CORSO LIVE STREAMING

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SPEAKER

Giovanni Fontanesi Digital video Consultant

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AGENDA

Martedì 17 settembre

Cos'è il live streaming

il workflow e le tecnologie

Concetti fondamentali

Giovedì19 settembre

Specifiche di Encoding - H264

Scegliere ed utilizzare un Live Encoder.

Encoding on demand

Martedì 24 settembre

Gli encoder (desktop, hardware, OP , cloud

encoders)

Distribuzione Multiscreen (Desktop, Mobile , OTT)

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Giovedì 26 settembre

lo streaming server e l'Adaptive Streaming

Outbound / uplink (trasmissione del flusso al server)

Martedì 1ottobre

I sistemi di distribuzione LIVE (Streaming Server -OVP-LSSP-

LSHP - UGC) [scegliere una VOP - scegliere LSSP - rich

Media Presentation]

Giovedì 3 ottobre

la produzione di un evento live (la pianificazione - le luci-

l'audio - la camera - lo sfondo)

gli strumenti essenziali

HEVC e Mpeg-DASH

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Lezione 1 fondamenti dello streaming

Cos’è il live streaming, workflow e segnale video sorgente Scenario Cos’è la connettività / bandwidht Definizione di codec , compressione e risoluzione/frame rate Definizione di streaming, progressive download e adaptive streeaming Cos’è il bits per pixel e cosa implica Aspect ratio e distorsione del video I,P e B-frames I concetti chiave della distribuzione (adaptive streaming, HDS ,HLS, DASH) Constant bit rate (CBR) - Variable bit rate (VBR) La transizione da flash ad HTML 5

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LIVE STREAMING cos’è?

Live Streaming è l’insieme di tecnologie che permette la distribuzione di un segnale video ad una platea distribuita , in tempo reale e via IP.

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WORKFLOW aspetti tecnologici

In un evento live streaming gli elementi e le scelte tecnologiche riguardano : la ripresa di un video, l’encoding del segnale AV in un formato che possa essere distribuito su IP, la trasmissione del segnale in outbound

dall’encoder al server (Wi-Fi, ethernet o 4G) , la scelta dello streaming server, la creazione di una landing page o di un palyer per permettere la visualizzazione agli utenti, la distribuzione dello stream agli utenti (CDN, popria connettività, LSSP etc)

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Multiple cameras

Webcam PC Live encoder

Single camera HDMI USB

HDMI/SDI

HDMI SDI

Video mixer

RGB

Roland’s VR-3 Mixer Livestream Studio™ HD500 SONY xdcam HD422

Blackmagic Cinema Camera

Eventuali signal converter

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NB: Sia che il segnale video provenga da una singola camera, un mixer AV o uno Production switcher bisogna sapere che input audio/video considerare per connettersi all’encoder (cavi video + ingressi)

Firewire (SD) HDMI (SD-HD) HD-SDI: (HD or SD) RCA: (SD) Component: (HD or SD) S-VIDEO: (SD)

digitali analogici Lesson

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LIVE STREAMING internet video

Distribuzione di contenti video su IP Caratteristiche: Varie tipologie di contenuti

Enorme numero di contenuti

Eterogeneità dei formati (MOV, AVI, FLV, WMV, mp4etc..)

Differenti compressioni (h264,on2, theora,) video, risoluzioni, DRM ,

Distribuzione su IP

Visualizzazione da PC, Handset, laptop o TV + STB

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Scenario internet video www.b-frames.com

Fonte: Accenture

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Scenario live streaming – best case

Sempre più aziende, privati, organizzazioni vogliono rendere disponibili i propri contenuti LIVE per il maggior numero di dispositivi possibile (desktop, mobile, OTT)

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57 milioni di utenti online (deskyop + mobile) Mobile:17% del totale degli stream Fonte: BBC

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Scenario live streaming – mercati verticali

Chi utilizza lo streaming live – mercati verticali

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NEWS POLITICA

SPORT

INTRATTENIMENTO

CORPORATE

Scenario live streaming – mercati verticali

Matrimonio in Live streaming – il caso dell’india

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Fonte: watchy.in

Diffusione globale Wedding webcast

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Scenario velocità di connessione www.b-frames.com

Fonte: akamay Lesson

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Scenario velocità di connessione

Europa = Velocità di connessione media in crescita costante Italia = 4.4Mbps + 5,4% rispetto al 2012.

