PDF de programación - Streaming - Introducción

SERVICIOS EN LA WEB Y DISTRIBUCIÓN DE CONTENIDOS
Área de Ingeniería Telemática

Streaming
- Introducción -

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Programa de Tecnologías para la gestión distribuida

de la información



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I

Contenido
• Introducción: ¿Streaming?
• Características del vídeo y audio
• Arquitectura del servicio
• Necesidades:
– En el servidor
– En la red

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SERVICIOS EN LA WEB Y DISTRIBUCIÓN DE CONTENIDOS
Área de Ingeniería Telemática

Multimedia

¿A qué llamamos Streaming?

S Multimedia Networking Applications
aplicaciones

Clase

I

de
multimedia
“Streaming” de audio o vídeo
grabado

•

• Streaming de audio o vídeo en

vivo

• Audio o vídeo interactivo



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Características principales:
• Sensibles al retardo
– end-to-end delay
– delay jitter

• Toleran pérdidas:
solo

infrecuentes
pequeños glitches

si
son
causan

• Requisitos diferentes de

la
datos

transferencia
(ficheros)

de

Jitter es la variabilidad de
los retardos dentro del
mismo flujo de paquetes

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I

•
•

Download+play vs “Streaming”

Web browser
Media player

+

Audio/vídeo

Web server

+

Ficheros

Ficheros de audio o vídeo almacenados en servidor
Ficheros transferidos como objetos HTTP
1. Download+play

Recibidos completamente por el cliente
Pasados al reproductor
No hay “streaming”. Gran espera hasta empezar

2.

•
•
•
“Streaming”
•
•
•

Pasados al reproductor a medida que los recibe
Calcula cuándo empezar dada la velocidad a la que recibe
“Streaming” pero recibe a la máxima velocidad (transferencia HTTP)

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“Streaming” de multimedia en disco

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•

“Streaming”
– El cliente comienza la reproducción antes de recibir todos

– Es más bien un “play-as-you-get”
– Requisitos temporales para los datos aún por recibir

los datos

• Streaming

– La velocidad de transmisión es aproximadamente la de

consumir los datos

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Download+play

Recibido

Tiempo de
transmisión

delay

2. envío

1. vídeo
grabado

delay

3. vídeo recibido,
reproducción

Comienza la
transmisión

En este instante el cliente
comienza la reproducción

tiempo

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Play-as-you-get

Web browser

Meta-file

Meta-file

Audio/vídeo

Web server

+

Ficheros

•
•

•
•
•

Ficheros de audio o vídeo
El navegador obtiene un meta-file que describe cómo
conseguir la película
Le pasa ese meta-file al reproductor
El reproductor contacta con el servidor y solicita el fichero
El servidor se lo envía (HTTP)

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Play-as-you-get

Web browser

Meta-file

Meta-file

Audio/vídeo

Web server

+

Ficheros

• Permite que se emplee un protocolo diferente de

HTTP

• Permite emplear UDP en vez de TCP

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Play-as-you-get

Acumulando en buffer

Termina de recibir

delay

2. envío

1. vídeo
grabado

delay

3. vídeo recibiendo,
reproducción

En este instante el cliente
comienza la reproducción
mientras el servidor continúa
transmitiendo lo que falta

tiempo

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“Streaming” de multimedia en disco:

Interactividad

• Funcionalidades de VCR (vídeo):
– Pausa, rebobinar, avance rápido, etc.
– Retardo de comienzo 10 segs OK
– Retardo ante un comando 1-2 seg OK
– Protocolos para estos comandos (RTSP)

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Streaming

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2. envío

Acumulando en buffer

Envío a la velocidad de reproducción

1. vídeo
grabado

delay

3. vídeo recibiendo,
reproducción

En este instante el cliente
comienza la reproducción
mientras el servidor continúa
transmitiendo lo que falta

tiempo

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Streaming: Client Buffering

transmisión de
vídeo a velocidad
constante

Retardo
variable

Recepción
en cliente

Reproducción
del vídeo
a tasa constante

Retardo
variable

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Espera

buffering
El cliente acumula parte del vídeo en
buffer antes de comenzar
Permite absorber variaciones en el
retardo en la red (jitter)
Si el buffer se vacía el reproductor se
detiene

