Streaming Media Kinoerlebnis im Internet?
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- Sara Langenberg
- vor 8 Jahren
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1 Streaming Media Kinoerlebnis im Internet? Veranstaltungsreihe IT meets Science Karsten Morisse Osnabrück, Überblick Streaming Media und Webcasting Technologien Anwendungen & Nutzen Fazit 2 1
2 FH OS: Medieninformatik 8 2. Praxissemester / Diplomarbeit Hauptstudium 7 Objektorient. Analyse und Design Computergrafik und Animation Management Methoden Audio- und Videotechnik Netzwerkprogrammierung 6 Betriebssysteme Kommunikationsnetze 5 1. Praxissemester Wahlmodul Medienrecht Wahlmodul Wahlmodul 4 Software Engineering Datenbanken Bildverarbeitung Benutzeroberflächen Autorensysteme Wahlmodul Grundstudium 3 Algorithmen und Datenstrukturen BWL und Projektmanagement 2 Objektorientierte Programmierung Digitaltechnik und Rechnerarchitektur Technische Grundlagen Elektrotechnik Akustik und Optik 1 Grundlagen der Informatik Mediengestaltung Gestaltungslehre www-programmierung Wahlmodul Wahlmodul Mathematik für Informatik Grundlagen der Mathematik 3 FH OS: Streaming Projekte Vergleich/Evaluation Streaming-Systeme Internet-Radio: Campus Radio Aktiv Video-Streaming Lehrmaterial Studentische Videoproduktionen 4 2
3 Streaming Media Kinoerlebnis im Internet? Streaming Media und Webcasting Technologien Anwendungen & Nutzen Fazit Karsten Morisse Streaming - Was ist das? Download Technologie Erfordert Abwarten bis gesamtes Datenfile auf Harddisk gespeichert ist Benötigt eine Menge freier Festplatten-Kapazität Benutzer hat eine Kopie des Mediums auf der Festplatte (DRM!) Streaming Technologie Stream: kontinuierlicher Datenfluss, der digitale Audio/Video-Signale transportiert Streaming: Prozess der Verteilung von digitalen A/V- Signalen im Netzwerk Ermöglicht eine praktisch sofortige Wiedergabe von A/V 6 3
4 Streaming-Konzepte Streaming-System Live Streaming Encoder, Server, Client/Decoder Pull Solche Informationen, die der Empfänger abfordert Intranet/ Internet Push Vom Sender ausgehende Informationen Streaming-Konzepte On demand Streaming Echtes Streaming Pseudo-Streaming Webcasting: Versorgung großer Zuschauermengen mit Streaming-Inhalten K. Morisse: Streaming Media OS, Anwendungsbeispiele Rundfunk Fernsehen im Internet N-TV ( Viva ( Deutsche Welle ( Radio im Internet (Liste der Top 75 Webcaster) K. Morisse: Streaming Media OS,
5 Anwendungsbeispiele Business-TV Live On Demand K. Morisse: Streaming Media OS, Anwendungsbeispiele Filmangebot im Internet (Trailer) K. Morisse: Streaming Media OS,
6 Anwendungen Types of Audio Streams Music not found on Local Radio News & Info not found on Local Radio MP3 Audio Music from Napster News reports Radio Stations 22% 22% 22% 24% 24% 25% Music 44% Quelle: Edison Media Research, The Need for Speed, 2001 ( 11 Anwendungen Type of Video Streams Video from TV stations 20% Newcasts Short or Full-Length Movies Sports Highlights Weather Forecasts 27% 29% 31% 34% Music Videos 42% Movie Trailers 51% Quelle: Edison Media Research, The Need for Speed, 2001 ( 12 6
7 Webcasting: A/V im WWW Datenvolumina Audio x 16 x 2 1,4 Mbps Video 768 x 576 x 25 x Mbps Netzbandbreiten ATM > 100 Mbps LAN Mbps ISDN px64 kbps PSTN 56 kbps GSM 8 kbps UMTS 384 kbps Hauptproblem: Netzbandbreite Download-Technologie nutzbar für kurze A/V-Clips, nicht für längere oder Live-Medien Nur Streaming-Technologie ermöglicht sofortige Wiedergabe Geringe Bandbreite und keine garantierte Dienstegüte: Übertragungsfehler und Paketverluste CD-Player hat 25-fach höhere Datenrate für Audio-Signal als eine 56k Modem Verbindung. Bei Video noch sehr viel höher. fi Effiziente Kompression erforderlich Video Data Compression Channel Expansion Video Data 13 Webcasting: Video im Internet Gute Qualität (full-screen, full-motion Video): hohe Bitrate (> 1 Mbps) erforderlich Niedrigere Bitrate Reduzierte Bildgröße (z.b. 352x288) Reduzierte Bildrate (z.b fps) Reduzierte Auflösung, Farben, Bewegungsvektoren,... Video im Internet: beinhaltet alle diese Einschränkungen Video im Internet Mäßige Bildqualität Schlechte Bewegungsauflösung Kleine Bildgröße Informationsinhalte Entertainment 5890 kbps 154 kbps 56 kbps 14 7
