3 colori
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Segnale video
• RGB  pc
• CMYK  stampe
• YUV  tv
• Luminanza
– Intensità luminosa di un punto dell’immagine
(Y)
• Crominanza
– U e V. Sono i canali che trasportano i colori.
Detti anche R-Y e B-Y.
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Streaming
•
•
•
•
•
Trasferire 500KB a 6KBs  oltre 90 s
Notevole quantità di banda
+qualità corrisponde + banda
Notevole tempo per scaricare i filmati
Le tecniche di "streaming" permettono di
ridurre questo tempo ad un piccolo ritardo
iniziale, senza richiedere alcuno spazio sul
disco locale: il file richiesto viene infatti
visualizzato al momento, senza un
preventivo download.
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Streaming
• Real time
– Radio
– Tv
• non esiste un vero e proprio file ma
piuttosto un flusso continuo (uno
stream) di bit
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Cosa mi serve
• Una sorgente
– File
– Telecamera/tv/videoregistratore
• Un encoder
– PC
– Streamfactory/Stream Genie
• Un server
• Un player
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I protocolli
• TCP
• UDP
• RTP (Real-Time Protocol)
– IETF
– Derivazione dell’UDP
– RTCP (Real Time Control Protocol)
• RTSP (RealTime Streaming Protocol)
– Real Networks
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I protocolli
• MMS (Microsoft Media Server)
– Microsoft
– MMSU/MMST
– MSBD (Media Stream Broadcast
Ditribution)
• HTTP
– Più lento
– Trasparente ai firewall
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Architettura streaming
client
client
Sede
Remota
Sede
Remota
LAN
codec
streaming server
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Architettura - CODEC
Source
File o Device
Codec
OutPut
File o Device
Coding – Decoding
software
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Architettura - CODEC
• Il codec realizza la compressione e la
decompressione dei singoli fotogrammi nel
formato e con la qualità necessaria al target del
vostro applicativo. Il codec rappresenta il cuore di
qualunque applicazione che manipoli o visualizzi
flussi video e/o audio.
• Esso infatti determinerà la pesantezza in termini
di calcolo di tutta la struttura realizzata
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Architettura - CODEC
In definitiva si può pensare al codec come un
componente di una pipe a cui facciamo giungere un
flusso dati uncompressed e questo restituisce il flusso
compresso secondo il proprio algoritmo.
La performance di un codec si misura in fps e un codec
che riesca a lavorare a 25 fps si definisce RealTime
(in PAL, per la CG 30 e per NTSC 29.97)
MyApp
CODEC
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Architettura client
• Media Player
– Rimuove il jitter
– Decomprime
– Corregge errori
– Realizza una graphical user interface con
controlli per l’interattività
• Possono essere utilizzati dei Plug-in
per incorporare il media player nella
finestra del browser
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Architettura - BITRATE
Altro elemento fondamentale oltre i FPS è quanta banda
è richiesta dal flusso (sia video che audio).
Questo è un parametro di alta rilevanza se si pensa di
far viaggiare i flussi prodotti su reti come internet.
In questi casi è da ricercare il giusto compromesso tra
pesantezza dell’encoding, dimensione dei singoli
pacchetti e FPS raggiunti
MyApp
MyApp
NET
CODEC
CODEC
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Streaming Internet
• I file audio/video sono
memorizzati sul web server.
• Il browser richiede il file con un
messaggio di “HTTP request”.
• Il server web invia il file in un
messaggio “HTTP response”.
• La header line “content-type”
indica una codifica audio/video.
• Il browser lancia un media
player e passa il file al media
player.
• Il media player mostra il file.
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Streaming Internet
• Il Browser richiede e riceve un “metafile” invece di ricevere
il file stesso.
• Il Browser lancia il player passandogli il “metafile”.
• Il Player ativa una connessione TCP/HTTP con il server ed
effettuia il download del file.
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Streaming Internet
• Questo permette di evitare HTTP, dà la possibilità di
scegliere fra UDP e TCP ed il protocollo dello strato
applicazione può essere meglio adattato allo
streaming
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Streaming: client buffering
client video
reception
variable
network
delay
constant bit
rate video
playout at client
buffered
video
constant bit
rate video
transmission
time
client playout
delay
• Il client “bufferizza” una certa quantità di dati tale da
assorbire eventuali ritardi dovuti alla rete.
