A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Sistemas Multimídia por Wandreson Luiz Brandino wandreson.com

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Sistemas Multimídia por Wandreson Luiz Brandino wandreson.com"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas Multimídia por Wandreson Luiz Brandino wandreson.com
Sistemas Multimídia

2 Sistemas Multimídia Sumário Introdução Conceitos Básicos
Dados Discretos (texto e imagem) Dados Contínuos (áudio e vídeo) Aplicações Multimídia Stand-Alone Sistemas Multimídia

3 Sistemas Multimídia Sumário (cont.) Aplicações Multimídia Distribuídas
Vídeo-Conferência Vídeo sob Demanda Correio Eletrônico Multimídia Sistemas de Autoria HTML puro FrontPage Meios Ópticos de Armazenamento Sistemas Multimídia

4 Sistemas Multimídia Sumário (cont.) Compressão de Dados
Camada de Transporte Camada de Redes Qualidade de Serviço Sincronização Multimídia Modelos Hipermídia Outros Sistemas Multimídia

5 Objetivos do Curso Fornecer uma visão teórica e prática da área de multimídia stand-alone e distribuída, abordando aspectos relativos ao armazenamento, transmissão e apresentação da informação multimídia. Identificar os requisitos básicos para o processamento das informações multimídia Sistemas Multimídia

6 1. Introdução O que é Multimídia?
Tecnologia interdisciplinar que permite a manipulação e integração, em computador, de diversos formatos de mídia (textos, imagens, áudio e vídeo). Sistemas Multimídia

7 1. Introdução A multimídia só se tornou uma realidade graças ao avanço em diversas áreas da computação: Novas Interfaces Gráficas Grande capacidade de armazenamento Novas rede de alta velocidade Sistemas Multimídia

8 1. Introdução Sistemas Multimídia são um conjunto de Hardware e Software que possibilitam: criar, manipular, armazenar, transmitir e exibir informações de diversas natureza, como: texto, gráficos, imagens estáticas, voz (áudio) e vídeo Sistemas Multimídia

9 1. Introdução As aplicações multimídia são divididas em dois grandes grupos: Multimídia Distribuída Multimídia não-distribuída (Stand-Alone) Sistemas Multimídia

10 1. Introdução Multimídia Distribuída:
Executadas com o auxílio de redes de computadores. As informações estão distribuídas em redes de computadores, podendo estar armazenada em diversos servidores com o objetivo de compor uma única apresentação multimídia Sistemas Multimídia

11 1.1 Multimídia Distribuída
Cenário clássico de aplicações multimídia distribuídas: Sistemas Multimídia

12 1.2 Multimídia Stand-Alone
Nas aplicações multimídia Stand-Alone, todos os dados para a manipulação e apresentação dos dados multimídia encontram-se em uma única máquina. Sistemas Multimídia

13 1.3 Aplicações Várias aplicações podem ser vislumbradas a partir da união de multimídia + comunicação: Apresentações Multimídia Vídeo Conferências Aprendizado à Distância Trabalho Cooperativo Difusão de programas de áudio e vídeo Sistemas Multimídia

14 1.3 Aplicações Sistemas de Informação Tele-diagnóstico Médico
Catálogos de Venda Correios Eletrônicos Multimídia Publicidade Turismo Escritório Etc Sistemas Multimídia

15 1.4 Sistema de Comunicação
As novas aplicações multimídia afetam profundamente as arquiteturas de comunicação clássicas como OSI e TCP/IP Novos mecanismos de sincronização, multicasting, garantia de retardo (delay) e jitter são fundamentais nessa nova estrutura Sistemas Multimídia

16 1.5 Perspectivas A área de multimídia distribuída é uma área nova e ainda com muito a ser explorada. Uma série de novas aplicações ainda estão por vir assim que os problemas de infra-estrutura, sobretudo nas redes de computadores, forem solucionados. Sistemas Multimídia

17 2. Conceitos Básicos Os dados multimídia podem ser divididos em dois grupos: Dados Discretos Não variam com o tempo Ex: Texto, gráficos e imagens estáticas Dados Contínuos Variam com o tempo Ex: Áudio e Vídeo Sistemas Multimídia

18 2.1 Dados Discretos Alta sensibilidade a erros
Baixa sensibilidade a atrasos (delay) e variação do retardo (jitter) Vazão (throughput) variável Tráfego em rajada (bursty traffic) Sistemas Multimídia

19 2.1.1 Textos e Gráficos Textos e Gráficos não suportam erros
Podem tolerar algum retardo (delay) e variação do retardo (jitter) Nos sistemas distribuídos, em caso de erros, é necessário a retransmissão do dado Vazão baixa, em torno de 3 Kbytes e em tráfego em rajadas Sistemas Multimídia

