Aplicações Multimídia sobre Redes

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Ricardo Kléber

Disciplina: Redes Multimídia

Redes Multimídia

Ricardo Kléber

Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet Turma: TEC.SIS.4T

Aplicações Multimídia sobre Redes

2016.2

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Ricardo Kléber

Redes Multimídia

Conteúdo Programático :: 1

aa

_Unidade

1. Aplicações multimídia sobre redes;

2. Formatos de áudio e vídeo digital

2.1. Introdução ao áudio digital;

2.2. Compactação de áudio;

2.3. Introdução ao vídeo

2.3.1. Sistemas analógicos;

2.3.2. Sistemas digitais;

2.4. Compactação de vídeo

2.4.1. Padrão JPEG;

2.4.2. Padrão MPEG;

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Ricardo Kléber

Contextualizando

Aplicações Multimídia sobre Redes

Aplicações Multimídia:

Áudio e/ou vídeo na rede

(“mídia contínua”)

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Ricardo Kléber

●

Crescimento de aplicações que recebem e transferem

áudio e

vídeo

pela Internet;

●

Aplicações Multimídia também são conhecidas como

“aplicações de mídia de taxa constante”:

●

Vídeos de entretenimento;

●

Telefonia IP;

●

Rádio pela Internet;

●

Videoconferências;

●

Ensino a distância (com uso de recursos multimídia);

●

Etc...

Contextualizando

Aplicações Multimídia sobre Redes

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Ricardo Kléber

●

Este tipo de aplicação se difere muito das “aplicações convencionais”

que executam sobre as redes de computadores:

●

Envio/recebimento de e-mails;

●

Envio/recepção/visualização de imagens (estáticas);

●

Troca de arquivos (FTP);

●

Consultas a servidores DNS...

●

Aplicações Multimídia

são sensíveis a atrasos, mas podem tolerar

perdas de dados ocasionais;

●

Modelos de comunicação tradicionais não são uma boa escolha para

estes fins Overhead (em excesso), ocasionando atrasos

→

Contextualizando

Aplicações Multimídia sobre Redes

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Ricardo Kléber

●

Atraso fim a fim

● Acúmulo de atrasos de processamento, fila, propagação, transmissão ao

longo do trajeto entre origem e destino;

● Para aplicações de áudio altamente interativas (telefone por Internet, por

exemplo):

● Atrasos de menores do que 150 milissegundos não são percebidos pelo ouvido humano;

● Atrasos entre 150 e 400 milissegundos são aceitáveis (mas não ideal);

● Atrasos maiores que 400 milissegundos podem atrapalhar consideravelmente a conversação.

Sensibilidade ao atraso

Aplicações Multimídia sobre Redes

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Ricardo Kléber

●

Jitter (variação de atraso)

● Variação do atraso dos pacotes dentro de um mesmo fluxo; ● Causados por atrasos aleatórios nas filas dos roteadores;

● Assim, o tempo entre o momento que o pacote é gerado na fonte e

chega no destino pode variar de pacote para pacote;

● Isto chama-se variação do atraso ● Exemplo:

● 2 pacotes consecutivos em uma rajada de voz com 20 milissegundos de diferença entre um e outro

● No receptor, este tempo pode ser maior ou menor

● “Analogia da rodovia”

Sensibilidade ao atraso

Aplicações Multimídia sobre Redes

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Ricardo Kléber

●

Jitter (variação de atraso)

● Se for ignorada, esta variação pode resultar em níveis inteligíveis de

áudio;

● A variação do atraso pode ser removida com a utilização de alguns

mecanismos:

● Números de sequência

● Remetente incrementa o número de sequência para cada pacote que gera

● Marcas de tempo

● Remetente marca cada porção com o tempo em que foi gerada

● Atraso de reprodução

● Atrasar a reprodução das porções de áudio no receptor

Sensibilidade ao atraso

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Jitter (Variação de atraso)

Aplicações Multimídia sobre Redes

transmissão de áudio a uma taxa constante D ad os ac um ul ad os tempo atraso variável da rede (jitter) recepção do

áudio no cliente _reprodução

do áudio a taxa constante no cliente

atraso de reprodução

Armazenamento no lado do cliente, o atraso de reprodução compensa a variação do atraso (jitter)

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Classes

Aplicações Multimídia sobre Redes

de Aplicações Multimídia

Aplicações Multimídia sobre Redes

1) Áudio e vídeo de fluxo contínuo (Streams) armazenados

(Vídeo sob demanda)

2) Áudio e vídeo de fluxo contínuo ao vivo

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Classes

Aplicações Multimídia sobre Redes

de Aplicações Multimídia

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Fluxo contínuo (áudio e vídeo armazenados)

●

O cliente solicita a qualquer momento arquivos de áudios e vídeos

que estão armazenados no servidor;

●

3 características importantes:

● Mídia armazenada: o conteúdo foi pré-gravado e armazenado no

servidor;

● Pode pausar, voltar, avançar, etc

● Fluxo contínuo: o cliente inicia a reprodução alguns segundos após

começar a receber os arquivos do servidor;

