Video streaming
Liane Tarouco
Mary LúciaPedroso Konrath
UFRGS
1
Aula virtual

A participação em uma aula virtual pode se
dar de forma
– Assíncrona - as interações entre alunos e
destes com os professores ocorrem no
momento e local mais conveniente para
cada um
– Síncrona - as interações são realizadas
on-line, como no caso da videoconferência
Aprendizagem ubíqua

Hoje a informação está em toda parte e,
muitas vezes, separada dos estudantes no
tempo e/ou espaço, pois o ensinar e
aprender exigem hoje muito mais flexibilidade
espaço/temporal, pessoal e de grupo, menos
conteúdos fixos e processos mais abertos de
pesquisa e de comunicação
Anytime, anywhere


O maior propulsor do treinamento baseado na Web é
a necessidade de se encontrar maneiras de trazer o
treinamento diretamente para o desktop de uma
forma just-in-time contínua —treinamento de uma
pessoa que requer uma nova habilidade ou
conhecimento, no momento em que essa habilidade
ou conhecimento se torna necessário e nunca antes
disso tornando as informações disponíveis anytime –
anywhere.
A qualquer hora, em qualquer lugar.
Sistemas híbridos

Colaborativo/Interativo: prover mecanismos que proporcionem
a interação e colaboração entre os alunos, e destes com o
professor, através de multimeios;

Baseados em objetivos: o treinamento deverá ser integrado
com a avaliação, e proporcionar que os alunos façam suas
avaliações via Web;

On-line: a tendência de aprender com os outros, continuará a
crescer e elementos on-line tornam estes recursos caros. Para
isso é necessária troca de informações constantes, utilização
de recursos com grande abrangência e baixos investimentos.
Aprendizagem ativa

O esforço mental que o estudante investirá
na tarefa de aprendizado depende de sua
percepção frente a dois fatos:
– a pertinência do meio e da mensagem
contida no mesmo;
– sua habilidade em fazer algo significativo
fora do material apresentado.
Vídeo sob demanda

A preparação de vídeos sob demanda e
outros materiais didáticos é uma tarefa
demorada, na proporção de levar 10 horas
de trabalho para gerar 2 horas de aula,
Treinamento de docentes

Para que o corpo docente incorpore de forma
eficaz as novas tecnologias, é necessário,
além da conscientização da importância e
necessidade da sua adoção, treinamentos
específicos que possibilitem que os
professores dominem a utilização das
mesmas.
3 Cs

No caso dos estudantes de EaD, além das
habilidades básicas no que se refere à língua
escrita e falada e aquelas envolvendo o
raciocínio matemático, cada aluno deve
também dominar os “3 C”:
– Comunicação,
– Colaboração e
– Criatividade na Resolução de Problemas.
Áudio-visuais


A incorporação de recursos áudio-visuais, tanto em
tempo real quanto sob demanda, tem possibilitado a
criação de ambientes virtuais multimídia na Internet,
tais como ambientes de videoconferência e
ambientes de transmissão de vídeo sob demanda.
As conseqüências deste avanço tecnológico para
fins educacionais são notórias, principalmente
quando se permite a interatividade entre o professor
e os alunos.
Vídeo sob demanda

A transmissão de multimídia sob demanda
vem crescendo muito na Internet, como
forma de transferência de conteúdo
multimídia remoto para microcomputadores
locais, consolidando-se o conceito de Vídeo
sob Demanda, que compõe toda forma de
difusão de filmes e imagens sob a demanda
do usuário
VoD

Conceitualmente, pode-se dizer que um
serviço de vídeo sob demanda (VoD- Video
On Demand), deve capacitar o usuário a
selecionar um vídeo e reproduzi-lo
imediatamente, independentemente da
existência de outras solicitações de
reprodução de filmes por outros usuários
Streaming

Os sistemas de VoD funcionam de acordo
com a tecnologia de streaming, que
possibilita a execução do arquivo localmente,
sem necessidade de download total mesmo,
sendo que à medida que o arquivo é
recebido, este já vai sendo mostrado ao
usuário.
Streaming e buffer


Nos primeiros segundos, uma aplicação de
vídeo sob demanda armazena em um buffer
local (memória temporária) uma porção do
arquivo streaming que está sendo acessado.
Dessa forma ele também poderá balancear a
reprodução em eventuais congestionamentos
da rede que comprometam a velocidade de
transmissão.
Tecnologia de Streaming

Um misto de técnicas de compressão e
armazenamento em memória temporária
(buffering).

