- PDF Free Download

Transkriptio

1 5. Videon jakelu verkossa Formaatit Protokollat Erityisohjeet DVP-5 Teuhola Mitä on streaming? Suom. suoratoisto Webin/Internetin kautta siirrettävä audiovisuaalinen esitys Lähetyksen suorittaa erityinen streamingpalvelin. Vastaanotto erityisellä player - (soitin-) ohjelmalla; muistuttaa tv:n katselua. Voidaan katsoa sekä live- (webcast) että ondemand - (nauhoitettuja) ohjelmia. DVP-5 Teuhola

2 Streaming-ominaisuuksia Videon katselu voidaan aloittaa heti, kun tarpeeksi dataa on tullut. Tarvitaan puskuri tasaamaan nopeusvaihteluja. Asiakaskoneeseen ei talleteta kopiota; ehkäisee piratismia. Interaktiivisuus katselun aikana (säädöt, kelaukset, linkit, indeksoitu sisältö). Katselun ei tarvitse olla lineaarista. DVP-5 Teuhola Streaming vs. download Download = lataus import: Esityksen nouto oman koneen levylle; katselu vasta kun koko esitys on ladattu Progressiivinen download (ns. pseudostreaming): katselu latauksen aikana, tallettaa kopion levylle; rajoitettu interaktiivisuus; lineaarinen katselu; ei live-esityksiä. DVP-5 Teuhola

3 Streaming-historiaa Melko uusi asia: 1994: kokeellisia järjestelmiä 1995: progressiivinen lataus PC:lle 1997: ensimmäiset varsinaiset playerit 1999: standardointi (SMIL-kieli) 2001: MPEG-4 (pakkaus alhaisille siirtonopeuksille) 2003: H.264 (eli MPEG-4/AVC) pakkaus 2005: 3G Mobiilipäätelaitteet DVP-5 Teuhola Sovellusalueita Video-on-demand (VOD) palvelut (viihde, arkistot, kirjastot) Videokonferenssit Markkinointi (mainokset) Etäopiskelu (luennot verkossa) Yrityksen multicast -lähetykset työntekijöille, asiakkaille, partnereille, ym. (esim. tuote- ja palveluesittelyt) Videovalvonta, pelastuspalvelu DVP-5 Teuhola

4 Streaming-palvelimista Käytetään eri protokollia ja siirtotekniikoita kuin tiedoston latauksessa. Jatkuva siirto palvelimesta asiakkaaseen Audion ja videon synkronointi Siirron kontrollointi soittimesta käsin Siirtonopeuden säätö: Multi-BitRate encoding, MBR: video koodattu useana versiona eri verkkonopeuksia varten Valinta manuaalisesti alussa tai automaattisesti (jopa dynaamisesti) esityksen aikana. DVP-5 Teuhola Streaming-palvelimen edut Siirtokapasiteetin parempi hyväksikäyttö Parempi audion & videon laatu Multistream- eli multimediasisältö Palvelee suurta käyttäjämäärää Useita jakeluoptioita Copyright-suoja, koska ei talleta kopiota (kiertäminen työlästä). Myös live-streaming DVP-5 Teuhola

5 Miten siirto saadaan riittävän nopeaksi? Suoratoiston keskeisin tekninen ongelma Datamäärän pienentäminen: Videoruudun pienentäminen Kuvien määrän/sek pienentäminen Kuvien (häviöllinen) pakkaus Protokollan lieventäminen: Sallitaan pakettien hukkaaminen; ei uudelleenlähetystä. Puutteet näkyvät kuvan/äänen laadussa. DVP-5 Teuhola Laiteympäristö on-demand-videolle 4. Dekoodaus ja katselu 1. mediatiedostopyyntö Asiakas 3. mediastreaming Web-palvelin 2. Pyynnön välitys Mediapalvelin DVP-5 Teuhola

