dvd+streaming videospv "desktop video"westbomke / dittrich 1.7.991 spv desktop video...

1.7.99

1

DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich

SpV Desktop VideoSpV Desktop VideoDonnerstag, denDonnerstag, den 1.7.19991.7.1999

Jörg WestbomkeJörg [email protected]@ls1.cs.uni-dortmund.de

1.7.99

2


Übersicht der VorlesungsstundeÜbersicht der Vorlesungsstunde

• DVD– Technische Grundlagen

– Speicherkapazität

– DVD-Video• Bild

• Ton

– DVD-Features• Mehrsprachigkeit

• Untertitel

• Ländercodes

– Vorführung

1.7.99

3


Übersicht der Vorlesungsstunde IIÜbersicht der Vorlesungsstunde II

• Streaming-Technologie– Begriffsdefinition

– Technische Grundlagen

– RTSP/RTP/RTCP

– Anwendungen• RealVideo

• Quicktime 4

1.7.99

4


DVD(Digital Versatile Disc)

1.7.99

5


Digital Versatile Disc (DVD)Digital Versatile Disc (DVD)

• Optisches Speichermedium

• Nachfolger der Compact Disc (CD)

• 12cm/8cm - Scheibe / 1,2 mm Stärke

• Hohe Datendichte (bis zu 17GB)

• 2-seitige Bespielbarkeit

• geeignet zur Speicherung von digitalem Video

1.7.99

6


DVD - Technische GrundlagenDVD - Technische Grundlagen

CD:• Ein-seitiges, Ein-schichtiges Verfahren

• bis zu 650MB Speicherkapazität

• Laser mit 780 nm Wellenlänge

DVD:• Zwei-seitiges, Zwei-schichtiges Verfahren

• bis zu 17 GB Speicherkapazität

• Laser mit 635 bzw. 650 nm Wellenlänge

1.7.99

7


DVD - Technische Grundlagen IIDVD - Technische Grundlagen II

CD-ROMDVD-5 DVD-Verbesserung gegenüber CD-

ROM

Pit-Mindestlänge 0,83 µm 0,4 µm Faktor 2,08

Pit-Höchstlänge 3,05 - 3,56 µm 1,87 µm

Abstand zwischen den Tracks 1,6 µm 0,74 µm Faktor 2,16

Datenbereich 86,0 cm2 87,6 cm2 Faktor 1,02

DVD: effizientere Channel Bit Modulation Faktor 1,06

DVD: effizientere Fehlerkorrektur Faktor 1,32

DVD: kleinerer Sektor-Overhead Faktor 1,06

=========

insgesamt Faktor 7

1.7.99

8


SpezifikationSpezifikation SeitenSeiten EbenenEbenen Kapazität (GB)Kapazität (GB) Videospielzeit Videospielzeit (h)(h)

DVD-5 1 1 4,7 > 2

DVD-9 1 2 8,5 4

DVD-10 2 1 9,4 4.5

( DVD-14 2 1/2 13,2 )

DVD-18 2 2 17 > 8

DVD - SpeicherkapazitätDVD - Speicherkapazität

1.7.99

9


DVD - Single Layer Prinzip DVD - Single Layer Prinzip

• Abtastverfahren, wie bei der herkömmlichen CD

1.7.99

10


DVD - Dual Layer Prinzip DVD - Dual Layer Prinzip

• Erste Informationsschicht ist lichtdurchlässig

• Dual-Fokus Laser

• Second Layer:– minimale Pit-Länge

0,44 anstatt 0,40 µm

– maximale Pit-Länge 2,13 anstatt 1,87 µm

– Abstände zwischen den Pits sind größer

=> geringere Datenkapazität der 2. Schicht

1.7.99

11


DVD - Speicherkapazität IIDVD - Speicherkapazität II

1.7.99

12


DVD - SpezifikationenDVD - Spezifikationen

Book A DVD-ROM August ‘96

Book BBook B DVD-VideoDVD-Video “ “

Book CBook C DVD-AudioDVD-Audio

Book D DVD-R (write-once) April ‘97

Book E DVD-RAM (rewriteable) “

1.7.99

13


DVD - VideoDVD - Video

• Format: MPEG-2 mit konstanter oder variabler Kompressionsrate

• Maximale Datenrate: 9.8 Mbps (3.5 Mbps durchschnitllich, 28:1)

