RTP MIDI – parte 2 Lezione 16 Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)

Network Musical Performance (NMP) Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Real Time Protocol (RTP): formato del pacchetto Specifiche su funzionalità e struttura dei pacchetti: RFC 3550 Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Request for Comments (RFC) Una RFC è un documento che riporta informazioni o specifiche riguardanti nuove ricerche, innovazioni e metodologie dell'ambito informatico. I principali protocolli per Internet sono stati proposti e descritti all’interno di specifiche RFC. Per diventare standard, devono essere vagliati da IETF (Internet Engineering Task Force, http://www.ietf.org). Fonte ufficiale per le RFC sul Web: RFC Editor http://www.rfc-editor.org/rfc.html Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Esempi notevoli di RFC DHCP RFC 2131 "Dynamic Host Configuration Protocol" DNS RFC 1034,1035 "Domain Names" FTP RFC 959 "File Transfer Protocol" HTTP RFC 2068 "Hypertext Transfer Protocol 1.1" IPv4 RFC 791 "Internet Protocol" SMTP RFC 821,822 "Simple Mail Transfer Protocol" UDP RFC 768 "User Datagram Protocol" TCP RFC 793 "Transmission Control Protocol" Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

RTP MIDI Proposta di protocollo standard per la trasmissione di messaggi MIDI in pacchetti RTP su reti non affidabili Problemi dovuti a latenza o smarrimento di pacchetti: introduzione di artefatti Transienti (ad esempio, smarrimento di un NoteOn) Indefiniti (ad esempio, smarrimento di un NoteOff o di un MIDI Control Change per il controller 7 – Channel Volume) Obiettivo: minimizzare gli artefatti transienti ed eliminare quelli indefiniti, ma senza trasmissione di pacchetti di acknowledgment dal destinatario al mittente Specifiche su funzionalità e struttura dei pacchetti: RFC 6295 Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Formato del payload RTP MIDI Il payload è la parte estensibile di un pacchetto RTP. Ciò che caratterizza il protocollo RTP MIDI è il payload. Il formato del payload mappa uno stream di comandi MIDI su uno stream RTP 16 voice channels system commands In generale, il payload è strutturato nel seguente modo: header MIDI list, ossia coppie (Delta Time, comando), eventualmente con codifica Running status Recovery Journal (opzionale) Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Formato del payload RTP MIDI: MIDI list Strutturazione della MIDI list (di lunghezza variabile a seconda del valore del flag B e quindi del campo LEN nell’header) Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

RTCP RTCP (Real Time Control Protocol): definito dallo standard RTP come protocollo di comunicazione “all’indietro” (da destinatario a mittente) a bassa occupazione di banda Specifiche su funzionalità e struttura dei pacchetti: RFC 3550 Agisce congiuntamente a RTP per la consegna e l’impacchettamento di dati multimediali, ma non trasporta informazione multimediale Funzione primaria: feedback sulla qualità del servizio (QoS, quality of service) nella distribuzione inviando periodicamente informazioni statistiche ai partecipanti della sessione Osservazione: RTCP è definito da specifiche RTP, non RTP MIDI Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Comunicazione RTP e RTCP RTP e RTCP sono unidirezionali: RTP dal mittente S (source) al destinatario D (destination) RTCP dal destinatario D al mittente S Nel complesso, c’è feedback! S D Informazione statistica pacchettizzata RTCP Informazione multimediale pacchettizzata RTP Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

