24/09/2003© 20031 Streaming Media Ing. Maurizio Vitale.

24/09/2003 © 2003 1

Streaming Media

Ing. Maurizio Vitale

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Streaming MediaStreaming Media

Introduzione Comunicazione multimediale

il contenuto informativo risiede in più media (dati, voce, video, ecc.)

Videocomunicazione - classificazione: uno a molti monodirezionale (broadcast o on-

demand) uno a molti bidirezionale (interazione tra uditori e

parlatore) molti a molti (videoconferenza)

Livello di interazioneLivello di interazioneBASSOBASSO ALTOALTO

Uno a molti

Broadcast On Demand

Streaming Webcasting

con feedback

Molti a molti

Real time

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Streaming

Tecnologia emergente Consente l’accesso a contenuti multimediali

(audio, video, ecc.) in tempo reale o a richiesta (on demand)

I contenuti multimediali sono trasmessi da un media server e sono elaborati e riprodotti da una applicazione client, il player

Non occorre attendere che sia completato il download del file per visonarlo

I file ricevuti in streaming non sono scritti su disco in quanto elaborati e presentati appena ricevuti, quindi scartati

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Vecchi concetti e nuove tecnologie

Lo streaming multimediale non è nuovo è una forma di broadcast, ma aggiunge una

molteplicità di media e caratteristiche di

interattività

(indicizzazione dei contenuti, hotspot cliccabili nelle immagini, avvio automatico di pagine web durante la riproduzione, ecc.)

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Streaming: moda o opportunità ?

7 utenti Internet su 10 hanno dichiarato che “i siti web sono più piacevoli se comprendono più spesso suoni e video” (studio Arbitron/Edison

Media Research in USA) Aziende importanti (Fujitsu, Hewlett Packard,

ecc.) vedono crescere il ROI (Return Of Investment) delle loro iniziative di streamingFonte Aberdeen Group: “L’introduzione dello streaming in HP ha incrementato l’efficacia e la ricchezza della sua comunicazione e ridotto in modo significativo i costi. Tale riduzione dei costi, che deriva essenzialmente dalla riduzione degli eventi dimostrativi e dei messaggi pubblicitari in radio e via satellite, è stata di circa 1.2 milioni di $ nel primo anno ed ha generato un ROI oltre il 1800% ripagandosi in un mese”

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Come le aziende private usano lo streaming ?

Invio di e-broadcast all’interno della propria organizzazione Realizzazione di presentazioni da remoto per i propri

impiegati, clienti o partner Erogazione di formazione a distanza per la propria rete di

distribuzione/vendita Erogazione di dimostrazioni pre-vendita a distanza Erogazione di servizi per i clienti

Un esempio italiano: Enel.it Notiziario giornaliero per le aziende del gruppo Presentazioni delle aziende del gruppo o di progetti in

corso Formazione Servizi ai clienti delle aziende del gruppo

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Come gli Enti pubblici potrebbero usare lo streaming ?

Comunicazione arricchita diretta verso le varie articolazioni degli Enti

Comunicazioni verso i cittadini/utenti (iniziative delle amministrazioni, novità, esempi di accesso ai servizi, ecc.)

Formazione e/o qualificazione professionale a distanza delle proprie risorse umane

…………..

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Un po’ di tecnica: lo streaming e le tecnologie tradizionali

Download – i contenuti multimediali sono messi a disposizione su un web server da cui è possibile scaricarli

Occorre terminare il download prima di poterli visionare Sono memorizzati sul disco locale

Dowload progressivo o pseudo-streaming Permette la riproduzione prima che il file sia interamente scaricato Non consente di saltare in qualsiasi punto del contenuto

multimediale Può perdere la sincronizzazione o soffrire di hang-up

True streaming La riproduzione è contestuale all’arrivo dei contenuti Dispone di controlli VCR ed è possibile saltare a qualunque punto

del contenuto Supporta la riproduzione live e on-demand I contenuti sono codificati in diverse versioni ottimizzate per

diversi data rate. Lo streaming server sceglie quale versione distribuire in fnzione delle caratteristiche del client e della banda che ha a disposizione.