● Reprodução contínua: quando começa a reprodução, é desejável que

prossiga sem paralisações, (não ocorram atrasos significativos)

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Classes

Aplicações Multimídia sobre Redes

de Aplicações Multimídia

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Fluxo contínuo (áudio e vídeo armazenados) [Funcionamento]

1. vídeo gravado 2. vídeo transmitido 3. vídeo recebido, reproduzido no cliente Atraso da rede _tempo

Fluxo contínuo: neste instante, o cliente está reproduzindo uma parte anterior do vídeo, enquanto o servidor ainda está transmitindo as partes seguintes

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Classes

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de Aplicações Multimídia

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Áudio e vídeo de fluxo contínuo ao vivo

●

Semelhante à transmissão de rádio e televisão;

●

Permite que sejam recebidas transmissões de qualquer parte do

mundo;

●

Como o fluxo não é armazenado, não se pode adiantar o programa

que está sendo recebido;

●

Entretanto, os dados são armazenados localmente;

● Pausa, retrocesso podem ser realizadas em algumas aplicações

●

Mesma idéia da reprodução contínua;

●

Atrasos causam danos “mais severos” do que em mídia

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Classes

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de Aplicações Multimídia

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Vídeo e áudio interativos em tempo real

●

Permite comunicação entre as pessoas em tempo real

● Telefonia pela Internet ● Videoconferências

●

Usuários podem se mover ou falar a qualquer instante

●

Os atrasos devem ser menores do que algumas centenas de

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Multimídia sobre a

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Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

TCP/UDP/IP:

“serviço de melhor esforço”

●

sem

garantias sobre atrasos, perdas

● Enviar áudio e vídeo por UDP

● Retardar a reprodução no receptor

● Marcas de tempo para saber quando devem ser reproduzidos ● Enviar informações redundantes para diminuir efeitos de perda

As aplicações MM na Internet atual usam

recursos da camada de aplicação para minimizar (da melhor forma) efeitos de atrasos e perdas

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Multimídia sobre a

Aplicações Multimídia sobre Redes

Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Aplicações de áudio e vídeo de fluxo contínuo tornaram-se

populares;

●

Custo de armazenamento em disco muito baixo

● Mais conteúdo multimídia armazenado na Internet;

●

Melhorias na infra-estrutura na Internet

● Acesso doméstico de alta velocidade (banda larga), por exemplo;

●

Clientes solicitam arquivos de áudio e vídeo residentes em

servidores de aplicação

● Podem ser servidores Web “comuns”;

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Multimídia sobre a

Aplicações Multimídia sobre Redes

Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Servidor, então, envia o arquivo solicitado;

●

Antes de enviar o arquivo de áudio/vídeo:

●

Arquivo é segmentado;

●

Os segmentos são encapsulados em cabeçalhos especiais para

tráfego de áudio e vídeo;

● RTP é um protocolo padrão para este encapsulamento

●

Quando começa a receber o arquivo, o cliente começa a

reprodução

● Com interatividade (pausa, avanço, retrocesso, etc); ● Esta interatividade necessita um protocolo específico:

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Multimídia sobre a

Aplicações Multimídia sobre Redes

Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Geralmente, é solicitado através de um cliente Web (browser);

●

A reprodução não está integrada com estes clientes Web

● Necessidade de uma aplicação auxiliar para reproduzir

● Comumente chamada de transdutor;

● Real Player, Windows Media Player, etc

● Desempenham algumas funções:

● Descompressão;

● Remoção da variação do atraso; ● Correção de erros

● Interface gráfica de usuário com botões de controle

● Podem ser utilizados programas especiais para inserir a interface do transdutor dentro da janela do browser

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Multimídia sobre a

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Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Acesso a áudio e vídeo a partir de um servidor Web:

● Quando um áudio está no servidor Web, ele é um objeto normal dentro do

sistema de arquivos (como HTML e JPEG);

● Usuário solicita arquivo de áudio:

● Conexão TCP é criada;

● Envia requisição HTTP para o objeto;

● Servidor anexa o arquivo e responde;

● Cabeçalho indica a codificação específica;

● Browser analisa o tipo e chama o transdutor correspondente;

● Transdutor reproduz o arquivo

● Objeto inteiro deve ser armazenado

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Multimídia sobre a

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Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Acesso a áudio e vídeo a partir de um servidor Web:

● Assim, o servidor deve enviar o arquivo de áudio/vídeo diretamente para o

transdutor;

● Conexão direta entre o servidor e transdutor; ● Utilização de um metarquivo

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Internet Atual

Aplicações Multimídia sobre Redes

●

Acesso a áudio e vídeo a partir de um servidor Web:

● Hiperlink do arquivo de áudio/vídeo não aponta para o objeto, e sim para

um metarquivo

● Contém a URL do arquivo

● Mensagem de resposta HTTP contém um tipo que identifica a aplicação específica (transdutor)

● Browser examina o tipo e passa o metarquivo para o transdutor ● Transdutor estabelece uma conexão TCP com o servidor HTTP