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Fonte: Akamay

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Scenario Connettività mobile

il volume del traffico di dati mobile è raddoppiato rispetto a un anno fa ed è cresciuto del 19% rispetto al trimestre precedente

In Italia esiste un divario di circa 1.5 Mbps tra il provider che offre la velocità di connessione mobile media maggiore (3.7 Mbps) e quello che offre la velocità media minore (2.2 Mbps). Le velocità di connessione massime offerte dagli operatori italiani vanno dai 19.6 Mbps ai 17.4 Mbps

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Fonte: Akamay Lesson

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Fondamenti bandwidth e bit rate

Cos’è la bandwidth (larghezza di banda)? la velocità di connessione dell’utente

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Perché è importante? Deifinisce la capacità degli utenti di scaricare e visualizzare contenuti video Maggiore larghezza di banda significa maggiore bit rates (o data rate), che significa maggiore qualità

Cos’è il bit rate? Quantità di dati/bit per secondo Definito solitamente in Kbps o Mbps Importante perché determina la qualità video e definisce i costi

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Fondamenti codec

Codec = compressor/decompressor enCOder che comprime il file + DECoder che decomprime il file per la riproduzione Converte file non compressi in file compressi e viceversa Riduce la grandezza di file video/audio e immagini I Codecs possono essere lossy or lossless (tpicamente lossy)

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Common codecs Video - H.264/AVC, H.265/HEVC, WebM, MPEG-2 Audio - MP3, AAC, WMV Still image - JPG, PNG, GIF

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Fondamenti compressione

Live Streaming è l’insieme di tecnologie che permette la distribuzione di un segnale video ad una platea distribuita , in tempo reale e via IP.

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Compressione è la parte centrale di ogni Workflow Video • Video ed audio streams sono compressi come file • La Compressione riduce la grandezza di file , I dati necessari per lo storage ed il trasferimento si riducono •La Qualità si riduce proporzionalmente alla compressione

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Fondamenti video container

Container format: AKA “wrappers” o file contenitori sono quelli che vengono distribuiti e che visualizziamo sui ns dispositivi.

può contenere : più di un codec (audio, video, etc…) Animazioni, musica, testo, sottotitoli, etc… Es: MPG, MP4, MOV, F4V, WMV, FLV

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Tranpsort stream: formato standard di trasmissione AV Transport stream è un container format che incapsula pacchetti elementari di stream con correzione

dell’errore e sincronizzazione dei pacchetti di stream , (e.g. - broadcast) Es: TS o MPEG-TS

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Fondamenti video container – MP4

Video format = container + set di codec AV Es: MP4 con H.264 video + AAC audio Parametri dettagliati per MP4 container: Video codec: H.264 @ bitrate 3000 Kbps Audio codec: AAC @ 128 Kbps Advanced settings: 30 Fps, Aspect ratio-resolution : 1280 x720, Key frame placement: Automatic

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Fondamenti resolution – frame size

Display Aspect ratio = rapporto tra larghezza ed altezza dell’immagine in 16/9 o 4/3 Display Resolution = numero di pixel di un video in ogni dimensione (orizz – vert) – la risoluzione viene indicata in altezza di pixel (720p , 480 p..etc) Storage Aspect ratio (rapporto di dimensione) = larghezza/altezza in pixeò Frame rate = frame per scondo, 25 fps (EU) o 29,97 o 24 (US)

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480p – (SD) Standard Definition 720p – (HD) mini-high definition 1080p – (HD) True High Definition

Perché è così importante la risoluzione?? I video vengono ripresi a 720p o superiore I video vedono distribuiti a 320x180 fino a 1080p La risoluzione è un fattore qualitativo fondamentale

o Ad un determinato bitrate l’aumento della risoluzione degrada il video

o Non si può affermare che 1200Kbps sia un bitrate adeguato se nza conoscere la risoluzione (per 640x360 per 1080p no)

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Fondamenti Resolution – frame size www.b-frames.com

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Fondamenti Resolution – frame size www.b-frames.com

480i formato SD interlacciato dello standard NTSC (NTSC standard analogico di USA, Canada, Giappone, Mexico, ..etc , National

