Kriterien für die Publikation von Videos auf Videoservern MM Auris – Arbeitsgruppe 1 Mag. Wolfgang Schinagl 26.6.2000, WK STMK, Graz, MM1

Notwendigkeit der Digitalisierung Zerfall der audiovisuellen Bestände Abnutzung durch vielfaches Abspielen Kopie belastet das Material durch Qualitätsverlust Nutzungsbarrieren Suche nach einheitlichen Archivlösungen

Vorteile durch Digitalisierung Verbesserte Verfügbarkeit Kopien ohne Qualitätsverlust Beliebig oftes Abspielen Mehrfaches Abspielen zur gleichen Zeit

Problemfelder Encodierung Decodierung Distribution Urheberrecht

Größe der Videodaten PAL-Fernsehbild: 768 x 576 = 442.368 Pixel 25 Bilder pro Sekunde: 442.368 x 25 = 11.059.200 Pixel/sec 1 Pixel = 1 Byte Rot + 1 Byte Grün + 1 Byte Blau = 3 Bytes, 11.059.200 x 3 = 33.177.600 Bytes/sec 1 Stunde unkomprimiertes Video: 33.177.600 x 3.600 = 119.439.360.000 Bytes = 111,24 GBytes

Verfügbare Bandbreite als Engpass (Downstream) GSM Handy: 9,6 kbps Hi-Speed GSM: 43,2 kbps V.90: 56 kbps ISDN 1b: 64 kbps ISDN 2b: 128 kbps ADSL: 512 kpbs Kabel-Modem: 512 kbps Funk-Lan (WLAN): IEEE 802.11b, 5.5 und 11 Mbps

Datenreduktion Durch Reduktion Verschiedene Encoding-Verfahren: der Bildgröße der Frame-Rate der für den Menschen nicht sichtbaren Bildelementen aufgrund seiner physiologischen Eigenschaften Verschiedene Encoding-Verfahren: MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 RealVideo Sorensen, Quicktime, etc.

Ziele der Videokompression Möglichst hohe Kompression mit dem Kompromiss der verlustbehafteten Kompression (bis 150:1) Höchste Bildqualität (nicht verlustbehaftete Kompression (bis 2:1)

Grundlagen von MPEG Globaler Standard Asymmetrisches Codierverfahren Hardware- und Software-Encoding Einzelbildzugriff Schneller Vor- und Rücklauf

Kompressionstechnik GOP = I + nB + mP Z.B. GOP = 15 Frames Group of Pictures I Intraframes B Bidirectional Frames P Predictive Frames Z.B. GOP = 15 Frames Frame Number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 MPEG Frame Type I B B P B B P B B P B B P B B I

MPEG-1 ISO Standard seit 1993 Für typische Anwendungen bis 1,5 Mbps (CD-ROM, Video-CD) SIF-Format: PAL: 352 x 288 (25 Hz) 1 Stunde MPEG-1 = 690 MBytes

MPEG-2 ISO Standard seit 1994 Digitales Fernsehen (DVB-T, DVB-S, DVB-C), DVD Verbesserte Bildqualität Rückwärtskompatibel zu MPEG-1 Skalierbar PAL < 15 Mbps, DVD < 10 Mbps, typische PAL-Qualität bei ca. 5 Mbps VBR

MPEG-4 Start der Standardisierung 1993 Version 1 und 2: 1999 Ursprünglich für geringe Bitraten für Web-Anwendungen konzipiert (< 65kbps), heute Video von 5 kbps bis 5 Mbps, Audio von 2 kbps bis 64 kbps Interaktive Multimedia-Anwendungen Szene wird in audiovisuelle Objekte aufgeteilt Objekte sind Träger der inhaltlichen Information Interaktive Manipulationen an Objekten/Szeneninhalten

MPEG-7 Soll 2001 verabschiedet werden Beschreibung von Multimedia-Daten Low-level: Farbe, Textur, etc. High-level: semantische Informationen, etc. Zusatzinformationen: Copyright, Aufnahmedatum Codierter Inhalt MPEG-2/-4 Inhaltsbeschreibung MPEG-7 Headerbits Angepasste Suchmaschinen

Standardisierte Beschreibung Inhalt des Videos: rotes Auto, das von links nach rechts fährt Suche: Ich suche ein rotes Auto, das von links nach rechts fährt. Objektsegmentation Objekterkennung Indexierung Suchalgorithmen Multimedia- Daten Extraktion Standardisierte Beschreibung MPEG-7 Such- maschine

Welches Format für welchen Zweck? VHS Qualität: 1,2 Mbps MPEG-1, 512 kbps RealVideo 8 PAL Qualität: 3,5 Mpbs MPEG-2, 1 Mbps Realvideo 8 DVD Qualität: ca. 5 Mbps bis max. 10 Mbps Archiv und Postproduction: MP50, MPEG-2 mit 50Mbps HDTV: 1920 x 1024 Reality Center/Software-Kino: 3840 x 1024

AV für Forschungsdokumentation Archiv: MPEG-2 MP50 AV am Videoserver in MPEG-2 am Campus AV am Videoserver in MPEG-4/Realvideo für Internet-Nutzung im ACOnet/österreichischen Bildungsintranet AV am Videoserver in Realvideo 8 für Internet-Nutzung außerhalb

Technische Problemfelder Archivierung der Primärvideos in der besten Qualität: MPEG-2 mit 50Mbps (Sony MP50) Vorteile: europäischer Fernseh-Produktionsstandard ab Ende 2000 (Ablösung von M2 und Betacam bei den Fernsehanstalten), fast verlustfrei, Günstige und robuste Bandtechnologie Nachteile: teuer, derzeit noch keine Erfahrungen vorhanden, derzeit noch kaum Endgeräte verfügbar

Technische Problemfelder Videoserver: MPEG-1, MPEG-2: z.B. SGI Mediabase, bei 5 Mbps sind max. 10 parallele Streams möglich, daher Multicast empfohlen MPEG-4: z.B. Windows 2000 Server, bei 512 kbps sind max. 100 parallele Streams möglich, Unicast und Multicast RealVideo: RealVideo-Server, bei 220 kpbs sind max. 250 parallele Streams möglich, Unicast und Multicast

Anforderungen aus der Forschungsnutzung Download und Analyse der Videos in verschiedenen Qualitäten (MPEG-2, MPEG-4, Realvideo) muss möglich sein Referenzierung der Videos aus einer Multimedia-Applikation heraus (direkter Sprung auf die relevante Videostelle) Übernahme von „Videozitaten“ in die eigene Publikation unter Beibehaltung der urheberrechtlichen Primärdaten (Fälschungssicherheit)

Videoserver-Farm für Forschungsdokumentation Zentrale Archivsysteme für Großuniversitäten und Forschungszentren Pro Universität-/Fachhochschule Videoserver-Farmen bestehend aus MPEG-1/-2/-4 und Realvideo-Servern

Bibliothekarische Probleme Beschlagwortung der Videos Aufbau von Searchable Videos Speech-to-Text-Konvertierung, z.B. Virage Metadaten MPEG-7 Aufnahme der Beschlagwortung in bestehende Kataloge Technikunabhängige Metadaten

Organisatorische und juristische Probleme Verwaltung der Berechtigung Urheberrecht

Modell eines Gesamtsystems Distribution Uni-/Multicast Benutzer Recherche Katalog- system Video- Server- farm Autorisierung Benutzer- verwaltung Berechtigungs- verwaltung