20 2.1.2 Imagens Exploram a baixa sensibilidade à distorção e os limites de contorno do sistema visual humano Aceitam uma porcentagem de erro dependendo da qualidade, um pixel perdido em uma imagem de 320x240 pode não representar perda na sua legibilidade Sistemas Multimídia

21 2.1.2 Imagens Imagens são caracterizadas basicamente por dois atributos: Resolução espacial ou dimensões, expressas na forma de pixel x pixel Pela quantidade de cores 1 bit, 2 cores 8 bits, 256 cores 24 bits, 16 milhões de cores Sistemas Multimídia

22 2.1.2 Imagens Requisitos de armazenamento maiores do que os textos
Uma imagem de 320 x 240 pixels, com 256 cores (8 bits) é da ordem de 75 Kbytes Uma imagem de 1024 x 768 pixels, com 16 milhões de cores (24 bits) é da ordem de 2 Mbytes Sistemas Multimídia

23 2.1.2 Imagens Imagens podem ser do tipo: Raster Vector
São descritas como uma mapa de pontos Vector São descritas matematicamente Sistemas Multimídia

24 2.1.2 Imagens Existem vários formatos de imagem: Sistemas Multimídia

25 2.2 Dados Contínuos Incluem o fator tempo
Enorme espaço de armazenamento Severas restrições de desempenho, tráfego e sistemas de arquivos Seus principais representantes são: Áudio Vídeo Sistemas Multimídia

26 2.2.1 Áudio Voz e Áudio digital são bastantes sensíveis ao retardo máximo de transferência (delay) e à variação do retardo (jitter) Esta característica é crítica principalmente em sistemas de tempo-real ou simplesmente no prazer de ouvir um CD no computador Sistemas Multimídia

27 2.2.1 Áudio Retardos maiores que 200 ms incomodam os interlocutores
Os padrões de telefonia estipulam 40 ms para distâncias continentais e 80 ms para distâncias intercontinentais Sistemas Multimídia

28 2.2.1 Áudio Exemplos de aplicações e a sua respectiva banda passante necessária Sistemas Multimídia

29 2.2.2 Vídeo Vídeo é a mídia de maior demanda de armazenamento.
Um vídeo com qualidade NTSC não-comprimido de 512 x 480 pixels, 24 bits de cor requer um espaço de 5,6 Mbits. A uma amostragem de 30 quadros por segundo, significa uma vazão de 168 Mbps Sistemas Multimídia

30 2.2.2 Vídeo Requisitos de armazenamento Sistemas Multimídia

31 2.2.2 Vídeo Fica claro que técnicas de compressão precisam ser utilizadas Existem técnicas de compressão com perda sem perda A técnica utilizada vai depender da aplicação em questão Sistemas Multimídia

32 2.2.2 Vídeo Aplicações médicas por exemplo não vão permitir que se perca um bit se quer Já aplicações de vídeo-conferência toleram taxas de erro em função do sistema visual humano Sistemas Multimídia

33 3. Aplicações Multimídia Distribuídas
As aplicações multimídia distribuídas são classificadas pelo ITU-T da seguinte forma: Sistemas Multimídia

34 3.1 Classificação do ITU-T
Serviços Conversacionais Presença simultânea dos participantes Ex: Vídeo-Conferência ou vídeo-fonia Não existe a necessidade de armazenamento dos dados em nós intermediários Sistemas Multimídia

35 3.1 Classificação do ITU-T
Serviços de Mensagens Utiliza esquemas de armazena-retransmite (store-forward) Ex: Correio Eletrônico Multimídia Serviços de Recuperação Serviços sob demanda Ex: Vídeo sob Demanda, imagens de alta qualidade ou requisição de músicas Sistemas Multimídia

36 3.1 Classificação do ITU-T
Serviços de distribuição sem controle São serviços de difusão (broadcasting) via rede de computadores Não há nenhuma interação Usuários não tem controle do início e do término da informação apresentada Ex: Programas de TV e áudio Sistemas Multimídia

37 3.1 Classificação do ITU-T
Serviços de distribuição com controle São basicamente os mesmos serviços de distribuição sem controle, a menos de que o usuário tem o controle do início da transmissão ?????? Sistemas Multimídia

38 3.2 Exemplos de aplicações
Conferências Multimídia (Vídeo Conferência) Trabalho Cooperativo (CSCW) Vídeo Sob Demanda Correio Eletrônico Multimídia Apresentações Multimídia Distribuídas Sistemas Multimídia

39 3.2.1 Vídeo Conferência Será dado ênfase ao sistema SCM - Um Sistema de Vídeo Conferência para Windows 95/NT desenvolvido no Laboratório de Pesquisas em Redes e Multimídia (LPRM) da UFES Analisaremos alguns sistemas existentes Utilizaremos em laboratório o Microsoft NetMeeting Sistemas Multimídia