Television System Committee.) 480p, formato a scansione progressiva, 480 linee verticali scansionate. 576i/p formato standard televisivo PAL (Europea, parte dell’Africa, Medio oriente, India, Australia, New Zealand, Tasmania, etc, )

disponibile sia in interlacciato che in progressivo. 720p formato HD , interlacciato 16:9 , risoluzione 1280x720 pixel , una dei più diffusi formati HD, assieme al 1080i. 1080i formato HD interlaced, 1080 line verticali scansionate , roisoluzione di 1920x1080 pixel. Il video interlacciato presensta problemi

con le scene in movimento ma maggiore qulità di dettaglio in scene statiche. 1080p "Full High-Definition" formato a scansione progressiva,1080 linee verticali scansionate (1920x1080). Comune in HDTV, Blu-Ray,

ed HD-DVD 1080p. 2048 (2k) per il Digital Cinemas, the 2k (2048x1080 a 24fps) pensato per la distribuzione al digital-cinema theaters. 4096 (4k) Super HD è uno standard emergente per la risoluzione della televisione digitale, del cinema digitale e la computer

grafica(4096x2160 at 24fps). Ultra High-Definition Video in sviluppo con una risoluzione stimata di 7,680 × 4,320.

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Fondamenti bit rate – bits per Pixels www.b-frames.com

bits/pixel = quantità di dati applicata ad ogni pixel nel video. Calcolo = bitrate/(fps*pixels) oppure puoi utilizzare Mediainfo ! Perché è importante? = perché mi definisce il reale data rate di un file in ambito comparativo. In tabella la comparazione qualitativa può avvenire solo tramite il bit per pixel

Mantenere alta qualità video e costo di banda contenuto : un data rate troppo alto non solo implica costi alti ma anche difficoltà di riproduzione

Bit per pixel decresce all’aumentare della risoluzione: i codec lavorano meglio con una risoluzione maggiore e la qualità può rimanere alta seppur il rapporto bit/pixel diminuisce.

Bisogna conoscere il rapporto bits/pixel per I video prodotti Se troppo basso = scarsa qualità Se troppo alto = problemi nella distribuzione e costi inultimente alti di banda.

0,868 Bit per pixel 0,127 Bit per pixel

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Fondamenti bit rate – bits per Pixels www.b-frames.com

Best Practice:

Data rate e bits per pixel per 30 fps Data rate e bits per pixel per 25 fps

Generalmente il bits per pixel dei Centri Media è più basso di quello utilizzato da altri produttori, politica più conservativa rispettoa ai costi di distribuzione.

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Fondamenti pixel aspect ratio www.b-frames.com

Quando il video non risulta identico ad una foto digitale del soggetto c’è un problema.

Pixel Aspect Ratio (PAR) = rapporto tra densità info asse ordinate (x) ed info asse ascisse (y)

pixel aspect ratio definisce la larghezza(x) di un pixel comparato alla sua altezza(y). Un pixel quadrato ha ratio di 1:1, un pixel rettangolare non ha stess altezza e larghezza. Questo concetto è simile all’aspect ratio del frame o del display che è riferito al totale dell’immagine In generale , nella televisione i pixels sono rettangolari nel PC quadrati. Immagini che sembrano corrette nella tv possono sembrare non calibrate nel PC.

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Fondamenti pixel aspect ratio www.b-frames.com

Pixel quadrato e Pixel rettangolare

In SD Pixel sono rettangolari, nel PC i pixel quadrati Quando si visualizza un video SD su PC o su monitor HD i pixel appaiono pertanto più larghi del 10% Con L’HD i pixel sono direttamente quadrati ed il problema di allargamento dell ‘immagine è eliminato.

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Fondamenti pixel aspect ratio www.b-frames.com

Il video riprodotto in TV è differente da quello riprodotto sul PC

Sorenson squeeze aspect ratio SD 1. Inserire la risoluzione adatta (se 4/3 640x480, 400x300 etc) (se 16/9 640x360, 480x270,,etc)

2. Assicurarsi che l’aspect ratio cambi, selezionare unconstrainde=libera)

La tv effettua questo settaggio automaticamente, il PC no ecco perché va definito e corretto in fase di encoding

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Fondamenti video interlacciato vs progressivo www.b-frames.com

La maggior parte delle riprese viene fatto in ambito broadcast in formato interlacciato Tutti gli streaming sono in formato progressivo Necessario de-innterlacciare in fase di encoding (ovvero combinare i due campi applicando un algoritmo che ne limiti gli errori) Per i media digitali, creeremo sempre e solo video in progressivo

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Fondamenti calcolo dimensione file www.b-frames.com

Video non compresso : [Fotogrammi/sec] * [Altezza] * [Larghezza] * [bit per pixel] * [secondi] = Dimensione del file (in bit)

Video compresso: [video bitrate] + [audio bitrate] x secondi = dimensione totale del file (in kbit o Mbit convertibile in MB)

un video PAL di 30” in formato non compresso avrà dimensioni di: 25 * 768 * 576 * 24 x 30 = 7.962.624.000 bit = 949 Megabyte

