Nuevas Tecnologías de codificación de vídeo para servicios de streaming. Damián Ruiz Coll

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1 Nuevas Tecnologías de codificación de vídeo para servicios de streaming Damián Ruiz Coll

2 Implicaciones de los nuevos modelos de consumo audiovisual Qué pueden aportar los nuevos estándares abiertos en los servicios de streaming? 2

3 Implicaciones de los nuevos modelos de consumo audiovisual Fuerte crecimiento del consumo de contenido audiovisual en terminales móviles Fuente: Ericsson 3

4 Implicaciones de los nuevos modelos de consumo audiovisual Proyección con crecimiento de casi el 70% de vídeo en móviles Fuente: Cisco 4

5 Implicaciones de los nuevos modelos de consumo audiovisual Las políticas de la UE, y el compromiso de armonización mundial de las bandas de frecuencias para servicios móviles, restan capacidad a los servicios de radiodifusión Armonización del espectro Radioeléctrico para servicios de IMT en UE (WRC-2015) Posible pérdida de la banda 700MHz, en un segundo Dividendo Digital (DD2) 5

6 Irrupción de formatos de Ultra-HD Pantallas de grandes dimensiones (85 ) que requieren de un incremento significativo de su resolución, ofreciendo un entorno inmersivo Cámaras profesionales con resoluciones de 4K Smartphone con pantallas, cámaras y sistema de grabación compatibles con el formato de 4k 6

7 Irrupción de formatos de Ultra-HD Fuente: INTELSAT 7

8 Irrupción de formatos de Ultra-HD 8K: 7680x4320 Resolución 4K: 3840x bits y 12 bits Profundidad Pixel Frame Rate 120, 60, 50, 30, 25, 24 Colorimetría Scan High Dynamic Range Rango Dinámico Progresivo 8

9 Implicaciones de los nuevos modelos de consumo audiovisual Nuevo códec compresión de vídeo Nueva tecnología de transmisión + Redes móviles de alta eficiencia con capacidad de Broadcast Tecnología de codificación de vídeo que duplican la eficiencia de H % Estándar abierto para servicios de streaming adaptativo (ABR) 9

10 Agenda Arquitectura y eficiencia de HEVC Road map HEVC MPEG-DASH Conclusiones 10

11 Agenda Arquitectura y eficiencia de HEVC Road map HEVC MPEG-DASH Conclusiones 11

12 Arquitectura y eficiencia de HEVC Ciclos tecnológicos en periodos de 10 años, doble objetivo: Soporte a nuevos formatos de mayor resolución (SD, HD, 4K, 8K) Mejorar la eficiencia en un 50% UHDTV HEVC HD H.264/AVC SD MPEG-2 TV Digital (DVD) HDTV Streaming Comunicaciones audiovisuales de nueva generación de alta eficiencia

13 Arquitectura y eficiencia de HEVC Estándar aprobado en Enero 2013 conjuntamente por el ITU e ISO (MPEG) en el JCT-VC Joint Collaborative Team on Video Coding Un mismo estándar con 3 nombres distintos: ITU H.265 ISO / e IEC (MPEG-H Part2 ) High Efficiency Video Coding, nombre acuñado durante el desarrollo del estándar, pero no es un nombre oficial 13

14 Arquitectura y eficiencia de HEVC El estándar persigue un doble objetivo: Aumento de la eficiencia de compresión 50% con respecto a su predecesor H.264 Limitar la complejidad de los algoritmos, aumentando la capacidad de paralelización 14

15 Arquitectura y eficiencia de HEVC Cómo alcanza una alta eficiencia? No introduce una tecnología innovadora, mantiene la arquitectura híbrida con ME-MC y 2D-DCT La industria y la comunidad científica esta haciendo grandes esfuerzos por reducir la complejidad computacional, sobre arquitecturas multi-core y PPG 15

16 Arquitectura y eficiencia de HEVC El objetivo se ha superado en términos de calidad subjetiva Comparativa calidad subjetiva HEVC vs H

17 Arquitectura y eficiencia de HEVC Cómo alcanza un eficiencia superior a la de H.264? Nuevo particionado de los bloques de codificación CTU Coding Tree Unit en una estructura jerárquica adaptativa, que sustituyen a los MB (16x16) CTB (64x64) 17

18 Arquitectura y eficiencia de HEVC Cómo alcanza un eficiencia superior a la de H.264? Además del CTU, HEVC define 3 nuevas unidades CU Coding Unit, PU Prediction Unit y TU Transform Unit con dependencia jerárquica. CTU CU 64x64 64x64 8x8 32x32 PU 64x64 4x4 16x16 8x8 4x4 TU 32x32 4x4 18

19 Agenda Arquitectura y eficiencia de HEVC Road map HEVC MPEG-DASH Conclusiones 19

20 Road map HEVC Industrialización HEVC 2014 Disponibilidad de primeras versiones eficientes de codecs HEVC V1, para HD Encoder software eficiencia media Player disponibles (VLC, DivX, GPAC) Encoder Open source (x265, f265,strongene ) Chipset de decoder en Q Versiones comerciales para UHDTV Disponibilidad implementaciones hardware ASIC y FPGA 20

21 Agenda Arquitectura y eficiencia de HEVC Road map HEVC MPEG-DASH Conclusiones 21

22 MPEG-DASH MPEG Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (ISO/IEC ) Download Progresivo (No live Streaming) Streaming RTP+UDP (No soportados por CDN, firewalls) MPEG-DASH (Protocolos http) Permite la adaptación dinámica al cambio de condiciones de la red o de la capacidad de terminal 22

23 MPEG-DASH Alternativas de streaming adaptativo Apple HTTP Live streaming Adobe HTTP Dynamic Flash streaming Microsoft Smooth Streaming 3GPP RTSP Streaming Video codec H.264 H.264, VP6 H.264, VC-1 H.263, H.264 Audio codec AAC, MP3 AAC, MP3 AAC, WMA AAC, AMR Segment format MPEG-2 TS MP4 MP4 RTP packet Player Apple QT X Flash, Air Silverlight 3GPP handsets Protection AES-128 Flash Access PlayReady OMA Segment length 10 seg. 2 4 seg. 2 4 seg. no 23

24 MPEG-DASH Arquitectura streaming adaptativo Media Presentation Description Manifiest : Represtation, duracion segmentos, URL Initialisation Segment Codificador Multi- Representation Servidor HTTP Internet Cliente DASH Petición de Segmentos de vídeo 24

25 MPEG-DASH Arquitectura streaming adaptativo Servidor Streaming MPD I. Segment Pre-proc 1 Encoder Rep. 1 BMFF Media Segments Pre-proc 2 Encoder Rep. 2 BMFF Media Segments Pre-proc M Encoder Rep. M BMFF Media Segments 25

26 MPEG-DASH Arquitectura streaming adaptativo Cada una de las Representations es codificado con una tasa binaria y/o resolución espacio-temporal. El pre-procesador es el encargado de escalar los contenidos Open IPTV forum, HbbTV han adoptado el perfil ISO Base media file format live profile. Cada stream es fragmentado conforme al ISO Base Media File Format (BMFF), basado en el encapsulado de ficheros MP4. Los segmentos deben tener una duración entre 1 y 15 segundos, y ser auto-contenidos para su decodificación. 26

27 MPEG-DASH Ejemplo de streaming con MPEG-DASH 27

28 Agenda Arquitectura y eficiencia de HEVC Road map HEVC MPEG-DASH Conclusiones 28

29 GRACIAS POR SU ATENCION Damián Ruiz Coll

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