• Bildformate: PAL (720x576, 704x576, 352x576, 352x288)

NTSC (720x480, 704x480, 352x480, 352x240)

• Seitenverhältnis: 4:3, 16:9

• Bildwiederholrate: PAL 25 Bilder/s

NTSC 30 Bilder/s

1.7.99

14


DVD - BildformateDVD - BildformateAbtastung in voller Breite Abtastung im Letterbox Abtastung im Pan & Scan

und Höhe : Verfahren : Verfahren :

Nach der Filmabtastung und der elektronischen Speicherung

(anamorph)

16:9

Bild-material

4:3

Bild-material

1.7.99

15


Darstellung auf 4:3 TV

4:3 TV-Vollbild mit 432 4:3 TV-Vollbild mit 432 4:3 TV-Vollbild mit 576 aktiven Bildzeilen aktivenBildzeilen aktiven Bildzeilen

Darstellung auf 16:9 TV

16:9 TV-Breitbild mit maximal 16:9 TV-Breitbild mit 433 Zeilen 16:9 TV-Breitbild mit 576 Zeilenmöglichen 576 Zeilen bietet bietet ein Bild ohne Störende bietet maximale Bildschärfe jedoch beste Bildschärfe schwarze Streifen, jedoch nur mit mit schwarzen Streifen am linken weniger aktiven Bildzeilen und und rechten Bildrand. damit geringerer Schärfe.

Filmausschnitt aus "Eine Frage der Ehre" auf DVD von Columbia Tristar Home Video

1.7.99

16


DVD - AudioDVD - Audio

• Es werden Stereo und Multichannel-Spuren unterstützt

• 5.1/7.1 Multichannel-Spuren

1.7.99

17


DVD - Audio IIDVD - Audio II

• Bis zu 8 Audio-Spuren pro Track

• primäre Formate: Dolby Digital, MPEG-2 und lineare PCM

• zusätzliche Formate: DTS, SDDS

• NTSC-DVD: mind. eine Dolby Digital oder PCM Spur, restliche Spuren beliebiges Format

• PAL-DVD: mind. eine MPEG oder PCM Spur, restliche Spuren beliebiges Format

• Bitrate: 32 kbps bis 6.144 Mbps (384 kbps typisch)

1.7.99

18


DVD - AudioformateDVD - Audioformate

• Dolby-Digital (AC-3)Dolby-Digital (AC-3)

– Entwickelt von Dolby Laboratories

– komprimiertes PCM-Verfahren mit 48kHz / 20bit

– 5.1 Multichannel-Signal

– Bitrate: 64 bis 448 kbps (384 kbps typisch)

– Frequenzgang: 3 Hz - 20 kHz (5 Hauptkanäle)

3 Hz - 120 Hz (Baßspur)

1.7.99

19


DVD - AudioformateDVD - Audioformate

• MPEG AudioMPEG Audio

– PCM-Verfahren mit 48kHz / 16bit

– Bitrate: 64 bis 912 kbps (384 kbps typisch)

– MPEG-1 Layer II, MPEG-2 (BC)

– Es werden bis zu 8 Kanäle unterstützt

(Stereo bis 7.1 Multichannel)

Zwei Kanäle werden MPEG kodiert, die weiteren 6 Kanäle

werden als Enhancement in das MPEG-Signal

hineinkodiert.