40 Vídeo Conferência (Introdução)
O que é? É um ambiente onde os participantes, geograficamente distribuidos, podem compartilhar áudio, vídeo e dados discretos de forma integrada Conferência multimídia não é só transmissão de áudio e vídeo Sistemas Multimídia

41 Vídeo Conferência (Introdução)
Vantagens Economia com viagens Economia de tempo e dinheiro Discussão rápida entre pessoas distantes, agilizando o processo de tomada de decisões (reuniões virtuais) Sistemas Multimídia

42 Vídeo Conferência (Introdução)
Objetivo Protótipo de um sistema de conferência multimídia Funcionalidades básicas para um ambiente de suporte à reuniões virtuais Motivação Plataforma Windows x Unix Domínio da tecnologia Manipulação de mídias contínuas Sistemas Multimídia

43 Características Desejáveis
Recomendações F.730, T.120 e H.320 do ITU-T Ambiente de reunião virtual Transmissão de áudio e vídeo Manipulação de documentos compartilhados Suporte à votação Gravação Segurança Compressão Transmissão Multicasting Sistemas Multimídia

44 Sistemas Existentes CU-SeeMe (Cornell University) IVS (INRIA)
nv - Network Vídeo (Xerox PARC) TVS (PUC-Rio) vic, vat, wb e sd (Lawrence Berkeley Laboratory and University of California at Berkeley) Sistemas Multimídia

45 CU-SeeMe Ambiente Windows/Machintosh
Necessita de uma máquina UNIX para hospedar o programa responsável pela distribuição dos dados Sistema centralizado Manipula áudio/vídeo e uma área de chat público Sistemas Multimídia

46 CU-SeeMe Configuração de uma conferência baseada em reflector
Usuáriio 2 Usuário 3 Reflector lector Usuáriio 1 Sistemas Multimídia

47 CU-SeeMe Sistemas Multimídia

48 IVS Ambiente UNIX Segue os padrões de codificação de áudio e vídeo do ITU-T Gravação de trechos da conferência Mecanismo de segurança por chave pública Utiliza a Infra-estrutura de comunicação do Mbone Manipula áudio e vídeo Sistemas Multimídia

49 IVS Sistemas Multimídia

50 nv Ambiente UNIX Utiliza o protocolo RTP (Real Time Protocol) e o Mbone Manipula somente vídeo Sistemas Multimídia

51 nv Sistemas Multimídia

52 TVS Ambiente UNIX Segue as normas do ITU-T Utiliza o TCP/IP
Manipulação de áudio e vídeo Manipulação de documentos compartilhados baseada no MCA (Modelo de Contextos Aninhados) Troca de mensagens entre os participantes Votação Sistemas Multimídia

53 TVS Sistemas Multimídia

54 vic, vat, wb e sd Ambiente UNIX
Utilizam a infra-estrutura de comunicação do Mbone O vic é um sistema de transmissão de vídeo com várias opções de configuração de imagens e formatos de compressão Sistemas Multimídia

55 vic, vat, wb e sd O vat é um sistema de transmissão de áudio. O controle de acesso à fala é através de inscrição em lista O wb é uma ferramenta de trabalho cooperativo (parecida com o PaintBrush). A manipulação é feita por apenas um participante a cada vez O sd é um sistema que permite integrar o vic, vat e o wb e divulgar as conferências. Não implementa a sincronização de áudio e vídeo Sistemas Multimídia

56 vic Sistemas Multimídia

57 vat Sistemas Multimídia

58 wb Sistemas Multimídia

59 sd Sistemas Multimídia

60 Arquitetura SCM Sistemas Multimídia Controle
SCM - Sistema de Conferência Multimídia Segurança Rede MCS (Multipoint Communication Service) Ponto-a-Ponto MFTP Chat Controle Vídeo Áudio CSCW Votação Sistemas Multimídia

61 Módulos do SCM Módulo de Controle Criação de Conferências
Inclusão de usuário em conferências já existentes Manutenção da relação de participantes Controle de concorrência para vídeo, trabalho cooperativo, votação e transferência de arquivos Sistemas Multimídia

62 Módulos do SCM Módulo Servidor de Conferências (SC)
Manutenção das conferências públicas ativas e seus participantes Manutenção destas informações para acesso via Web e SCM Sistemas Multimídia

63 Módulos do SCM Módulo de Áudio e Vídeo
Implementa os serviços audio-visuais Interface entre os dispositivos de entrada (câmera e microfone) com o SCM Sistemas Multimídia

64 Módulos do SCM Módulo de Chat
Comunicação via teclado, muito útil quando um dos participantes não tem recursos de áudio ou a rede está congestionada Não existe controle de vez Sistemas Multimídia

