Videokonferenzsysteme H.L.Cycon FHTW Berlin

VideoKonferenzsysteme Inhalt Überblick Desktop VC Kodierung Audio Video Standards Realisierungen Demonstration VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Was ist VC audio-visuelle Realzeitkommunikation (geringe Verzögerungen < 300ms) symmetrisch (Teilnehmer hören und sprechen, sehen und werden gesehen) VideoKonferenzsysteme

Videokonferenzsystem Klassen Desktop Systeme (DVC) <1000 DM PC+Audio/ Video Peripherie Set Top Systeme 3...8 TDM TV Gerät + Kamera/ Mikrofon Rollabout Systeme 10...50TDM A/V Equipment auf Rollen Room Systeme 50 T...1M DM fest installierte VC Studios VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Verbindungstechnik Telefonnetze (garantierte Bandbreite,teuer) digital ISDN, n*64kbit/s, ATM oder analog 2 Punkt oder Mehrpunktsysteme (mit MCU) nur Audio und Video Internet (stark schwankende Bandbreiten) Computerbasiert HW oder SW Systeme 2 Punkt oder Mehrpunktsysteme Applicationsharing (PC Anwendungen) VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Anwendungen Generelles Business virtuelle Meetings, Service, Teamwork, Interviews Distance Learning Hochschulen, Firmentraining Telemedizin Diagnosen (second opinion), Fernpflege,.. Regierung/Rechtspflege Ministerien (Bonn-Berlin) Zeugenvernehmungen VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme DVC über IP + billig (PC Technik) + leicht bedienbar, + PC Funktionalitäten + flexibel - Zuverlässgkeit abhängig vom OS (MS,Linux..) - A/V Qualität abhängig vom Internetverkehr VideoKonferenzsysteme

Gütekriterien für ein DVC CPU Last der Konferenzmaschinerie (SW Codec oder HW Unterstützung) Video & Audio Qualität Verzögerung Zuverlässigkeit Netzwerk Voraussetzungen (Netzlast, QoS) VideoKonferenzsysteme

Netzstrukturen (Multipoint VC) MCU Maschennetz Sternnetz mit Server VideoKonferenzsysteme

HW Voraussetzungen DVC PC (> 500 MHz CPU bei SW Codecs) Headset (Hörer/Mikrofon) Kamera Grabberkarte/USB Schnittstelle alternat: Videokarte Netzanschluss (INet oder ISDN) VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme DVC VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Grundproblem Video Daten sind extrem datenintensiv, z.B.: eine CIF (352*288) Sequenz erzeugt einen Datenstrom von ca. 36 Mbit/s (Bildrate 15 fps) für Schmalband ISDN oder Modemverbindungs-strecken haben 20...128 Kbit/s => man benötigt Datenkompressionsraten von 1:300...1:1500 oder höher VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Videoformate Bandbreiten VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Video Parameter benötigte Bandbreite (Datenmenge in der Zeit) begrenzt durch Leitungskapazitäten/Speicherplatz wird verringert durch höhere Kompression + Bildqualität (PSNR in dB) wird verringert durch höhere Kompression -(Unschärfe, Störungen) Bildfolge Frequenz (Fps) begrenzt durch Rechengeschwindigkeit VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Optimimierungs Raum Rate-Distortion vs Complexity Ziel 40 40 Bildqualität 38 38 PSNR (dB) 36 36 20 20 Kompressions 20 Rate 25 25 15 Rechenzeit (Komplexität) 30 30 10 VideoKonferenzsysteme

Video Kompressions Konzepte (verlustbehaftet) Einzelbildkompression durch Entfernen redundanter und visuell irrelevanter Anteile (Transformations Kodierung) Verringerung der zeitlichen Redundanz (Prädiktions Kodierung: DPCM, Motion Compensation) VideoKonferenzsysteme

Transformationsbasierte Codierung Q PC/C Eingangsbild Kompressor Bitstrom Transformation: Dekorrelation, Kompaktierung von Energie, realisierbar durch schnelle Algorithmen, reversibel Quantisierung: Eliminierung psychovisuell irrelevanter Information, irreversibel Prä-Coder: Vorverarbeitung zur weiteren Eliminierung statistischer Redundanz, reversibel Coder: Erzeugung Codes variabler Länge, reversibel VideoKonferenzsysteme

Zeitliche Redundanz Reduktion Prädiktive Kodierung Coding Prediction Dec Encoder Decoder DPCM t GOP VideoKonferenzsysteme

Videokompressionsstandards VideoKonferenzsysteme

Kommunikationstandards H.320,H.323: ITU-T Umbrella-Standards für A/V & MM Konferenzen über ISDN bzw. “Paket vermittelte” Netze (dh. Intranet bzw. Internet) regelt: Videocodierung (H261/H263) Audiokodierung (G.722,...G.729) point to point, Multipoint VC, VoIP (Internet Telefonie) VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Realisierungen Netmeeting (SW) CuseeMe (SW) Picture Tel (HW) Lucent (HW, SW) VCON (HW) ... Davico (SW) VideoKonferenzsysteme

Multipointkonferenzsystem Davico VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme

Technische Details Davico Software Lösung Waveletbasierter Video Codec MP3 Audio Codec multipointfähig ohne MCU Unicast/Multicastfähig Qualität skalierbar für verschiedene Banbreiten VideoKonferenzsysteme

Unicast / symmetrische Verbindungen Multicast VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme

VideoKonferenzsysteme Ausblick Mehr Bandbreite! UMTS => mobile VCs 3D Konferenzen + VR „visuelle Vernetzung“ Verkehr von der Strasse ins Netz VideoKonferenzsysteme