1.7.99

20


DVD - FeaturesDVD - Features

• Mehrsprachigkeit

• Untertitel

• Ländercodes

• Kameraperspektiven

• Kindersicherung (Parental Control)

• Kopierschutz

1.7.99

21


DVD - MehrsprachigkeitDVD - Mehrsprachigkeit

• Realisiert durch die bis zu 8 Tonspuren

1.7.99

22


DVD - UntertitelDVD - Untertitel

• Bis zu 32 Untertitel-Spuren als Video-Overlay

Bitmaps möglich

• Bildgröße: 720x573 Bitmaps

• Bits per Pixel: 2 (4 Typen)

• Pixel Typen: Hintergrund, Vordergrund, Betonung1

und Betonung2

• Farben: 4 von 16 (eine pro Typ)

• Transparenz: 4 von 16 (eine pro Typ)

• Bitrate: 3.36 Mbps (RLE komprimiert)

1.7.99

23


DVD - LändercodesDVD - Ländercodes

• Einteilung der Welt in 6+1 Zonen• Zonenkennung der DVD und des Players müssen

übereinstimmen.• Kennung 0 erlaubt das Abspielen der DVD auf allen

Playern.

Zone 1: Kanada, USA und Puerto RicoZone 2: Europa, Japan,Südafrika, Türkei,

und Mittlerer OstenZone 3: Ostasien, Hong Kong und SüdostasienZone 4: Australien, Karibik, Mittel- und Südamerika und NeuseelandZone 5: Afrika, Indien, Mongolei, Pakistian, Nordkorea und RuslandZone 6: China und Tibet

1.7.99

24


DVD - KameraperspektivenDVD - Kameraperspektiven

• Kodierung der verschiedenen Kameraperspektiven als interleaved Videoblöcke– Gleiche Blocklänge

– Gleiche Audiospur

Perspektive 1

Perspektive 2

Perspektive 3

1.7.99

25


DVD - KindersicherungDVD - Kindersicherung

• Durch Motion Picture Association of America (MPAA)

festgelegte 8 Sicherheitsstufen.

• Player spielen nur die DVD‘s, die mind. die gleiche

Sicherheitsstufe haben wie die des Players.

• Sicherheitsstufe am Player einstellbar.

• Beschränkung kann sich auf die ganze DVD, oder nur auf

einzelne Szenen beziehen

1.7.99

26


DVD - KopierschutzDVD - Kopierschutz

• Analoger Kopierschutz (Macro Vision)– Automatic Gain Control

• Zusätzliche Pulse im vertikalen Synchronisationssignal stören die automatische Aussteuerung des VCR

– Farbrauschen• Zusätzliche Farbsignale stören die Bildverarbeitung des

VCR

• Copy Generation Management– Digitaler Standard bisher noch nicht spezifiziert

– Im analogen Fall sind in Zeile 21 des NTSC-Bildes Informationen enthalten, ob das Video kopiert werden darf oder nicht.

1.7.99

27


DVD - Kopierschutz IIDVD - Kopierschutz II

• Content Scrambling

– Die Sektoren der DVD werden zufällig vertauscht und

können nur durch Kenntnis des „Schlüssel“ in die richtige

Reihenfolge gebracht werden.

– Der Schlüssel steht an einer „versteckten“ Stelle der DVD

und kann von DVD-Brennern nicht geschrieben werden.

– Kopien der DVD sind damit unbrauchbar, da sie nicht den

Schlüssel enthalten.

1.7.99

28


DVD - PräsentationDVD - Präsentation

• Navigationsfunktionen – Play - Fast Forward -Fast Reverse

– Pause - Standbild -Sprung zu Timecode

• Interaktivität– Menü - Szenenanwahl - Auswahl der Tonspur

– Untertitel - Zusatzinfos

• MPEG-II (verschiedene Kompressionsraten)– Bildmaterial von der DVD-Demystified

1.7.99

29


Streaming Video

1.7.99

30


Übersicht der Vorlesungsstunde IIÜbersicht der Vorlesungsstunde II

• Streaming-Technologie

– Begriffsdefinition

– Technische Grundlagen

– Protokolle (RTSP/RTP/RTCP)