65 Módulos do SCM Módulo de Trabalho Cooperativo
Disponibiliza uma área comum de trabalho Possibilidade de desenhar e escrever nesta área Emprega controle de concorrência por inscrição em lista Sistemas Multimídia

66 Módulos do SCM Módulo de Votação
Responsável pela criação e apuração dos resultados de uma votação A votação é aberta e o voto é obrigatório Sistemas Multimídia

67 Módulos do SCM Módulo de Transferência de Arquivos (MFTP)
Troca de arquivos entre todos os participantes da conferência Utiliza a estrutura de comunicação Multicasting Sistemas Multimídia

68 Módulos do SCM Módulo de Segurança Módulo de Multicasting
Senha para entrar na conferência Módulo de Multicasting Responsável por minimizar o tráfego na rede, através de configuração manual de roteamento Sistemas Multimídia

69 Utilizando o SCM Iniciando uma Sessão Criando uma conferência
Sistemas Multimídia

70 Utilizando o SCM Informações Pessoais Sistemas Multimídia

71 Utilizando o SCM Membros da Conferência Sistemas Multimídia

72 Utilizando o SCM Conectando-se a uma conferência Sistemas Multimídia

73 Utilizando o SCM Conferências Públicas Disponíveis Sistemas Multimídia

74 Utilizando o SCM O Servidor de Conferências (SC) Sistemas Multimídia

75 Utilizando o SCM Lista de Conferências Públicas via Web
Sistemas Multimídia

76 Utilizando o SCM Participantes de uma conferência via Web
Sistemas Multimídia

77 Utilizando o SCM Estabelecendo a configuração multicasting
Usuário 1 Usuário 3 Usuário 2 Sistemas Multimídia

78 Utilizando o SCM Estabelecendo a configuração multicasting
Sistemas Multimídia

79 Utilizando o SCM Configurando a máquina: robson-win95.cs.ubc.ca
Sistemas Multimídia

80 Utilizando o SCM Configurando a máquina: piuma.lprm.inf.ufes.br
Sistemas Multimídia

81 Utilizando o SCM Configurando a máquina: manguinhos.lprm.inf.ufes.br
Sistemas Multimídia

82 Utilizando o SCM O serviço de chat público Sistemas Multimídia

83 Utilizando o SCM O serviço de Chat Privado
Conectando-se a um participante Sistemas Multimídia

84 Utilizando o SCM O serviço de Chat Privado Sistemas Multimídia

85 Utilizando o SCM Votação Criando um assunto para votação
Sistemas Multimídia

86 Utilizando o SCM Votação Votando em uma opção Sistemas Multimídia

87 Utilizando o SCM Votação Resultado da votação Sistemas Multimídia

88 Utilizando o SCM Transferência multicasting de arquivos
Sistemas Multimídia

89 Utilizando o SCM Vídeo Local Utiliza a API VFW.H Sistemas Multimídia

90 Utilizando o SCM Vídeo Local Definindo o formato da imagem
Sistemas Multimídia

91 Utilizando o SCM Vídeo Local Definindo o tipo de compressão
Sistemas Multimídia

92 Utilizando o SCM Vídeo Remoto Sistemas Multimídia

93 Utilizando o SCM Lista para deter o token de áudio e vídeo
Sistemas Multimídia

94 Utilizando o SCM Área de trabalho cooperativo
O controle de token segue o mesmo princípio do áudio e vídeo Sistemas Multimídia

95 Considerações sobre o SCM
Mídia Contínua x Arquitetura de Comunicação Sistema Operacional Inclusão de novas facilidades Suporte a Multicasting: Winsock 2.0, MCS, ATM Módulo de trabalho cooperativo Sistemas Multimídia

96 3.2.2 Trabalho Cooperativo Auxiliado por Computador
Extensão das conferências multimídia Fornecer acesso a uma área compartilhada de trabalho Documentos podem ser conjuntamente criados, editados e transferidos entre os conferencistas Sistemas Multimídia

97 3.2.2 Trabalho Cooperativo Auxiliado por Computador
Exemplo: Vários médicos, geograficamente distantes, analisando exames de um paciente Editoração Eletrônica Aplicações Cientifícas Sistemas Multimídia

98 3.2.2 Trabalho Cooperativo Auxiliado por Computador
Vários sistemas já foram desenvolvidos com essas características JVTOS University of Ottawa Distributed Cooperative System Virtual Talker Microsoft NetMeeting (utilizaremos no laboratório) Sistemas Multimídia

99 3.2.3 Vídeo Sob Demanda Convergência das tecnologias de computadores, comunicação e televisão Permite que um usuário assista a um filme, documentário, programa de entrevista, jornal, etc através do seu computador a qualquer hora em qualquer lugar Sistemas Multimídia

