VÍDEO EN INTERNET 03/11/2011. Introducción. Conceptos básicos. Transmisión de vídeo sobre IP. Streaming. Videoconferencia sobre IP IPTV

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1 VÍDEO EN INTERNET VÍDEO EN MULTIMEDIA Curso 2011/12 Introducción Conceptos básicos Transmisión de vídeo sobre IP Streaming Videoconferencia sobre IP IPTV 1

2 Convergencia entre vídeo digital y red IP: Importancia del desarrollo de las redes: Método básico de comunicación en la actualidad (Internet) Aumento de la capacidad Coste de los sistemas Desarrollo de métodos de compresión y técnicas de digitalización Disminución de ancho de banda de la señal 2

3 Conjunto de redes independientes conectadas entre sí Diseñado originalmente para el departamento de defensa de los Estados Unidos Arquitectura basada en el modelo de referencia TCP/IP Vídeo digital Menor degradación Elevado volumen de datos (270Mbps señal digital de estudio) Necesidad de compresión de la señal: Principales estándares (evolución paralela): MPEG (ISO/IEC): MPEG-1, MPEG 2, MPEG-4 H.26X (ITU-T): H.261, H.263, H.264 MPEG-4 parte 10 (AVC) o H.264 3

4 4

5 Varían en función del servicio que se desea realizar TCP, que permite una transmisión segura de los datos a costa de producir un pequeño retardo UDP, que no produce retardo no garantiza un transporte seguro El protocolo TCP no es muy adecuado para el transporte de datos de vídeo en tiempo real (streaming de video) debido al retardo que produce, que puede afectar considerablemente a éste tipo de servicio. Sin embargo, sí lo ser lo será para transmisiones que no sean en tiempo real En cambio, el protocolo UDP es preferible para el transporte en tiempo real, ya que es mejor que se pierda calidad en la señal a que se produzcan retardos 5

6 Debido a las dificultades existentes para la transmisión en tiempo real, se han creado un conjunto de protocolos que permiten una transmisión más fiable: RTTP (Real Time Transport Protocol), que se encarga del transporte de datos en tiempo real RTCP (Real Time Control Protocol), que se ocupa del control de la calidad de los datos transmitidos en tiempo real RSVP (Resource Reservation Protocol), cuya función es reservar la calidad de servicio a lo largo de toda la red RTSP (Real Time Streaming Protocol), que se emplea para el control de la emisión de datos en tiempo real por el usuario Todos ellos trabajan sobre UDP Sobre TCP trabajan protocolos de aplicación como HTTP, FTP y SNTP, además de otros protocolos creados para la transmisión de vídeo como SIP o H.323, utilizados en videoconferencia Sobre UDP trabajan protocolos de aplicación como SNMP, TFTP y DNS, además de los nuevos protocolos creados para la transmisión de video: RTP, RTCP, RTSP y RSVP 6

7 Según Nº destinatarios: Unicast: Mayor ancho de banda ocupado Multicast: Menos ancho de banda ocupado Según tiempo de emisión: Vídeo en vivo Vídeo bajo demanda Unicast: 1 fuente 1 destino Normalmente se utiliza para la transmisión de datos bajo petición previa; generalmente para el video bajo demanda 7

8 Un determinado usuario solicita un contenido y la fuente se encarga de estructurar cada paquete junto con la dirección IP y de enviarlo a través de la red En caso de que varios usuarios soliciten un mismo contenido, la fuente crea varios paquetes iguales con sus direcciones y los envía de forma independiente, lo que hace necesario un elevado ancho de banda y una elevada capacidad de procesamiento para la fuente. Ésta es la principal desventaja de la transmisión unicast Una de las grandes virtudes de este sistema es que al recibir cada usuario el contenido sólo cuando lo desea y de forma independiente al resto, permite un cierto grado de control sobre el mismo. Se pueden realizar operaciones como adelantar, parar o pausar Multicast: 1 fuente varios destinos Generalmente se emplea para la transmisión de elementos multimedia a través de la red Una de sus principales aplicaciones es la transmisión de canales televisión a través de Internet 8

9 El método de transmisión multicast consiste en la transmisión de un mismo paquete de datos a varios usuarios que forman un grupo predeterminado A diferencia de unicast, la fuente envía una sola copia del mensaje que llega a los diversos solicitantes. De modo que en este caso las fuentes necesarias serán mucho más simples, pero sin embargo la estructura de la red será mucho más compleja Los routers serán los encargados de atender las peticiones de los dispositivos de usuario (host) y de realizar las copias de los paquetes de datos. Además también se encargarán de controlar quién tiene acceso al sistema y quién no Cada usuario puede elegir cuando comienza a recibir información multicast y cuando deja de hacerlo Si se desea comenzar a recibir el contenido, el usuario envía una petición al router y este comprueba si ya está enviando información multicast a algún otro usuario. Si esto es así, sólo tiene que realizar una copia del paquete de datos y enviarla solicitante. Si no, debe solicitar a otro router que le envíe la información Éste segundo router deberá realizar el mismo proceso y si no está procesando información multicast debe solicitarla al router anterior, y así sucesivamente hasta que la petición llegue a un router que pueda copiar el mensaje y enviarlo 9