1 Mbit = 0,125MB 1MB = 8 Mbit

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Fondamenti calcolo streaming bandwidht www.b-frames.com

1 Mbit = 0,125MB 1MB = 8 Mbit

bitrate*lenght (sec)*concurrent user

total transferred Kbits/8

total transferred KB/1024

1 MB= 1024 KB 1 GB = 1024 MB

Mbytes (MB)/1024

Bitrate*concurrent user

(lenght hour/24) *(concurrent user*3600*24)

Dati che devo conoscere: stabilire richiedere

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Fondamenti CBR vs VBR www.b-frames.com

Constant vs Variable Bit Rate

Scelta bitrate encoding in Adobe media encoder

Dopo la scelta del bitrate bisogna scegliere il bitrate control VBR o CBR ?

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Fondamenti CBR www.b-frames.com

Constant Bit Rate unico bitrate applicato all’intero video

Media 600Kbps Picco 776 Kbps

Opzioni 1 pass = singolo encoding + veloce , live 2 pass = doppio encoding lento, solo per VoD (ottimizzazione + codifica) Non presente in tutti gli encoder

Microsoft experssion Encoder

Pro: Calcolo leggero per la macchina Veloce- 1 pass Contro: Non ottimizza la qualità

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Fondamenti CBR www.b-frames.com

Constant Bit Rate bitrate variabile a seconda della complessità dei frames

Media 600Kbps Picco 1255 Kbps

Opzioni constrained= i picchi vengono limitati unconstrained= non ci sono li miti ai picchi di codifica

Pro: Qualità ottimale Contro: Lento Doppia codifica o tripla

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Fondamenti CBR vs VBR? www.b-frames.com

Cosa scegliere tra Constant e Variable Bit Rate? Constrained VBR (200% max e 50%min) per lo streaming

Highly Constrained VBR (150% max e 70%min) per distribuzione per mobile

Constrained VBR per i mobile

CBR o constrained VBR per adaptive streaming

CBR Live streaming (1pass) soprattutto con uplink limitato

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Fondamenti I , B e P - frames www.b-frames.com

I-Frame codificato senza riferiemntoi agli altri frames (Key Frames) encodato autonomamente con tencnlogia intraframe meno efficenti dal punto di vista della codifica P-Frame guarda indietro, I e P frames (predictive), ovvero si forma in base ad un altro frame B - Frame guarda avanti e indietro rispetto ad I e p frames (Bi-directional interpolated) più efficenti per la codifica

GOP group of pictures

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Fondamenti I , B e P - frames www.b-frames.com

Key-Frame o I-Frame Delta Frame o B,P-Frames

B e P Frames contengono solo la parte di fotogramma cambia rispetto al Key frame

Inquadratura intervista con eccellente codifica (molta informazione ridondante)

Telestream episode Pro Quanti I-frames?1 ogni 300 frames o 1 ogni 10 secondi Abilitare “natural and force….”per aver e un I-frames ad

ogni cambio scena . Apple raccomanda 1I- frame ogni 90

Parametri - configurazione

Quanti B.Frames? 3 B frames tra I e P frames Reference Frame= frame in cui B-frames cerca

informazione ridondante.

Quanti P-frames? Vengono stabiliti di default P B I

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Fondamenti configurare l’audio www.b-frames.com

Sorenson Squeeze

Data rate audio bit rate, come per il video , quantità di dati al secondo espresso in Kbps Sample rate numero di volte al secondo in cui è campionato l’audio 44100 Hz è un audio ottimale , qualità CD Channell stereo o mono Sample size numero di bit per ogni sample/campione, generalmnete 16bit

Cosa c’è d sbagliato in questa immagine? per uno speaker con unica fonte audio ( il microfono) non ha senso fare encoding stereo

Il file stereo è creato da un file mono duplicando semplicemente la traccia mono , duplicando la quantità di dati da comprimere.

CNN, NY Times pubblicano video con audio mono 64Kbps (speaker con singolo microfono)

Un file Mono è riprodotto solo da uno dei due speaker sul desktop? No, quando si encoda un segnale mono, durante la riproduzione il file

è pubblicato sullo speaker dx e sx.

