H.323 systémy Adobe Connect Video s vysokým rozlišením Platforma UltraGrid. Softwarové řešení přenosu vysoce kvalitního videa

H.323 systémy

Adobe Connect

Video s vysokým rozlišením

Platforma UltraGrid

Softwarové řešení přenosu vysoce kvalitního videa Petr Holub, Vít Rusňák, Jiří Šišma

SITOLA HiTech UKB Brno, 2012–01–24 1/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Přehled přednášky

H.323 systémy Adobe Connect Video s vysokým rozlišením Platforma UltraGrid Stereoskopické video Komprese

2/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

H.323 a SIP s krátkou odbočkou ke Skypu

3/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Obsah

• Motivace • Rozdíly H.323 vs. Skype • Architektura H.323 • Krátká odbočka k SIPu • Problémy – co nás může

potkat • Do’s & Don’ts

4/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Co jsou videokonference Přenos obrazu a zvuku mezi alespoň dvěma oddělenými lokalitami v reálném čase.

Scénáře • osoba – osoba • osoba – skupina • skupina – skupina

Technologie • H.323 – videokonferenční standard, HW i SW zařízení • Skype – na propojení s H.323 infrastrukturou se pracuje • SIP – VoIP, propojen s H.323 5/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Proč videokonferovat?

Výhody • Šetří čas • Šetří peníze • Dobrá dostupnost

Případy užití • Distance-learning (kurs PA177) • „Masové” přednášky • Spolupráce geograficky rozptýlených týmů (CEITEC, EGEE,

EUAsiaGrid)

6/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Skype vs. H.323 Skype • videokonference o max. 10

účastnících • určeno pro použití na PC,

tomu odpovídají i HW možnosti • proprietární, centralizovaný • nižší celkové náklady

H.323 • všechny možné scénáře • samostatná zařízení → vyšší

kvalita obrazu i zvuk • otevřené standardy • finančně nákladné pro

jednotlivce (vybudování infrastruktury)

7/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Základní elementy • Terminály • MCU (Multipoint Control Unit)

• Gatekeeper

8/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Terminály • Koncový bod H.323 infrastruktury • Rozhraní pro uživatele • Nutná podpora pro přenos audia (video ne nutně) • Při dvoubodovém spojení komunikují terminály přímo

9/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

MCU – Multipoint Control Units • Umožňují vícebodovou videokonferenci (3 a více) • Systém virtuálních videokonferenčních místností • Terminály se připojují do MCU

10/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Další vlastnosti H.323 • Adresace pomocí IP adres (nativní), tel. čísel, případně

[email protected] • Běžně zajištěn překlad IP adres (obdoba DNS) • Zařízení řízená gatekeeperem jsou sdružena v tzv. zóně. • Podpora pro dva video kanály – lidé + počítač

11/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

H.323 a SIP • Telekonference mnohdy stačí • Podpora H.323 i SIp u mnoha HW i

SW klientů • Propojení H.323↔SIP v rámci

akademické sítě • https://sip.cesnet.cz/cs/start • Pro zájemce možnost vytvořit SIP

účet [email protected] • Volání do telefonních sítí řeší

jednotlivé instituce samy • Technologicky je možné propojit

spolupracující instituce (LSU↔MU) 12/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Klienti • SJPhone (http://www.sjlabs.com/sjp.html) • Mirial (http://www.mirial.com/) • ConferenceMe

(https://mcu.arnes.si/help_conferenceme.html) • Návody pro SJPhone a Mirial: http:

//tarmenel.ics.muni.cz/tutorial/

Problémy SW klientů • Aktualizace knihoven/ovladačů (občas i u HW

klientů) způsobuje problémy • Kvalita zvuku →

lze řešit kvalitním příslušenstvím (USB zvukové karty), např. Sennheiser PC166 USB 13/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

IP telefony

• Chytré telefony s Wi-Fi podporující SIP • Symbian: Nokia E51 – E75 • Windows Mobile: HTC Vox, Herald,