Ela permite a transmissão de vídeo em
tempo real através da Internet.
Streaming


O streaming faz com que os arquivos de som
e imagem comecem a ser exibidos mesmo
antes que a transferência seja finalizada, ou
seja, antes que o arquivo seja copiado
totalmente para o computador local.
Isto reduz a espera inicial a poucos
segundos, um tempo relativamente razoável
para o contexto atual da Internet
Streaming

Permite ainda enviar o vídeo ao
microcomputador de uma forma que ele não
pode ser copiado.

O aluno pode rever a aula quantas vezes
quiser, solicitando novamente o vídeo, porém
não é possível armazenar uma cópia.
Plugin

Para rodar um vídeo clip em streaming da
Internet é necessário a presença de um plugin (software especial que trabalha em
conjunto com o navegador da Web), o qual
manipula o download e descompressão do
arquivo
Compressão

Na compressão do vídeo, aplicam-se complexas fórmulas
matemáticas que particionam a seqüência de imagens em
quadros denominados frames.

Cada frame é quebrado em partes dinâmicas e/ou estáticas.

Estas partes, também chamadas de objetos, contém conteúdo
móvel ou parado.

Um software de compressão age sobre estes objetos,
atualizando aqueles com conteúdo móvel e reciclando aqueles
com conteúdo estático.

Assim, consegue-se reduzir o tamanho e o tempo de
transmissão de um arquivo de vídeo.
Qualidade do vídeo

Para realizar a transmissão de um stream
com boa de qualidade, deve-se garantir a
captura das mídias com boa sonoridade e
nitidez
Otimizar para a compressão




Evitar movimentos desnecessários (tanto da câmera,
quanto do alvo) durante captura das imagens.
Cores sólidas com brilho são melhor comprimidas.
Cores escuras podem confundir o software de
compressão.
Deve-se valorizar cenários
contraste com os objetos alvo.
que
tenham
bom
Sequênciação de pacotes

Nas transmissões streaming, a ordem de chegada
dos pacotes de informação (ou pedaços de um
arquivo) é fundamental, pois a visualização ou
execução do conteúdo do arquivo se inicia antes do
término da transmissão.
Transmissão com perda

Outra diferença em relação a transmissão
convencional está na flexibilidade de perda de
dados; ela pode suportar o descarte de alguns
pacotes que farão uma diferença praticamente
imperceptível aos sentidos humanos.
Compressão de áudio
Padrão de compressão de áudio Taxa de transmissão gerada
PCM
de 64 a 78 Kbps
CVSD
de 9 a 64 Kbps
IDVI
cerca de 46 Kbps
ADPCM
cerca de 36 Kbps
VADPCM
Variável
GSM
cerca de 19 Kbps
Delta-Modulation
cerca de 16 Kbps
LPC
cerca de 9 Kbps
CODEC

Os codecs que são encontrados nas
ferramentas de empresas que desenvolvem
soluções voltadas à transmissão de dados
multimídia em ambientes computacionais, na
sua maioria, estão baseados em padrões
internacionais
Compressão de vídeo

Basicamente, os mais importantes projetos
são baseados nos algoritmos de compressão
que podem se
– JPEG (Joint Photographic Experts Group),
– MPEG 1 e 2 (Moving Pictures Experts Group),
– DCT (Discrete Cosine Transform), utilizado nos
videotapes Betacam Digital e Digital S da JVC
– método DV, do sistema DVCAM, da Sony, híbrido
de fita e disco.
CODEC de vídeo



JPEG: Joint Photographic Experts Group.
Desenvolvido para a transmissão de quadros
parados, como fotos.
Utiliza o DCT como técnica de compressão
MJPEG: Uma variação do JPEG para movimento,
usado em alguns sistemas de edição não-linear
MPEG-1: Inicialmente desenvolvido para permitir o
armazenamento de vídeo clips em CD-ROMs ou em
aplicações similares com baixa quantidade de
informações.
MPEG



MPEG foram desenvolvidos pelo Moving Picture
Experts Group, um grupo de trabalho da International
Standards Organization (ISO).
A família do padrão MPEG abrange três sistemas
principais
– MPEG-1
– MPEG-2
– MPEG-4
– além de um quarto em elaboração, que é o
MPEG-7.
O MPEG-3, originalmente projetado para aplicações
de HDTV, mas que deixou de existir em função dos
avanços do MPEG-2
MPEG-2


