, Franz J. Hauck, Verteilte Systeme, Univ. Ulm, [2006w-MMK-D-VoD.fm, ]

Transkript

1 1.6 Ausspieloptionen (2) Anhalten des Ausspielens PAUSE-Anfrage stoppt alle PLAY-Anfragen (auch gestapelte) optionale Angabe eines Pausezeitpunkts stoppt an bestimmter Stelle Wiederaufnahme des Ausspielens durch neue PLAY-Anfrage D RTSP-Kommandos Anfragenachrichten OPTIONS (C S, S C) Abfrage der vom Server bearbeitbaren Anfragenachrichten Abfrage der vom Client bearbeitbaren Anfragenachrichten DESCRIBE (C S) ANNOUNCE (C S, S C) Senden einer Sitzungsbeschreibung zum Server (z.b. Aufnahmeoperation) Aktualisierung einer Sitzungsbeschreibung beim Client SETUP (C S) PLAY (C S) PAUSE (C S) TEARDOWN (C S) D.18

2 1.7 RTSP-Kommandos (2) Anfragenachrichten (fortges.) GET_PARAMETER (C S, S C) ermittelt Sitzungsparameter Parametertransport im Body der Anfrage und der Antwort Format nicht spezifiziert SET_PARAMETER (C S, S C) setzt Sitzungsparameter Parametertransport im Body der Anfrage Format nicht spezifiziert REDIRECT (S C) Client soll anderen Server kontaktieren RECORD (C S) Server soll Datenstrom aufnehmen z.b. Fernsehprogramm D.19 2 Videocodierung Drei Dimensionen zwei räumliche Dimensionen (Bild) eine zeitliche Dimension (Zeitverlauf) hohe Kompressionsraten erreichbar wg. hoher Ähnlichkeit der Folgebilder h Typische Parameter der Videocodierung Framegröße Größe des Bilds in Pixel (Breite x Höhe) Framerate Anzahl der Frames pro Sekunde Farbwert Anzahl der Bits pro Pixel Codierung des Farbwerts im Farbraum w t D.20

3 2.1 Analoges Fernsehen Ursprüngliche Basis Kathodenstrahlröhre Elektronenstrahl tastet Bildschirm ab Intensität des Strahls erzeugt helle Felder auf dem Bildschirm Farbe: dreifacher Strahl für Grundfarben Rot, Grün, Blau (RGB) Interlaced Abtastung zwei Halbbilder werden hintereinander abgetastet Zwischenräume werden gefüllt (Nachleuchten des Schirms) Flackern wird verringert D Analoges Fernsehen (2) Progressive Abtastung ein komplettes Bild wird abgetastet 25 Bilder pro Sekunde zu wenig (Flackern erkennbar) Film: 24 Bilder pro Sekunde im Dunkeln fällt Flackern nicht auf (Kinosaal) D.22

4 2.1 Analoges Fernsehen (3) Typische Größen aus der Fernsehtechnik PAL europäisches Fernsehformat Format 4:3 25 Frames pro Sekunde interlaced: zwei Halbbilder pro Frame 625 Zeilen, analoger Zeileninhalt 576 Zeilen genutzt, Restzeit für Zeilenrücklauf, Leerzeilen tragen Videotextinformationen digitale PAL-Formate Vollbild: 833 x 625 sichtbares Bild (Super-CIF/4CIF): 704 x 576 CIF (Common Image Format): 352 x 288 QCIF (Quarter CIF): 176 x 144 HDTV: 1920 x 1152 (Format 16:9) D Analoges Fernsehen (4) Typische Größen aus der Fernsehtechnik (fortges.) NTSC amerikanisches Fernsehformat Format 4:3 30 Frames pro Sekunde (eigentlich 29,97) interlaced: zwei Halbbilder pro Frame 525 Zeilen, analoger Zeileninhalt 480 Zeilen genutzt, Restzeit für Zeilenrücklauf digitale NTSC-Formate Vollbild: 700 x 525 sichtbares Bild: 640 x 480 SIF (Standard Image Format): 352 x 240 SIF SP (SIF mit Square Pixel): 320 x 240 QSIF (Quarter SIF): 176 x 120 QSIF SP (QSIF mit Square Pixel): 160 x 120 D.24

