Presentación de PowerPoint

Nuevas Tecnologías de codificación de vídeo
para servicios de streaming
Damián Ruiz Coll
([email protected])
Implicaciones de los nuevos modelos de
consumo audiovisual
¿Qué pueden aportar los nuevos
estándares abiertos en los servicios de
streaming?
iTEAM © 2014
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Implicaciones de los nuevos modelos de
consumo audiovisual
Fuerte crecimiento del consumo de contenido audiovisual en
terminales móviles
iTEAM © 2014
Fuente: Ericsson
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Implicaciones de los nuevos modelos de
consumo audiovisual
Proyección con crecimiento de casi el 70% de vídeo en móviles
iTEAM © 2014
Fuente: Cisco
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Implicaciones de los nuevos modelos de
consumo audiovisual
Las políticas de la UE, y el compromiso de armonización mundial de
las bandas de frecuencias para servicios móviles, restan capacidad
a los servicios de radiodifusión
Armonización del espectro Radioeléctrico para servicios
de IMT en UE (WRC-2015)
Posible pérdida de la banda 700MHz, en
un segundo Dividendo Digital (DD2)
iTEAM © 2014
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Irrupción de formatos de Ultra-HD
Pantallas de grandes dimensiones (85”) que
requieren de un incremento significativo de su
resolución, ofreciendo un entorno inmersivo
Cámaras profesionales con
resoluciones de 4K
Smartphone con pantallas, cámaras y
sistema de grabación compatibles con el
formato de 4k
iTEAM © 2014
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Irrupción de formatos de Ultra-HD
iTEAM © 2014
Fuente: INTELSAT
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Irrupción de formatos de Ultra-HD
8K: 7680x4320
10 bits y
12 bits
4K: 3840x2160
Profundidad
Pixel
Frame Rate
Colorimetría
Scan
High Dynamic
Range
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Resolución
Rango
Dinámico
120, 60, 50, 30,
25, 24
Progresivo
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Implicaciones de los nuevos modelos de
consumo audiovisual
Nueva tecnología de
transmisión
Nuevo códec
compresión de vídeo
+
Tecnología de codificación
de vídeo que duplican la
eficiencia de H.264 ≈ 50%
iTEAM © 2014
Redes móviles de
alta eficiencia con
capacidad de
Broadcast
Estándar abierto
para servicios de
streaming
adaptativo (ABR)
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Agenda
•
•
•
•
Arquitectura y eficiencia de HEVC
Road map HEVC
MPEG-DASH
Conclusiones
iTEAM © 2014
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Agenda
•
•
•
•
Arquitectura y eficiencia de HEVC
Road map HEVC
MPEG-DASH
Conclusiones
iTEAM © 2014
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
– Ciclos tecnológicos en periodos de 10 años, doble objetivo:
– Soporte a nuevos formatos de mayor resolución (SD, HD, 4K, …8K)
– Mejorar la eficiencia en un 50%
UHDTV
HEVC
HD
SD
MPEG-2
H.264/AVC
HDTV
Streaming
Comunicaciones
audiovisuales de nueva
generación de alta
eficiencia
TV Digital (DVD)
1992
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2003
2013
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
Estándar aprobado en Enero 2013 conjuntamente por el ITU e ISO
(MPEG) en el JCT-VC “Joint Collaborative Team on Video Coding “
– Un mismo estándar con 3 nombres distintos:
– ITU H.265
– ISO / e IEC 23008-2 (MPEG-H Part2 )
– High Efficiency Video Coding, nombre acuñado durante el
desarrollo del estándar, pero no es un nombre oficial
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
– El estándar persigue un doble objetivo:
Aumento de la eficiencia
de compresión 50% con
respecto a su
predecesor H.264
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Limitar la complejidad de
los algoritmos, aumentando
la capacidad de
paralelización
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
¿Cómo alcanza una alta eficiencia?
– No introduce una tecnología innovadora, mantiene la arquitectura
híbrida con ME-MC y 2D-DCT
– La industria y la comunidad científica esta haciendo grandes
esfuerzos por reducir la complejidad computacional, sobre
arquitecturas multi-core y PPG
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
– El objetivo se ha superado en términos de calidad subjetiva
– Comparativa calidad subjetiva HEVC vs H.264
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
¿Cómo alcanza un eficiencia superior a la de H.264?