Permite transmissão em alta qualidade de áudio e
vídeo sobre links de velocidade limitada.
Largamente utilizado em diversos formatos de
transmissão de vídeo digital, incluindo televisão,
transmissão de sinal via satélite, sistemas de cabo
digital, conteúdo de multimídia para ambientes
computacionais, DVD (Digital Versatile Disk), entre
outros tipos de mídias interativas.
H.261 da ITU

É um padrão de compressão de vídeo designado
para larguras de banda entre 64 kbps e 2Mbps,
medidos em intervalos de 64 kbps

Define dois formatos de quadro:
– CIF - Common Intermediate Format
– QCIF - Quarter Common Intermediate
Information
CIF

CIF - Common Intermediate Format possui
288 linhas de 352 pixels/linha de informação
de luminância (componente usado para
representar infomações de brilho no sistema
RGB), e 144 x 180 de crominância
(componente usado para representar cor no
sistema RGB).
QCIF - Quarter Common
Intermediate Information


QCIF - Quarter Common Intermediate
Information
Possui 144 linhas de 180 pixels/linha de
luminância e 72 x 90 de crominância.
Cinepak



Este codec é utilizado pelo padrão Video for
Windows da Microsoft e possibilita uma reprodução
mais rápida do vídeo neste ambiente.
Usa técnicas de quantização de vetores e de
diferenciação de quadros.
Existem três versões para este codec:
– Cinepak da Super Mac (versão original 16 bits),
Cinepak da Radius (nova versão de 16 bits) e o
Cinepak[32] da Radius (versão 32 bits incluída no
Windows 95).
H.263


H.263: Outra norma internacional da ITU-T
que é baseada no DCT e em compensação
de movimento, sendo este o principal
aperfeiçoamento em relação ao antecessor
H.261.
Foi concebido para uso e canais de largura
de banda estreita
– até 64 Kbps
Format de transmissão



Ponto-a-ponto
Multicast
Broadcast
Unicast
Cada usuário recebe
um fluxo de pacotes
independente mesmo
que os fluxos sejam
idênticosc
Broadcast
Todos os usuários
recebem recebem o
fluxo de pacotes que
é transmitido na rede
local
Multicast
Apenas os usuários
que solicitam
ingresso no grupo de
recepção passam a
receber o fluxo de
pacotes que é
transmitido na rede
local
Soluções Real

Basicamente, são três aplicativos
responsáveis pela composição, distribuição e
reprodução de conteúdo multimídia.

São eles:
– HelixProducer (geração da transmissão)
– HelixServer (servidor)
– RealOne (player)
Helix Producer



O Helix Producer é responsável pela produção do
conteúdo multimídia, ou seja, ele controla a captura e
digitalização do áudio e do vídeo destinados a
distribuição, rodando em ambientes Windows,
Macintosh ou UNIX (para plataformas Intel).
O Helix Producer elabora e transmite multimídia pela
porta 4040 (padrão) sob velocidades de recepção
distintas.
O áudio e vídeo elaborados são oriundos de
dispositivos de captura apropriados (placas de som
e/ou placas de captura de vídeo).
Helix Producer


É possível, por exemplo, selecionar a forma
de transmissão de Live Broadcast para
difusão de áudio e vídeo ao vivo; ou, se
necessário, utilizar um arquivo localizado no
winchester ou dispositivo de captura como
fonte de multimídia
Pode-se definir larguras de banda que o
servidor de áudio e vídeo poderia trabalhar
Helix Producer



O Helix Producer é responsável pela produção do
conteúdo multimídia, ou seja, ele controla a
captura e digitalização do áudio e do vídeo
destinados a distribuição, rodando em ambientes
Windows, Macintosh ou UNIX (para plataformas
Intel).
O Helix Producer elabora e transmite multimídia
pela porta 4040 (padrão) sob velocidades de
recepção distintas.
O áudio e vídeo elaborados são oriundos de
dispositivos de captura apropriados (placas de
som e/ou placas de captura de vídeo).
Servidor de multimídia


Servidor Helix Server
Tem a função de receber o conteúdo de
multimídia produzido na máquina onde está
rodando o Producer e distribuí-lo na rede.
Acesso ao servidor Real