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Streaming: velocità client
1.5 Mbps encoding
28.8 Kbps encoding
• Come raggiungere client collegati a velocità
diverse:
– 28.8 Kbps dialup
– 100Mbps Ethernet
• Il server riceve il filmato e trasmette due stream
che sono codificati con diverso bitrate.
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Componenti fondamentali
Telecamera per acquisizione immagini e suoni
Computer con scheda acquisizione audio/video e codec
Server per erogare lo streaming
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Videocamera: la scelta
• Web Cam
– Economica.
– Facile da usare.
– Registrazione su
disco.
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Videocamera: la scelta
• Web Cam
–
–
–
–
Ottica fissa
Uso solo in interni
Ripresa audio scadente
Qualità globale non
migliorabile con l’editing
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Videocamera: la scelta
• Videocamera DV
–
–
–
–
Massima versatilità
Qualità audio e video eccellente
Portatilità
Archiviazione su nastro
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Videocamera: la scelta
• Videocamera DV
–
–
–
–
Costo iniziale elevato
Corredo
Tempi di riversamento
Interfacciamento FireWire
(IEEE1394)
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Videocamera: la scelta
Cosa deve avere:
•Formato mini DV
•Ottiche, CCD
•DVin, IEEE1394, Firewire, iLink
•Comandi manualizzabili
•Ingresso microfonico esterno
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Videocamera: la scelta
Cosa NON serve:
•Titolatrice interna
•Effetti digitali interni
•Estrema miniaturizzazione
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Videocamera: la scelta
Connessioni analogiche
Super Video
Video composito
Canale sinistro audio
Canale destro audio
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Videocamera: la scelta
• Ingresso DVin
–
–
–
–
Riversamento digitale
Conservazione dei progetti
Copie da videocamere DV
Backup dati dal PC
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Videocamera: la scelta
• Nuove frontiere
– Scrittura in Mpeg2 su DVD-RAM
– DVD-R da 8cm
– Risoluzione 704x480
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Streaming: le riprese
•
•
•
•
Riprese audio/video
Editing
Compressione
Distribuzione
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Soluzioni commerciali per lo
streaming
• Real Networks
– RealPlayer
– RealProducer
– RealServer
• Microsoft (WMT)
– WindowsMediaPlayer
– WindowsMediaEncoder
– WindowsMediaServer
• Apple
– QuickTimeStreaming Server
– Darwin OpenSource
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Apple QuickTime
• Disegnato per Mac OS X
• Disponibile come Open Source
– Darwin Streaming Server
– Disponibile in formato binario per Linux,
Solaris, WinNT/2000.
• Progressive download
– Fast Start Technology
• Real Time Streaming
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Apple QuickTime
• MPEG 4 support
– Nativo
• 3GGP support
– 3GGP streaming per device wireless come
telefoni cellulari
• MP3 support
– Icecast compatibile protocol over HTTP
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Apple QuickTime
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Apple QuickTime
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Apple QuickTime
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Apple QuickTime
• Standard Delivery Mechanisms
– RTP/RTSP
– Unicast e Multicast support
– Live
– On demand
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Apple QuickTime
• Volumi di traffico
– Fino a 4000 “connessioni” di qualità
modem (57.6Kb/s) per CPU
– Massima scalabilità
• MAC OS X gira su macchine multiprocessore
PowerPC 5
– Bilanciamento del carico su diversi
servers
– Supporto del caching
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Apple QuickTime
• Costi
– Inserito nel sistema operativo Mac OS
XServer.
– Gratuito con la licenza Open Source
compilato per Linux, Solaris,
WinNT/2000/XP.