10 Si se desea dejar de recibir los datos multicast, el usuario manda un mensaje al router para que éste deje de enviárselos Cuando recibe la petición, el router comprueba si hay algún otro usuario recibiendo la información y si no lo está haciendo manda un mensaje al router anterior para que éste deje de enviarle los datos, y así sucesivamente hasta llegar a la fuente o a un router donde los usuarios sigan usando la transmisión multicast El ancho de banda será mucho menor que en unicast. En este caso el consumo de ancho de banda es el equivalente a un único usuario, ya que solo es necesario enviar una copia mensaje a cada mensaje a cada router en la red, no una por cada usuario Esto da la posibilidad de enviar video de alta calidad 10

11 Una de las principales desventajas de este sistema es que todos los usuarios reciben el mismo vídeo y al mismo tiempo, de modo que no pueden ejercer el control que se puede realizar en unicast, de parar, adelantar o pausar el contenido Para que tenga lugar una transmisión multicast toda la red debe estar adaptada a este sistema Si existen dispositivos en la red que no soportan multicast (routers unicast), no se puede realizar la transmisión de forma correcta Para solucionar este problema y hacer posible la transmisión a través de redes con dispositivos unicast intermedios, se ideó una red virtual multicast a nivel mundial denominada MBone (IP Multicast Backbone) que emplea un sistema de conexión conocido como túneles multicast que permite el envío de paquetes multicast a través de routers unicast. El sistema consiste en encapsular los paquetes multicast en paquetes unicast para que puedan transmitirse sin problemas. Al final, se desencapsulan y se obtienen de nuevo los datos multicast 11

12 Se basa en la transmisión y reproducción de datos de vídeo a medida que se desarrolla un evento o programa, o la emisión de un programa ya grabado pero cuyo contenido llega a los usuarios casi al mismo tiempo que se emite Transmisión simultánea a los usuarios Transmisión de un contenido ya grabado atendiendo a la petición de un usuario Permite interactuar con los contenidos Transmisión independiente a cada usuario 12

13 Streaming de vídeo: Datos de audio y vídeo a través de la red Reproducción mientras son enviados Sin necesidad de descargarlos previamente 13

14 Streaming en la web Videoconferencia sobre IP IPTV 14

15 Fuente: es el dispositivo de origen de los datos de audio y vídeo. Las fuentes pueden ser muy diversas, desde un sistema de almacenamiento como el DVD hasta una cámara de vídeo o una señal común de televisión Dispositivo de procesado: los datos antes de ser transmitidos deben ser adaptados para que la transmisión se realice de forma correcta, por eso es necesaria la existencia de un dispositivo de procesamiento antes del servidor. Este dispositivo recibe los datos de las diversas fuentes, que estarán en diferentes formatos y los pone en un formato común 15

16 Servidor de streaming: el servidor es uno de los elementos más importantes de la transmisión. Su función principal es enviar el contenido a cada usuario que lo solicite. En streaming no siempre es necesario tener un servidor especializado (servidor streaming) Permiten la transmisión tanto unicast como multicast Adecúan la señal con diferentes ratios de compresión, para que los usuarios puedan elegir la calidad de la señal recibida en función de la conexión de red que posean Generan copias del contenido en diferentes formatos para que el usuario pueda procesar la señal aunque el formato de datos de su aplicación no sea el mismo que el de origen. Por ejemplo, un contenido que se ha creado con creado con RealPlayer podrá ser reproducido con Windows Media Controlan que la velocidad de transmisión sea constante Red: es el medio por el que se transmiten los datos (IP) Usuario: el dispositivo de usuario es el elemento final de la transmisión. Recibe los datos enviados por el servidor. Puede ser un software instalado en un ordenador o dispositivo móvil, o un aparato específico (Set-Top-Box). Su misión principal es conseguir que el contenido sea reproducido de forma correcta. Para que esto sea posible son necesarios varios procesos: Desencriptar: si los datos recibidos están encriptados Ordenar: los paquetes de datos no tienen por qué llegar en el orden correcto, por lo que deben ser ordenados Descomprimir: la descompresión de los datos es uno de los principales trabajos de este dispositivo Sincronizar: el protocolo RTP envía en paquetes diferentes los datos de audio y video, por lo que estos deben ser sincronizados para conseguir una correcta reproducción 16