100 3.2.3 Vídeo Sob Demanda O usuário tem controle total do que assistir e quando assistir Possui as funcionalidades básicas de um vídeo cassete virtual (avançar, retroceder, parar, etc) Inclusão de hiperlinks no documento, permitindo que o usuário veja maiores informações sobre aquele produto Sistemas Multimídia

101 3.2.3 Vídeo Sob Demanda Interatividade
Aplicações de Vídeo sob Demanda usadas em conjunto com as aplicações de vídeo conferência e trabalho cooperativo permitem formar um ambiente para o ensino à distância Sistemas Multimídia

102 3.2.3 Vídeo Sob Demanda Grande desafio é a banda passante, já que não é possível usar o conceito de multicasting Nos horários de pico os filmes muito solicitados exigem mecanismos mais eficientes de distribuição e armazenamento Sistemas Multimídia

103 3.2.3 Vídeo Sob Demanda O sistema deve prover um Qualidade de apresentação constante para o usuário final independente de quantos usuários estejam acessando o serviço Novos mecanismos de busca estão sendo estudados do tipo: Achar o filme que tenha a cena X ou que contenha o ator Y, etc Sistemas Multimídia

104 3.2.3 Vídeo Sob Demanda Os vídeos são gravados no servidor com mecanismos de compressão para minimizar o seu tamanho e a banda passante necessária Vários servidores podem ser utilizados para diminuir a carga no Backbone O conceito de replicação é altamente encorajado Sistemas Multimídia

105 3.2.3 Vídeo Sob Demanda A largura de banda necessária é da ordem de 1,5 à 6 mbps Redes como ATM tendem a ser tornar padrão para essa classe de serviços O MPEG-2 é um padrão de compressão utilizado para dados pré-armazenados Sistemas Multimídia

106 3.2.4 Correio Eletrônico Multimídia
Mesmo com a explosão da Web o correio eletrônico é ainda a aplicação mais usada na Internet Os correios eletrônicos tradicionais permitem a transmissão somente de texto Os correios eletrônicos mais modernos permitem arquivos attachados Sistemas Multimídia

107 3.2.4 Correio Eletrônico Multimídia
O correio eletrônico multimídia permite transferir áudio, vídeo, imagem e texto de forma integrada Enorme espaço de armazenamento Correios eletrônicos multimídia não utilizam esquemas de store-forward para não sobrecarregarem o sistema de comunicação e armazenamento final Sistemas Multimídia

108 3.2.4 Correio Eletrônico Multimídia
Em geral, apenas as referências às mídias são enviadas. Estas ficando no servidor de origem ou em outros servidores Antes da transferência ser realizada pelo receptor, este verifica se a máquina possui recursos para apresentar os dados Sistemas Multimídia

109 3.2.4 Correio Eletrônico Multimídia
Um problema que se apresenta é que a leitura de uma mesma mensagem duas vezes fará com que o sistema de comunicação tenha que busca-lá novamente Sistemas Multimídia

110 3.2.5 Apresentações Multimídia Distribuídas
Apresentações multimídia podem ser utilizadas para as mais diversas finalidades: Preparação de Slides Catálogos de informações turísticas Sistemas de informação em medicina, comércio e industria Museu Virtual, etc Sistemas Multimídia

111 3.2.5 Apresentações Multimídia Distribuídas
Em sistemas Stand-Alone os principais produtos são: Multimedia ToolBook para PC Macromedia Director para Apple Macintosh Nestes sistemas todas informações necessárias à apresentação se encontram localmente Sistemas Multimídia

112 3.2.5 Apresentações Multimídia Distribuídas
As ferramentas de autoria devem prover mecanismos para especificação de sincronismo entre as mídias Ex: Mostrar um áudio e um vídeo e quando a cena A for apresentada mostrar uma figura com um texto associado Considerar que as mídias podem chegar em tempos diferentes Sistemas Multimídia

113 4. Meios Ópticos de Armazenamento
Falaremos depois Sistemas Multimídia

114 5. Compressão de Dados A compressão de dados é fundamental quando se trata de dados multimídia. Devido ao fato da grande quantidade de armazenamento de largura de banda E pela redundância que os dados em si apresentam Ex: Frames de um vídeo Sistemas Multimídia

115 5. Compressão de Dados A compressão pode se dar em tempo-real, como nas vídeo conferências ou em dados pré-armazenados como em aplicações do tipo vídeo sob demanda Pode-se ainda compactar imagens estáticas Sistemas Multimídia

116 5.1 Considerações sobre a Aquisição de Sinais Contínuos
Como em geral os dados multimídia são adquiridos por dispositivos analógicos (câmeras, microfones, etc), o primeiro problema que se coloca é a conversão analógico x digital. É feita em duas fases: Amostragem Quantização Sistemas Multimídia

