5 VOD
-
Upload
victor-maya -
Category
Documents
-
view
21 -
download
2
Transcript of 5 VOD
V.O.D.
Hay dos tipos de aplicaciones básicas: •Video por demanda VOD y sus variaciones actuales
•Televisión interactiva
ESTÁNDARES PARA APLICACIONES MULTIMEDIA DE ENTRETENIMIENTO
Relacionados con la forma en que video, audio y datos se combinan, y la forma en que operan las diferentes plataformas existentes.
Estándares para VOD
MPEG 1
MPEG 1
Paquete:
PES:
ES:
Código
final
PES
Video, Audio Datos Privados
Encabezamiento
paquete
Sistema
Video,Audio Datos
CODIFICADOR
DECODIFICADOR
PES
PES
Paquetes
Empaquetador
Empaquetador
Multiplexor
Clock del
sistema
Video
encoder
Audio
encoder
Demultiplexor
Fuente de
Video
Fuente de
Audio
Datos Privados Opcional
Video
Audio
Desempaquetador
Desempaquetador
Clock del
sistema
Datos Privados Opcional
Tren de Datos Elemental
Tren de salida
Controlador Interfaz salida
Video
decoder
Audio
decoder
MPEG 1
Disco Duro
Formato de transmisión:
Formato de distribución: Red Telefónica
Central Telefónica
Conmutador Telefónico
MUX / DEMUX
Servidor de Video
Fibra Optica de Alta Velocidad bps
MUX / DEMUX
MUX / DEMUX
MUX / DEMUX
Unidad de Suscriptor ADSL
Par Trenzado
Formato de distribución: Red de CATV
NT
Compañía de TV cable (cabecera)
Multiplexor
CATV
MUX / DEMUX
Servidor de Video
Fibra Optica
FN
FN
Cable Coaxial
FN =Nodo de Fibra
CM
STB
CM = Cablemodem
STB = Settop box
ESTÁNDARES PARA TELEVISIÓN INTERACTIVAFormato de Transmisión
Programa 1
Programa 2
Programa N
Video
Audio
Codificador de Programación
Codificador de Programación
Codificador
Codificador
Empaquetador Audio
Empaquetador Video
Tren de Transporte
Tren de Transporte
Terrestre
Cable
Satélite
Multiplexor de
Programación
DVD
Disco Duro
CD ROM
PESTren de Datos del
programa
Multiplexor
Clock del
sistema
Codificador de Programación
ESTÁNDARES PARA TELEVISIÓN INTERACTIVA
Header: •Byte de sincronización•PID o identificador de paquete•Bit de adaptación•Bit de inicio de datos•Longitud de un PES es de 2048 bytes
TS•Fragmentos de 128 bytes de PES•PAT o tabla de ubicación de programa•PMT o tabla del mapa de programa•CAT tabla de acceso condicional•Tablas privadas extras
Formato del tren de datos completo TS
Tren de Datos PES
Tren de Transporte
encabezamiento Tren de datos audio y video
encabezamiento
información encabezamiento
información encabezamiento
Bytes 4 184 4 184 4
El primer Video digitalizado que se muestra en una pantalla de CRT es el de los computadores digitales. Para digitalizar una señal de Video NTSC se requiere:
•Conversión A/D•Compresión•Almacenamiento•Velocidad de Proceso•Velocidad de Transmisión •Conversión D/A
DIGITALIZACIÓN DEL VIDEO
DIGITALIZACIÓN DEL VIDEO
Ejemplo: Digitalización directa de una película de 2 horas. Video: •FM = 4*3.58 MHz (color) = 14.32 Ms/seg•Velocidad con 8 bits = 14.32 MS/seg*8 bits = 114 Mbps !!!!•Disco duro para almacenarla = 114 Mbps * 120 minutos * 60 segundos = 96 Gigabytes !!!! Audio: •Fm = tipo CD = 44.1 KS/seg•Velocidad con 16 bits = 44.1 KS/seg * 16 = 705.6 Kbps.•Disco duro para almacenar: 705.6 Kbps * 120 minutos * 60 segundos = 605 Mbytes !!!
Necesidad de la Compresión
MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO
MPEG-1
•Fue diseñado para que las películas puedan ser codificadas y comprimidas a la velocidad (bit rate) y capacidad de un CD musical.