17 Métodos: unicast (VoD) y multicast Protocolos: UDP (más adecuado que TCP) y RTP para tiempo real (que trabaja sobre UDP) RTSP (Real Time Streaming Protocol): Define mensajes de control RSVP: reserva de recursos Métodos de compresión: MPEG-2 MPEG-4 10 (AVC)/H.264 (Extended Profile) 17

18 Consiste en la transmisión de contenidos multimedia en tiempo real a través de páginas web Software de servidor Fuente de vídeo Reproductor Conexión a Internet Real Networks, Apple QuickTime, Microsoft Windows Media, Winamp Productos: Herramientas de procesado Herramientas de distribución Herramientas de reproducción Formatos propios 18

19 Herramientas de procesado: Helix Producer, Real Publisher, Real Encoder Herramientas de distribución: Helix Server (permite el envío de diferentes formatos) Reproducción: Real Player Formatos propios: Real Video y Real Audio Muy versátil Unicast, multicast, RTP, RTSP, SMIL, MPEG Herramientas de procesado: Quicktime Pro, Final Cut pro Herramientas de distribución: QuickTime Streaming Server, Mac Os X Server, Xserve Reproductor: QuickTime Player Unicast, multicast, RTP, RTSP, SMIL, MPEG Compatible con gran número de formatos 19

20 Herramientas de procesado (Windows Media Tools): Windows Media Encoder, Windows Media Producer, Windows Media Screen Herramientas de distribución: Windows media Server Reproductor: Windows Media Player Formatos propios: Windows Media Audio, Windows Media Video, Windows Advanced Streaming Format VideoLan: VLS (VideoLAn Server) VLC Media Player MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, multicast, unicast Mplayer: reproductor multimedia Winamp: reproductor multimedia 20

21 Transmisión bidireccional entre dos o más puntos Datos de audio y vídeo en tiempo real Videoconferencia punto a punto y multipunto Protocolos de conexión: H.323 y SIP Otros contenidos multimedia: T.120 Transferencia de ficheros Compartir y visualizar aplicaciones Pizarras 21

22 Videoconferencia entre más de dos puntos Tipos: Transmisión centralizada (MCU) Transmisión descentralizada (Presencia continua) Creado por la ITU Comunicación en redes de conmutación de paquetes (LANs, WANs, Intranet e Internet) Control y establecimiento de conexiones Videoconferenecia punto a punto y multipunto 22

23 Creado para la red IP. Los clientes SIP usan el puerto 5060 en TCP y UDP para conectar con los servidores SIP Iniciación, modificación y finalización de sesiones multimedia interactivas Videoconferencia punto a punto y multipunto 23

24 Programas comerciales: NetMeeting: H.323 y T.120 VCON vpoint: H.323 Wave3: SIP Picturetalk: T.120 Dispositivos comerciales: StarView 8000 Super NetConnect II: H.323 Plycom USX 7000: H.323 Negocios Comunicaciones personales Telemedicina Aplicaciones judiciales Laboratorios remotos Teleenseñanza 24

25 Sistema que emplea la red IP para la transmisión de vídeo a través de redes de banda ancha Utiliza los protocolos y estándares definidos para streaming Operadoras ( Triple Play ) Otros servicios Grabación de programas (PVR) Programación prepago (Pay-per-view) Juegos Compra de productos y publicidad interactiva No confundir con TV en web 25

26 Vídeo bajo demanda Vídeo en vivo Interactividad Verdadero vídeo bajo demanda (VOD) Vídeo bajo demanda por subscrición (SVOD) Aproximación de vídeo bajo demanda (NVOD) 26

27 Los usuarios no pueden elegir el momento en que comienza la transmisión, sino que deben adaptarse a un horario prefijado Otorga cierto grado de control a los usuarios Tipos: Selección de contenido Controles de reproducción Interactividad con los contenidos 27

28 Grabación de programas (PVR) Programación prepago (ay-per-view) Juegos Servicios de información Identificación de llamadas Compra de productos Publicidad Interactiva Controladores de acceso OSS Middleware Terminal de usuario: Set-Top-Box Redes: DSL: ADSL PONs: FTTH Cable: CATV 28

29 Control de acceso a usuarios Encriptación de contenidos Control de los servicios solicitados por los usuarios 29

30 Grandes compañías de telecomunicaciones como operadoras telefónicas Apuesta de Telefónica por el triple play empleando la línea ADSL Servicios: Televisión y radio Vídeo bajo demanda (cine, noticias, música, series ) Internet en PC y Televisión Promociones, interactivia, revista 30

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