Redes Multimídia (diário 2015-2)

Redes Multimidia: Diário de Aula 2015-2

Professora: Simara Sonaglio
E-mail: simara.sonaglio@ifsc.edu.br
Encontros: 2a feira/13:30, 4a feira/13:30
Atendimento paralelo: a definir

• Ementa

Bibliografia

• Livros sobre Redes de Computadores (por ordem de preferência):
  • KUROSE, James F. e ROSS, Keith W. Redes de computadores e a Internet, Uma abordagem Top-Down. 5a edição. Editora Addison Wesley SP, 2010.
  • Sérgio Colcher, Antônio Tadeu Azevedo Gomes, e Anderson Oliveira da Silva. VoIP: Voz sobre IP. Campus, 1a edição, 2005.
  • STALLINGS, W. Redes e sistemas de comunicação de dados. Editora Elsevier RJ, 2005.
  • TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores, tradução da quarta edição. Editora Campus RJ, 2003
  • FOROUZAN, Behrouz. Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a/4a edicão. Editora Bookman, 2004.

Softwares

• Netkit: emulador de redes com máquinas virtuais Linux (UML)

05/10: Apresentação

• Slides

Apresentação da disciplina: conteúdo, bibliografia e avaliação, laboratório.

07/10: Caracterização de midias

• Slides

Compressão de video

• Compressão com MPEG-2
• Introdução a MPEG-2
• Compressão de audio e video
• Formatos de containers de video (arquivos de video)
• Uma boa introdução sobre codecs e containers de video

Técnicas usadas para compressão de video:

• Remoção de redundância espacial - codificação intraquadros (ex: JPEG)
• Remoção de redundância espacial e temporal - codificação intraquadros e interquadros (H.261, MPEG)

Remoção de redundância temporal: iniciando com um intraquadro (quadro I), quadros sucessivos contém atualizações relativas a quadros anteriores (quadros P) ou a quadros anteriores e posteriores (quadros B). O conjunto de quadros entre quadros I se chama GOP (Group of Pictures):

Exemplos de codecs de video

• MPEG-2
• H-264
• XVID
• Theora

Atividade

1) Copie esta imagem para seu computador, e recorte uma parte com dimensões 128x128 pixels (use o gimp).

1.1) Qual o tamanho dessa imagem no formato BMP com 24 bpp ?

1.2) Qual o tamanho dessa imagem no formato PNG ? E no formato JPG ?

1.3) Crie uma nova imagem com dimensões 128x128 pixels e que seja toda preta, e determina seu tamanho nos formatos BMP com 24 bpp, PNG e JPG.

1.4) O que se pode concluir quanto à representação digital das imagens ?

2) Copie este arquivo compactado para seu computador, e em seguida descompacte-o. Note que ele contém um certo número de arquivos de imagem em formato JPG (experimente visualizar alguns deles).

2.1) Crie um video a partir dessas imagens. Esse video estará no formato MPJG (Motion JPG), que nada mais é que as imagens sequencializadas.

cd figs
mencoder mf://\*.jpg -fps 10 -ovc copy -o video.avi

2.2) Veja o tamanho do arquivo de video, e compare-o com o tamanho total das imagens. Em seguida, reproduza-o com vlc ou mplayer.

2.3) Recodifique o seu arquivo de video usando o codec XVID:

mencoder -o video2.avi -ovc xvid -xvidencopts bitrate=1024 -oac copy video.avi

... e observe o tamanho do arquivo de video resultante. Em seguida reproduza-o com vlc ou mplayer. Como você o compara com o video gerado no item 2.2 ?

3) Veja também o tamanho desse arquivo de video, que está codificado com MJPG.

4) Codifique esse video para outros formatos de compressão:

• MPEG-2: mencoder -o wsm-bonus4.mpg -of mpeg -ovc lavc -lavcopts vcodec=mpeg2video:vbitrate=250 -oac copy wsm-bonus4.avi
• XVID: mencoder -o wsm-bonus4_xvid.avi -ovc xvid -xvidencopts bitrate=250 -oac copy wsm-bonus4.avi
• H-264:
  mencoder -o wsm-bonus4_h264.mp4 -ovc x264 -x264encopts pass=1:turbo -oac mp3lame wsm-bonus4.avi
  mencoder -o sr-h264.mp4 -ovc x264 -x264encopts bitrate=250:pass=2 -oac mp3lame wsm-bonus4.avi
• Theora:
  mencoder -o wsm-bonus4_theora.mp4 -of mpeg -ovc lavc -lavcopts vcodec=libtheora:vpass=1:turbo -oac mp3lame wsm-bonus4.avi
  mencoder -o sr-theora.mp4 -of mpeg -ovc lavc -lavcopts vcodec=libtheora:vpass=2 -oac mp3lame wsm-bonus4.avi

5) Compare os tamanhos dos arquivos de video resultantes das codificações. Toque-os e veja se há diferença de qualidade de imagem entre eles.

14/10: Caracterização de midias

• Slides

Compressão de audio

• Compressão com MP3
• Compressão com Ogg
• FLAC
• Speex

Técnicas usadas:

• Remoção de silêncio
• Uso de psicoacústica
• Remoção de redundância

Exemplo de codificação:

Atividade

1) Copie este arquivo de audio para seu computador. Escute-o e confira sua qualidade sonora. Veja também o tamanho do arquivo.

2) Codifique esse arquivo com os seguintes codecs:

• PCM: time mplayer -vc dummy -vo null -af format=s8,resample=8000:0:0,channels=1,volume=0 -ao pcm:waveheader:file="musica2.wav" musica.wav
• MP3: time lame musica.wav musica.mp3
• Ogg: time oggenc -o musica.ogg musica.wav
• Flac: time flac musica.wav -o musica.flac
• Speex: time speexenc --bitrate 8 musica.wav musica.spx

3) Toque os arquivos de audio codificados, comparando suas qualidades sonoras. Compare também os tamanhos dos arquivos.

Transmissão de dados multimidia

• Slides

• Atrasos devido a transmissão

• O tráfego de midia pode variar o uso de banda dependendo da codificação:

Estratégias para tratar a variação de atraso

Mecanismos para compensar atraso e variação de atraso da rede:

• Numerar cada mensagem com um número de sequência.
• Registrar o instante em que cada mensagem foi gerada (i.e. registrar seu timestamp).
• Atrasar a reprodução do conteúdo no receptor, para compensar variações de atraso.

Esses mecanismos são combinados nas seguintes estratégias para compensar variação de atraso:

Atraso de reprodução fixo

Compensa atrasos de mensagens com a imposição de um atraso fixo q no reprodutor de midia. Mensagens recebidas após seu instante de reprodução (i.e. chegam após timestamp + q) são descartados.

Atraso de reprodução: midia será tocada somente no instante $p^{'}$, sendo que $p^{'}=p+q$. O atraso q corresponde ao atraso de reprodução imposto do lado do cliente, para compensar variações de atraso das mensagens.

Por exemplo, uma sequência de mensagens pode ser reproduzida da seguinte forma se for imposto um atraso fixo:

Atraso de reprodução adaptativo

Procura minimizar o atraso de reprodução, estimando o atraso da rede e sua variação. O atraso de reprodução assim calculado é imposto no receptor antes de cada rajada de mensagens (isso faz mais sentido em transmissão de voz).

Por exemplo, uma sequência de mensagens pode ser reproduzida da seguinte forma se for imposto um atraso adaptativo:

Se uma determinada mensagem se atrasar além do tolerável, será descartada (não reproduzida):

Exercícios

Resolver os exercícios contidos no final das transparências.