•Utiliza baja rata de muestreo de las imágenes y reducción del número de cuadros trasmitidos a 24 o 30 Hz.
•Bit Rate: 0.5 Mbps a 2 MBps•Audio Stereo
MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO
MPEG-2 •Fue diseñado para cumplir con un estándar aceptable para la difusión y transporte de material multimedia de entretenimiento como: -DBS TV y audio desde el satélite-TV por cable digital-TV radiada digital-Home Theater o Cinema Casero-Almacenamiento de material audiovisual •Genera imágenes comprimidas de calidad de radiodifusión o ¨broadcasting¨.•Bit Rate: 2Mbps a 15Mbps.•Aceptado como estándar del DVD•Usado para transmisión DVB•Usa múltiples canales de Audio: Dolby Surround y Dolby Digital. 5.1
MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO
MPEG-4 •Es un método de compresión mucho mas eficiente.•Diseñado pensando en ¨video streaming¨ a través de redes de datos.•La metodología es similar al manejo de los gráficos en un computador. Rendering.•Será el estándar para la transmisión de datos por Internet y sistemas inalámbricos.•Bit Rate: según la calidad. Aceptable desde 300 Kbps en adelante.•Utilizado como base para el QuickTime, por ejemplo.
MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO
H.261 •Es un método diseñado para la compresión de video en las videoconferencias usando la red RDSI.•Operan en múltiplos de 64Kbps, según la calidad deseada.•Tiene una resolución menor a los esquemas anteriores. 352x288 píxeles.•Es la base de la videoconferencia y el videotelefóno.•Bit Rate: 64Kbps a 1.5 Mbps
Meta: Minimizar la capacidad de almacenamiento del video o el ancho de banda, medido en bits/segundo. La velocidad está determinada por: •Formato de la imagen•Complejidad de la escena•Limitaciones impuestas de calidad y tiempo•Ruido
METODOLOGÍA DE LA COMPRESIÓN EN LOS SISTEMAS JPEG, MPEG-1, MPEG-2 Y H.261
HERRAMIENTAS DE LA COMPRESIÓN MPEG-2
Resolución
•Reducir la resolución espacial enviando escenas de menor tamaño.•Reducir la resolución temporal reduciendo el número de cuadros por segundo
Evaluación de la escena
•Transformada matemática para buscar frecuencias que se pueden eliminar.•Transformada Discreta del Coseno DCT.
HERRAMIENTAS DE LA COMPRESIÓN MPEG-2
Apreciación subjetiva
•Cuantificación de las matrices en la DCT. Matriz de pesos para extraer frecuencias altas.•Formatos del muestreo de la crominancia: 4.2.2 y 4.2.0
Compresión del tren de datos resultante
•Compresión de símbolos repetidos (RLC)•Compresión de Huffman
Compresión Predictiva
•Estimación del movimiento con la ayuda de los cuadros anteriores y futuros
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
1. Compresión intra-frame: reducir tamaño
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
2. Muestreo reducido (sub-sample)
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
Muestreo reducido del Croma
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
Perfiles 4.2.2 y 4.2.0
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
Resumen del proceso
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
3. Transformada DCT y Cuantificación
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
DCT y Cuantificación:
•El ojo es menos sensible a las altas frecuencias
•La matriz de coeficientes DCT se divide por la matriz de pesos.
•Para minimizar el error el paso de cuantificación debe ser pequeño.
•Como la cuantificación es no lineal se tiene una compresión adicional.
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
4. Proceso de DCT y Cuantificación
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
5. Conformación del tren de pulsos comprimiendo símbolos repetidos
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
RLC y VLC El tren de ceros se reemplaza con un código que representa los n ceros existentes.
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
6. Buffer.•El buffer mantiene constante la velocidad de salida. Bit-rate.•Si el buffer se queda vacío envía señal al cuantificador para aumentar la velocidad.•Si el buffer se llena se le indica al cuantificador que reduzca la velocidad.
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
RESUMEN
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
7. Compresión entre cuadros. Se analiza la posición y el movimiento de los bloques entre cuadros
pasados y futuros.