– Anwendungen• RealVideo• Quicktime 4

1.7.99

31


BegriffsdefinitionBegriffsdefinition

• StreamingStreaming Video (allgemein)– Netzwerkorientierte Übermittlung von Videodaten

– Sobald Daten vorliegen werden diese abgespielt

• StreamingStreaming Video (speziell)– Interaktive Kontrolle des Datenstroms

– QoS-Eigenschaften• Bandwidth-Negotiation

1.7.99

32


Technische GrundlagenTechnische Grundlagen

• Paketorientierte Netzwerke (Internet)

– Client-Server-Architektur

– Point-to-Point Verbindungen

– Zerlegung der zu übertragenden Daten in Pakete

– Abfolge der Pakete = Stream

1.7.99

33


Technische Grundlagen IITechnische Grundlagen II

• Übertragungsmodi– Point-to-Point (Unicast)

– Multicast

– Broadcast

1.7.99

34


Realtime Streaming Protocol (RTSP)Realtime Streaming Protocol (RTSP)

• Genormt: RFC 2326 (April 1998)• Framework für die Übertragung von Audio/Video-

Daten• Protokoll der Anwendungsschicht• Setzt auf Protokolle der Transportschicht auf

(zumeist RTP)

1.7.99

35


RTSP IIRTSP II

• Textorientierte Client <-> Server Kommunikation• Eine Session besteht aus einer Menge von Frage-

Antwort Nachrichten

1.7.99

36


RTSP - Verwendete NachrichtenRTSP - Verwendete Nachrichten

method method direction direction object object requirementrequirementDESCRIBE C->S P,S recommended

ANNOUNCE C->S, S->C P,S optional

GET_PARAMETER C->S, S->C P,S optional

OPTIONS C->S, S->C P,S required

(S->C: optional)

PAUSE C->S P,S recommended

PLAY C->S P,S required

RECORD C->S P,S optional

REDIRECT S->C P,S optional

SETUP C->S S required

SET_PARAMETER C->S, S->C P,S optional

TEARDOWN C->S P,S required

1.7.99

37


RTSP III - BeispielsitzungRTSP III - Beispielsitzung• Beispiel: Media on Demand (Unicast)Beispiel: Media on Demand (Unicast) Client C fordert einen Film an. Die Sitzungsbeschreibung liegt auf dem

Webserver W. Die Audiospur kommt vom Medienserver A (audio.example.com), die Videospur vom Medienserver V (video.example.com).

C->W: GET /twister.sdp HTTP/1.1

Host: www.example.com

Accept: application/sdp

W->C: HTTP/1.0 200 OK

Content-Type: application/sdp

v=0

o=- 2890844526 2890842807 IN IP4 192.16.24.202

s=RTSP Session

m=audio 0 RTP/AVP 0

a=control:rtsp://audio.example.com/twister/audio.en

m=video 0 RTP/AVP 31

a=control:rtsp://video.example.com/twister/video

1.7.99

38


RTSP III - Beispielsitzung IIRTSP III - Beispielsitzung IIC->A: SETUP rtsp://audio.example.com/twister/audio.en RTSP/1.0

CSeq: 1

Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=3056-3057

A->C: RTSP/1.0 200 OK

CSeq: 1

Session: 12345678

Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=3056-3057;

server_port=5000-5001

C->V: SETUP rtsp://video.example.com/twister/video RTSP/1.0

CSeq: 1

Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=3058-3059

V->C: RTSP/1.0 200 OK

CSeq: 1

Session: 23456789

Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=3058-3059;

server_port=5002-5003

1.7.99

39


RTSP III - Beispielsitzung IIIRTSP III - Beispielsitzung IIIC->V: PLAY rtsp://video.example.com/twister/video RTSP/1.0