Touch Diamond, Touch HD • iPhone 3G • http://support.zcu.cz/index.

php/IP_telefonie/

14/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Zdroje problémů

• Problémy na síti • Chyby konfigurace a aplikací • Selhání techniky • Bezpečnostní politiky organizace

15/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Druhy problémů

• Nefunkční zvuk, fungující obraz • Nefunkční obraz, funkční zvuk • Výpadky obrazu v průběhu

videokonference • Výpadky zvuku v průběhu

videokonference • Firewally

16/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Řešení problémů • Mějte připravené záložní kanály (ICQ, Jabber) • Trénink uživatelů – Těžce na cvičišti ... • Kontaktujte správce ICT

17/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Před zahájením videokonference

• Pokud využíváte sdílenou místnost,

nezapomeňte si ji rezervovat • Před důležitými akcemi je vhodné zkusit

vše „nanečisto“ • Zkontrolujte techniku (mikrofony,

zobrazovací zařízení) • Upravte světelné podmínky • Domluvte se, kdo zahajuje hovor • Zavřete dveře

18/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Během videokonference • Představte účastníky, oznamujte, pokud dorazil někdo nový • Oznamte, že ztlumíte mikrofon – druhá strana by si mohla

myslet, že došlo k technickým problémům • Oznamujte, pokud potřebujete přenastavit kameru • Nešeptejte si se sousedem (vše je slyšet) • Neklepejte prsty, propiskami či jinými předměty do stolu

(mikrofony), nevydávejte rušivé zvuky • Je potřeba počítat s krátkou prodlevou pokud chcete reagovat na jiného účastníka. • Udržujte oční kontakt s protější stranou • Mějte ovladače na dosah

19/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Obecné rady • Buďte sami sebou • Snažte se mluvit jasně a zřetelně ale NEKŘIČTE • Zbytečně negestikulujte • Nepřerušujte jiné mluvčí, neskákejte do řeči druhým (latence) • Vhodně se oblékejte (pruhované oblečení / chrastící šperky)

20/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Shrnutí prezentace

• Motivace • Rozdíly H.323 vs. Skype • Popis klíčových prvků H.323

architektury • Možnosti SIP-telefonování • Problémy • Osvědčené rady

21/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Videokonference v přednáškových místnostech UKB

• v UKB videokonference i pro spojování poslucháren v areálu • tj. posluchárny 114, 116, 132, 205, 206, 234, 235, 236, 305, 306,

333, 334 v libovolné kombinaci • jednodušší řízení • uniformní i pro použití navenek

• nevýhody oproti lokálnímu spojení • mírná latence • neoptimální pro dokonale plynulý přenos filmu

22/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Spuštění spojované přednášky v UKB

• zapneme posluchárnu • vybereme spojení do příslušné místnosti (nebo více) • spustí se systém v podřízené místnosti a videokonference • podřízené místnosti dostávají obraz z posluchárny, prezentaci

a zvuk • videokonferenci máme na příhledu • slyšíme zvuk z podřízené místnosti

• ukončí se • rozpojením konference • nebo vypnutím systému

23/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Spuštění spojované přednášky v UKB

24/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Videokonference v UKB – nastavení podřízené místnosti • posluchači v podřízené místnosti mají k dispozici regulaci

hlasitosti a úplné vypnutí zvuku (mute) • je dobré to studentům sdělit pro nestandardní případy

• jiné funkce řídícího systému nejsou v podřízené místnosti

dostupné • nastavení světel a zatemnění v podřízené místnosti • nic se nenastavuje • světla a žaluzie lze řídit vypínači na stěně • nezávisle na režimu AV techniky • nicméně zvažujeme, zda je vhodné nastavit „standardizované

prostředí“

25/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Videokonference mimo posluchárny UKB • z hlediska lokální posluchárny je to stejné • přístup k řízení videokonference ovládacím panelem • zapneme posluchárnu a připojíme se na videokonferenci • IP adresou vzdáleného místa, SIP identifikací, . . . • možnosti vzdáleného místa závisejí na jeho vybavení • vzdálené místo se samo nezapne • samozřejmě nelze řídit osvětlení a podobně

