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DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 1.7.991 SpV Desktop Video Donnerstag, den 1.7.1999 Jörg Westbomke

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2 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich SpV Desktop Video Donnerstag, den Jörg Westbomke

3 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Übersicht der Vorlesungsstunde DVD –Technische Grundlagen –Speicherkapazität –DVD-Video Bild Ton –DVD-Features Mehrsprachigkeit Untertitel Ländercodes –Vorführung

4 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Übersicht der Vorlesungsstunde II Streaming-Technologie –Begriffsdefinition –Technische Grundlagen –RTSP/RTP/RTCP –Anwendungen RealVideo Quicktime 4

5 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD (Digital Versatile Disc)

6 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 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

7 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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

8 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Technische Grundlagen II CD-ROMDVD-5 DVD-Verbesserung gegenüber CD-ROM Pit-Mindestlänge0,83 µm 0,4 µm Faktor 2,08 Pit-Höchstlänge3,05 - 3,56 µm1,87 µm Abstand zwischen den Tracks 1,6 µm 0,74 µm Faktor 2,16 Datenbereich 86,0 cm 2 87,6 cm 2 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

9 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich SpezifikationSeitenEbenenKapazität (GB) Videospielzeit (h) SpezifikationSeitenEbenenKapazität (GB) Videospielzeit (h) DVD ,7 > 2 DVD ,5 4 DVD ,4 4.5 ( DVD /2 13,2 ) DVD > 8 DVD - Speicherkapazität

10 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Single Layer Prinzip Abtastverfahren, wie bei der herkömmlichen CD

11 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 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

12 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Speicherkapazität II

13 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Spezifikationen Book ADVD-ROM August 96 Book BDVD-Video Book BDVD-Video Book CDVD-Audio Book DDVD-R (write-once) April 97 Book EDVD-RAM (rewriteable)

14 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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

15 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Bildformate Abtastung 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

16 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 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 Zeilen möglichen 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

17 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Audio Es werden Stereo und Multichannel-Spuren unterstützt 5.1/7.1 Multichannel-Spuren

18 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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 Mbps (384 kbps typisch)

19 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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 Hz (Baßspur)

20 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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.

21 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Features Mehrsprachigkeit Untertitel Ländercodes Kameraperspektiven Kindersicherung (Parental Control) Kopierschutz

22 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Mehrsprachigkeit Realisiert durch die bis zu 8 Tonspuren

23 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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)

24 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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 Rico Zone 2: Europa, Japan,Südafrika, Türkei, und Mittlerer Osten Zone 3: Ostasien, Hong Kong und Südostasien Zone 4: Australien, Karibik, Mittel- und Südamerika und Neuseeland Zone 5: Afrika, Indien, Mongolei, Pakistian, Nordkorea und Rusland Zone 6: China und Tibet

25 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Kameraperspektiven Kodierung der verschiedenen Kameraperspektiven als interleaved Videoblöcke –Gleiche Blocklänge –Gleiche Audiospur Perspektive 1 Perspektive 2 Perspektive 3

26 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - Kindersicherung Durch Motion Picture Association of America (MPAA) festgelegte 8 Sicherheitsstufen. Player spielen nur die DVDs, 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

27 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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.

28 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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.

29 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich DVD - 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

30 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Streaming Video

31 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Übersicht der Vorlesungsstunde II Streaming-Technologie –Begriffsdefinition –Technische Grundlagen –Protokolle (RTSP/RTP/RTCP) –Anwendungen RealVideo Quicktime 4

32 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Begriffsdefinition StreamingStreaming Video (allgemein) –Netzwerkorientierte Übermittlung von Videodaten –Sobald Daten vorliegen werden diese abgespielt StreamingStreaming Video (speziell) –Interaktive Kontrolle des Datenstroms –QoS-Eigenschaften Bandwidth-Negotiation

33 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Technische Grundlagen Paketorientierte Netzwerke (Internet) –Client-Server-Architektur –Point-to-Point Verbindungen –Zerlegung der zu übertragenden Daten in Pakete –Abfolge der Pakete = Stream

34 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Technische Grundlagen II Übertragungsmodi –Point-to-Point (Unicast) –Multicast –Broadcast

35 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 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)

36 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTSP II Textorientierte Client Server Kommunikation Eine Session besteht aus einer Menge von Frage- Antwort Nachrichten

37 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTSP - Verwendete Nachrichten method direction object requirement DESCRIBE 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

38 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTSP 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: Accept: application/sdp W->C: HTTP/ OK Content-Type: application/sdp v=0 o= IN IP 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

39 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTSP III - Beispielsitzung II C->A: SETUP rtsp://audio.example.com/twister/audio.en RTSP/1.0 CSeq: 1 Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port= A->C: RTSP/ OK CSeq: 1 Session: Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port= ; server_port= C->V: SETUP rtsp://video.example.com/twister/video RTSP/1.0 CSeq: 1 Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port= V->C: RTSP/ OK CSeq: 1 Session: Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port= ; server_port=

40 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTSP III - Beispielsitzung III C->V: PLAY rtsp://video.example.com/twister/video RTSP/1.0 CSeq: 2 Session: Range: smpte=0:10:00- V->C: RTSP/ OK CSeq: 2 Session: Range: smpte=0:10:00-0:20:00 RTP-Info: url=rtsp://video.example.com/twister/video; seq= ;rtptime= C->A: PLAY rtsp://audio.example.com/twister/audio.en RTSP/1.0 CSeq: 2 Session: Range: smpte=0:10:00-

41 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTSP III - Beispielsitzung IV A->C: RTSP/ OK CSeq: 2 Session: Range: smpte=0:10:00-0:20:00 RTP-Info: url=rtsp://audio.example.com/twister/audio.en; seq=876655;rtptime= C->A: TEARDOWN rtsp://audio.example.com/twister/audio.en RTSP/1.0 CSeq: 3 Session: A->C: RTSP/ OK CSeq: 3 C->V: TEARDOWN rtsp://video.example.com/twister/video RTSP/1.0 CSeq: 3 Session: V->C: RTSP/ OK CSeq: 3

42 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 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

43 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Realtime Transport Protokoll II Übersichtsgrafik

44 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTP-Paketformat RTP Header M=Marker PT=Payload type SSRC=Synchronization Source ID CSRC=Contributing Sources ID

45 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich 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

46 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTCP - 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

47 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTCP - SR-report

48 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich RTCP - 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

49 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Anwendungen Real Video (Übersicht)

50 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Real Video Player G2 (Vorführung) Starten des Real Players G2 Anwahl von CNN aus den Channels Navigation durch das Material von CNN

51 DVD+Streaming VideoSpV "Desktop Video"Westbomke / Dittrich Quicktime 4 Player (Vorführung) Starten von Netscape Communicator 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


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