•

•

•

tiempo

Velocidad
drenado

constante,d

Veloc. llenado
variable, x(t)

buffered

video

Red

Buffer en
el cliente

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Live Streaming

• Avance rápido imposible

transmisión de
vídeo a velocidad
constante

Recepción
en cliente

Reproducción
del vídeo
a tasa constante

Retardo
variable

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Codificación

Retardo
variable

Espera

buffering

tiempo

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SERVICIOS EN LA WEB Y DISTRIBUCIÓN DE CONTENIDOS
Área de Ingeniería Telemática

Vídeo

Características

Audio
• CD: 1.411 Mbps
• MPEG-1 Part 3 Layer 3 (MP3): 96, 128, 160 kbps
•

Internet telephony: 5.3-13 kbps

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Vídeo (+audio):
• MPEG 1

– Entornos libres de errores (CD-ROM, VCD)
– 1.2 Mbps el vídeo, 256 Kbps el audio
– Busca la mejor calidad dado un bitrate
– Permite acceso aleatorio a un frame

• MPEG2

– Broadcast TV
– DVD
– 2-15 Mbps (vídeo+audio)

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ITU-T H.26x

•

•

ITU-T H.261 “Video codec for audiovisual services at px64 kbits”
– CIF (352x288), QCIF (176x144) (resoluciones de luminancia)
– El resultado es un bit stream
– Videoconferencia sobre ISDN

ITU-T H.263 “Video coding for low bit rate communication”
– Basado en H.261
– sub-QCIF (128x96) , QCIF, CIF, 4CIF (704x576) and 16CIF

(1408x1152)

– Videconferencia sobre POTS

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ITU-T H.262

•

“Information
associated audio information: Video”

technology - Generic coding moving pictures and

• MPEG-2 Part 2
• Pensando en vídeo sobre ATM y HDTV
• Soporta scalable video encoding (ej: codificación espacial escalable

mediante varias capas que van refinando la imagen)

• Tipos de frames:

– Intra Coded Pictures (I-Pictures): sin referencia a otras imágenes
– Predictive Coded Pictures (P-Pictures): emplea motion compensated

prediction con la anterior I- o P- Picture

– Bidirectional-predictive Coded Pictures (B-Pictures): relativas a anterior y

posterior I- o P- Picture

– La organización en secuencia es flexible en el estándar

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H.264

“Advanced video coding for generic audiovisual services”

•
• También MPEG-4 Part 10
• Puede dar la misma calidad que codec de vídeo de MPEG-2

con la mitad o un tercio del bitrate

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GoP

• Group of Pictures
• Típicamente 1/2 sec cada GoP
• Orden

– De presentación

Ej.: IBBPBBPBBPBB ibbpbb…

– De codificación

Ej.: I bb PBBPBBPBB i BB pbb…

• Closed or Open GoP
• Broken GoP: falta el GoP anterior

Ejemplo de dependencia
bidireccional

I B B P B B P B B P B B I

Predicción

Orden de presentación

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Tráfico generado por fuentes de vídeo

Interesa modelar:
• PDF de tamaños de frames
• Autocorrelación
Para:
• Predecir pérdidas en buffers
• Dimensionar BW y buffer necesario

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Ráfagas

I-Frames

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En diferentes escalas

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SERVICIOS EN LA WEB Y DISTRIBUCIÓN DE CONTENIDOS
Área de Ingeniería Telemática

Arquitectura de red



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Arquitectura general

( ¿ Imagenio ? )

Red de banda ancha existente (mejorada
para ofrecer multicast y QoS)

Servidor
VoD

Red de
acceso

Red de transporte

Red de
acceso

Red de
acceso

Servidor
VoD

Nodo de
acceso

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Difusión de TV

Multicast para difusión de TV
• Escalabilidad para un alto número de canales y un número

ilimitado de usuarios

• Uso óptimo del ancho de banda

Replicación
multicast

Red de
acceso

Distribución TV

Red de transporte

Red de
acceso

Red de
acceso

Nodo de
acceso

25/80

VoD

VoD equivale a Unicast
• 1M usuarios → 200K/día @ 2Mb/s & 20%

concurrencia = 80Gb/s

• Arquitectura

centralizada

escalabilidad limitada

proporciona

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