117 5.1 Considerações sobre a Aquisição de Sinais Contínuos
Amostragem Transformar o sinal em números reais Quanto maior o número de amostras maior é a faixa de frequência coberta O teorema de Nyquist diz que para garantirmos a qualidade do sinal devemos amostrar pelo menos 2 vezes a frequência do sinal. Sistemas Multimídia

118 5.1 Considerações sobre a Aquisição de Sinais Contínuos
Amostragem Ex: Devemos amostrar em torno de 8 kHz de um sinal de voz com qualidade de telefonia (300 à 3400 hz) Quantização As amostras são representadas por um número finito de bits Quanto menor o número de bits pior será a qualidade do sinal reconstituído Sistemas Multimídia

119 5.2 Métodos de Compressão As técnicas de compressão podem ser divididas em duas categorias: Compressão com perda (lossy techniques) Compressão sem perda (lossless techniques) ou compactação Sistemas Multimídia

120 5.2 Métodos de Compressão Técnicas com perda são utilizadas em aplicações multimídia para diminuir a quantidade de dados, principalmente em aplicações onde o usuário final é o ser humano. Pelas características do seu sistema áudio-visual Sistemas multimídia usam solução híbridas de compressão de dados Sistemas Multimídia

121 5.2 Métodos de Compressão Existem três classes de compressão:
Entropia (entropy) Independente da característica da mídia. Ex: pkzip, arj, etc Fonte (source) Leva em conta a semântica dos dados. A taxa de compressão é função da qualidade desejada (compressão com perda) Híbrida (Hybrid) Utiliza-se dos dois. Ex: JPEG, MPEG, H.261, etc Sistemas Multimídia

122 5.2.1 Técnicas de Compactação
São aplicáveis a qualquer tipo de dado Codificação por Carreira Utilizado em arquivos onde um mesmo símbolo é repetido várias vezes. Ex: ABCCCCCCCCDEFGG = ABC!8DEFGG Não é raro os casos onde acontece expansão, principalmente em arquivos onde os símbolos não se repetem muito Sistemas Multimídia

123 5.2.1 Técnicas de Compactação
Código de Huffman Cada símbolo esta associado a uma probabilidade de ocorrência Quanto menor a probabilidade do símbolo, mais bits são necessários para codifica-lo A qualidade da compactação é função da amostragem Sistemas Multimídia

124 5.2.1 Técnicas de Compactação
Algoritmo de Lempel-Ziv Muito eficiente para a codificação de textos Não apresenta bons resultados com dados de sinais analógicos digitalizados Parecido com o código de Huffman. Entretanto, a árvore é gerada por sequências de caracteres, diferente de Huffman que é somente um caracter. Sistemas Multimídia

125 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Em uma imagem monocromática cada pixel esta associado a um tom de cinza Em uma imagem colorida cada pixel possui três componentes: RGB (Red, Greend e Blue) Uma imagem colorida é formada pela sobreposição destas três imagens Sistemas Multimídia

126 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
As componentes RGB não são apropriadas para transmissão de imagens Foi criada uma nova notação para representar as cores. Um pixel possui as componentes (Y,U,V) Y - Luminância (Brilho) (U,V) - Crominância ou sensação de cor Sistemas Multimídia

127 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Pode-se transformar de uma notação para outra. Exemplo, no sistema PAL, que utiliza 576 pixels/linha, esta conversão é feita por: Y = 0,2999R + 0,587G + 0,114B U = -0,147R - 0,289G + 0,437B V = 0,615R - 0,515G - 0,100B Sistemas Multimídia

128 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Técnicas de compressão de vídeo procuram explorar a alta redundância espacial e temporal existente nesta mídia Em geral, são utilizadas técnicas com perdas, que são altamente eficientes para dados analógicos digitalizados Sistemas Multimídia

129 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Estas técnicas exploram as limitações e características do sistema visual humano Sabe-se que o sistema humano é mais sensível à informação de luminância do que a crominância (sensação de cor) Pode-se usar então um número menor de bits para o sinal de crominância Sistemas Multimídia

130 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação Diferencial Preditiva Explora a alta relação que existe entre um frames consecutivos Ex: O fundo de uma aplicação de vídeo-conferência Apenas a diferença entre a previsão e o valor real da amostra é codificada, armazenada e transmitida Sistemas Multimídia

131 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação por Transformada Os dados são transformados de um domínio matemático para outro mais adequada ao método de compressão Os dados são transformados do domínio do tempo para o domínio da frequência através da transformada de Fourier Sistemas Multimídia

132 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação por Transformada Cada pixel é transformada em um coeficiente de energia dependendo de sua cor Nota-se que a maior parte da energia concentra-se em poucas amostras Codifica-se então as amostras com níveis significantes de energia Sistemas Multimídia

