Sistemas Multimídia Distribuídos Projeto Carlos A. G. Ferraz

Projeto O projeto de SMD requer análise de u infra-estrutura de comunicações e redes u gerência de caching u compressão/descompressão u mecanismos de indexação

Redes e Comunicações l Independência de localização l Protocolos de rede e funções de comunicação l Independência de rede

Independência de Localização l Deve ser possível mover uma aplicação para outra localização sem ter que reconfigurar estações ou a rede l Referências para objetos usados pela aplicação devem ser livres da localização física exata do objeto

Independência de localização (cont.) l Independência é conseguida criando-se uma camada de abstração no endereçamento de objetos l Os usuários não devem se preocupar com u onde os objetos se localizam, u quantas cópias existem, ou u se sempre acessam a mesma cópia do objeto

Protocolos e Funções l Padrões bem-definidos são necessários para interfaces da camada de rede, protocolos e funções de comunicação u a importância disso se dá pelo fato da existência de diferentes dispositivos, por exemplo

Independência de Rede l Essencial para um sistema multimídia distribuído de larga escala l Muitas aplicações podem executar sobre uma combinação de redes u Ethernet10/100 Mbps u Token Ring16 Mbps u ATM155/622 Mbps u FDDI Mbps

Gerência de cache l Área de estágio temporário l O tamanho da cache e a duração da permanência dos dados (ex.: imagens) dependem dos níveis de atividade de uma aplicação

Aplicação de imagens médicas l Cache para as seguintes atividades: u scanning u indexação e garantia de qualidade u apresentação

Exemplo (cont.) l Em aplicações onde scanning é realizado como uma função separada de grande volume, os requisitos de desempenho e armazenamento são os seguintes (exemplo): u imagens por dia : armazenamento por 2 dias para permitir análises sobre imagens recentes u compressão 30:1 u armazenamento por imagem comprimida : a 300 dpi - 50 Kbytes : a 400 dpi - 80 kbytes u descompressão e apresentação dentro de 3 seg.

l O armazenamento precisa de aproximadamente 1,6 Gbytes por 2 dias (2 x x 80 Kbytes) - em discos magnéticos de alta velocidade l A cache é uma área que armazena temporariamente as imagens antes que sejam checadas (qualidade), indexadas e arquivadas (em discos óticos) u em alguns casos o controle de qualidade e a indexação são realizados durante a fase de scanning Exemplo (cont.)

Uso de cache por objetos multimídia l Desempenho de mídia ótica é menor que o de mídia magnética u por isso ainda há problemas na apresentação de mídias contínuas u uma cache (em meio magnético) permite prefetching para melhorar o desempenho l A cache é usada para minimizar atrasos percebidos pelo usuário

Caching (cont.) l Localização da cache é um aspecto importante do ponto de vista de desempenho u são necessários grandes volumes de discos de alta velocidade u pode-se localizar em um servidor de cache central ou : no nó da captura ou : no nó da base de dados

Compressão l Uma imagem não comprimida (400 dpi x4400 (14,96 milhões) pixels ~1,87 Mbytes) pode levar ~10seg para ser transmitida em uma rede Ethernet l Esta mesma imagem comprimida para ~100KB leva menos de 1seg - um desempenho aceitável u os efeitos são ainda melhores quando se considera esquemas de compressão com perda como JPEG e MPEG

Compressão (cont.) l A localização do hw/sw de compressão / descompressão é uma importante decisão no projeto de sistemas multimídia distribuídos u normalmente a compressão é feita na entrada dos dados : a compressão pode ser feita durante a captura (“on the fly”) ou : por um servidor de compressão separado

Compressão (cont.) l Compressão “on the fly” u o dispositivo de entrada deve esperar que o sistema complete a compressão para iniciar a nova sessão de captura u se o hw de compressão não puder manter a velocidade, pode-se perder informação deixando o fluxo ininteligível observa-se que este esquema não é apropriado para fluxo de vídeo

Compressão (cont.) l Servidor de compressão u armazena grande quantidade de informação não comprimida (“buffer”) para então comprimi-la : atraso inicial : como servir bem a vários clientes?

Descompressão l Pode-se dar nos seguintes locais: u estação de trabalho com facilidades de descompressão por hw ou sw u servidor de objetos multimídia u servidor de descompressão dedicado

Compressão (cont.) Considerações sobre caching e armazenamento Caching objetos comprimidos x descomprimidos: u razões para comprimir: : objetos multimídia podem ser muito grandes : objetos podem ficar na cache por mais tempo : transmissão não causa impacto na rede u não-comprimidos: : desempenho : estações clientes podem não ser equipadas com hw e sw de descompressão

Indexação l Um índice é muito menor do que um objeto e pode ser procurado/encontrado rapidamente l Tipos de indexação: u Identificação de objeto u Baseada em conteúdo

Indexação por Identificação de Objeto l Localiza um objeto multimídia que pode ser incluído em um documento hipermídia l A identificação pode consistir de um nome de arquivo único l O documento container só precisa ter uma referência para o servidor do objeto e a ID do objeto naquele servidor (como em páginas Web)

Indexação baseada em Conteúdo l Marcadores podem ser colocados no início de uma seção ou para marcar um local de interesse especial l Os marcadores são armazenados como uma parte do objeto multimídia u no mesmo objeto ou em um objeto de referência l Vendo os índices (marcadores) o usuário pode recuperar apenas a seção que lhe interessa, e não o objeto como um todo - muito útil para gravações de áudio, voz e vídeo u Ex: sistema de anotação

Sincronização de Áudio e Imagem l Além dos fluxos de entrada serem separados, o armazenamento de componentes de som e vídeo pode ser separado para otimizar o playback dos dois tipos de objetos u uma justificativa é o fato de que componentes de som e imagem usam diferentes algoritmos de descompressão e hardware diferentes