Protocollo d’intesa tra Ufficio Scolastico Regionale del Lazio e CNR Area della Ricerca di Roma II - Tor Vergata

2 Aprile 20032 Aprile 2003

- Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete- Introduzione sulle tecnologie multimediali in rete

- Lo streaming, teoria ed applicazioni- Lo streaming, teoria ed applicazioni

- I formati audio- I formati audio

- I formati video- I formati video

Multimedialità su Internet:Multimedialità su Internet:

La rete delle reti come strumento avanzato per la La rete delle reti come strumento avanzato per la mutimedilaità distribuita.. mutimedilaità distribuita..

Gaetano.Chionchio@src.cnr.itGaetano.Chionchio@src.cnr.it

Ministero dell’Istruzione Università e RicercaMinistero dell’Istruzione Università e Ricerca

““Piano Nazionale di Formazione Piano Nazionale di Formazione degli Insegnanti sulle Tecnologie degli Insegnanti sulle Tecnologie

dell’Informazione e della dell’Informazione e della Comunicazione”Comunicazione”

Tutor BTutor B

MultimedialitàMultimedialità

Introduzione sulle tecnologie multimediali in reteIntroduzione sulle tecnologie multimediali in rete OrginiOrgini

• 1897 Marconi inventa la radio1897 Marconi inventa la radio

• 1929 nascita della TV primo vero esempio di “video 1929 nascita della TV primo vero esempio di “video streaming” streaming”

• 1996 sviluppo di una modalità di trasmissione in rete 1996 sviluppo di una modalità di trasmissione in rete chiamata Data Streaming (flusso di chiamata Data Streaming (flusso di

daticontinuo).daticontinuo).

L’utilizzo simultaneo di più mezzi espressivi: L’utilizzo simultaneo di più mezzi espressivi: immagini, audio e video.immagini, audio e video.

Aprile 1929Aprile 1929

Guglielmo Guglielmo MarconiMarconi

Gennaio Gennaio 18841884

Paul NipkowPaul Nipkow

Caratteristiche fondamentaliCaratteristiche fondamentali

Introduzione sulle tecnologie multimediali in reteIntroduzione sulle tecnologie multimediali in rete CaratteristicheCaratteristiche

• Tipicamente Tipicamente delay sensitivedelay sensitive

• Ma Ma loss tolerantloss tolerant: : losseslosses occasionali causano piccoli occasionali causano piccoli

glitchesglitches che possono essere cancellatiche possono essere cancellati

• Antitesi con i data (programmi e dati), che sono Antitesi con i data (programmi e dati), che sono loss loss

intolerantintolerant ma ma delay tolerantdelay tolerant..

• Multimedia sono anche definiti “Multimedia sono anche definiti “continuous mediacontinuous media””

Classi di applicazione Classi di applicazione MultiMediali in reteMultiMediali in rete

Introduzione sulle tecnologie multimediali in reteIntroduzione sulle tecnologie multimediali in rete TipologieTipologie

• Streaming stored audio and videoStreaming stored audio and video

• Streaming live audio and video (Streaming live audio and video (unidirectional unidirectional

RealtimeRealtime))

• Real-time interactive videoReal-time interactive video

Streaming stored MMStreaming stored MM

Introduzione sulle tecnologie multimediali in reteIntroduzione sulle tecnologie multimediali in rete Streaming storedStreaming stored

• I client richiedono i files audio/video da un server, I client richiedono i files audio/video da un server, li ricevono sulla rete e li mostrano su di un displayli ricevono sulla rete e li mostrano su di un display

• InterattivitàInterattività: : l’utente può controllarne il display l’utente può controllarne il display temporale (come in untemporale (come in un VCRVCR:: pause, resume, fast pause, resume, fast forward, rewind, etc.)forward, rewind, etc.)

• DelayDelay: : dalla richiesta del client al display il dalla richiesta del client al display il ritardo è tipicamnte compreso tra 1 e 10 secondiritardo è tipicamnte compreso tra 1 e 10 secondi

Streaming live MMStreaming live MM

Introduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

Unidirectional Real-Unidirectional Real-TimeTime

• La trasmissione delle informazioni La trasmissione delle informazioni MM è MM è similesimile a quella della TV o della a quella della TV o della radio via radio via etereetere. . Il media trasmissivo è la rete. Il media trasmissivo è la rete.

