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Video on demand streaming – der Tübinger Internet Multimedia Server – timms Übersichts- und Erfahrungsbericht 41. DFN Betriebstagung, Forum Multi-Media-Dienste,

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1 video on demand streaming – der Tübinger Internet Multimedia Server – timms Übersichts- und Erfahrungsbericht 41. DFN Betriebstagung, Forum Multi-Media-Dienste, 12. Okt 2004 Heinrich Abele Zentrum für Datenverarbeitung Universität Tübingen

2 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 2 Übersicht timms Beschreibung, aktuelle Daten, Architektur Inhalte, Autorinnen und Autoren Produktion –Videoproduktion –Videopostproduktion –Encoding/Transcoding –Metadaten und Inhaltsverzeichnis Archivierung Das Publikationssystem Nutzungszahlen

3 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 3 Der oder Das timms timms ist ein Multimedia-Server (on demand Video- und Audiostreams von Vorlesungsaufzeichnungen). timms ist im Internet frei zugänglich timms ermöglicht die formale und inhaltlich Recherche in zeitartigen digitalen Objekten. Die Veröffentlichung der Videostreams auf timms erfolgt zeitnah zum Aufnahmedatum. timms ist ein hochschulinternes Kooperations-Projekt timms ist eine DLmeta-Anwendung. timm+s –Server –Service –System

4 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 4 Nutzungsszenarien - Server Multimediale Enzyklopädie Repetitorium einer Vorlesung Temporärer Ersatz einer Vorlesung (Kinderbetreuung, Krankheit,…) Lernmittel zur Klausur- und Prüfungsvorbereitung Informationsquelle zur neueren Forschung für Postgraduierte Vorbereitung auf ein Studium Lehrmittel in Präsenzveranstaltungen

5 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 5 25 Fachvorlesungen aus Chemie, Medizin, Biologie, Geographie, Informatik, Physik, Mathematik, Wirtschaftswissenschaften, Jura, Sozial- und Verhaltens- wissenschaften 15 Studium Generale Reihen aus Theologie, Literaturwissenschaft, Politik, Geowissenschaft, Medizin, Chemie 10 Konferenzen/Symposien Unzählige Filme aus der Universität Tübingen und Ihrem Umfeld timms - aktuelle Server Daten (Stand Juni 2004) Seit Sommersemester 1999 (ca. 5 Jahre) 1272 Objekt (Filme) 4.89 Filme/Woche Ca Stunden Laufzeit 352 Autorinnen und Autoren Timeline Index Einträge (alle 3,4 min einen Indexeintrag) s (26696 h) Streamzeit vom bis (761 d; h/day) s (7901 h) Streamzeit vom bis (152 d; 52 h/day)

6 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 6 Storage Node 1 Storage Node 3 Storage Node 2 Storage Node n Video, Audio Image import/export DV-Schnittplatz 1..5 DV-Encoder- Farm (wmt, rm) MPEG2 (3x) Schnittplätze/ DVD-Produktion MPEG2 Streamserver RT-Encoder (2x) MJPEG (2x) Schnittplätze Encoder Erschließungs- Stationen DLmeta/XML Server/DB Loader DatenbankWebfrontend Streamserver wmt 1..n Streamserver realmedia Content Publication Data- management SAN/DFS Content- Production Gigabit Universitätsnetz/Internet (100 MBit/s) timms System Architektur

7 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 7 timms – Active Directory Architektur

8 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 8 timms – Architektur dfs Kooperatives Arbeiten durch gemeinsame Speicherressourcen (dfs) – Videopostproduktion, Erschließung, Transcoding, Archivzugriff… Mitarbeiter/Projekt bezogenes Arbeitsverzeichnis (incoming) readonly archive aus Mitarbeitersicht (archive) Streamverzeichnisse (timms, timmshq, real) Webverzeichnis (timmsweb) Realisierung durch ein standalone dfs auf einem W2003 Server – transparenter Zugriff auf derzeit 145 Shares.

9 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 9 timms – dfs (2)

10 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 10 timms – dfs (3)

11 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 11 Inhalte, Autorinnen und Autoren Authentische Videodokumentation von Vorlesungen Keine medienspezifische Änderung der Vorlesung notwendig Focus auf das wichtigste Medium einer Vorlesung: Dozentin/Dozent Verfügungsrecht der Aufzeichnung bleibt bei der/dem Dozentin/Dozenten Verbreitung der Aufzeichnung auf Datenträgern nur mit dem Einverständnis der/des Dozentin/Dozenten Veröffentlichung nur als Stream (kein Download) Aufzeichnungen können durch Autorinnen oder Autoren ohne Angaben von Gründen zurückgezogen werden

12 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 12 Videoproduktion - Filmen Dokumentation von Vorlesungen Motto für die Dozentinnen und Dozenten: Halten Sie Ihre Vorlesung wie immer AufnahmesetKamera: Canon XL1S Stativ:Manfrotto Mikrofon:Drahtlose Mikrofone Sennheiser, Shure Audiomischer:Sennheiser Optional:Transportable Beleuchtungsanlage, Transportable PA Ein Aufnahmeteam ist mit zwei Aufnahmesets ausgerüstet Eine Dozentenkamera und eine Kamera für Tafel, Projektion o.ä.