• příklad: v rámci projektu akutně.cz jsou k dispozici mobilní

videokonferenční jednotky ve FN Brno • přenos z operačního sálu

• standardně není povoleno volání na konferenční jednotky

v posluchárnách • je-li potřebné, kontaktujte techniky

• předpokládáme spíše asistenci technika (kl. 2933) 26/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Ovládání videokonference – vytáčení

27/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Ovládání videokonference – hlavní menu

28/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Ovládání videokonference – řízení kamery

29/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Adobe Connect

30/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Adobe Connect

• Softwarové řešení do prohlížeče • Využívá technologie Adobe Flash • Součást národní e-Infrastruktury CESNET • napojení na federalizovanou autentizaci/autorizaci • do konce roku rezervační systém (zatím email na [email protected]) • do budoucna napojení na SIP

31/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Adobe Connect

• Funkcionalita • virtuální místnosti, do nichž se řídí přístup • vícebodový obraz a zvuk • všichni mohou mluvit • sdílení souborů (persistentně v místností) • sdílení pracovní plochy či jednotlivých aplikací (vyžaduje add-in) • hlasování • společné psaní poznámek • break-out místnosti

32/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Adobe Connect

• Výhodné kombinovat s H.323 • H.323 na obraz a zvuk • Connect na sdílení dat, plochy, hlasování, poznámky, atd. • Problémy obdobné jiným SW řešením • Testovací místnosti • http://connect.cesnet.cz/pokus/ • http://obelix.cesnet.cz/pokus/

33/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Adobe Connect

34/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Adobe Connect

35/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


36/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Proč chtít video s vysokým rozlišením? • Rozlišení • zmenšení pozorovací vzdálenosti • imerze díky ,,obklopení obrazem‘‘ (kinetóza u Ultra-HD videa)

• barevná reprodukce (vzorkování, hloubka) • odstranění posterizace barevných přechodů • přenos digitálních obrazů • úpravy barev 37/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

HD a post-HD formáty • rozlišení – HD, 2K, 4K, 6K a ultra-HD 6K. . . 6114 × 4668

4K. . . 4096 × 3112 4K. . . 3996 × 2160 4K. . . 4096 × 1716 2K. . . 2048 × 1556 HD. . . 1920 × 1080 HD. . . 1280 × 720

• DCI SMPTE DC28: formát 4K 4K 2K 2K

horizontálně 4096 3996 2048 1998

vertikálně 1716 2160 856 1080

poměr 2.39 1.85 2.39 1.85

pixel 1:1 1:1 1:1 1:1 38/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

HD a post-HD formáty • barevné vzorkování – 4:4:4 • pro ,,přirozené‘‘ scény obvykle stačí 4:2:2

• problém např. barevné grafy, snímání obrazovky

• barevná hloubka – 10/12/14/16 b • používání prostoru YUV/YCrCb • precizní vzorkování jasové složky • postprodukce: např. color grading 39/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Uživatelé

• obecná prostředí pro spolupráci • kvalita videa by měla být co ,,nejlevnější‘‘ • vědecká práce a spolupráce • výstupy simulací a vizualizací • umění a restaurátorství • medicína • HD dnes z řady přístrojů • stereo-HD z endoskopů a mikroskopů

40/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Uživatelé Nature 2001;413:379–380

41/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Uživatelé

• filmový průmysl • HD nedostatečné • skenování kvalitních filmů: 4K/6K • produkce materiálu ve 4K (Dalsa Origin, RedOne, . . . ) • krizové řízení • potřeba vysokého rozlišení i za cenu nižší obnovovací frekvence • Kdy potřebují uživatelé nízkou latenci? • prostředí pro spolupráci • ovládání přístrojů na dálku

42/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Systémy pro nízkolatenční přenosy HD a post-HD videa