Os clientes localizados remotamente
acessam o Helix Server através de um
número IP (ou nome do host), para executar
este conteúdo remotamente.
O número IP ou nome de host são referentes
ao servidor Real, seguido da porta de
streaming RTSP previamente definida como
554 (default), e finalmente o diretório
localizado no Producer (estrutura de pastas
virtuais mantidas por ele) seguido do nome
do arquivo desejado.
Real One


Através de um link em um site na Web é possível
executar um conteúdo de multimídia remoto. Para
isso, o cliente Real One (previamente instalado na
máquina local) , acessa um endereço determinado e
começa a baixar a informação.
Nos primeiros segundos, o Real One armazena em
um buffer local (memória temporária) uma porção do
arquivo streaming que está sendo acessado no
servidor de multimídia da Real Networks.
A tecnologia Real

Basicamente, portanto, a tecnologia Real
permite a gravação de áudio e imagem,
utilizando a arquitetura cliente/servidor.

O servidor Helix Server é responsável pelo
fornecimento de streams de áudio e vídeo
comprimidos por um algoritmo proprietário.

O lado cliente consome os streams através
de um software específico - Real One - ou
como plugin em um browser, permitindo
assim que a imagem e o áudio sejam
apresentados dentro de uma página WWW.
Transmissão de aulas por
streaming video


Além da transmissão e gravação de uma
aula ao vivo, a tecnologia Real permite
também a transmissão de um arquivo
contendo streams de áudio e vídeo em um
formato específico de grande taxa de
compressão através da Internet.
Aulas previamente gravadas podem ser
transmitidas sob demanda através da rede
bem como qualquer vídeo editado através de
outras tecnologias convertidas para o formato
Real.
Transmissão unicast


O HelixServer envia sinais ou pacotes de
informação para cada cliente que solicita
recepção.
Isto significa a ocorrência de redundância
nesta transmissão, pois o servidor irá
transmitir o mesmo pacote “n” vezes para os
“n” clientes conectados.
Multicast simples

Transmissão multicast simples numa rede IP, pois
o Server manda, através de um roteador, switch
ou hub, pacotes de informação sem redundância,
ou seja, são enviados somente uma cópia de
cada pacote de informação.

Estes, por sua vez, são replicados na rede de
forma multicast.
Protocolos usados


PNM: protocolo utilizado em versões
anteriores e já em extinção;
RTSP: Real Time Streaming Protocol (RFC
2326) é uma especificação da IETF para
controle de transmissão de multimídia na
Internet.
Outros protocolos usados




IGMP: protocolo de agrupamentos
(gerenciamento de grupos de clientes) para
transmissões em multicast;
DVMRP: protocolo de roteamento em
transmissões multicast;
UDP/TCP: protocolos para transporte de
dados;
HTTP: protocolo utilizado na transmissão
através de firewalls;
Múltiplas velocidades

Quando utilizamos o HelixSystem para
transmitir multimídia em redes IP, temos o
recurso de realizar esta transmissão em
várias velocidades.

Quem consegue isso é a tecnologia
SureStream, que possibilita alternar
velocidades de transmissão e operar em
larguras de bandas estreitas.
SMIL


A solução da Real Networks é compatível com o
Synchronized Multimedia Integration Language
(SMIL), o qual compõe uma especificação do World
Wide Web Consortium (W3C), que permite controle
sobre apresentações multimídia.
O SMIL descreve a sincronização das informações
de mídia que aparecem na tela, a fim de que seja
possível uma reprodução fiel e de qualidade.
Tipos de recepção Real

Pode ser diretamente via RealOne
– Utiliza arquivo .rm

Pode ser incorporado a páginas HTML
– Utiliza arquivo .html
– Utiliza arquivo .rpm
Recepção com RealOne

Deve-se criar arquivo .rm
– Ex: aula.rm
– Colocar dentro do arquivo a linha no estilo
• <protocolo>://<servidor>:<porta>/encoder/<arquivo.rm>
– Ex: para o servidor mcu.ufrgs.br, arquivo virtual
transmissão.rm
• rtsp://mcu.ufrgs.br:554/encoder/trasmissão.rm
Recepção com HTML

Permite apresentar conteúdo HTML ao redor
do vídeo
– Baseia-se na criação de dois arquivos:
• Arquivo.rpm
– Estilo o arquivo .rm, só muda a extensão
• Arquivo .html
• O arquivo que será exibido pelo web browser,
contendo o vídeo e controles.
Criação do arquivo .html