133 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação por Transformada Passos a serem realizados na transformação de domínios Escolha da transformada. A transformada discreta do Cosseno (DCT - Discrete Cossine Transformation) é a mais empregada devido ao excelente grau de “descorrelação” entre os pixels e fácil implementação Divisão da imagem em blocos de 8 x 8 Sistemas Multimídia

134 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação por Transformada A transformada é então aplicada a cada bloco São quantizados os coeficientes de maior energia, para serem transmitidos e/ou armazenados Utiliza-se codificação por entropia, como o código de Huffman, para eliminar as redundâncias Sistemas Multimídia

135 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação por Sub-Amostragem Técnica utilizada quando a qualidade de vídeo não é importante Somente um pixel é transmitido/enviado no codificador (encoder) No decodificador (decoder), este pixel é interpolado para regenerar a imagem Sistemas Multimídia

136 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Codificação por Sub-Bandas A idéia central é codificar com um maior número de bits as informações que o sistema visual humano presta mais atenção Sistemas Multimídia

137 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Outras técnicas Codificação baseada em modelos O transmissor e o receptor fazem um acordo à respeito da imagem, e somente os parâmetros que são alterados na imagem são enviados. Por exemplo a posição que uma determinada pessoa ocupada em um cenário Sistemas Multimídia

138 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Outras técnicas Fractais A idéia básica é transformar uma imagem estática em um conjunto de funções matemáticas que ao serem executadas gerem a imagem original. Esta técnica é utilizada para sistemas pré-armazenadas porque o tempo necessário para encontrar a fórmula é muito alto Sistemas Multimídia

139 5.2.2 Técnicas de Compressão de Vídeo
Outras técnicas Estimação do Movimento A imagem é dividida em regiões e estima-se a posição de uma região de um quadro a partir de suas posições em quadros anteriores Sistemas Multimídia

140 5.3.1 Fatores a considerar na escolha do método
Tipo de Aplicação O método de compressão é dependente da aplicação. Para aplicações de tempo-real (ex: vídeo-conferência), deve-se escolher algoritmos rápidos preferencialmente com implementação em hardware. Métodos Preditivos + transformadas são bons candidatos (H.261 / H.263) Sistemas Multimídia

141 5.3.1 Fatores a considerar na escolha do método
Tipo de Aplicação Para aplicações com dados pré-armazenados, deve-se analisar a taxa de compressão e a qualidade da imagem desejada bem como a facilidade de decodificação proporcionada pelo método Ex: MPEG-2 ou MPEG-3 para vídeo sob demanda Sistemas Multimídia

142 5.3.1 Fatores a considerar na escolha do método
Confiabilidade do canal de transmissão Se o canal não for confiável, métodos de codificação preditivos devem ser evitados (por causa da propagação de erros) Interatividade da aplicação Se o acesso randômico a uma frame particular é requerido a codificação intra-frame é mais aplicável Sistemas Multimídia

143 5.4 Padrões de Codificação de Vídeo
A fim de prover interoperabilidade entre sistemas de diferentes fabricantes padrões de codificação são definidos JPEG. Utilizado para imagens estáticas MPEG. Imagens em movimentos pré-armazenadas H.261 / H.263. Imagens em movimento geradas em tempo real Sistemas Multimídia

144 5.4.0 JPEG Olhar no quadro Sistemas Multimídia

145 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
O MPEG é um grupo de estudo da ISO, que tinha por objetivo definir um padrão de compressão de filmes e vídeos com qualidade e utilizando a infra-estrutura atual O MPEG utiliza a idéia básica do JPEG, haja visto que uma imagem em movimento é um conjunto de imagens estáticas Sistemas Multimídia

146 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Além da compressão de vídeo, questões de codificação de áudio e sincronização entre áudio e vídeo também foram resolvidas MPEG Vídeo necessita de 1,5 Mbps MPEG áudio realiza compressão à 64, 92 ou 128 Kbps Sistemas Multimídia

147 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Formação dos frames Existem três tipos de frames no padrão MPEG Intra-Frame (I) Preditas (P) Bidirecionais (B) Sistemas Multimídia

148 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Intra-Frame (I) São simplesmente a codificação da imagem parada, não usando qualquer passado histórico Sua codificação é feita independente de outros frames Servem para a entrada do acesso randômico além de ressetar a propagação de erros Sistemas Multimídia

149 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Intra-Frame (I) A codificação do frame é feita utilizando o JPEG Os outros frames (P e B) utilizam a técnica de estimação de movimentos para remover as redundâncias temporais Sistemas Multimídia

150 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Frames do tipo P Estes frames são previstos com base nos frames do tipo I ou P mais recentes Base-a na constatação de que imagens sucessivas não tem toda sua área alterada e sim um deslocamento Alta redundância temporal é aproveitada Sistemas Multimídia