– Compilabile su tutte le altre piattaforme
– Non è necessaria nessuna licenza o
tassa per stream o banda
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Apple QuickTime
• Gestione
– Interfaccia Web-based
– Amministrazione locale o remota
– Sono riportati dati relativi al traffico in
uscita e le statistiche relative ai client
collegati
– Usa SSL per l’amministrazione remota
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Apple QuickTime
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Apple QuickTime
• Log
– Formato dei log in standard W3C
– Informazioni disponibili in real time
• Carico CPU, utenti connessi, banda occupata
– Mantenimento dei file di log giornalieri
con rotazione automatica
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Apple QuickTime
• Autenticazione
– Digest Authentication
• Password trasmessa in modo cifrato
– Basic Authentication
• Passwortd trasmessa in chiaro
• Gestione di server multipli
– Distribuisce il carico su più servers
– Negoziazione tra i servers automatica
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Apple QuickTime
• Player
– Apple QuickTime Player 6.2
• Disponibile per MAC Os X, Mac Os9,
Win9X/NT/2000/XP
• Gratuito
• Producer
– Apple QuickTime PRO 6.2
• Upgrade del player
• Costo di circa 20/30 $
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Windows Media
• Arriva per ultimo
• Disegnato per ambiente Windows
• Distribuito all’interno di alcuni
pacchetti “SERVER”
• Encoder, Player gratuiti scaricabili dal
sito
http://www.microsoft.com/windows/
windowsmedia/9series
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Windows Media
• CODEC forniti
– Microsoft MWV Pro
• Microsoft dichiara un rapporto di
compressione di 3:1 nei confronti del più
utilizzato MPEG2
– Microsoft MWA Pro
• Microsoft dichiara un rapporto di
compressione di 1,7/2:1 nei confronti del
Dolby Digital 5.1 e del DTS 5.1
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Microsoft Media
• Codec alternativi
– Possibilità di inserire altri codec di
produttori diversi nel player
– DViX
– MPEG2
– MPEG4
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Windows Media
• Encoder
– Windows Media Encoder 9
• Gira su Windows2000/XP/2003
• Schede acquisizione video/audio
– Osprey 220/500
– SoudBlaster
– WinCast TV
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Windows Media
• Server
– Windows server 2003
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Real Networks
• Nasce nel 1995
• “Scrive” gli standards
• Leader di mercato nella tecnologia di
streaming
• Installati migliaia di server nel mondo
• Client gratuito
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Real Networks
• Supporto di:
–
–
–
–
–
–
Real Media
Windows Media
QuickTime
MPEG4
Mp3
MPEG4 su 3GPP
• Utenti mobili UMTS/GPRS
– Compatibilità con tutti i codec Microsoft
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Real Networks
• Accetta connessioni entranti da Windows
Media Encoder.
• Accetta connessioni entranti da altri
encoders MPEG4.
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Real Networks
• Possibilità di backup a caldo delle
“connessioni” dei client (redirect)
• Miglior rapporto prezzo/prestazioni
disponibile oggi sul mercato per i server di
streaming ad alte prestazioni.
• La maggior parte delle radio e tv via
internet utilizzano questa soluzione.
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Real Networks
• Costi:
– Media Streaming Starter Kit
• 2990$
– Include
• content-capture hardware
• Content-creation tools
• Helix standard server
– Linux,Solaris,Win,FreeBSD, AIX, HP-UX
• PresenterOne
– Presentazioni sincronizzate con video ed audio
• Support
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Real Networks
• Componenti specializzati
– RealMendia Production Bundle
• 475$
– Include Cleaner 5
• Support DV
– RealSystem Edition
– Helix Real Producer Plus
– Disponibile WIN9x/NT/2000/XP
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Real Networks
• Server:
– Helix Universal Server Basic
• Banda limitata ad 1 Mbit/sec
• Free (adatto per ambiente di test)
– Helix Universal Server
• Banda limitata a 4Mb/sec
• 1995$ + 800$/year maintenance
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Real Networks
• Server
– Helix Universal Server
• Enterprise
– 5900$ + maintenance
• Internet
– 8500$ + maintenance
• Mobile
– Chiedere?!?!?!
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Real Networks
• Media Creation
– Capture
• Osprey 100
– video capture card
• Osprey 220
– audio/video capture card
• Osprey 500 DV
– Professional analog and digital video and audio
capture card
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Real Networks
• Log
– Gestione automatica dei log con rotazione
giornaliera
– Possibilità di esportare i log verso server
esterni
– Formato dei log standard
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Real Networks
• Player gratuiti
– Real One Player
• Linux, Macintosh X e 9, Windows
– Real One Enterprise Desktop
– Real One Mobile Media
• Nokia
• Palm OS
• Pocket PC
• Real One SuperPass
– Player per radio e tv a pagamento
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Real Networks
• Helix Producer Plus
– Disponibile per Linux e Windows
• 200$
• Real System Producer Plus 8.51
– Disponibile per Macintosh e Solaris
• $$$$$??????
• Helix Producer Basic
– Disponibile per Windows
• Free
• Formati non modificabili
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