Soluzioni commerciali per lo streaming video Sistemi di formazione a distanza 24 settembre 2003.

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1 Soluzioni commerciali per lo streaming video Sistemi di formazione a distanza 24 settembre 2003

2 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming Cosa mi serve??? –Hardware –Software –Accessori Come faccio funzionare il tutto???

3 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming Chi devo raggiungere??? –Utenti remoti collegati ad Internet (WAN) –Utenti remoti dial-up (ISDN/PSTN) –Utenti in rete locale (LAN) –Utenti remoti mobili (GPRS/UMTS)

4 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming Cosa devo trasmettere –Qualità della voce Musica hi-fi o voce –Qualità del video Film in DVD o riprese con qualità webcam –Dimensioni dellimmagine –Presentazioni (powerpoint o altro) –Altro

5 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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.

6 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

7 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming NTSC –525 righe 30 fps PAL –625 righe 25 fps interlacciati SECAM –625 righe a 25 fps

8 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

9 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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]

10 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

11 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Segnale video RGB pc CMYK stampe YUV tv Luminanza –Intensità luminosa di un punto dellimmagine (Y) Crominanza –U e V. Sono i canali che trasportano i colori. Detti anche R-Y e B-Y.

12 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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.

13 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming Real time –Radio –Tv non esiste un vero e proprio file ma piuttosto un flusso continuo (uno stream) di bit

14 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Cosa mi serve Una sorgente –File –Telecamera/tv/videoregistratore Un encoder –PC –Streamfactory/Stream Genie Un server Un player

15 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it I protocolli TCP UDP RTP (Real-Time Protocol) –IETF –Derivazione dellUDP –RTCP (Real Time Control Protocol) RTSP (RealTime Streaming Protocol) –Real Networks

16 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it I protocolli MMS (Microsoft Media Server) –Microsoft –MMSU/MMST –MSBD (Media Stream Broadcast Ditribution) HTTP –Più lento –Trasparente ai firewall

17 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Architettura streaming LANSede Remota codec Sede Remota streaming server client

18 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Architettura - CODEC Source File o Device Codec OutPut File o Device Coding – Decoding software

19 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

20 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

21 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Architettura client Media Player –Rimuove il jitter –Decomprime –Corregge errori –Realizza una graphical user interface con controlli per linterattività Possono essere utilizzati dei Plug-in per incorporare il media player nella finestra del browser

22 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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 dellencoding, dimensione dei singoli pacchetti e FPS raggiunti MyApp CODEC MyApp CODEC NET

23 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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.

24 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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.

25 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

26 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming: client buffering constant bit rate video transmission Cumulative data time variable network delay client video reception constant bit rate video playout at client client playout delay buffered video Il client bufferizza una certa quantità di dati tale da assorbire eventuali ritardi dovuti alla rete.

27 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming: velocità client 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. 1.5 Mbps encoding 28.8 Kbps encoding

28 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Componenti fondamentali Computer con scheda acquisizione audio/video e codec Telecamera per acquisizione immagini e suoni Server per erogare lo streaming

29 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Web Cam –Economica. –Facile da usare. –Registrazione su disco.

30 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Web Cam –Ottica fissa –Uso solo in interni –Ripresa audio scadente –Qualità globale non migliorabile con lediting

31 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Videocamera DV –Massima versatilità –Qualità audio e video eccellente –Portatilità –Archiviazione su nastro

32 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Videocamera DV –Costo iniziale elevato –Corredo –Tempi di riversamento –Interfacciamento FireWire (IEEE1394)

33 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Cosa deve avere: Formato mini DV Ottiche, CCD DVin, IEEE1394, Firewire, iLink Comandi manualizzabili Ingresso microfonico esterno

34 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Cosa NON serve: Titolatrice interna Effetti digitali interni Estrema miniaturizzazione

35 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Super Video Video composito Canale sinistro audio Canale destro audio Connessioni analogiche

36 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Ingresso DVin –Riversamento digitale –Conservazione dei progetti –Copie da videocamere DV –Backup dati dal PC

37 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Videocamera: la scelta Nuove frontiere –Scrittura in Mpeg2 su DVD-RAM –DVD-R da 8cm –Risoluzione 704x480

38 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Streaming: le riprese Riprese audio/video Editing Compressione Distribuzione

39 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks –RealPlayer –RealProducer –RealServer Microsoft (WMT) –WindowsMediaPlayer –WindowsMediaEncoder –WindowsMediaServer Apple –QuickTimeStreaming Server –Darwin OpenSource Soluzioni commerciali per lo streaming

40 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

41 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Apple QuickTime MPEG 4 support –Nativo 3GGP support –3GGP streaming per device wireless come telefoni cellulari MP3 support –Icecast compatibile protocol over HTTP

42 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Apple QuickTime

43 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Apple QuickTime

44 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Apple QuickTime

45 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Apple QuickTime Standard Delivery Mechanisms –RTP/RTSP –Unicast e Multicast support –Live –On demand

46 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

47 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

48 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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 lamministrazione remota

49 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Apple QuickTime

50 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

51 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

52 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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 $

53 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Windows Media Arriva per ultimo Disegnato per ambiente Windows Distribuito allinterno di alcuni pacchetti SERVER Encoder, Player gratuiti scaricabili dal sito http://www.microsoft.com/windows/ windowsmedia/9series

54 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

55 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Microsoft Media Codec alternativi –Possibilità di inserire altri codec di produttori diversi nel player –DViX –MPEG2 –MPEG4

56 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Windows Media Encoder –Windows Media Encoder 9 Gira su Windows2000/XP/2003 Schede acquisizione video/audio –Osprey 220/500 –SoudBlaster –WinCast TV

57 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Windows Media Server –Windows server 2003

58 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks Nasce nel 1995 Scrive gli standards Leader di mercato nella tecnologia di streaming Installati migliaia di server nel mondo Client gratuito

59 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks Supporto di: –Real Media –Windows Media –QuickTime –MPEG4 –Mp3 –MPEG4 su 3GPP Utenti mobili UMTS/GPRS –Compatibilità con tutti i codec Microsoft

60 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks Accetta connessioni entranti da Windows Media Encoder. Accetta connessioni entranti da altri encoders MPEG4.

61 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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.

62 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

63 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks Componenti specializzati –RealMendia Production Bundle 475$ –Include Cleaner 5 Support DV –RealSystem Edition –Helix Real Producer Plus –Disponibile WIN9x/NT/2000/XP

64 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

65 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks Server –Helix Universal Server Enterprise –5900$ + maintenance Internet –8500$ + maintenance Mobile –Chiedere?!?!?!

66 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

67 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it Real Networks Log –Gestione automatica dei log con rotazione giornaliera –Possibilità di esportare i log verso server esterni –Formato dei log standard

68 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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

69 Piattaforme e soluzioni commerciali per lo streaming Manlio Astolfi m.astolfi@src.cnr.it 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