5 VOD

V.O.D.

Hay dos tipos de aplicaciones básicas: •Video por demanda VOD y sus variaciones actuales

•Televisión interactiva

ESTÁNDARES PARA APLICACIONES MULTIMEDIA DE ENTRETENIMIENTO

Relacionados con la forma en que video, audio y datos se combinan, y la forma en que operan las diferentes plataformas existentes.

Estándares para VOD

MPEG 1

MPEG 1

Paquete:

PES:

ES:

Código

final

PES

Video, Audio Datos Privados

Encabezamiento

paquete

Sistema

Video,Audio Datos

CODIFICADOR

DECODIFICADOR

PES

PES

Paquetes

Empaquetador

Empaquetador

Multiplexor

Clock del

sistema

Video

encoder

Audio

encoder

Demultiplexor

Fuente de

Video

Fuente de

Audio

Datos Privados Opcional

Video

Audio

Desempaquetador

Desempaquetador

Clock del

sistema

Datos Privados Opcional

Tren de Datos Elemental

Tren de salida

Controlador Interfaz salida

Video

decoder

Audio

decoder

MPEG 1

Disco Duro

Formato de transmisión:

Formato de distribución: Red Telefónica

Central Telefónica

Conmutador Telefónico

MUX / DEMUX

Servidor de Video

Fibra Optica de Alta Velocidad bps

MUX / DEMUX

MUX / DEMUX

MUX / DEMUX

Unidad de Suscriptor ADSL

Par Trenzado

Formato de distribución: Red de CATV

NT

Compañía de TV cable (cabecera)

Multiplexor

CATV

MUX / DEMUX

Servidor de Video

Fibra Optica

FN

FN

Cable Coaxial

FN =Nodo de Fibra

CM

STB

CM = Cablemodem

STB = Settop box

ESTÁNDARES PARA TELEVISIÓN INTERACTIVAFormato de Transmisión

Programa 1

Programa 2

Programa N

Video

Audio

Codificador de Programación


Codificador

Codificador

Empaquetador Audio

Empaquetador Video

Tren de Transporte

Tren de Transporte

Terrestre

Cable

Satélite

Multiplexor de

Programación

DVD

Disco Duro

CD ROM

PESTren de Datos del

programa

Multiplexor

Clock del

sistema


ESTÁNDARES PARA TELEVISIÓN INTERACTIVA

Header: •Byte de sincronización•PID o identificador de paquete•Bit de adaptación•Bit de inicio de datos•Longitud de un PES es de 2048 bytes

TS•Fragmentos de 128 bytes de PES•PAT o tabla de ubicación de programa•PMT o tabla del mapa de programa•CAT tabla de acceso condicional•Tablas privadas extras

Formato del tren de datos completo TS

Tren de Datos PES

Tren de Transporte

encabezamiento Tren de datos audio y video

encabezamiento

información encabezamiento

información encabezamiento

Bytes 4 184 4 184 4

El primer Video digitalizado que se muestra en una pantalla de CRT es el de los computadores digitales. Para digitalizar una señal de Video NTSC se requiere:

•Conversión A/D•Compresión•Almacenamiento•Velocidad de Proceso•Velocidad de Transmisión •Conversión D/A

DIGITALIZACIÓN DEL VIDEO

DIGITALIZACIÓN DEL VIDEO

Ejemplo: Digitalización directa de una película de 2 horas. Video: •FM = 4*3.58 MHz (color) = 14.32 Ms/seg•Velocidad con 8 bits = 14.32 MS/seg*8 bits = 114 Mbps !!!!•Disco duro para almacenarla = 114 Mbps * 120 minutos * 60 segundos = 96 Gigabytes !!!! Audio: •Fm = tipo CD = 44.1 KS/seg•Velocidad con 16 bits = 44.1 KS/seg * 16 = 705.6 Kbps.•Disco duro para almacenar: 705.6 Kbps * 120 minutos * 60 segundos = 605 Mbytes !!!

Necesidad de la Compresión

MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO

MPEG-1

•Fue diseñado para que las películas puedan ser codificadas y comprimidas a la velocidad (bit rate) y capacidad de un CD musical.