RTCP e campo EHSNR I pacchetti di ritorno RTCP comprendono un campo EHSNR EHSNR (Extended Highest Sequence Number Received) codifica il più alto numero di sequenza che un destinatario D osserva da parte di un mittente S EHSNR è a 32 bit i 16 bit di ordine basso riportano il Sequence Number del pacchetto RTP osservato da D I 16 bit di ordine alto codificano un contatore che tiene conto di quanti cicli ha compiuto il Sequence Number (ossia quante volte è stato azzerato) Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Recovery Journal Sezione 16.1 Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Formato del payload RTP MIDI: flag J se J = 1, allora il pacchetto si chiude con un Recovery Journal di lunghezza variabile Considerazioni: Se J = 0, non è presente il Recovery Journal (vantaggi e svantaggi) Dove inizia il Recovery Journal? Si può inferire dal campo LEN Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Recovery journal Finalità: minimizzare gli artefatti transienti ed eliminare quelli indefiniti provocati da ritardi nella consegna dei pacchetti o da una loro perdita Si basa sui concetti di checkpoint e di history Non tiene traccia della storia complessiva della comunicazione tra mittente e destinatario, ma solo a partire da un punto specifico identificato come checkpoint (checkpoint history) Caratteristiche Non usa ritrasmissione o meccanismi di acknowledgment Non è un log completo dei comandi MIDI: solo alcuni comandi possono generare artefatti (e quindi devono essere protetti); inoltre, alcuni comandi tipicamente generano un gran numero di valori e solo il più recente deve essere mantenuto Il journal viene periodicamente svuotato sulla base del checkpoint Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Come costruire un LOG incrementale D RTP Header Payload Header Payload MIDI list History MIDI list History Note On 1 Note On 1 Esecuzione della 1a nota Note On 2 Note On 1 Note On 2 Note On 1 Esecuzione della 2a nota Note Off 1 Note On 2 Note On 1 Pacchetto smarrito (ma D non lo può sapere) Entrambe le note ancora in esecuzione Note Off 2 Note Off 1 Note On 2 Note On 1 Note Off 2 Note Off 1 Note On 2 Note On 1 Spegnimento di entrambe le note Grazie al confronto dei Recovery journal, un artefatto indefinito (quale lo smarrimento di un Note Off) viene trasformato in artefatto transiente Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Mittente e destinatario RTP Il mittente S: Genera l’header RTP del nuovo pacchetto Genera il payload RTP MIDI, ossia l’header e la MIDI list Genera il recovery journal Invia il pacchetto sulla rete Aggiorna la propria copia del recovery journal estendendo la checkpoint history sulla base della MIDI list appena inviata Monitora i pacchetti RTCP per stabilire il checkpoint corrente Il destinatario D: Esegue con la corretta temporizzazione i comandi MIDI nella MIDI list del pacchetto ricevuto Tiene traccia del numero di sequenza più alto e predice l’arrivo di un pacchetto con numero incrementato di uno Se rileva discontinuità nella sequenza, analizza il Recovery journal del pacchetto più recente ed eventualmente lancia algoritmi di recovery Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Struttura gerarchica del journal Livello più alto della gerarchia Channel journal Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

I capitoli dei Channel journal Channel journal viene compilato canale per canale Nell’header c’è un indice dei “capitoli” P  Program Change C  Control Change W  Pitch Wheel N  Note Off, Note On E  Note Command Extras T  Channel Aftertouch A  Poly Aftertouch Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Esempio: il capitolo W Il capitolo W protegge il comando Pitch Wheel Il capitolo, di lunghezza fissa, è costituito da 2 ottetti, in accordo con il formato del comando MIDI (2 data byte) Questo capitolo appare nel journal se un comando Pitch Wheel fa parte della checkpoint history Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Esempio: il capitolo P Il capitolo P protegge il comando Program Change Il capitolo, di lunghezza fissa, è costituito da 3 ottetti, in parziale accordo con il formato del comando MIDI (selezione del banco e selezione del program) Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Esempio: il capitolo N Il capitolo N protegge i comandi NoteOn (e NoteOff) Il capitolo ha lunghezza variabile, specificata dal campo LENGTH Il flag Y specifica se il NoteOn è recente o meno, nel secondo caso può essere ignorato Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)

Riferimenti Sito Web http://www.cs.berkeley.edu/~lazzaro/rtpmidi/ Dettagli sullo standard http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4696.txt http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6295.txt Articolo introduttivo http://www.cs.berkeley.edu/~lazzaro/sa/pubs/pdf/aes117.pdf Caso di studio su NMP e RTP MIDI http://www.cs.berkeley.edu/~lazzaro/sa/pubs/pdf/nossdav01.pdf Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico) 16. RTP MIDI (parte 2)