6 Laiteympäristö live-videolle 4. Dekoodaus ja katselu 1. mediatiedostopyyntö Asiakas 3. mediastreaming Webpalvelin 2. Pyynnön välitys Mediapalvelin Livedata Kuvaus ja pakkaus DVP-5 Teuhola Streaming-järjestelmät Järjestelmän osat: Koodausmenetelmä (codec) ja tiedostoformaatti ( kääre ) Siirtomenetelmä (protokolla) Palvelinohjelmisto (media server) Soitinohjelmisto (player) Suosituimmat järjestelmät: Windows Media (Microsoft) QuickTime (Apple) RealMedia (RealNetworks); markkinajohtaja (?) DVP-5 Teuhola

7 Streaming-formaatit Kolme kilpailevaa kaupallista: Advanced Systems/Streaming Format (.asf, wmv) Quicktime-formaatti (.mov) RealMedia-formaatti (.rm,.rv) Eri järjestelmät ovat pyrkineet yksinoikeuksiin tiettyjen sisältöjen suhteen (uutiset, urheilu,...) Standardointi: MP4 (eli MPEG-4 Part 14): multimedian säiliöformaatti, pohjana QuickTime DVP-5 Teuhola Advanced Systems Format (ASF) Aikais. nimi Advanced Streaming Format Microsoftin medianjakeluformaatti (kuten AVI); toimii eri mediatyyppien kääreenä (container). ASF-virta voi sisältää useita lomitettuja mediavirtoja (MPEG-video, audio, jne.). Tyypillinen ASF-virta koostuu video- (WMV) ja audiovirrasta (WMA). Jakeluformaatti sisältää tarvittavan tiedon virtojen dekoodaukseen ja synkronointiin. (Otsaketietoja: sisältyvät formaatit, järjestys, yhteydet, omistusoikeudet, ym.) DVP-5 Teuhola

8 RealMedia-formaatti RealAudio, RealVideo, RealPix, RealText SureStream-teknologia: tiedostoissa useita virtoja eri bittinopeuksille. SMIL-multimediakieli (XML-pohjainen) Jos siirtonopeus laskee, voidaan siirtyä automaattisesti alemman nopeuden virtaan (ja myös päinvastoin). Codec valittavissa, tuettuja codeceja: Video: RealVideo, MPEG-1, MPEG-2,... Audio: MP3, LiquidAudio,... DVP-5 Teuhola QuickTime-formaatti Applen mediaformaatti; uudistettu streameille Useita bittinopeusvaihtoehtoja, valinta suoratoistoa aloitettaessa. Valintaa ei voi muuttaa, vaikka siirtonopeus muuttuisikin. Quicktime 6 tukee standardin mukaisia MPEG-4-virtoja (QuickTime-codec oli aikoinaan perusta MPEG-4:lle) Muita tuettuja codeceja: Video: H.261, H.263, Sorenson,... Audio: MP3, Qdesign,... DVP-5 Teuhola

9 Soitinvaihtoehdot 1. Itsenäiset player-sovellukset 2. Plug-in-sovellukset selaimessa Microsoft, Apple, RealNetworks (kilpailu) Ilmaisia; käyttöjärjestelmän mukana tai ladattavissa verkosta (myös päivitykset) Jokin oletussoitin Skin = soittimen räätälöity ulkoasu ( look-and-feel ). 3. Appletti, joka ladataan ensin, ja joka sitten näyttää streamin. DVP-5 Teuhola Streaming-soittimen upotus www-sivulle Mahdollista, mutta haittoja: rajoitutaan tiettyyn soittimeen, hankala saada toimimaan kaikilla selaimilla ja alustoilla. Tarpeen, jos halutaan räätälöity ulkoasu (vrt. skin ) ja erikoistoimintoja. Videon aikajanalle asetetut web-linkit voidaan ladata ja sijoittaa lennossa. Hiiren liikkeet ja vaikutukset voidaan määritellä erikseen. Ohjaus esim. JavaScriptillä DVP-5 Teuhola