•Utiliza baja rata de muestreo de las imágenes y reducción del número de cuadros trasmitidos a 24 o 30 Hz.

•Bit Rate: 0.5 Mbps a 2 MBps•Audio Stereo


MPEG-2 •Fue diseñado para cumplir con un estándar aceptable para la difusión y transporte de material multimedia de entretenimiento como: -DBS TV y audio desde el satélite-TV por cable digital-TV radiada digital-Home Theater o Cinema Casero-Almacenamiento de material audiovisual •Genera imágenes comprimidas de calidad de radiodifusión o ¨broadcasting¨.•Bit Rate: 2Mbps a 15Mbps.•Aceptado como estándar del DVD•Usado para transmisión DVB•Usa múltiples canales de Audio: Dolby Surround y Dolby Digital. 5.1


MPEG-4 •Es un método de compresión mucho mas eficiente.•Diseñado pensando en ¨video streaming¨ a través de redes de datos.•La metodología es similar al manejo de los gráficos en un computador. Rendering.•Será el estándar para la transmisión de datos por Internet y sistemas inalámbricos.•Bit Rate: según la calidad. Aceptable desde 300 Kbps en adelante.•Utilizado como base para el QuickTime, por ejemplo.


H.261 •Es un método diseñado para la compresión de video en las videoconferencias usando la red RDSI.•Operan en múltiplos de 64Kbps, según la calidad deseada.•Tiene una resolución menor a los esquemas anteriores. 352x288 píxeles.•Es la base de la videoconferencia y el videotelefóno.•Bit Rate: 64Kbps a 1.5 Mbps

Meta: Minimizar la capacidad de almacenamiento del video o el ancho de banda, medido en bits/segundo. La velocidad está determinada por: •Formato de la imagen•Complejidad de la escena•Limitaciones impuestas de calidad y tiempo•Ruido

METODOLOGÍA DE LA COMPRESIÓN EN LOS SISTEMAS JPEG, MPEG-1, MPEG-2 Y H.261

HERRAMIENTAS DE LA COMPRESIÓN MPEG-2

Resolución

•Reducir la resolución espacial enviando escenas de menor tamaño.•Reducir la resolución temporal reduciendo el número de cuadros por segundo

Evaluación de la escena

•Transformada matemática para buscar frecuencias que se pueden eliminar.•Transformada Discreta del Coseno DCT.

HERRAMIENTAS DE LA COMPRESIÓN MPEG-2

Apreciación subjetiva

•Cuantificación de las matrices en la DCT. Matriz de pesos para extraer frecuencias altas.•Formatos del muestreo de la crominancia: 4.2.2 y 4.2.0

Compresión del tren de datos resultante

•Compresión de símbolos repetidos (RLC)•Compresión de Huffman

Compresión Predictiva

•Estimación del movimiento con la ayuda de los cuadros anteriores y futuros

PROCESO DE COMPRESIÓN MPEG-2

1. Compresión intra-frame: reducir tamaño


2. Muestreo reducido (sub-sample)


Muestreo reducido del Croma


Perfiles 4.2.2 y 4.2.0


Resumen del proceso


3. Transformada DCT y Cuantificación


DCT y Cuantificación:

•El ojo es menos sensible a las altas frecuencias

•La matriz de coeficientes DCT se divide por la matriz de pesos.

•Para minimizar el error el paso de cuantificación debe ser pequeño.

•Como la cuantificación es no lineal se tiene una compresión adicional.


4. Proceso de DCT y Cuantificación


5. Conformación del tren de pulsos comprimiendo símbolos repetidos


RLC y VLC El tren de ceros se reemplaza con un código que representa los n ceros existentes.


6. Buffer.•El buffer mantiene constante la velocidad de salida. Bit-rate.•Si el buffer se queda vacío envía señal al cuantificador para aumentar la velocidad.•Si el buffer se llena se le indica al cuantificador que reduzca la velocidad.


RESUMEN


7. Compresión entre cuadros. Se analiza la posición y el movimiento de los bloques entre cuadros

pasados y futuros.


Compresión entre cuadros:

•Se chequea cada macrobloque con su predecesor para encontrar coincidencias.•Si hay coincidencia solamente se comprime el vector de movimiento.•Este análisis se hace hacia los bloques pasados y futuros.