• HW řešení – přenos HD-SDI po IP • NTT i-Visto • CESNET MVTP-4K • NTT 4K JPEG2000 kodek • SW řešení • ResearchChannel iHDTV • CESNET UltraGrid

43/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Systémy pro nízkolatenční přenosy HD a post-HD videa Přenos HD-SDI po IP (1920 × 1080, 1.485 Gbps, přenášené přes SDI, SMPTE 292M) • Výpočet šířky pásma 2200 ∗ 1125} ∗ |{z} 30 ∗ |{z} 30 ∗ | {z rozlišení

bitů/bod

fps

2/3 |{z}

= 1.485.000.000 bps

4:2:2 vzorkování

• Rozlišení: 1920 × 1080 je efektivní rozlišení, ale po započtení mazacích řádků je celkové 2200 × 1125. • Barevná hloubky: 10 bitů/bod/barevnou složku =⇒ 30 bitů/bod (YUV) • Počítače obvykle nezobrazí víc než 8 bitů/složku (avšak důležité

pro editování) • Snímková frekvence: 24p, 25p, 29.97p, 30p, 50i, 59.94i, 60i • Vzorkování: obvykle 4:2:2 • proč 4:4:4? 44/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


bitů/bod

fps

2/3 |{z}

= 1.485.000.000 bps

4:2:2 vzorkování



H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


bitů/bod

fps

2/3 |{z}

= 1.485.000.000 bps

4:2:2 vzorkování



H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


bitů/bod

fps

2/3 |{z}

= 1.485.000.000 bps

4:2:2 vzorkování



H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


bitů/bod

fps

2/3 |{z}

= 1.485.000.000 bps

4:2:2 vzorkování



H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Cíle • Technologie • dostupná platforma pro přenos obrazu s vysokým rozlišením a nízkou latencí • rozlišení: HD, 2K, 4K • latence: ideálně pod 100 ms, prakticky 83–150 ms podle použitého HW • využití komoditního vybavení • PC s Linuxem, Mac OS X • běžně dostupné grabovací karty • běžně dostupné GPU karty • datové toky • >1Gb/s pro nekomprimované video • <1Gb/s pro nízkolatenčně komprimované video • 10Gb Ethernet umožňuje vysokou kvalitu, ale už není nezbytný • dosažení nižší latence je omezeno komoditním vybavením • open-source software 49/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Cíle

50/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Cíle

51/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid 0.9 posun směrem k produkčnímu software

• Stabilizace funkcionality, která byla dříve dostupná pouze v

různých experimentálních verzích • podpora HD/2K videa (4:2:2, 4:4:4) • podpora dlaždicového SuperHD (4K) videa (s Linsys Quad/i,

DeckLink Quad, případně více kartami DeckLink) • přehrávání nativního SuperHD/4K (s kartou Kona 3/3G) • podpora zobrazování na SAGE • plná podpora vícekanálového audia (PortAudio, Jack, zvuk

vložený v HD-SDI) • podpora po mono zařízení (např. mikroforny s odečtem ozvěny)

52/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


• Stabilizace funkcionality, která byla dříve dostupná pouze v

různých experimentálních verzích • komprese DXT1/DXT5 na GPU (dekomprese je prakticky

zdarma) • renderování čistě přes OpenGL na MacOS X • plně duplexní provoz (jedna stanice může pracovat zároveň

jako vysílač i přijímač) • paketizace na libovolnou délku rámců (malé rámce omezují

výkon) • opravování chyb • end-to-end latence od 2.5 frames (83 ms, AJA Kona3 →

DeckLink HD, včetně běžné kamery s HD-SDI výstupem a počítačového displeje) • podpora vícebodových přenosů pomocí reflektorů UDP paketů (příp. optického multicastu) 53/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