L’accesso a contenuti multimediali è possibile anche con tecnologie tradizionali

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Come funziona lo streaming ?

1 – L’utente selezione un contenuto multimediale facendo una richiesta ad un Web server 2 – Il Web server inoltra

la richiesta al media server

3 – Il media server invia in streaming il contenuto multimediale all’utente

4 – Il media player sulla postazione utente decodifica il contenuto multimediale in arrivo e lo presenta

Client

Web Server

Media Server

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Le architetture per lo streaming

Una architettura di streaming comprende le metodologie di codifica e di trasmissione, il software server e i player (software client)

Le architetture più popolari sono: Real Media, Windows Media e QuickTimeSono tre standard paralleli non compatibili tra loro

Alcuni Content Provider supportano tutti gli standard

Una architettura è un sistema interdipendente costituito da varie

componenti che lavorano insieme per ottenere certe funzionalità

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L’uso dello streaming

0

5

10

15

20

25

30

Gen-Dic2000

Gen-Dic2000

Gen-Dic2000

20-28milioni

7-13milioni

7milioni

QuickTime WindowsMedia

RealMedia

Utenti di contenuti multimediali nell’anno 2000 suddivisi per player

Fonte: Dale Sorenson – Macintouch - “Streaming Media Market Report 2001”

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I formati dello streaming

Il formato è semplicemente la struttura del file che è generato dalla particolare architettura attraverso i suoi codec

Architettura Formato nativo Estensione del file

QuickTime Formato QuickTime .mov (.qt, .qti)

RealMedia Formati RealMedia, RealAudio .rm, .ra

WindoowsMediaAdvanced Streaming Format, Windows Media Video/Audio

.asf, .wmv, .wma

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La produzione di contenuti multimediali per lo streaming

Ripresa

CatturaMontaggio

CodificaPubblicazione sullo

streaming server

Riproduzione(on-demand)

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La trasmissione live di eventi

Camera 1

Camera 2

Mixer video

NetworkNetwork

Cattura e codifica

Videoregistratore

Media Server

ClientClient

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I protocolli dello streaming: RTP

I contenuti multimediali sono inviati dal server al client usando il protocollo RTP (Real Time Protocol)

Il protocollo RTP si appoggia sul protocollo di trasporto non affidabile UDP

Il suo compito principale è fare in modo che la sequenza temporale dei campioni digitali emessi delle sorgenti multimediali, siano rispettate in ricezione riducendo il jitter (variabilità dei ritardi)

Campioni emessi dalla sorgente Campioni in arrivo senza RTP

Campioni in arrivo con RTP

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RTP

Obiettivi di progetto: flessibile fornisce meccanismi, non impone algoritmi

istanziazioni per H261, MPEG1/2/...

Indipendente dal protocollo UDP/IP, private ATMnetworks...

Scalabile unicast, multicast, da 2 a

Controllo dei dati separato alcune funzioni possono essere fatte dal protocollo di controllo della conferenza

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RTP

Funzioni sui dati (RTP) Etichettatura del contenuto

Identificazione della sorgente Individuazione della perdita Risequenzamento

Timing intra-media synchronization: rimuove il jitter con

l’introduzioni di with buffer di playout inter-media synchronization: sincronizzazione labliale

tra audio-video

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RTP: uso tipico

Normalmente usa UDP (TCP non è adatto al real time) Porta UDP non fissata, ma negoziata Porta UDP per RTCP = porta UDP per RTP + 1 Normalmente viene gestito un solo media per

sessione RTP (i.e. coppia di porte)

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RTP/RTCP: gestione del Tempo RTP time

offset iniziale random (per ogni stream) In ogni pacchetto è presente un RTP timestamp Il Timestamp è incrementato dal tempo speso dal

pacchetto

NTP time Tempo assoluto (usa il formato Network Time

Protocol) NTP timestamp presente in ogni RTCP Sender Report Rende possibile la sincronizzazione inter-stream

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RTP header

version (V) CSRC count (CC) padding (P) marker (M) extension (X) payload type (PT)

0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|V=2|P|X| CC |M| PT | sequence number |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| timestamp |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| synchronization source (SSRC) identifier |+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+| contributing source (CSRC) identifiers || .... |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| payload (audio, video...) || +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| ...| padding | count |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

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RTP header...