13 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 13 Videoproduktion - Hörsaal

14 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 14 Videopostproduktion Digitalisieren/Überspielen Digitalisieren: entfällt, Ausgangsmaterial liegt digital vor (DV), aber Hardware für Analog-Video vorhanden. Überspielen: via Standard IEEE 1394 Schnittstelle Hardware: PC – 2 x 2 GHz P4 Xeon, 2 GB Ram, 200 GB Diskkapazität, DV-Capture-Codec-Karte (Canopus DV Storm), DV-Recorder (Panasonic NV 10000), Dualhead Graphikkarte (Matrox 450, 550), 2 x 19 Computermonitore, Videomonitor, Kopfhörer, Gigabit Ethernet. Plattform: Windows 2000 Pro, Windows XP Software: Premiere 6.0x, Premiere 6.5, Premiere Pro

15 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 15 Videopostproduktion - policy So authentisch wie möglich (durchlaufende Tonspur) Ausschließlich technische Korrekturen Inhaltliche Modifikation (Kürzung oder Zusätze) nur auf ausdrücklichen Wunsch der/des Dozentin/Dozenten Keine Effektblenden

16 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 16 Encoding/Transcoding von der Kamera ins Internet Videobild: 720x576 Pixel eine Sekunde Video entsprechen 720 x 576 x 3 byte x 25 = byte = Mbyte DV25-Videocodec: 720x576 Pixel mit konstante Bitrate 25 Mbit/s /8 byte = Byte = 2.98 Mbyte (~10% des unkomprimierten Bildes) Streamcodec: 352x288 Pixel mit konstanter Bitrate 320 Kbit/s /8 byte = byte = Kbyte (~0.128% des unkomprimierten Bildes)

17 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 17 Encoding/Transcoding Kapazität einer DV-Kassette ca. 12 GByte (Video + Audio ~ 28M/Bits) Für Internetstreaming Kompressionsfaktor ~100 WMT Modem/ISDN WMT DSL WMT DSL/LAN Realmedia DSL Video Bitrate (bit/s) Video Framerate (1/s) Video Width x Height (pixel x pixel)176 x x x x 288 Keyframe Distance (s)1033 Video CodecWMV8 RV200 Audio Bitrate (bit/s) Audio Samplingrate (1/s) Audio Kanäle1111 Audio CodecWMA8 cook7

18 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 18 Encoder/Transcoder - Farm Hardware/Plattform/Software: 4 x IBM Intellistation MPro, 2 x 2 GHz P4 Xeon, 2 GB RAM, Gigabit Netzinfrastruktur, Windows 2000 Server, WMT Encoder 8/9, Real Encoder 8.5/Helix DNA, Premiere 6.0/6.5 Funktionsweise: Die Encoder überwachen periodisch (ca. 30 min) die Arbeitsverzeichnisse (incoming) der Mitarbeiter im dfs. Wird eine Datei mit einem bestimmten Namensmuster gefunden (UT_yyyymmdd_nnn_name_mmmm) wird diese auf den Encoder kopiert. Aus der Encoder-lokalen-Kopie werden 3 WMT- und 1 Real-Stream berechnet. Die erzeugten Streamdateien werden in das Arbeits- verzeichnis (incoming) kopiert. Encoder-Software: Eigenentwicklung (C#.NET) die die herstellereigenen Encoder-Werkzeuge steuert.

19 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 19 Metadaten und Inhaltsverzeichnis Daten über Datenobjekte: Metadaten –Formale-Metadaten (Dublin Core) –Workflow-Metadaten –System-Metadaten –Technische-Metadaten –Medienspezifische-Inhaltliche-Metadaten –Meta-Metadaten… DLmeta das Baden-Württemberg-Datenmodell Dublin Core + Erweiterungen in XML Formulierung

20 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 20 Archivierung Digitaler Content Master Langzeitarchivierung von großen (5 – 20 Gbyte) Videodateien, der zugehörigen Streamdateien, der Vorschaubilder und der zugehörigen Metadaten (DLmeta) mit Onlinezugriff. Der Onlinezugriff um das automatisierte Transcoding auf neue Retrieval/Stream-Formate zu ermöglichen. Updateintervall von Streamformaten/Streamcodecs ca. 1 Jahr Bedarfsabschätzung: 1 Stunde Video entspricht ca. 12 Gbyte, 500 Stunden entsprechen 6.0 Tbyte, 5000 Stunden 60 Tbyte. Aktuelles Produktionsvolumen (SoSe 2004): ca. 200 Stunden pro Semester, entsprechen ca. 2.4 Tbyte.