Compresión entre cuadros


Parámetros para medir calidad de compresión

MPEG-4

•La compresión tipo MPEG-1 y MPEG-2 utiliza como unidad los macrobloques.

•Debido al movimiento de los objetos, la alineación de los macrobloques no es perfecta.

•Este fenómeno incremente la velocidad de datos o el bit-rate.

•No es posible bajar de 2MBps.

•EN LA ESTRATEGIA MPEG-4, LOS OBJETOS QUE SE MUEVEN SE TRATAN COMO FIGURAS REALES O ¨SPRITES¨.

MPEG-4

MPEG-4 fue creado por la presión de tres fuerzas: •Interactividad. Computadores

•Tecnología inalámbrica. Telecomunicaciones

•Datos A/V. TV y cine

MPEG-4

Compresión de objetos

•Un escenario puede ser comprimido de manera independiente de los objetos que hay en el frente.

•El movimiento de objetos se describe entonces con vectores y se reducen los datos residuales del MPEG-2.

•Los objetos pueden ser: de dos dimensiones, de tres dimensiones, opacos o transparentes.

Codificación de Objetos

Objeto Visual:Parte de una escena que se puede acceder y manipular de maneraIndependiente.

Objeto de Video

Objeto fijoStill

Objetoen

Malla

Animación decuerpo y cara

MPEG-4

IMAGEN MPEG-4

MPEG-4

Compresión tipo malla

•Además de la compensación del movimiento, en MPEG-4 se describe cómo un objeto cambia de posición, usando una técnica llamada codificación de malla. •El método MPEG-4 introduce procedimientos para animación del rostro y el cuerpo.

MPEG-4

Render

A diferencia del MPEG-2, el proceso de ¨rendering¨ se realiza en el mismo decodificador. Es muy similar a las gráficas generadas por computador.

MPEG-4

¨Rendering¨de

un ObjetoComposición

Video

MPEG-2encoder

MPEG-2decoder

Videoanalógico

EncoderMPEG-4

Datosdel objeto

Datos de lacomposición

MPEG-4 bitstream

¨Rendering¨de

un ObjetoComposición

MPEG-4 DECODER

Video analógico

MPEG-4

Futuro

•MPEG-4 fue desarrollado pensando en la transmisión de información multimedia a través de las redes de datos entre computadores o TCP/IP.

•Hay cámaras digitales con salida MPEG-4 para conexión directa a la red.

•El sistema MPEG-4 evolucionará al MPEG-21 el cual aumentará la resolución e introducirá la interoperabilidad entre sistemas.

CONCLUSIONES

•La tecnología para las comunicaciones de tipo multimedia está lista y reglamentada.

•Nuevos productos encajan en los modelos y estándares descritos.

•Es irreversible el proceso de convergencia de los servicios.

•Los operadores de redes de CATV deben ser conscientes de que su monopolio sobre la distribución del video está a punto de finalizar.

•Otras plataformas diferentes a la de CATV pueden prestar servicios similares.

•Es conveniente estar actualizado sobre estos desarrollos

V.O.D.

Video On Demand

Conceptualmente es el punto final de la evolución de la Televisión por suscripción. V.O.D. es un CANAL exclusivo para el suscriptor con la funcionalidad de un VHS o DVD. S-V.O.D. PERO es un SOLO canal. Por qué ENVIAR al usuario todos los canales si solamente sintoniza UNO? Este concepto abre las puertas a una nueva forma de CATV, y al desarrollo de nuevas plataformas.

V.O.D.

Modalidades del V.O.D. V.O.D.: Video según demanda S-V.O.D.: Suscripción a Video según demanda SB-PVR: Almacenamiento de video en un servidor del operador del sistema O.D.T.: Televisión según demanda

V.O.D.

COMPONENTES DEL V.O.D.

•Servidores de video: donde se almacena el contenido, y desde donde se envía el mismo hacia la red.

•Red de transporte: transporta gran cantidad de información desde la cabecera hacia los hubs, quienes lo reparten a los usuarios bajo demanda.

•Red de distribución : distribuye el contenido a los suscriptores.