8 Streaming Media Kinoerlebnis im Internet? Streaming Media und Webcasting Technologien Anwendungen & Nutzen Fazit Karsten Morisse Herausforderungen des Streaming Charakterisierung von Datenströmen Asynchroner Übertragungsmodus: Ohne zeitliche Restriktionen Synchroner Übertragungsmodus: Maximale Ende-zu-Ende- Verzögerung Isochroner Übertragungsmodus: Max. + min. Ende-zu-Ende- Verzögerung Audio-/Video-Streaming: festes zeitliches Raster fi isochrone Übertragung IP-Netz: Router arbeiten nach Best-Effort-Prinzip Treten in bestimmten Netzsegmenten Überlasten auf: Router speichern die Pakete fi Verzögerungen Wird Kapazitätsgrenze der Speichers überschritten: Verwerfen der Pakete fi Paketverlust Herausforderung des IP-Streaming Liefere isochronen Audio/Video Dienst hoher Qualität in asynchron geprägtem Best-Effort-Umfeld 16 8
9 Technologien und Standards Ohne offene Standards kein Internet Evtl. proprietäre System, wie AOL, CompuServe IETF: Internet Engineering Task Force Offener Verbund von Firmen, Betreibern, R&D Beschäftigt sich mit der Evolution der Internet-Architektur W3C: World Wide Web Consortium Entwickelt interoperable, offene Standards (z.b. XML, HTML, CSS, SMIL,...) MPEG: Moving Pictures Experts Group Codierung Audio/Video Beschreibung von Objekten (Metadaten) ITU: International Telecommunication Union Arbeitsbereiche: Netze und Dienste Standardisierung in den Bereichen Radio- und Telekommunikation 17 Protokolle des Webcasting IP Unicast: Punkt-zu-Punkt Übertragung Quelle sendet individuelle Kopie des Signals an jeden, der Signal anfordert IP Multicast: Broadcasting für Benutzergruppe Erweiterung des IP Quelle sendet eine Kopie des Signals an Gruppenadresse. Signal erreicht alle Empfänger, die Signal empfangen wollen RTP / RTCP: Real-time Transport Protocol Applikation mit Echtzeitdaten Ermöglicht Synchronisation, Ausgleich bei variabler Verzögerungszeit und Paketverluste RTSP: Real-time Streaming Protocol Fernbedienung im Internet Steuerungsprotokoll zwischen C/S RSVP: Ressource Reservation Protocol Unterstützt QoS im Netzwerk für spezielle Datenströme weist Netzwerk-Ressourcen zu 18 9
10 IP Unicast & Multicast IP Unicast Jeweils 3 Kopien der gleichen Daten (D) werden in einer Punkt-zu-Punkt Verbindung als D1, D2 und D3 zu den Empfängern 1, 2 und 3 übertragen IP Multicast Eine einzige Kopie der Daten (D) wird mittels Multicast zu den Empfängern 1, 2 und 3 übertragen 19 Standards für Bild & Video Kodierung Reihe stehender Bilder M-JPEG2000 JPEG Stehende Bilder Flexible stehende Bilder Beschreibung des Inhalts JPEG2000 MPEG-7 ISO/IEC MPEG-1 Video CD H.261 V2 MPEG-2 Digital TV H.263 V1 MPEG-4 V1 V2 H.263 V2 Basis für Multimedia Anwendungen Videotelephonie, Kommunikation mit geringer Bitrate MPEG-4 V3 V4 H.263 V3 MPEG-21 Elektronischer Handel mit AV Inhalten H.26L Video Kommunikation ITU-T
11 MPEG-4 Motivation TV / Film AV-Data Applikationen, für die MPEG-4 entwickelt wird Interactivity Computer Cellular Network Telecommunication Applikationen mit interaktiver Auswahl und Manipulation einzelner Bildelemente durch den Anwender Struktur der Bildelemente 1999: ISO/IEC (Coding of Audio-Visual Objects, MPEG-4, V1) 21 Streaming Systeme Quelle: Wegner, Streaming Media 23 11