10 Suosituimmat soittimet Media Player QuickTime RealPlayer DVP-5 Teuhola Soittimien yhteensopivuudesta RealPlayer osaa dekoodata ja esittää rmformaatin lisäksi myös Windows Media ja Quicktime-formaatteja Windows Media Player ja QuickTime player eivät osaa tulkita toistensa eikä RealMedian formaatteja QuickTime Player osaa dekoodata standardin mukaisia MPEG-4-virtoja DVP-5 Teuhola

11 Streaming-formaattien koodausohjelmat Videotiedoston tai live-videon konvertointi streaming-formaattiin Mahdollista valita tuettu linjanopeus, kuvan koko, äänen laatu, yms. Eräissä mahdollista valita codec Kolme suosittua: Windows Media Encoder (ilmainen) RealSystem Producer (basic ilmainen) QuickTime Pro (halpa) DVP-5 Teuhola Streaming-palvelinohjelmistot Microsoft: Windows Media Services (WMS), sisältyy Windows 2000 Serveriin RealSystem: RealServer, basic-versio ilmainen, max 25 samanaikaista käyttäjää Helix Universal Server: tuki kaikille formaateille Apple: QuickTime Streaming Server sis. Mac OS X serveriin. Darwin streaming Server: Linux, Windows 2000, open-source, tukee live- ja multicast-lähetyksiä DVP-5 Teuhola

12 Yhteensopivuusongelmat Yhden järjestelmän soitin ei aina osaa toistaa toisen järjestelmän formaattia (vrt. aik.). Yhden järjestelmän palvelin ei osaa lähettää toisen järjestelmän formaattia. Sisällöntuottajat joutuvat tuottamaan 2-3 versiota, vastaten eri järjestelmiä. (Lisäksi kustakin useita eri bitrate-versioita; MBR = multi-bitrate). Tarvitaan avoin, laajennettava standardi; vrt. MP4. DVP-5 Teuhola Yhteensopivuusvaatimukset Kooderi Yhteensopivat codecit Soitin Yhteensopivat formaatit Palvelin Yhteensopivat protokollat DVP-5 Teuhola

13 Videon latausvaihtoehdot webpalvelimelta Suora linkki Epäsuora viite metatiedoston kautta mediaserveriin: Redirector-tiedosto (Microsoft MediaPlayer) Reference movie (Quicktime) RAM-tiedosto (RealPlayer) Upotus sivulle: Sijoitus img-elementtiin (dynsrc); toimii vain IE:ssä! Sijoitus embed-elementtiin (epästandardi) Sijoitus object-elementtiin (standardin mukainen) DVP-5 Teuhola Internet Heterogeeninen, maailmanlaajuinen verkkojen verkko. Liitetyillä koneilla (host) yksikäsitteinen osoite ([0-255].[0-255].[0-255].[0-255]) ( ip v4), osa varattu erityistarkoituksiin. Omistajina monet julkiset & yksityiset tahot Yhteydet ja nopeudet vaihtelevat; aina löydettävissä jokin reitti kahden solmun välillä. Eri siirtokerroilla reitti voi olla eri. DVP-5 Teuhola

14 Protokollista IP (Internet Protocol): Internetin käyttämä siirtoprotokolla Paloittelee lähetettävän datan paketteihin (datagram). Varustaa paketit header-tiedoilla (lähettäjä, vastaanottaja, ym.). Reitittää paketit verkon läpi. Vastaanottaja kokoaa paketeista alkuperäisen datan Ei sellaisenaan takaa luotettavaa tiedonsiirtoa DVP-5 Teuhola Protokollista (jatk.) TCP (Transmission Control Protocol): Toinen Internetin kuljetusprotokollista. Varmistaa, että kaikki paketit menevät virheettöminä perille oikeassa järjestyksessä (paketit numeroitu). Vastaanottaja kuittaa saamansa paketit (ei kaikkia erikseen); tarvittaessa uudelleenlähetys, jos kuittausta ei tule. Yhteydellinen, luotettava. DVP-5 Teuhola

