Codec Stream

  • Published on
    11-Oct-2015

  • View
    21

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • Universidade de Aveiro 2004

    Departamento de Electrnica e Telecomunicaes

    Rui Jorge dos Santos Almeida

    Transmisso de Vdeo em Tempo Real na Internet

  • Universidade de Aveiro 2004

    Departamento de Electrnica e Telecomunicaes

    Rui Jorge dos Santos Almeida

    Transmisso de Vdeo em Tempo Real na Internet

    Dissertao apresentada Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessrios obteno do grau de Mestre em Engenharia Electrnica e Telecomunicaes, realizada sob a orientao cientfica do Dr. Armando Jos Formoso de Pinho, Professor Associado do Departamento de Electrnica e Telecomunicaes da Universidade de Aveiro

  • o jri

    presidente Doutor Jos Lus Guimares Oliveira Professor Associado da Universidade de Aveiro

    Doutor Armando Jos Formoso de Pinho

    Professor Associado da Universidade de Aveiro (orientador) Doutor Pedro Manuel Quintas Aguiar Professor Auxiliar do Instituto Superior Tcnico da Universidade Tcnica de

    Lisboa

  • agradecimentos

    Desejo agradecer ao Prof. Dr. Armando Pinho a orientao, a preciosa ajuda e a permanente disponibilidade prestada ao longo de todo o trabalho. Ao meu colega de Mestrado, Jos Antunes, pela colaborao que tornou possvel a concluso do primeiro ano do mestrado. Ao colega Antnio Jos Neves, no IEETA, pela imprescindvel e abnegada ajuda durante a fase experimental. Este trabalho dedicado minha esposa e ao meu filho, cuja pacincia e compreenso ao longo de todo o tempo em que me dediquei elaborao desta dissertao foi o maior incentivo persecuo dos objectivos que me foram propostos.

  • resumo

    O presente trabalho aborda o tema da transmisso de vdeo em tempo real na Internet. Ao longo do mesmo, so enunciadas e explicadas as principais dificuldades colocadas pela Internet para a transmisso deste tipo de multimdia. As principais evolues tecnolgicas que pretendem atenuar estas dificuldades e permitir a implementao destes sistemas so identificadas, principalmente no que diz respeito evoluo das normas de codificao e compresso como, por exemplo, as normas MPEG, e implementao da tecnologia de Streaming de vdeo. As novas tecnologias que ainda esto em desenvolvimento mas que prometem melhorar o desempenho dos sistemas de transmisso de vdeo em tempo real so tambm abordadas. Inclumos um captulo com experincias prticas reais de transmisso de vdeo em tempo real na Internet com diferentes condies de codificao e de transmisso e respectivos resultados. A transmisso de vdeo em tempo real pode vir a ser a principal aplicao para entretenimento ou fins profissionais da Internet a mdio prazo. Para isso, muito tm concorrido os vrios desenvolvimentos tecnolgicos, nomeadamente ao nvel da codificao e compresso de vdeo. Em poucos anos, devido contribuio de normas como o MPEG, o H.263, o AVC ou aos codificadores proprietrios, o tamanho final dos ficheiros de vdeo codificados diminuiu mais de 75%. Esto em fase de implantao novas normas, como o MPEG-7 e MPEG-21, que facilitaro o trabalho de pesquisa e de adaptao s condies individuais de cada utilizador e s suas prprias preferncias. Se conjugarmos este factor com o crescimento das velocidades de acesso Internet, por exemplo ao nvel da Banda Larga com o xDSL ou por Cabo, e com o crescimento da capacidade dos computadores pessoais ou dos telemveis, apenas ser necessrio que a vertente comercial esteja adequada s capacidades dos consumidores para que a transmisso de vdeo na Internet com qualidade seja, no s possvel, como tambm uma realidade para a generalidade das pessoas.

  • abstract

    This work intends to present a global view about the transmission of real-timevideo over the Internet. We present and explain the main problems caused by the architecture of the actual Internet. The principal technical solutions that seek to overcome these problems are introduced, with the focus on the evolution of compression developments like, among others, the MPEG standards, as well as on the explanation of Streaming video technology. We also address some of the new standards that might help to solve and improve transmission of this media. We include a practical chapter with the results of tests for real-time video transmission over the Internet for different conditions of compression and transmission. Transmission of real-time video over the Internet may become, in a few years, the main application for entertainment or business purposes. This objective has received strong contribution from technical evolutions, mainly in video compression. With the development of standards like MPEG, H.263, AVC or with the proprietary codecs, the length of the encoded video bitstream has been reduced over 75% in a short period of time. There are new ways that other tools, like MPEG-7 or MPEG-21, have been exploiting to find new forms of helping the user to find and get the best result according to his technical conditions and personal preferences. Additionally, there has been an important growing on the number of Broadband accesses, like xDSL or Cable modem, and on the capacities of PCs and other devices that supports Streaming video software. The last piece in this picture is the price of the Internet access and the software. If they are affordable to the consumers earnings, there is no doubt that quality real-time video over the Internet is possible and that it will be a reality.

  • 7

    ndice:

    CAPTULO I A INTERNET E A TRANSMISSO DE VDEO EM TEMPO REAL ...........................11

    I.1 A INTERNET .......................................................................................................................................................... 13 I.2 - PEQUENA HISTRIA DA INTERNET ..................................................................................................................... 13 I.3 DESCRIO FUNCIONAL DA REDE..................................................................................................................... 14 I.4 FORMAS DE ACESSO REDE............................................................................................................................... 16 I.5 PRINCIPAIS CONSTRANGIMENTOS TRANSMISSO DE VDEO EM TEMPO REAL......................................... 18

    CAPTULO II - CODIFICAO DE VDEO .......................................................................................................21

    II.1 CODIFICADORES CLSSICOS................................................................................................................................ 22 II.1.1 Compensao de Movimento.....................................................................................................................23 II.1.2 Transformada Discreta de Co-seno (DCT).............................................................................................27 II.1.3 Quantificao e Codificao por VLC.....................................................................................................28 II.1.4 - Organizao do bitstream.......................................................................................................................29

    II.2 PRIMEIRAS NORMAS DE CODIFICAO DE VDEO: H.261, H.263 E MPEG-1 E MPEG-2 .......................... 30 II.2.1 H.261..............................................................................................................................................................30 II.2.2 H.263..............................................................................................................................................................31 II.2.3 MPEG-1 e MPEG-2 ....................................................................................................................................35

    II.3 - MPEG-4 ............................................................................................................................................................... 39 II.3.1 - Modo de Funcionamento.........................................................................................................................40 II.3.2 Principais funcionalidades para adaptao Internet.........................................................................42

    II.4 ADVANCED VIDEO CODING (H.264 OU MPEG-4 PART 10)............................................................................ 46 II.4.1 Codificao (VCL).......................................................................................................................................47 II.4.2 Adaptao ao meio de transmisso (NAL)..............................................................................................49

    II.5 CODECS PROPRIETRIOS................................................................................................................................... 49 II.5.1 QuickTime .....................................................................................................................................................49 II.5.2 RealNetworks................................................................................................................................................50 II.5.3 Windows Media............................................................................................................................................51

    CAPTULO III - STREAMING DE VDEO ...........................................................................................................55

    III.1 - FUNCIONAMENTO DO STREAMING.................................................................................................................. 56 III.1.1 Codificao de Vdeo adaptada a streaming........................................................................................57 III.1.2 Codecs de Vdeo para Streaming de Mdia......................