CSeq: 2

Session: 23456789

Range: smpte=0:10:00-

V->C: RTSP/1.0 200 OK

CSeq: 2

Session: 23456789

Range: smpte=0:10:00-0:20:00

RTP-Info: url=rtsp://video.example.com/twister/video;

seq=12312232;rtptime=78712811

C->A: PLAY rtsp://audio.example.com/twister/audio.en RTSP/1.0

CSeq: 2

Session: 12345678

Range: smpte=0:10:00-

1.7.99

40


RTSP III - Beispielsitzung IVRTSP III - Beispielsitzung IVA->C: RTSP/1.0 200 OK

CSeq: 2

Session: 12345678

Range: smpte=0:10:00-0:20:00

RTP-Info: url=rtsp://audio.example.com/twister/audio.en;

seq=876655;rtptime=1032181

C->A: TEARDOWN rtsp://audio.example.com/twister/audio.en RTSP/1.0

CSeq: 3

Session: 12345678

A->C: RTSP/1.0 200 OK

CSeq: 3

C->V: TEARDOWN rtsp://video.example.com/twister/video RTSP/1.0

CSeq: 3

Session: 23456789

V->C: RTSP/1.0 200 OK

CSeq: 3

1.7.99

41


Realtime Transport Protokoll (RTP)Realtime Transport Protokoll (RTP)

• Festgelegt durch RFC 1889• Übertragungsstandard für Daten mit Echtzeit

Eigenschaften– Z. B. Audio- / Videodaten

• Stetzt zumeist auf UDP als Netzwerkprotokoll auf• Unterstützt Multicast

1.7.99

42


Realtime Transport Protokoll IIRealtime Transport Protokoll II

• Übersichtsgrafik

UDPAnwendungRTPFramingRTCPData-streamControl-streamServerClientz. B. Internet

1.7.99

43


RTP-PaketformatRTP-Paketformat

• RTP Header

• M=Marker• PT=Payload type• SSRC=Synchronization Source ID• CSRC=Contributing Sources ID

1.7.99

44


RTP Control Protokoll (RTCP)RTP Control Protokoll (RTCP)

• Periodisches Versenden von Kontrollpaketen an alle Teilnehmer einer RTP-Sitzung

• Rückmeldung der erzielten Dienstqualität (QoS)• Identifikation der Sitzungteilnehmer (CNAME)• Sitzungskontrolle• Schätzung der Paketumlaufzeit und

Datensynchronisation

1.7.99

45


RTCP - PakettypenRTCP - Pakettypen

• SR: Sender report– Empfangs- und Sendestatistiken von aktiven Sendern

• RR: Receiver report– Empfangsstatistiken von nicht aktiven Sendern

• SDES: Source description items– Metainformationen des Teilnehmers

• BYE: Verlassen einer RTP Sitzung• APP: Applikationsspezifische Funktionen

1.7.99

46


RTCP - SR-reportRTCP - SR-report

1.7.99

47


RTCP - SR-report IIRTCP - SR-report II

• Auswertung des Sender reports:

– Evtl. Reduktion der Übertragungsrate

– Empfänger können Empfangsprobleme als lokal, regional oder global erkennen

– Monitoring der RTP-Sitzung ist möglich, ohne RTP-Pakete zu betrachten

1.7.99

48


AnwendungenAnwendungen

• Real Video (Übersicht)

1.7.99

49


Real Video Player G2 (Vorführung)Real Video Player G2 (Vorführung)

• Starten des Real Players G2

• Anwahl von CNN aus den Channels

• Navigation durch das Material von CNN

1.7.99

50


Quicktime 4 Player (Vorführung)Quicktime 4 Player (Vorführung)

• Starten von Netscape Communicator http://www.apple.com/quicktime/showcase/live/index.html

• Anwahl der Fox News im Quicktime Player

• Anhalten/fortsetzen des Videostroms

• Zurück zu Netscape

• Betrachten von The Weather Channel/Daily Weather Animation eingebettet in den Browser

dvd+streaming videospv "desktop video"westbomke / dittrich 1.7.991 spv desktop video...

Documents

dvd speicherkapazitt

schicht dvd

dvd speicherkapazitt

dvd video format

dvd bildformate abtastung

ehre auf dvd

sdds ntscdvd

nm wellenlnge dvd