151 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Frames do tipo B Estes frames são obtidos pela interpolação de frames do passado e do futuro, a partir de frames I e/ou P A maior taxa de compressão é conseguida usando estes frames Um frame B nunca esta disponível para acesso randômico Sistemas Multimídia

152 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
O espaçamento relativo entre os frames é dependente da aplicação Ex: Frames I pouco espaçados permitem acesso randômico mais rápido Uma combinação bastante usada é: IBBPBBPBBIBBPBBPBB… Neste caso o acesso randômico teria uma resolução de 9 frames Sistemas Multimídia

153 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
No Decoder, o frame do tipo I é decodificado primeiro Em seguida o frame do tipo é mantido na memória e os frames do tipo B são então decodificados, e só então o frame B é apresentado Sistemas Multimídia

154 5.4.1 MPEG - Motion Picture Expert Group
Atualmente o MPEG-2 é o padrão para compatação/descompatação de imagens pré-armazenadas até 720x480 pixels a 60 frames por segundo MPEG-2 também será utilizado na televisões de alta definição (HDTV) MPEG-4 utiliza compressão fractal (ainda esta em padronização) Sistemas Multimídia

155 6. Camada de Transporte É responsável pela comunicação fim-a-fim
Total independência aos elementos de rede Exemplos de camada de transporte incluem: TCP, UDP, TP4, etc Sistemas Multimídia

156 6. Camada de Transporte A camada de transporte é responsável
Gerência de conexões Transferência de dados Detecção e correção de erros Sequenciamento dos dados Controle de fluxo Sistemas Multimídia

157 6. Camada de Transporte Os protocolos de transporte clássicos são inadequados para as redes de alta velocidade. Vários protocolos surgiram para solucionar então o problema MHTP (Multimedia High-Speed Transport Protocol) XTP (Xpress Transfer Protocol) RTP (Real Time Transfer Protocol) Sistemas Multimídia

158 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Primeiramente é preciso entender que as redes multi-serviços de alta velocidade (ex: ATM) possuem características bem diferentes das atuais redes: Velocidades na ordem de gigabits Taxas de erro na ordem de 10-12 Sistemas Multimídia

159 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Nas redes atuais temos 10/100 Mbps para LANs 10-50 Mbps para WANs Taxa de erro da ordem de 10-4 Como os protocolos de Transporte foram desenvolvidos para estas redes, eles procuram superar deficiências da própria rede, como as perdas de pacote Sistemas Multimídia

160 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Entre as limitações podemos citar: Altos retardos de transmissão Perdas de pacotes devido a congestionamento ou perda de pacote pela rede Entrega errônea de dados Overflow no nós da rede Sistemas Multimídia

161 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Formatos Complexos dos pacotes Cabeçalhos com tamanho variávels Modelo de máquina sequêncial dificulta o processamento paralelo Sistemas Multimídia

162 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Para aplicações multimídia ainda é exigido dos novos protocolos: Suporte a dados contínuos (áudio e vídeo) Sincronização Comunicação multiponto (Re)negociação de QoS Convivência com novas taxas aceitáveis de erros Sistemas Multimídia

163 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Os protocolos de transporte foram projetados em um cenário onde a capacidade de processamento das máquinas era maior do que a capacidade de processamento das redes Hoje o cenário é exatamente o oposto Sistemas Multimídia

164 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Conceitos como three-way handshaking Go-back-N Esquemas de Janela deslizante para controle de fluxo passaram a ser um problema, comprometendo a performance do sistema Sistemas Multimídia

165 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Alguns problemas dos protocolos atuais para aplicações multimídia TCP suporta apenas conexões ponto-a-ponto. Conexões multicasting devem ser providas pelo UDP Não existe o conceito de gerência de grupo. Útil para definir por exemplo parâmetros de segurança para todo o grupo Sistemas Multimídia

166 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
TCP provê pouco suporte para controle de prioridade, fundamental em sistemas de tempo-real TCP suporta apenas transmissão confiável, transmitindo o dado várias vezes, até que ele chegue correto UDP implementa um serviço onde o transmissor nunca sabe se o receptor recebeu ou não um dado Sistemas Multimídia

167 6.1 Limitações dos Protocolos de Transporte Clássicos
Para mandar um único dado, o TCP envia 6 pacote 2 para estabelecer/aceitar a conexão 2 para transmitir e confirmar os dados 2 para terminar a conexão TCP, UDP e TP4 utilizam políticas fixas que independem da aplicação, como por exemplo o controle de fluxo ou tolerância a falhas, etc Sistemas Multimídia


Carregar ppt "Sistemas Multimídia por Wandreson Luiz Brandino wandreson.com"

Apresentações semelhantes


Anúncios Google