15 Protokollista (jatk.) UDP (User Datagram Protocol): Toinen Internetin kuljetus-protokollista. Ei yhteydellinen; siirto yhteen suuntaan Paketit eivät numeroituja järjestystä ei voida tarkistaa, paketteja voi puuttua Tehokas, mutta epäluotettava Palomuurit suhtautuvat usein nihkeästi; lähettäjän id voidaan väärentää. DVP-5 Teuhola Protokollista (jatk.) HTTP (HyperText Transfer Protocol): Hypertekstitiedostojen siirtoprotokolla; kaksisuuntainen kommunikaatio: www-sivun nouto käyttäjän antaman URL:n perusteella. FTP (File Transfer Protocol): Tiedostojen siirtoprotokolla; ei nojaudu webin käyttöön. DVP-5 Teuhola

16 Soveltuvuus suoratoistoon HTTP ja FTP eivät sovellu streaming-siirron perustaksi: Ongelmana näiden protokollien virheettömyysvaatimus! Kuittaukset ja uudelleenlähetykset hidastavat Ei pystytä kontrolloimaan playbackin reaaliaikaisuutta; esitys nykii ja pätkii. DVP-5 Teuhola Real-time Transfer Protocol (RTP) Siirtää audio-/videodataa reaaliajassa (vakiosiirtonopeudella); verkon kuormitus paremmin ennustettavissa. Paketeissa järjestysnumerot ja aikaleimat (helppo järjestää ja synkronoida) Puuttuvat ja virheelliset paketit hukataan. Näytetään se, mitä on vastaanotettu (virheineen) Video on anteeksiantava media. Pienet häiriöt eivät yleensä haittaa. Pohjana UDP/IP; ongelmana palomuurit DVP-5 Teuhola

17 Real-Time Control Protocol (RTCP) Käyttö RTP:n yhteydessä Tavoite: Quality-of-Service eli palvelutaso Antaa lähettäjälle lisäinfoa siirrosta (esim. kadonneiden pakettien määrä, kokonaisaika, ym.) Lähettäjä voi tämän perusteella modifioida lähetysmenetelmää tai parametreja Sovellusalueina mm. VoIP ja videoneuvottelut DVP-5 Teuhola Real-Time Streaming Protocol (RTSP) Mahdollistaa 2-suuntaisen siirron Vastaa HTTP-protokollaa Siirron kontrollointiprotokolla itse siirto yleensä RTP:llä erillistä yhteyttä pitkin. Eräänlainen verkon kaukosäädin : Formaatin valinta Start, stop, pause, skip (random access). Käyttäjiä: RealSystem, QuickTime Microsoftin vastaava protokolla: MMS = Microsoft Media Server Protocol DVP-5 Teuhola

18 Protokollapinot Normaali web Selain HTTP TCP IP Data link Fyys. yhteys Streaming Soitin RTSP/RTP UDP IP Data link Fyys. yhteys DVP-5 Teuhola Protokollahierarkia Joukko eritasoisia kääreitä. Ylemmän tason protokollan data sijoitetaan (mahdollisesti paloiteltuna) alemman tason kääreeseen. Alemman tason kannalta ylemmän tason otsikot käsitellään datana. Vastaanottaja avaa kääreet käänteisessä järjestyksessä ja kokoaa alkuperäisen datan. DVP-5 Teuhola