No corpo do arquivo .html deverá ter a
seguinte linha:
– <embed src=“<caminho para o arquivo .rpm"
align="baseline" border="0" width=“<largura>"
height=“<altura>" console="Clip1" controls="ImageWindow"
autostart="true"></noembed>
Exemplo de arquivo .html
<HTML>
<BODY>
<CENTER>
<embed src=“trasmissao.rpm" align="baseline" border="0"
width="352" height="288" console="Clip1"
controls="ImageWindow" autostart="true">
</noembed>
</CENTER>
</BODY>
</HTML>
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Ao entrar no RealProducer (versão anterior
ao Helix Producer) escolher Live Broadcast
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Marcar as caixas “Capture Audio” e “Capture
Video”
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Completar os campos com as informações
sobre o vídeo a ser transmitido
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Escolher o tipo de transmissão: Multi-rate ou
Single Rate
Velocidades usadas no Real
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Escolher as taxas de transmissão (máximo
duas simultâneas, na versão gratuita)
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Escolher o formato do áudio a ser transmitido
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Escolher o formato do vídeo
Velocidade

Abaixo de 15 fps o vídeo não parece
contínuo

Abaixo de 7 fps o vídeo fica bem
entrecortado

Abaixo de 3 fps, o vídeo torna-se uma
seqüência de quadros
Tamanho da janela
Recomendações


Usar largura de 320 pixels e altura de 240.
Pode-se usar 640 x 480 se:
– A velocidade de entrega vai ser maior do
que 100 Kbps.
– Os clips codificados serão maiores do que
320 x 240
– Terá uma estação de trabalho capaz de
degitalizar full-motion, full-screen video.
Standard PCs tipicamente não conseguem
processar esta carga.
Área em disco ocupada

Você pode calcular a área em disco que vai ser
ocupada pelo filme com a seguinte fórmula:
(pixel larg) x (pixel alt) x (color bit depth) x (fps) x (duração em seg)
8.000.000

Exemplo: área ocupada por um filme de 3
minutos gravado com 15 fps 24 bits para
codificação de cor e janela de 320 x 240 pixels
= 622 Mbytes
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo


Colocar as configurações: nome do servidor, porta, arquivo
virtual, user-name e senha.
Caso queira armazenar a
transmissão marcar
Archive Broadcast to File
mas isto pode acarretar
problemas na máquina
levando a congelamento
do programa.
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Confirmar as Opções
Configuração do RealProducer
para transmissão ao vivo

Clicar em Start
Produtos atuais da Real



Media player
– RealOne Player (Windows, Unix, MacOS)
– RealOne Player for Mobile Devices
– versão Plus (U$39.99) versão grátis
Media creation
– Helix Producer - U$199.95
– Producer basic - grátis (limitações)
Server
– Helix Universal Server
Produtos da Real

Presenter One
– Sincronizar vídeo streaming e
apresentações PowerPoint
Teleaula

Televisão instrucional pode motivar e cativar
estudantes, e estimular um interesse no
processo de aprendizado.
Efeito Holliwood

Mas visuais estimulantes podem distorcer o
currículo através do desvio da atenção dos
estudantes para as características
provocativas e de entretenimento da
apresentação ao invés de encorajar análises
interessantes sobre o seu significado.
Recomendações para uso de
vídeo em aula


Observação indireta
– transmissão de imagens pela rede
– CDROM, fitas de vídeo
Preparar vídeo interativo, com perguntas
embutidas, do tipo:
– “o que vai acontecer a seguir?”
– “porque isso ou aquilo aconteceu?”
– “qual das explicações seguintes são
consistentes com os dados?”
Modêlos básicos para educação a
distância
A: Sala de aula distribuída
– Extensão do conceito de sala de aula
– Curso apresentado a partir de um local
para estudantes locais e remotos
– Controle do professor
Centro de geração de aulas
Salas remotas
Salas de aula/laboratório
Demonstração
Modêlos básicos
B: Aprendizagem independente
– Estudantes recebem material,
guia e apostilas
– Tem acesso a um professor
para orientação, dúvidas,
avaliação
Modêlo combinado
C:Aprendizagem aberta + aula
– Guia de curso impresso ou pelo WWW
– Video ou CBT para apoiar a auto-instrução
– Uso ocasional de telecomunicações para
reuniões de grupo
Descargar

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