Sequence number Incrementato per ogni pacchetto RTP

Synchronization SouRCe (SSRC) Identifica univocamente la sorgente nella sessione Viene scelto randomicamente rivela e risolve le collisioni

Contributing SouRCe (CSRC) e CC Usato da un mixer per identificare le sorgenti che

concorrono alla formazione del flusso La dimensione di tale lista è data dal campo CSRC Count

(CC)

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Mixer e Translator

Mixer Combinano diversi flussi in un nuovo flusso singolo Usa un nuovo SSRC; gli SSRC originali sono nella lista CSRC Appare come una nuova sorgente

Ottiene riduzione di banda

Translator I vari flussi lo attraversano separatamente Conserva i SSRC originali

Realizza la trasduzione di protocollo

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Mixer

Un mixer può cambiare il formato dei dati (codifica) e combiare più stream tra di loro in modo qualunque

Esempio: mixer video (=MCU)

end system 1

end system 2

mixer end system 3from ES1: SSRC=6

from ES2: SSRC=23from M: SSRC=52CSRC list={6, 23}

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Translator

I dati possono passare attraverso il traslatore intatti o possono essere codificati in modo diverso

L’identità dei flussi rimane intatta Esempio: attraversamento di un firewall

end system 1

end system 2

transl.1from ES1: SSRC=6

from ES2: SSRC=23transl.2

from ES2: SSRC=23from ES1: SSRC=6

authorized tunnel

firewallfrom ES2: SSRC=23from ES1: SSRC=6

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I protocolli dello streaming: RTSP

IETF standard RFC 2326

Real-Time Streaming Protocol Agisce come « network remote control »

È un protocollo bidirezionale che può usare sia i servizi di comunicazione di TCP che quelli di UDP/RTP

Supporta le seguenti operazioni reperimento di un contenuto multimediale da un server Invito di un server multimediale in una conferenza Registrazione di una conferenza

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RTSP

È un protocollo text-based È indipendente dal protocollo di trasporto Supporta ogni sistema di descrizione della

sessione (sdp, xml, etc.) Simile al protocollo HTTP con differenze

Richieste client server and server client server Mantiene un « session state » I dati sono trasportati fuori banda

Lavora sia in unicast che in multicast

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Unicast vs Multicast

MulticastMulti-Unicast

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Unicast vs Multicast

MulticastMulti-Unicast

Ordine di NOrdine di NOrdine di NOrdine di N22/4/4

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I metodi RTSP Metodi maggiori

SETUP: il server alloca risorse per lo stream ed inizia una sessione RTSP

PLAY: avvia la trasmissione dei dati dello stream PAUSE: interrompe lo stream temporaneamente TEARDOWN: libera le risorse dello stream cancellando la

sessione sul server

Metodi addizionali OPTIONS: prende i metodi disponibili ANNOUNCE: Cambia la descrizione dell’oggetto multimediale DESCRIBE: prende la descrizione di basso livello dell’oggetto

multimediale RECORD: Il server avvia la registrazione dello stream REDIRECT: Dirotta un client su un altro server SET_PARAMETER:imposta i parametri del codificatore o dei dispositivi

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Esempio: media on demand, unicast

videoserver

audioserver

media descr.web serverclient

step 1: get description (in SDP format)

step 2: open streams with RTSP

step 3: play

step 4: teardown

CW A V

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Esempio …

clientC

web server

W

mediaserversA & V

HTTP GET

presentation description (sdp)

SETUP

PLAY

RTP audio/video

RTCP

TEARDOWN

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