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

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

Der oder Das „timms“ timms ist ein Multimedia-Server (on demand Video- und Audiostreams von Vorlesungsaufzeichnungen). timms ist im Internet frei zugänglich http://www.uni-tuebingen.de/timms 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 ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

timms - aktuelle Server Daten (Stand Juni 2004) 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 Seit Sommersemester 1999 (ca. 5 Jahre) 1272 Objekt (Filme) 4.89 Filme/Woche Ca. 1000 Stunden Laufzeit 352 Autorinnen und Autoren 20451 Timeline Index Einträge (alle 3,4 min einen Indexeintrag) 96106777 s (26696 h) Streamzeit vom 1.5.2002 bis 31.5.2004 (761 d; 35.08 h/day) 28443965 s (7901 h) Streamzeit vom 1.1.2004 bis 31.5.2004 (152 d; 52 h/day) ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

timms System Architektur 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 Datenbank Webfrontend Streamserver wmt 1..n realmedia Content Publication Data- management SAN/DFS Content- Production Gigabit Universitätsnetz/Internet (100 MBit/s) ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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

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

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

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

Videoproduktion - Filmen Dokumentation von Vorlesungen Motto für die Dozentinnen und Dozenten: „Halten Sie Ihre Vorlesung wie immer“ Aufnahmeset Kamera: 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. ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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

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

Encoding/Transcoding von der Kamera ins Internet Videobild: 720x576 Pixel → eine Sekunde Video entsprechen 720 x 576 x 3 byte x 25 = 31104000 byte = 29.66 Mbyte DV25-Videocodec: 720x576 Pixel mit konstante Bitrate 25 Mbit/s 25000000/8 byte = 3125000 Byte = 2.98 Mbyte (~10% des unkomprimierten Bildes) Streamcodec: 352x288 Pixel mit konstanter Bitrate 320 Kbit/s 320000/8 byte = 40000 byte = 39.06 Kbyte (~0.128% des unkomprimierten Bildes) ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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) 30000 280000 500000 288000 Video Framerate (1/s) 5 15 25 Video Width x Height (pixel x pixel) 176 x 144 352 x 288 512 x 384 Keyframe Distance (s) 10 3 Video Codec WMV8 RV200 Audio Bitrate (bit/s) 16000 32000 44000 Audio Samplingrate (1/s) 48000 Audio Kanäle 1 Audio Codec WMA8 cook7 ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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 http://www.dlmeta.de Dublin Core + Erweiterungen in XML Formulierung ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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) ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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". ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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

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

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

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

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

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

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…) ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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