12

3

4

56

CABECERA HUB

TRANSPORTE

HFC

HFC

HFCD

M

U

X

M

U

X

Arquitectura detallada.

Arquitectura parcialmente centralizada

Servidor de video

Servidor de video

Servidor de video

GbE switch

Edge QAM

Edge QAM

Edge QAM

V.O.D.

COMPONENTES DEL V.O.D.

•QAM de frontera: como la red final de distribución de CATV es analógica, se utiliza un equipo de frontera que haga la interfaz entre la fuente del video MPEG y la red HFC que lleva al STB del usuario.

•STB: Set-Top-Box, también se llama gateway del hogar.

12

3

4

56

CABECERA HUB

TRANSPORTE

HFC

HFC

HFCD

M

U

X

M

U

X

Arquitectura detallada.

Arquitectura parcialmente centralizada

Servidor de video

Servidor de video

Servidor de video

GbE

switch

EdgeQAM

EdgeQAM

EdgeQAM

V.O.D.

ARQUITECTURA CENTRALIZADA

Los servidores y el equipo de frontera en la cabecera central. Se transporta a los HUBs de manera analógica (QAM), y desde estos a los STB.

HFC

WANCABECERA

ACompletamente

CentralizadaServidor de video

Edge QAM

Distribución óptica

analógica

STB

SUBSACCESO

V.O.D.

ARQUITECTURA DESCENTRALIZADA

Los servidores de video y los QAM de frontera se encuentran en los HUBs.

STBHFC

HUB

CONTENIDO

WAN

WAN

CABECERA

QAM/RFCANALES

Completamente Distribuida

Fuente primaria

de contenido

Servidor de video

Edge QAM

ACCESO

SUBS

V.O.D.

ARQUITECTURA PARCIALMENTE DESCENTRALIZADA

Los servidores se encuentran centralizados, pero los QAM de frontera se encuentran en los HUBs. La transmisión hacia los HUBs es por IP y GbE.

DSTBHFC

HUBWAN

CABECERA

Servidor de video

Edge QAM

Parcialmente Centralizado

ACCESO

SUBS

V.O.D.

TECNOLOGÍAS QUE HACEN POSIBLE AHORA EL V.O.D.

MPEG sobre IP:El formato IP proporciona compatibilidad con todo tipo de redes, switches, routers y sistemas de transporte. No sucede los mismo con el formato ASI del MPEG. Gigabit Ethernet:Proporciona mayor velocidad que el formato ASI. 1000Mbps contra 270Mbps. Reducción de costos en los equipos de GbE por la economía de escala. DWDM:Aumenta notablemente la capacidad de la fibra

Adaptado de SCTE

Cálculo del número de trenes de datos por Cabecera

200.000 Número total de suscriptores digitales

20.000 Número total de suscriptores por cabecera

1 a 10 Posibilidad de suscriptores a VOD

2.000 Trenes de datos por cabecera

Cálculo del ancho de banda requerido por Cabecera

2.000 Trenes de datos por cabecera

3,7 Mbps Rata de la codificación del video

7.400 Mbps

Ancho de banda requerido por en la cabecera

DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA V.O.D.


Cálculo de la cantidad de servidores

7.400 Mbps Ancho de banda en Mbps que requiere la cabecera

620 Ancho de banda de un servidor actual en Mbps

12 Número total de servidores por cabecera

Cálculo del número de moduladores QAM

7.400 Mbps Ancho de banda que requiere la cabecera

38 Mbps 38 Mbps por cada canal de 6 Mhz usando 256QAM

195 Total de canales QAM requeridos


Cálculo del número de Up converters necesario

195 Número total de canales QAM

1 a 1 Relación entre moduladores QAM y up-converters

195 Número total de up-converters

195 Número total de canales RF por segmento de red

•Definitivamente el V.O.D. y sus variaciones será la nueva forma de prestar el servicio de CATV en unos cuantos años.

•Exige una infraestructura de hardware simple pero grande. •La metodología de administración y control de este tipo de sistemas es sofisticada. •Permite la integración con PacketCable •PELIGRO: hay formas mas simples de prestar este servicio si se llega directamente en IP hasta el receptor del usuario tipo PC.

V.O.D

CONCLUSIÓN

Documents

5 VOD