19 Erilaiset cast -tavat Broadcast: Perinteinen radio- ja tv-tekniikka Yksi tietovirta kaikille vastaanottajille Vastaanottajan pitää virittäytyä kanavalle Unicast: Jokaiselle vastaanottajalle oma datavirta, vaikka useat seuraavat samaa ohjelmaa; haaskaa kaistaa Mahdollistaa esityksen kontrolloinnin On-demand-sovelluksiin (ei live-lähetyksiin) DVP-5 Teuhola Erilaiset cast -tavat (jatk.) Multicast: Useita vastaanottajia voi kirjautua seuraamaan lähetystä (esim. videokonferenssia). Palvelin lähettää vain yhden mediavirran; säästää lähetystehoa ja kaistaa; sopii erityisesti live-lähetyksiin Mediavirta monistetaan reitittimissä: Nämä osaavat rajoittaa monistusta (= välttää turhien kopioiden siirtoa) TTL (Time-To-Live) rajoittaa etappien määrää Osa IP-osoitteista varattu ryhmäosoitteille. DVP-5 Teuhola

20 Streaming-median laatutekijät Videon sisällön tyyppi Alkuperäisen videon laatu Pakkausmenetelmä Palvelintyyppi ja yhteys Samanaikaisten katsojien määrä (VOD) Internetin ruuhkaisuus Käyttäjän Internet-yhteyden tyyppi Käyttäjän laitealusta DVP-5 Teuhola Pakkautuvuuden edistäminen Tärkeä pyrkimys streaming-tuotannossa. Tausta mieluimmin stabiili ja kohinaton, vaatetus tasavärinen. Mitä enemmän peräkkäiset kuvat muistuttavat toisiaan, sitä paremmin ne pakkautuvat ja sitä parempi kuvanlaatu. Mitä enemmän kuvissa on yksityiskohtia ja muutoksia, sitä vaikeampi niitä on pakata tehokkaasti. DVP-5 Teuhola

21 Pakkautuvuuden edistäminen (jatk.) Esim. kohde lähellä ja tausta etäällä: tausta ei fokusoidu, vaan pehmenee ja pakkautuu hyvin. Periaate: Keep it simple. Etu: Tuotanto voidaan tehdä pienellä budjetilla, koska ruutu on pieni eikä laatu muutenkaan kehuttava... (tilanne voi muuttua) DVP-5 Teuhola Pakkautuvuuden edistäminen (jatk.) Tasainen valaistus; ei trikkejä. Chroma key tekniikka: kuvataan sinistä taustaa vasten; korvataan still-kuvalla. Täysin muuttumaton tausta pakkautuu tehokkaasti. Äänen laatu tärkeämpi kuin kuvan. Ääni ei saa pätkiä. DVP-5 Teuhola

22 Kuvausohjeita pakk. edistämiseen Minimoi liike; pyri staattiseen taustaan. Käytä jalustaa, myös panoroinnissa (vähentää satunnaisheilahduksia). Valitse yksinkertainen tausta; kohde erottuu pienessä ruudussa paremmin. Vältä monimutkaisia tekstuureja ja raitoja. Esim. lehtimetsä tuulessa on hankala. Vältä kirkasvärisiä vaatteita loistavat kirkkaassa valaistuksessa. DVP-5 Teuhola Kuvausohjeita pakk. edist. (jatk.) Vältä voimakkaita kontrasteja. Hyvä valaistus pitää kohteen silti terävänä. Käytä lähiotoksia, jotta kohteet ovat tunnistettavissa pienellä ruudulla. Pidä kohteet kuvan sisällä. Jätä runsaasti tilaa teksteille (osuus kuvaalasta suurempi kuin normaalivideossa) Vältä panorointia ja zoomausta. DVP-5 Teuhola

23 Kuvausohjeita pakk. edist. (jatk.) Käytä teräviä leikkauksia. Vähennä sulkijanopeutta: Sumentaa liikettä, mutta säilyttää paikallaanolevien kohteiden terävyyden. Käytä erillistä mikrofonia. Käytä mono-audiota. Testaa laatua aina kun mahdollista. DVP-5 Teuhola Esikäsittely ennen pakkausta Video: Rajaa turhat reunat pois; säilytä aspect ratio ja 16:lla jaollisuus rivi- ja sarakemäärissä. Skaalaa kuva haluttuun kokoon. Poista mahdollinen lomitus (tarkoit. TV:hen) Kokeile suodattimia (esim. kohinan poisto) Säädä kirkkaus, kontrasti, värisävy ja värikylläisyys; kokeile gamma-korjausta. DVP-5 Teuhola