Se la fonte è mono Encoding mono - risparmiamo bitrate per il Video

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Distribuzione concetti chiave

Attualmente esistono diverse opzioni di distribuzione dei contenuti video live e VoD

Progressive Download (VoD) = video distribuito da HTTP server piuttosto che da uno streaming server. Il video è distribuito come un qualsiasi altro file (pdf, jpeg etc). Tutte le

tecnologi edi playback (html5, iOS, Flash e Android ) supportano il progressive download Streaming (Live + VoD) = flusso continuo di dati audio/video attraverso uno streaming server ( adobe media server, Wowza MS, Helix ) verso dispositivi target.

Permette la visualizzazione del video in tempo reale senza download del file. I file distribuiti in streaming devono essere compressi notevolmente per evitare interruzioni

nella distribuzione e visualizzazione. Adaptive streaming (Live + VoD) = 1 stream in ingresso , molteplici streams in uscita

Streams cambiano automaticamente per adattarsi a fattori come: Client bandwidths (evita bruschi stop) CPU utilization (evita perdita di frames) Buffer conditions Playback windows size (640 x 360 non avrò 720p) Diverse tecnologie (http e rtmp)

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FLASH vs HTML5 breve storia www.b-frames.com

Evoluzione delle tecnologie di distribuzione video su internet /mercato desktop

Real network : 1996 – 2001 = pionieri nello streaming AV (primo evento su intenret nel 1995 , partita basbell seattle mariners-NY Yankees) Prima tecnologia streaming, nel 2000 l’85% dei contenuti in streaming in formato REAL. Aspetti negativi/declino:

Processi background del player Aggiornamenti continui Player non customizzabile Concorrenza, non diviene più essenziale e successivamente disinstallato

Microsoft: 2001-2006) = dal 200 formato più diffuso WMV.

Aspetti negativi/declino: Player non customizzabile Plug-in per il MAC necessario Concorrenza, non diviene più essenziale e successivamente disinstallato

Flash -2006 ..= transizione della programmazione siti da html a flash (maggiore flessibilità e interattività) . Macromedia inserisce il Codec on2 VP6 e flash garantisce la stessa qualità di microsoft nella riproduzione dei video.

Il player è customizzabile e cross paltform (MAC). Con la aggiunta del codec H264 (2010) flash diviene sempre più dominante.

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FLASH vs HTML5 breve storia www.b-frames.com

Evoluzione delle tecnologie di distribuzione video su internet /mercato desktop

Silverlight :2007.. = ambiente di runtime ( piattaforme Windows e Mac) che consente di visualizzare, all'interno del browser, Rich Internet application . Nel 2013 penetrazione complessiva pari al 70% ma solo 50% s piattaforme MAC.

La necessità di scaricare il palyer ne frena la diffusione. Ottimo per eventi particolari o intranet (olimpiadi o ambienti ristretti campus, etc). Sensato l’utilizzo se :si hanno contenuti in WMV (encoding non necerssario) o programmatori .NET

Con windows 8 microsoft sta andando verso HTML 5 HTML 5: 2010..= nel 2010 l’iPad Apple non supporta Flash. Utilizza invece tecnologia HTML 5 per il playback dei video.

L’attenzione generale si sposta sul HTML5. aspetti positivi:

HTML5 permette di embeddare e visualizzare un video in una pagina web, senza plugin di terze parti . Semplicemente usando l’elemento <video> , il player è nativo nel browser.

compatibilità cross device: dispositivi mobile e OTT aspetti negativi:

il supporto dei codec è frammentato e demandato ai vendor (mozzilla, , opera, etc) 35% mercato browser non support ahtml 5 L’aggiornamento de codec Flash diventa operativo su tutti i player (vedi H264) Perché html5 funzioni serve compatibilità browser e compatibilità codec

Per coprire il mercato desktop nel 2013 e nel 1014 è ancora necessario flash

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HTML 5 fallback e codec www.b-frames.com

Raccomandazioni di encodign per compatibilità con i browser: Flash VP6 in .flv format H.264(Baseline) in .mp4 container. VP8/WEBM in .webm container. Theroa/Vorbis in a .ogv container.

Codec = il supporto dei codec in HTML 5 è frammentario e delegato ai vendor Intreccio difficoltoso: doppia compatibilità browser e compatibilità codec

FALLBACK = è la capacità di un player flash di selezionare la tecnologia di playout migliore tra html5 e flash.

il server richiede compatibilità browser verso HTML5,: se ok, prosegue playout in html5, se negata, il server richiede la riproduzione al flash

player (se installato)

Per coprire il mercato desktop nel 2013 e nel 1014 è ancora necessario flash Lesson

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Q & A ……..

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Prossima lezione Giovedì19 settembre

Specifiche di Encoding - H264

Scegliere ed utilizzare un Live Encoder.

Encoding on demand

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