• NoNon n permettepermette interattività interattività solo solo ascolto/visioneascolto/visione

Interactive Real-TimeInteractive Real-Time

• Audio e video conferenzaAudio e video conferenza

• RequisitiRequisiti sul delay sul delay piu’ stringentipiu’ stringenti che nello che nello Streaming Streaming live o stored a causa della natura real-live o stored a causa della natura real-timetime

• Video:Video: ritardo accettabile ritardo accettabile < 150 msec< 150 msec

• Audio:Audio: ritardo accettabile ritardo accettabile < 400 msec< 400 msec

Bidirectional Real-TimeBidirectional Real-TimeIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

StreamingStreaming

StreamingStreamingIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

Per streaming si intende un flusso di dati continuo. Per streaming si intende un flusso di dati continuo.

La tecnologia dello streaming consente agli utenti connessi ad internet la visione La tecnologia dello streaming consente agli utenti connessi ad internet la visione di un flusso audio video codificato secondo determinati standard, che prevedono di un flusso audio video codificato secondo determinati standard, che prevedono la sua la sua codifica e compressionecodifica e compressione. Ciò può avvenire . Ciò può avvenire in tempo realein tempo reale e senza lunghi e senza lunghi tempi d'attesa in quanto non è richiesto il download completo del file tempi d'attesa in quanto non è richiesto il download completo del file multimediale; infatti la riproduzione inizia dopo pochi secondi di multimediale; infatti la riproduzione inizia dopo pochi secondi di ""bufferizzazionebufferizzazione".".

Architettura:Architettura:

• SorgenteSorgente di segnale Audio-Video di segnale Audio-Video

• Encoder:Encoder: acquisizione e codifica acquisizione e codifica

• Stream server:Stream server: pubblicazione,archivio,distribuzionepubblicazione,archivio,distribuzione

• Il Client:Il Client: browser, applicazioni ad hoc browser, applicazioni ad hoc

Accesso ai contenuti Accesso ai contenuti MMMM

Accesso a contenuti multimediali viaAccesso a contenuti multimediali via FTP/HTTPFTP/HTTP::

i dati audio/video vengono i dati audio/video vengono mostrati alla fine del mostrati alla fine del processoprocesso di di downloaddownload

Esempio: Esempio: File .mp4, 352x288 pixel, 30fps, 800 kb/s, 2 ore (700 MByte in tutto) File .mp4, 352x288 pixel, 30fps, 800 kb/s, 2 ore (700 MByte in tutto) Con link ADSL a 800 kb/s ==> tempo di scaricamento 2 ore..... poi Con link ADSL a 800 kb/s ==> tempo di scaricamento 2 ore..... poi

playbackplayback

StreamingStreamingIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

Accesso a contenuti multimediali viaAccesso a contenuti multimediali via STREAMINGSTREAMING::

i dati audio/video vengono i dati audio/video vengono mostrati non appena mostrati non appena arrivanoarrivano. .

Esempio: Esempio: File .mp4, 352x288 pixel, 30fps, 800 kb/s, 2 ore (700 MByte in tutto) File .mp4, 352x288 pixel, 30fps, 800 kb/s, 2 ore (700 MByte in tutto) Con link ADSL a 800 kb/s ==> tempo di bufferizzazione 10 secondi, Con link ADSL a 800 kb/s ==> tempo di bufferizzazione 10 secondi,

poi poi playback immediato.playback immediato.