5 2.2 Überblick Codierungen Motion JPEG (M-JPEG) Einzelbilder werden mit JPEG codiert Kompressionsrate ~ 10:1 H.261 (1990) / H.263 (1996) symmetrisches Verfahren DCT-basierte Kompression (Diskrete Cosinustransformation) Kompressionsrate ~ 50:1 Motion Pictures Expert Group (MPEG) MPEG-I (1991), MPEG-2 (1994), MPEG-4 (1998) asymmetrisch mit schneller Dekompression und vergleichsweise langsamer Kompression geeignet für On-Demand-Szenarien moderne Rechner codieren in Echtzeit Kompressionsrate ~ 50:1 D H.261 H.261 Video Codierung (1990) Standard der ITU-T (damals CCITT) gedacht für Videotelefon- und Videokonferenzanwendungen Datenrate auf ein Vielfaches der ISDN-B-Kanalrate von 64 Kb/s ausgelegt Zielsetzung konstante Bitrate niedrige Verzögerung von End zu End D.26

6 2.3 H.261 (2) Bildstruktur Makroblöcke 16 x 16 Pixel Basis für Kompression Group of Blocks (GOB) 11 x 3 Makroblöcke dient zur Synchronisation Beginn der Daten hinter einem Synchronisationsmuster erlaubt Start der Decodierung an beliebiger Stelle im Datenstrom Frame 2 x 6 GOBs D H.261 (3) YUV-Farbraum kann aus RGB umgerechnet werden ergibt Helligkeit Y und zwei Farbvektoren U und V Darstellung der Makroblöcke für 16 x 16 Pixel Luminanzinformation Y (Helligkeit) für 8 x 8 Pixel Farbinformation für Rot C r für 8 x 8 Pixel Farbinformation für Blau C b Farbinformation ist subsampled Auge ist empfindlicher auf Helligkeitsunterschiede als auf Farbunterschiede Darstellung als sechs Blöcke à 8 x 8 Pixel Y C r C b D.28

7 2.3 H.261 (4) Codierung eines Makroblocks im Intraframe Transformation in die Frequenzdomäne mittels Diskreter Cosinustransformation (DCT) es entsteht Makroblock von DCT-Koeffizienten Vorteil: viele Koeffizienten gehen gegen Null Quantisierung des transformierten Makroblocks Regelschleife adaptiert Quantisierung zur Erzeugung gleichbleibender Bandbreite verlustbehaftet durch Quantisierung Linearisierung des Makroblocks (Zick-Zack) verlustlose Codierung des Blocks Huffman-Codierung, Lauflängencodierung D H.261 (5) Intraframe (I-Frame) enthält alle Informationen für das komplette Bild Interframe-Codierung (P-Frame, Predicted Frame) enthält pro Makroblock Differenzwerte keine Codierung falls identisch Bewegungskompensation für P-Frames Identifikation von Bewegungsvektoren für einen Makroblock Suchalgorithmus für das Auffinden der Bewegungsvektoren gegenüber letztem I-Frame im Standard nicht festgelegt Brute-Force-Methode: benötigt zuviel CPU-Zeit Einsatz von hierarchische Verfahren mit Subsampling von Blocks D.30

8 2.3 H.261 (6) Bewegungskompensation (fortges.) Codierung Bewegungsvektor Differenz zum ursprünglichen Makroblock Einsatz von I-Frames periodisch zwischen die P-Frames bei Szenenwechseln kaum Bewegungsvektoren detektierbar viele Differenzen D H.261 (7) Blockbild eines Encoders + DCT Quantize RLE/Huff Motion Compens. + + DCT -1 Quantize -1 Motion Estimation Memory Intraframe-Encoding (gelber Anteil) Interframe-Encoding (blauer Anteil) D.32