24 Esikäsittely ennen pakkausta (jatk.) Audio Poista kohina Säädä äänen taso Kokeile efektejä Esikäsittelyn suoritusaika Live-esityksissä automaattisesti kuvakaappauksen jälkeen, ennen koodausta. VOD-sovelluksissa ennen editointia, sen aikana, tai jälkeen. DVP-5 Teuhola Editointivihjeitä streaming-videolle Vältä hienouksia ja efektejä; transitiot lisäävät liikettä ja huonontavat pakkausta. Käytä otoksia, joissa liike on hidasta, tai myös still-kuvia (esim. taustana). Käytä teksteissä isoa fonttia ja pidä ne esillä riittävän kauan. Tekstit voi sijoittaa myös wwwsivulle kuvan ulkopuolelle. Vältä taustamusiikkia, vältä stereoääntä, keskity puheeseen (paitsi musiikkivideoissa...). DVP-5 Teuhola

25 Tavallisen web-palvelimen käyttö videon jakelussa Plussat Ei erillistä ohjelmistoa Paketit varmasti perille Toimii nopealla yhteydellä kuten streaming Käyttäjälle kopio Ei palomuuriongelmaa Miinukset Ei live-esityksiä Ei broadcast tai multicast Joustamaton käyttö Tekijänoikeusongelmat DVP-5 Teuhola Streaming-palvelimen käyttö videon jakelussa Plussat: Live onnistuu Broad- ja multicast Video-On-Demandkäyttö joustavaa Ei kopiota levylle Kaistankäyttö mukautuu tilanteeseen Miinukset: Vaatii erillisen palvelinohjelman (open sourcesoftia olemassa). Jos datamäärä ylittää verkon kapasiteetin, osa hukataan. Palomuurit voivat estää katselun. DVP-5 Teuhola

26 Palvelimen Internet-yhteyden valinta Riippuu ajatellusta samanaikaisten käyttäjien määrästä. Palvelinkone ei ole yleensä rajoittava tekijä yksi PC-tason kone voi tuottaa 1000 kpl rinnakkaisia 56 Kbitin virtoja. Verkon nopeus on kriittisin. Olemassa streaming-palvelufirmoja. DVP-5 Teuhola SMIL Synchronized Multimedia Integration Language XML-pohjainen merkkauskieli Mahdollistaa videon ja muiden mediaelementtien yhdistämisen. Kontrolloi virtojen asettelua, ajoitusta ja interaktiivisia elementtejä. Yhdistää elementit yhtenäiseksi virraksi. Soittimessa pitää olla SMIL-tuki (esim. RealPlayer G2 tukee). DVP-5 Teuhola

27 SMILin edut Kaistanleveyden valinta Räätälöity sisältö; esimerkiksi useita äänikanavia eri kielillä. Interaktiivisuus; esim. jukebox Joustava kontrolli: Videoleikkeet voivat sijaita eri URLeissa, ja ne voidaan koota yhdeksi esitykseksi. Avoin standardi. DVP-5 Teuhola Reaaliaikaisia ( live ) sovellusalueita Videoneuvottelut ITU:n standardeja: H.320, H.323 Videon pakkausmenetelmä H.261 tai H.263 Kuvakoko tyypillisesti CIF eli 352 x 288 pikseliä Instant messenger palvelut Laajennus chat-toimintoihin: webcam + streaming Kuvakoko esim. 160x120 tai 320x240 Yleensä max 20 kuvaa sekunnissa Softia esim. AOL Instant Messenger, MSN Messenger ja Yahoo Messenger DVP-5 Teuhola