Implementazioni Implementazioni commercialicommerciali

Sono caratterizzate da:Sono caratterizzate da:

Facilità di utilizzoFacilità di utilizzo

Architettura chiusaArchitettura chiusa

Nessuna (o limitata) interoperabilitàNessuna (o limitata) interoperabilità

StreamingStreamingIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

AppleAppleMicrosoftMicrosoft

RealNetworRealNetworkk

Implementazioni Implementazioni OpenSourceOpenSource

Sono caratterizzate da:Sono caratterizzate da:

• Nessun costo di implementazioneNessun costo di implementazione

• Architettura apertaArchitettura aperta

• Interoperabilità garantita da standard IETF:Interoperabilità garantita da standard IETF:• RTSP (real-time stream protocol)RTSP (real-time stream protocol)

• RTP (real-time protocol)RTP (real-time protocol)

• RTCP (real-time control protocol)RTCP (real-time control protocol)

• SDP (stream description protocol)SDP (stream description protocol)

• RSVP (resource reservation protocol)RSVP (resource reservation protocol)

• SMIL (Synchronized Multimedia Integration SMIL (Synchronized Multimedia Integration

Language)Language)

StreamingStreamingIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

Standard Video ConferenzaStandard Video Conferenza

StreamingStreamingIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

ITU-T H.320ITU-T H.320

• • ISDNISDN

• • reti leased reti leased (dedicate)(dedicate)

ITU-T H.323ITU-T H.323

• • reti IPreti IP

ITU-T H.281ITU-T H.281

• Controllo telecamera Controllo telecamera remotaremota

• compatbile con l’H.320compatbile con l’H.320

ITU-T H.282ITU-T H.282

• Controllo telecamera Controllo telecamera remotaremota

• compatbile con l’H.323compatbile con l’H.323

Formati graficiFormati grafici

FormatiFormatiIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

BMPBMP• • bbititmmaapp

• • nessuna compressionenessuna compressione

TIFFTIFF• • ttagged agged iimage mage ffile ile fformatormat

• • capacità simili al BMPcapacità simili al BMP

• • usa metodi di usa metodi di compressionecompressione

PNGPNG• • versione versione opensource opensource del del gif gif

• portable network portable network graphicsgraphics

• • 24 bit (16Mcolori)24 bit (16Mcolori)

• • possibile trapsarenzapossibile trapsarenza

GIFGIF• • CompuServeCompuServe

• • compressione compressione LZWLZW

• • solo 8 bit (256 colori)solo 8 bit (256 colori)

• possibile animazioni e trapsarenzapossibile animazioni e trapsarenza

JPEGJPEG• JJoint oint PPhotographic hotographic EExpert xpert GGrouproup

• Standard nel 1992. Standard nel 1992.

• lossy compression algorithmlossy compression algorithm

Formati Formati Audio Audio EncodingEncoding (voce) (voce)

FormatiFormatiIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

ITU-T G.711ITU-T G.711• • PPulse ulse CCode ode MModulationodulation

• • Banda:300-3400HzBanda:300-3400Hz• 8 kHz sample rate8 kHz sample rate• 8 bits per sample8 bits per sample

• • Bit Rate: 56/64Kb/sBit Rate: 56/64Kb/s

ITU-T G.722ITU-T G.722• • SSub ub BBand - and - AAdaptivedaptive D Differential ifferential PPulse ulse CCode ode MModulationodulation

• • Banda: 50-7000HzBanda: 50-7000Hz

• • Bit Rate: 48/56/64Kb/sBit Rate: 48/56/64Kb/s

ITU-T G.729ITU-T G.729• • CComplementary omplementary SSymmetry-ymmetry-AAlgebraic lgebraic CCode ode EExcited xcited LLinear inear PPredictionrediction

• • Banda:300-3400HzBanda:300-3400Hz

• • Bit Rate: 8Kb/sBit Rate: 8Kb/s

ITU-T G.723.1ITU-T G.723.1• • MMulti-ulti-PPulse ulse MMaximum aximum LLikelihood ikelihood QQuantizationuantization

• • Banda:300-3400HzBanda:300-3400Hz

• • Bit Rate: 5.3/6.3Kb/sBit Rate: 5.3/6.3Kb/s

ITU-T G.726ITU-T G.726• • AAdaptive daptive DDifferential ifferential PPulse ulse CCode ode MModulationodulation

• • Banda:300-3400HzBanda:300-3400Hz

• • Bit Rate: 8Kb/sBit Rate: 8Kb/s GSMGSM• • RRegular egular PPulse ulse EExitation - xitation - LLong ong TTerm erm PPrediction) rediction) • • Banda:300-3400HzBanda:300-3400Hz• • 13Kb/s13Kb/s

