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Videokonferenzsysteme

Videokonferenzsysteme. H.L.Cycon FHTW Berlin. Inhalt. Überblick Desktop VC Kodierung Audio Video Standards Realisierungen Demonstration. Was ist VC. audio-visuelle Realzeitkommunikation (geringe Verzögerungen < 300ms)

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Presentation Transcript

  1. Videokonferenzsysteme H.L.Cycon FHTW Berlin

  2. Inhalt • Überblick • Desktop VC • Kodierung Audio Video • Standards • Realisierungen • Demonstration VideoKonferenzsysteme

  3. Was ist VC • audio-visuelle Realzeitkommunikation (geringe Verzögerungen < 300ms) • symmetrisch (Teilnehmer hören und sprechen, sehen und werden gesehen) VideoKonferenzsysteme

  4. Videokonferenzsystem Klassen • Desktop Systeme (DVC) <1000 DM • PC+Audio/ Video Peripherie • Set Top Systeme 3...8 TDM • TV Gerät + Kamera/ Mikrofon • Rollabout Systeme 10...50TDM • A/V Equipment auf Rollen • Room Systeme 50 T...1M DM • fest installierte VC Studios VideoKonferenzsysteme

  5. Verbindungstechnik • Telefonnetze (garantierte Bandbreite,teuer) • digital ISDN, n*64kbit/s, ATM oder analog • 2 Punkt oder Mehrpunktsysteme (mit MCU) • nur Audio und Video • Internet (stark schwankende Bandbreiten) • Computerbasiert HW oder SW Systeme • 2 Punkt oder Mehrpunktsysteme • Applicationsharing (PC Anwendungen) VideoKonferenzsysteme

  6. Anwendungen • Generelles Business • virtuelle Meetings, Service, Teamwork, Interviews • Distance Learning • Hochschulen, Firmentraining • Telemedizin • Diagnosen (second opinion), Fernpflege,.. • Regierung/Rechtspflege • Ministerien (Bonn-Berlin) • Zeugenvernehmungen VideoKonferenzsysteme

  7. DVC über IP + billig (PC Technik) + leicht bedienbar, + PC Funktionalitäten + flexibel - Zuverlässgkeit abhängig vom OS (MS,Linux..) - A/V Qualität abhängig vom Internetverkehr VideoKonferenzsysteme

  8. Gütekriterien für ein DVC • CPU Last der Konferenzmaschinerie • (SW Codec oder HW Unterstützung) • Video & Audio Qualität • Verzögerung • Zuverlässigkeit • Netzwerk Voraussetzungen (Netzlast, QoS) VideoKonferenzsysteme

  9. Netzstrukturen (Multipoint VC) MCU Maschennetz Sternnetz mit Server VideoKonferenzsysteme

  10. HW Voraussetzungen DVC • PC (> 500 MHz CPU bei SW Codecs) • Headset (Hörer/Mikrofon) • Kamera • Grabberkarte/USB Schnittstelle • alternat: Videokarte • Netzanschluss (INet oder ISDN) VideoKonferenzsysteme

  11. DVC VideoKonferenzsysteme

  12. Grundproblem • Video Daten sind extrem datenintensiv, z.B.: • eine CIF (352*288) Sequenz erzeugt einen Datenstrom von ca. 36 Mbit/s (Bildrate 15 fps) • für Schmalband ISDN oder Modemverbindungs-strecken haben 20...128 Kbit/s => man benötigt Datenkompressionsraten von 1:300...1:1500oder höher VideoKonferenzsysteme

  13. Videoformate Bandbreiten VideoKonferenzsysteme

  14. Video Parameter • benötigte Bandbreite (Datenmenge in der Zeit) • begrenzt durch Leitungskapazitäten/Speicherplatz • wird verringert durch höhere Kompression + • Bildqualität (PSNR in dB) • wird verringert durch höhere Kompression -(Unschärfe, Störungen) • Bildfolge Frequenz (Fps) • begrenzt durch Rechengeschwindigkeit VideoKonferenzsysteme

  15. Optimimierungs Raum Rate-Distortion vs Complexity Ziel 40 40 Bildqualität PSNR (dB) 38 38 36 36 20 20 20 Kompressions 25 25 Rate 15 Rechenzeit (Komplexität) 10 30 30 VideoKonferenzsysteme

  16. Video Kompressions Konzepte (verlustbehaftet) • Einzelbildkompression durch Entfernen redundanter und visuell irrelevanter Anteile (Transformations Kodierung) • Verringerung der zeitlichen Redundanz (Prädiktions Kodierung: DPCM, Motion Compensation) VideoKonferenzsysteme

  17. Transformationsbasierte Codierung T Q PC/C Eingangsbild Kompressor Bitstrom • Transformation: Dekorrelation, Kompaktierung von Energie, realisierbar durch schnelle Algorithmen, reversibel • Quantisierung: Eliminierung psychovisuell irrelevanter Information, irreversibel • Prä-Coder: Vorverarbeitung zur weiteren Eliminierung statistischer Redundanz, reversibel • Coder: Erzeugung Codes variabler Länge, reversibel VideoKonferenzsysteme

  18. Encoder Decoder Coding Decoder Dec Prediction Prediction DPCM P P P P P P P I I Zeitliche Redundanz ReduktionPrädiktive Kodierung t GOP VideoKonferenzsysteme

  19. Videokompressionsstandards VideoKonferenzsysteme

  20. Kommunikationstandards • H.320,H.323: ITU-T Umbrella-Standards für A/V & MM Konferenzen über ISDN bzw. “Paket vermittelte” Netze (dh. Intranet bzw. Internet) • regelt: • Videocodierung (H261/H263) • Audiokodierung (G.722,...G.729) • point to point, Multipoint VC, • VoIP (Internet Telefonie) VideoKonferenzsysteme

  21. Realisierungen • Netmeeting (SW) • CuseeMe (SW) • Picture Tel (HW) • Lucent (HW, SW) • VCON (HW) • ... • Davico (SW) VideoKonferenzsysteme

  22. Multipointkonferenzsystem Davico VideoKonferenzsysteme

  23. VideoKonferenzsysteme

  24. Technische Details Davico • Software Lösung • Waveletbasierter Video Codec • MP3 Audio Codec • multipointfähig ohne MCU • Unicast/Multicastfähig • Qualität skalierbar für verschiedene Banbreiten VideoKonferenzsysteme

  25. Unicast / symmetrische Verbindungen Multicast VideoKonferenzsysteme

  26. VideoKonferenzsysteme

  27. Ausblick • Mehr Bandbreite! • UMTS => mobile VCs • 3D Konferenzen + VR • „visuelle Vernetzung“ • Verkehr von der Strasse ins Netz VideoKonferenzsysteme

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