• Podporované platformy • Linux • testované distribuce: Ubuntu, Fedora, Debian, OpenSUSE • MacOS X 10.5, 10.6 • Podporovaný a testovaný hardware • BlackMagic Intensity (Linux & Mac) • BlackMagic DeckLink HD (Linux & Mac) • BlackMagic DeckLink Quad (Linux & Mac) • BlackMagic MultiBridge (Linux & Mac) • AJA Kona & Kona 3G (Mac) • DVS Centaurus & Centaurus II (Linux) • Linsys Quad/i (Linux) • ClearOne Chat 150 (echocancelling mic) 54/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


• Uvolněno 18. 10. 2011 • distribuce zdrojových kódů • aktualizovaná dokumentace • protokoly z referenčních měření • balíčky pro jednotlivé distribuce

55/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid 1.0

• Vlastnosti • nový formát paketů založený na RTP, který podporuje vysoké toky a libovolný obsah (CESNET TR 24/2010) • snímání nativního 4K (záleží na dostupnosti DeckLink 4K) • nativní audio (ALSA na Linuxu, CoreAudio na MacOS X) • GPU komprese/dekomprese JPEGu • podpora karet DeltaCast (přenos kompletního HD-SDI signálu) • jednoduché GUI • Plánovaní vydání: prosinec 2011

56/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Jak si UltraGrid stáhnout a nainstalovat?

• Software pod BSD licencí • Dostupný z http://ultragrid.sitola.cz/

57/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Příklad přenosů na platformě UltraGrid

58/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


59/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid


60/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

SAGE • Dělené displeje • efektivní způsob jak dosáhnout vysokého rozlišení na velké ploše • používá se i u 4K displejů (2×2 2K displeje)

• SAGE – middleware pro ovládání dělených displejů (EVL) • interceptování OpenGL volání • přímé dodávání dat SAGE

61/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

SAGE

62/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

SAGE

63/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

SAGE

64/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

SAGE • Architektura

65/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid a SAGE

• Režimy zobrazování • zobrazování videa na velké obrazovce • zobrazování více videí • Mechanismus fungování • UltraGrid může použít OpenGL backend na rendering dat (GLSL programovatelné transformace) • UltraGrid dodává raw obrazová data knihovně libSAIL • libSAIL posílá data na SAGE receivery v závislosti na pozici okna (určuje fsManager) • SAGE receiver renderuje textury (scaling, rotace)

66/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid a SAGE

67/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid a stereoskopické video

• Implementace stereoskopického videa • dva nezávislé obrazy, případně složené do jednoho • prokládání obrazů v čase • prokládání obrazů v prostoru • Implementace v UltraGridu • využívá obecného dlaždicového přenosu • použití vícevstupových karet • použití více karet stejného typu (zatím jen BlackMagic na Linuxu)

68/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid a stereoskopické video • SuperComputing’11 • 2× Panasonic TM900 (cca 23.000/kus) • 2× BlackMagic Intensity Pro (cca 5.000/kus) • displeje od Planar Systems (cca $7.000/kus :) ) • UltraGrid s GPU shaderem umožňujícím prokládat obrazy

69/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

UltraGrid a komprese

• Data mohou být libovolně transformována, záleží jen na

dostatečné propustnosti • CPU komprese: DXT1 • GPU komprese: DXT1, DXT5, M-JPEG, do budoucna M-JPEG2000

70/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Platforma UltraGrid

• Nízkolatenční softwarové přenosy HD, 2K a 4K videa • Podpora vícebodových přenosů • Využití komoditního HW • Open-source • Stabilizace implementace • Dostupné z http://ultragrid.sitola.cz

71/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Zdroje obrázků

kromě naší vlastní zahrádky • http://pictofigo.com/ • http://www.clipartguide.com/ • http://www.openclipart.org/ • http://www.sitola.cz/ • http://softwarehardwaresolution.com/firewall-scheme.html/

72/73

H.323 systémy

Adobe Connect


Platforma UltraGrid

Děkujeme za pozornost! Dotazy?

SITOLA [email protected] 73/73

H.323 systémy Adobe Connect Video s vysokým rozlišením Platforma UltraGrid. Softwarové řešení přenosu vysoce kvalitního videa

Recommend Documents