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
Compresión entre cuadros:
•Se chequea cada macrobloque con su predecesor para encontrar coincidencias.•Si hay coincidencia solamente se comprime el vector de movimiento.•Este análisis se hace hacia los bloques pasados y futuros.
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
Compresión entre cuadros
PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2
Parámetros para medir calidad de compresión
MPEG-4
•La compresión tipo MPEG-1 y MPEG-2 utiliza como unidad los macrobloques.
•Debido al movimiento de los objetos, la alineación de los macrobloques no es perfecta.
•Este fenómeno incremente la velocidad de datos o el bit-rate.
•No es posible bajar de 2MBps.
•EN LA ESTRATEGIA MPEG-4, LOS OBJETOS QUE SE MUEVEN SE TRATAN COMO FIGURAS REALES O ¨SPRITES¨.
MPEG-4
MPEG-4 fue creado por la presión de tres fuerzas: •Interactividad. Computadores
•Tecnología inalámbrica. Telecomunicaciones
•Datos A/V. TV y cine
MPEG-4
Compresión de objetos
•Un escenario puede ser comprimido de manera independiente de los objetos que hay en el frente.
•El movimiento de objetos se describe entonces con vectores y se reducen los datos residuales del MPEG-2.
•Los objetos pueden ser: de dos dimensiones, de tres dimensiones, opacos o transparentes.
Codificación de Objetos
Objeto Visual:Parte de una escena que se puede acceder y manipular de maneraIndependiente.
Objeto de Video
Objeto fijoStill
Objetoen
Malla
Animación decuerpo y cara
MPEG-4
IMAGEN MPEG-4
MPEG-4
Compresión tipo malla
•Además de la compensación del movimiento, en MPEG-4 se describe cómo un objeto cambia de posición, usando una técnica llamada codificación de malla. •El método MPEG-4 introduce procedimientos para animación del rostro y el cuerpo.
MPEG-4
Render
A diferencia del MPEG-2, el proceso de ¨rendering¨ se realiza en el mismo decodificador. Es muy similar a las gráficas generadas por computador.
MPEG-4
¨Rendering¨de
un ObjetoComposición
Video
MPEG-2encoder
MPEG-2decoder
Videoanalógico
EncoderMPEG-4
Datosdel objeto
Datos de lacomposición
MPEG-4 bitstream
¨Rendering¨de
un ObjetoComposición
MPEG-4 DECODER
Video analógico
MPEG-4
Futuro
•MPEG-4 fue desarrollado pensando en la transmisión de información multimedia a través de las redes de datos entre computadores o TCP/IP.
•Hay cámaras digitales con salida MPEG-4 para conexión directa a la red.
•El sistema MPEG-4 evolucionará al MPEG-21 el cual aumentará la resolución e introducirá la interoperabilidad entre sistemas.
CONCLUSIONES
•La tecnología para las comunicaciones de tipo multimedia está lista y reglamentada.
•Nuevos productos encajan en los modelos y estándares descritos.
•Es irreversible el proceso de convergencia de los servicios.
•Los operadores de redes de CATV deben ser conscientes de que su monopolio sobre la distribución del video está a punto de finalizar.
•Otras plataformas diferentes a la de CATV pueden prestar servicios similares.
•Es conveniente estar actualizado sobre estos desarrollos
V.O.D.
Video On Demand
Conceptualmente es el punto final de la evolución de la Televisión por suscripción. V.O.D. es un CANAL exclusivo para el suscriptor con la funcionalidad de un VHS o DVD. S-V.O.D. PERO es un SOLO canal. Por qué ENVIAR al usuario todos los canales si solamente sintoniza UNO? Este concepto abre las puertas a una nueva forma de CATV, y al desarrollo de nuevas plataformas.
V.O.D.
Modalidades del V.O.D. V.O.D.: Video según demanda S-V.O.D.: Suscripción a Video según demanda SB-PVR: Almacenamiento de video en un servidor del operador del sistema O.D.T.: Televisión según demanda
V.O.D.
COMPONENTES DEL V.O.D.
•Servidores de video: donde se almacena el contenido, y desde donde se envía el mismo hacia la red.
•Red de transporte: transporta gran cantidad de información desde la cabecera hacia los hubs, quienes lo reparten a los usuarios bajo demanda.
•Red de distribución : distribuye el contenido a los suscriptores.