21 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 21 Archivierung - Storagenodes Mainboard Tyan 2640N, 2 x AMD Athlon MP+1500, 1 GB Hauptspeicher, 3 x 3ware 7850 IDE-RAID-Controller, 24 x EIDE-Festplatten a 160 Gigabyte, 1 x FastEthernet, 1 x Gigabit Ethernet Konfiguration: 3 raid-5 stripes mit hotspare Verfügbare Kapazität: 916 GB pro stripe Einzeldatei Datendurchsatz, schreibend via GBit-Ethernet: 60 MByte/s (Dateigrößen über 6 GByte)

22 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 22 Das Retrievalsystem des timms Aus Benutzersicht: ein (Web-)Server Aus Benutzersicht: Browsen (hierarchische Suche), Indexsuche (5 Indizes) oder Textsuche. Hardware: 2 Streamserver WMT, 1 Streamserver Real, 1 Datenbankserver, 1 Webserver Software: Standardkomponenten die über Framework- technologien (alt Java, neu.NET) gekoppelt sind. "Standardprotokolle" und "Standardtechnologien".

23 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 23 timms retrieval (Architekturfragment) Objekte (Video,...) DLmeta - XML SQL-Server Stream Server XML Location Service Servlet Engine, ASP.NET Browser WebServer Player Loader Benutzer Schicht Retrieval Schicht Daten Schicht Java2 JDBC, SAX.NET Java2 JDBC, SAX.NET Java2 JDBC SAX (Sun) MS-SQLServer jakarta-tomcat IIS.NET WMT 4 Real Basic Java2 JDBC SAX (Sun) MS-SQLServer jakarta-tomcat IIS.NET WMT 4 Real Basic

24 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 24 timms Nutzung – player page call

25 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 25 timms Nutzung – stream time

26 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 26 timms Nutzung – view time spectrum

27 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 27 timms Nutzung - timecode

28 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 28 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

29 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 29 timm+s goes on (unter Finanzierungsvorbehalt)... inhaltlich: Vorlesungen aus dem Grundstudium Aufbau vollständiger Kollektionen strukturell: weiterer Ausbau der Zusammenarbeit mit Instituten und Fakultäten Knowhow-Transfer technisch: Encoding auf Basis von WSRF (Grid) Technologie obligatorisch: Wir sind zur Zusammenarbeit und zum Erfahrungsaustausch bereit

30 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 30 Metadaten- und Indexerstellung DLmeta das physikalisches Format zur Speicherung der DC-Daten DLmeta-Erweiterungen zur Speicherung der Zeit-Index-Informationen Die Beschaffung der formalen Metadaten (Datum, Autor, Titel …) ist im timms-Umfeld unkritisch. Die zeitaufwändige inhaltliche Erschließung erfolgt durch kompetente Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (Fachwissenschaftler) in Zusammenarbeit mit den Autorinnen und Autoren durch die Autorinnen und Autoren Die formale Korrektheit wird maschinell geprüft. (Verbesserung dringend erwünscht…)

31 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 31 DLmeta: das Datenmodell des timms Dublin Core Title, Creator, Subject, Description, Publisher, Contributor, Date, Type, Format, Identifier, Source, Language, Relation, Coverage, Rights Dublin CoreDLmeta Erw. Collection History LocalType BSZStatus ObjectVersion Local DLmeta Erw.DLmeta Object ObjectType IsDLObject DLObjectInstance DLGenerated DLGeneratedFrom DLPart DLFile DLFormat DLAttribute DLComment DLmeta Object DLmeta Elemente DLmeta Local Tuebingen Hierarchy Clip Timecode DLmeta Local

32 ZDV/HA Oktober 2004http://www.uni-tuebingen.de/timms 32 Videopostproduktion: DigiLab Angebot zur Selbsthilfe … Video- und Audiodigitalisierung Video- und Audiobearbeitung Video- und Audiomedienkonversion (z.B. VHS, SVHS, DV) DVD- und CD-Produktion Nutzung nach Anmeldung und beschränkt auf Angehörige der Univ. Tübingen im Rahmen des Dienstgeschäftes


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