ITU-T G.728ITU-T G.728• • LLow ow DDelay-elay-CCode ode EExcited xcited LLinear inear PPredictionrediction

• • Banda:300-3400HzBanda:300-3400Hz

• • Bit Rate: 16Kb/sBit Rate: 16Kb/s

Formati Audio Formati Audio EncodingEncoding

FormatiFormatiIntroduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

MIDIMIDI• • MMusical usical IInstrument nstrument DDigital igital IInterface nterface

• • contengono istruzioni che comunicano alla scheda audio contengono istruzioni che comunicano alla scheda audio di modulare la frequenza in modo da produrre una di modulare la frequenza in modo da produrre una particolare nota che abbia una timbrica simile a quella particolare nota che abbia una timbrica simile a quella dello strumento in questione e che duri una certa quantità dello strumento in questione e che duri una certa quantità di tempo.di tempo.

WaveWave• variante MS dell’AIFF (Apple)variante MS dell’AIFF (Apple)• nessuna compressionenessuna compressione• max qualitàmax qualità• poco efficientepoco efficiente• estensioni: .wavestensioni: .wav

AIFFAIFF• AAudio udio IInterchange nterchange FFile ile FFormatormat• nessuna compressionenessuna compressione• max qualitàmax qualità• poco efficientepoco efficiente• estensioni: .aif ief, estensioni: .aif ief,

MOD, XM, IT,S3MMOD, XM, IT,S3M• • varianti del MIDIvarianti del MIDI

• • contegono campioni degli strumenti contegono campioni degli strumenti originarioriginari

MP3MP3• MpMpeg Layer eg Layer 33• fattore di compressione tipico fattore di compressione tipico 12:112:1• compressione Psicoacusticacompressione Psicoacustica• estensioni: .mp3 estensioni: .mp3

AC3AC3• Dolby AC-3 Dolby AC-3 AAudio udio CCoding rev. oding rev. 33• Home theatre 5+1 canali audioHome theatre 5+1 canali audio• sinonimi: surround sound, 3D sinonimi: surround sound, 3D sound. sound.

AACAAC• AAdvanced dvanced AAudio udio CCoding oding • MpegMpeg Layer Layer 22

Formati Video Formati Video EncodingEncoding

Introduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

ITU-T H.261/263ITU-T H.261/263• • n x 64Kb/s, 1< n <30n x 64Kb/s, 1< n <30

• • ISDNISDN

• Common Intermediate Format:Common Intermediate Format:• (f)Cif (f)Cif (288 linee x 352 (288 linee x 352 pixel)pixel)• QCIF QCIF (176 linne x 144 (176 linne x 144 pixel)pixel)• 4CIF 4CIF (704 linee x 576 (704 linee x 576 pixel)pixel)

AVIAVI• • AAudioudio V Video ideo IInterleave nterleave

• • proprietario MSproprietario MS

• • standar compressione: RLE, standar compressione: RLE, Indeo,CinepakIndeo,Cinepak

MPEGMPEG• • MMotion otion PPicture icture EExpert xpert GGrouproup

• • mpeg1 mpeg1 (qualità VHS)(qualità VHS)

• • mpeg2mpeg2 (qualità DVD) (qualità DVD)

• Evoluzioni: Evoluzioni: mpeg4mpeg4

JPEGJPEG• JJoint oint PPhotographic hotographic EExpert xpert GGrouproup

• Standard nel 1992. Standard nel 1992.

• lossy compression algorithmlossy compression algorithm

DivxDivx• • basato su basato su Meg4Meg4

• • indee: mpeg1,2, quicktimeindee: mpeg1,2, quicktime

• Altissimi fattori di Altissimi fattori di compressioncompression

QuickTimeQuickTime• • proprietario Appleproprietario Apple

• • standar compressione: standar compressione: Cinepak, JPEG, Cinepak, JPEG, andand MPEG. MPEG.