12
3
4
56
CABECERA HUB
TRANSPORTE
HFC
HFC
HFCD
M
U
X
M
U
X
Arquitectura detallada.
Arquitectura parcialmente centralizada
Servidor de video
Servidor de video
Servidor de video
GbE switch
Edge QAM
Edge QAM
Edge QAM
V.O.D.
COMPONENTES DEL V.O.D.
•QAM de frontera: como la red final de distribución de CATV es analógica, se utiliza un equipo de frontera que haga la interfaz entre la fuente del video MPEG y la red HFC que lleva al STB del usuario.
•STB: Set-Top-Box, también se llama gateway del hogar.
12
3
4
56
CABECERA HUB
TRANSPORTE
HFC
HFC
HFCD
M
U
X
M
U
X
Arquitectura detallada.
Arquitectura parcialmente centralizada
Servidor de video
Servidor de video
Servidor de video
GbE
switch
EdgeQAM
EdgeQAM
EdgeQAM
V.O.D.
ARQUITECTURA CENTRALIZADA
Los servidores y el equipo de frontera en la cabecera central. Se transporta a los HUBs de manera analógica (QAM), y desde estos a los STB.
HFC
WANCABECERA
ACompletamente
CentralizadaServidor de video
Edge QAM
Distribución óptica
analógica
STB
SUBSACCESO
V.O.D.
ARQUITECTURA DESCENTRALIZADA
Los servidores de video y los QAM de frontera se encuentran en los HUBs.
STBHFC
HUB
CONTENIDO
WAN
WAN
CABECERA
QAM/RFCANALES
Completamente Distribuida
Fuente primaria
de contenido
Servidor de video
Edge QAM
ACCESO
SUBS
V.O.D.
ARQUITECTURA PARCIALMENTE DESCENTRALIZADA
Los servidores se encuentran centralizados, pero los QAM de frontera se encuentran en los HUBs. La transmisión hacia los HUBs es por IP y GbE.
DSTBHFC
HUBWAN
CABECERA
Servidor de video
Edge QAM
Parcialmente Centralizado
ACCESO
SUBS
V.O.D.
TECNOLOGÍAS QUE HACEN POSIBLE AHORA EL V.O.D.
MPEG sobre IP:El formato IP proporciona compatibilidad con todo tipo de redes, switches, routers y sistemas de transporte. No sucede los mismo con el formato ASI del MPEG. Gigabit Ethernet:Proporciona mayor velocidad que el formato ASI. 1000Mbps contra 270Mbps. Reducción de costos en los equipos de GbE por la economía de escala. DWDM:Aumenta notablemente la capacidad de la fibra
Adaptado de SCTE
Cálculo del número de trenes de datos por Cabecera
200.000 Número total de suscriptores digitales
20.000 Número total de suscriptores por cabecera
1 a 10 Posibilidad de suscriptores a VOD
2.000 Trenes de datos por cabecera
Cálculo del ancho de banda requerido por Cabecera
2.000 Trenes de datos por cabecera
3,7 Mbps Rata de la codificación del video
7.400 Mbps
Ancho de banda requerido por en la cabecera
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA V.O.D.
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA V.O.D.
Cálculo de la cantidad de servidores
7.400 Mbps Ancho de banda en Mbps que requiere la cabecera
620 Ancho de banda de un servidor actual en Mbps
12 Número total de servidores por cabecera
Cálculo del número de moduladores QAM
7.400 Mbps Ancho de banda que requiere la cabecera
38 Mbps 38 Mbps por cada canal de 6 Mhz usando 256QAM
195 Total de canales QAM requeridos
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA V.O.D.
Cálculo del número de Up converters necesario
195 Número total de canales QAM
1 a 1 Relación entre moduladores QAM y up-converters
195 Número total de up-converters
195 Número total de canales RF por segmento de red
•Definitivamente el V.O.D. y sus variaciones será la nueva forma de prestar el servicio de CATV en unos cuantos años.
•Exige una infraestructura de hardware simple pero grande. •La metodología de administración y control de este tipo de sistemas es sofisticada. •Permite la integración con PacketCable •PELIGRO: hay formas mas simples de prestar este servicio si se llega directamente en IP hasta el receptor del usuario tipo PC.
V.O.D
CONCLUSIÓN