12 Web-Server vs. Streaming-Server Pro Pseudo-Streaming Gesicherte Übertragung (TCP, Retransmission von Paketen) Geht durch Firewall (HTTP- Port ist üblicherweise frei) Wiedergabe während Download (bei hinreichend schneller Verbindung) Kein spezieller Server notwendig Contra Pseudo-Streaming Kein Broadcast oder Multicast Keine Live-Übertragungen Kein wahlfreier Zugriff möglich (z.b. Kapitelauswahl, Spulen) Erzeugt Kopie auf lokalem System Pro Streaming Live Übertragungen Broadcast + Multicast Random Access auf Daten Kein Platzbedarf beim User Ermöglicht dem User keine Kopie Benötigt nie mehr Bandbreite als notwendig Adaption an verfügbare Bandbreite Contra Streaming Bitrate des Streams durch verfügbare Bandbreite begrenzt Paketverluste Geht i.a. nicht durch Firewall Erfordert Streaming Server 24 Streaming in Intra- und Internet Hauptprobleme Bereitstellung der Inhalte in angemessener Qualität bis zu jedem Arbeitsplatz Sicherheitsaspekt: Schutz der Inhalte vor unbefugtem Zugriff Einflussfaktoren Netz Last-Mile-Technologie 25 12
13 Streaming im Intranet: Netztopologie Problematisch Netzlast beim Server Bandbreite (10 Mbps) muss auf alle Teilnehmer aufgeteilt werden Geswitchtes Netz Dedizierte Leitungen: Hohe Last am Server, dann rasche Verteilung über Netz 26 Content Distribution Broadcast Netze: Bringe Content zum User Real Networks Real Broadcast Netzwerk Angemietetes Backbone Zentrale Organisation: Signalzuführung in Seattle Splitting Dt. Telekom Quelle. Wegner, Streaming Media Telekom Broadcast Netzwerke Eigenes Streaming-Backbone > 10 Knotenpunkte, > 100 Server Bis zu User parallel Weitere: Akamai, Inktomi,... Quelle
14 Endgeräte Endgeräte für Streaming-Technologie PC Set-Top-Boxen Handhelds Streaming Media Kinoerlebnis im Internet? Streaming Media und Webcasting Technologien Anwendungen & Nutzen Fazit Karsten Morisse 14
15 Anwendung und Nutzen Ausbreitung über Internet unbeschränkt Geringere Kosten für individuell ausgerichtete Rundfunkprogramme im Vergleich zu Radio oder TV (T, S, C) Sofortige Verbreitung von Nachrichten und aktueller Information (authentische Informationen) Flexible, d.h. persönliche Anpassung der Informationsübertragung an die speziellen Nutzerinteressen (z.b. Mitarbeiterinformation) Zugeschnittener Verteilweg zu begrenzter Zuhörerschaft über Intranet, Extranet oder über das Internet auf Subskriptionsbasis 30 Anwendung und Nutzen Unternehmenskommunikation Anforderung: Verständlichkeit, Motivation Schnelligkeit, Wirtschaftlichkeit A/V als authentische Berichterstattung für Mitarbeiter-Information & Weiterbildung Kunden-Information Motivation: Emotionale Kraft des Bildes A/V als Einstieg/Anreiz in Informationsprozess Wahrnehmen - Vertiefen - Umsetzen Push und Pull-Angebote Mehrwert Sender: Effizienzsteigerung, Evaluationsfähigkeit Empfänger: Personalisiert, Interaktivität, Push+Pull Achtung: Content drives Technology 31 15
16 Streaming Media Kinoerlebnis im Internet? Streaming Media und Webcasting Technologien Anwendungen & Nutzen Fazit Karsten Morisse Fazit: Kino im Internet? Audio: in hoher Qualität für eine große Teilnehmerzahl verfügbar (MP3 und Nachfolger) MS: 5.1 Surround Sound für Web (Windows Media 9) Video: Technologisch sind aktuelle Standards bei weitem noch nicht ausgereizt (Kodierung audiovisueller Objekte) Moderne Kompressionsverfahren erreichen bei 1-2 Mbps sehr gute Bildqualität Howard Gordon (Xing Technologies, 1998): 5 years from now is a reasonable estimate for broadcast quality video on the Internet. This is an infrastructure issue, satisfied by local-loop access technologies such as ADSL and cable modems
17 Fragen? Karsten Morisse Fon: Folien:
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