– Nuevo particionado de los bloques de codificación CTU “Coding Tree Unit”
en una estructura jerárquica adaptativa, que sustituyen a los MB (16x16)
CTB
(64x64)
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Arquitectura y eficiencia de HEVC
¿Cómo alcanza un eficiencia superior a la de H.264?
– Además del CTU, HEVC define 3 nuevas unidades CU ”Coding Unit”, PU
“Prediction Unit” y TU ”Transform Unit” con dependencia jerárquica.
CTU
CU
64x64
8x8
64x64
PU
32x32
64x64
4x4
16x16
8x8
TU
32x32
4x4
4x4
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Agenda
•
•
•
•
Arquitectura y eficiencia de HEVC
Road map HEVC
MPEG-DASH
Conclusiones
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Road map HEVC
Industrialización HEVC
2014
• Disponibilidad de primeras versiones eficientes de codecs
HEVC V1, para HD
• Encoder “software” eficiencia media
• Player disponibles (VLC, DivX, GPAC)
• Encoder Open source (x265, f265,Strongene )
• Chipset de decoder en Q4
2015
• Versiones comerciales para UHDTV
• Disponibilidad implementaciones hardware ASIC y FPGA
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Agenda
•
•
•
•
Arquitectura y eficiencia de HEVC
Road map HEVC
MPEG-DASH
Conclusiones
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MPEG-DASH
MPEG Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (ISO/IEC 23009-1)
Streaming
RTP+UDP
Download
Progresivo
(No soportados
por CDN, firewalls)
(No live Streaming)
MPEG-DASH
(Protocolos
http)
Permite la adaptación dinámica al cambio de
condiciones de la red o de la capacidad de terminal
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MPEG-DASH
Alternativas de streaming adaptativo
Adobe HTTP
Apple HTTP
Dynamic Flash
Live streaming
streaming
Microsoft
Smooth
Streaming
3GPP RTSP
Streaming
Video codec
H.264
H.264, VP6
H.264, VC-1
H.263, H.264
Audio codec
AAC, MP3
AAC, MP3
AAC, WMA
AAC, AMR
Segment
format
MPEG-2 TS
MP4
MP4
RTP packet
Player
Apple QT X
Flash, Air
Silverlight
3GPP handsets
Protection
AES-128
Flash Access
PlayReady
OMA
Segment
length
10 seg.
2 – 4 seg.
2 – 4 seg.
no
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MPEG-DASH
Arquitectura streaming adaptativo
Media
Presentation
Description
“Manifiest”: Represtation, duracion segmentos, URL
Initialisation
Segment
Codificador
MultiRepresentation
Servidor
HTTP
Internet
Cliente
DASH
Petición de Segmentos de vídeo
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MPEG-DASH
Arquitectura streaming adaptativo
Servidor Streaming
MPD
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Pre-proc
1
Encoder
Rep. 1
Pre-proc
2
Encoder
Rep. 2
Pre-proc
M
Encoder
Rep. M
I. Segment
BMFF
BMFF
Media Segments
Media Segments
Media Segments
BMFF
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MPEG-DASH
Arquitectura streaming adaptativo
– Cada una de las Representations es codificado con una tasa
binaria y/o resolución espacio-temporal.
– El pre-procesador es el encargado de escalar los contenidos
– Open IPTV forum, HbbTV han adoptado el perfil “ISO Base
media file format live profile”.
– Cada stream es fragmentado conforme al ISO Base Media
File Format (BMFF), basado en el encapsulado de ficheros
MP4.
– Los segmentos deben tener una duración entre 1 y 15
segundos, y ser auto-contenidos para su decodificación.
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MPEG-DASH
Ejemplo de streaming con MPEG-DASH
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Agenda
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•
•
•
Arquitectura y eficiencia de HEVC
Road map HEVC
MPEG-DASH
Conclusiones
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GRACIAS POR SU ATENCION
Damián Ruiz Coll
[email protected]