FormatiFormati

Formati streamingFormati streaming

Introduzione sulle tecnologie multimediali in Introduzione sulle tecnologie multimediali in reterete

ASFASF

Il formato utilizzato daIl formato utilizzato da MicrosoftMicrosoft per la per la distribuzione di filmati via streaming: distribuzione di filmati via streaming: AAdvanced dvanced SStreaming treaming FFormatormat ( (ASFASF). Sviluppato ). Sviluppato appositamente dalla casa di Redmond per il Web appositamente dalla casa di Redmond per il Web sin dal 1995, è diventato uno dei principali formati sin dal 1995, è diventato uno dei principali formati di web streaming disponibili oggi sul mercato. Per di web streaming disponibili oggi sul mercato. Per poter utilizzare il formato Microsoft è necessario poter utilizzare il formato Microsoft è necessario utilizzare un server specifico che supporti la utilizzare un server specifico che supporti la distribuzione di file ASF e uno specifico lettore, il distribuzione di file ASF e uno specifico lettore, il noto Windows Media Player che proprio in questi noto Windows Media Player che proprio in questi ultimi giorni è giunto alla versione 9.ultimi giorni è giunto alla versione 9.

REALREAL

Standard de factoStandard de facto

RealNetworksRealNetworks ha integrato nella piattaforma di ha integrato nella piattaforma di streaming anche una particolare tecnologia streaming anche una particolare tecnologia chiamata chiamata SureStreamSureStream. In poche parole si . In poche parole si tratta di una modalità che è in grado di adattare tratta di una modalità che è in grado di adattare alla velocità del collegamento il alla velocità del collegamento il flussoflusso di dati in di dati in modo da renderlo modo da renderlo scalabilescalabile anche in previsione anche in previsione di una calo di prestazione della connessione.di una calo di prestazione della connessione.

QuickTimeQuickTime• • proprietario proprietario AppleApple

• • standar compressione: standar compressione: CinepakCinepak, , JPEGJPEG, and , and MPEG.MPEG.

FormatiFormati

Piano Nazionale di Formazione degli Insegnanti Piano Nazionale di Formazione degli Insegnanti sulle Tecnologie dell’Informazione e della sulle Tecnologie dell’Informazione e della ComunicazioneComunicazione

Multimedialità su InternetMultimedialità su Internet

Docente: Docente: Gaetano Gaetano ChionchioChionchio

System & System & Network Network

AdministratorAdministrator

Assunto al CNR nel 1987 come progettista elettronico. Assunto al CNR nel 1987 come progettista elettronico. Dal 1995 si occupa della gestione di sistemi Dal 1995 si occupa della gestione di sistemi informatici. Presso l’Area di Ricerca di Roma 2 (informatici. Presso l’Area di Ricerca di Roma 2 (Tor Tor VergataVergata) e’ responsabile delle infrastrutture di rete, ) e’ responsabile delle infrastrutture di rete, dei servizi di interoperabilità e dei progetti avanzati di dei servizi di interoperabilità e dei progetti avanzati di CampusCampus per il per il Software ScientificoSoftware Scientifico e la e la Formazione ProfessionaleFormazione Professionale. Riveste la funzione di . Riveste la funzione di consulente informatico per l’Ente presso il consorzio consulente informatico per l’Ente presso il consorzio ParadesParades,l’,l’ASIASI ,l’ ,l’ISPESL ISPESL ed il ed il MIURMIUR. E’ membro del . E’ membro del comitato scientifico per la formazione nella comitato scientifico per la formazione nella Commissione Informatica Reti Telematiche Commissione Informatica Reti Telematiche del del CNRCNR..

SServizi ervizi IInformatici di nformatici di

CCampusampus

PhonePhone +39 06 4993 4039+39 06 4993 4039

FaxFax +39 06 4993 4013+39 06 4993 4013

GSMGSM +39 335 6201134+39 335 6201134

EmailEmail Gaetano.Chionchio@src.cnr.itGaetano.Chionchio@src.cnr.it

URLURL http://www.sic.rm.cnr.it/~gaetanohttp://www.sic.rm.cnr.it/~gaetano

Sezione di Roma 2 Tor Sezione di Roma 2 Tor VergataVergata