Análisis e implementación de un servidor de live streaming, bajo el sistema operativo Servidor Windows

“Análisis e implementación de un servidor de live streaming, bajo el sistema operativo Servidor Windows, dimensionando las características para transmisión de eventos de entretenimiento de variada categoría”.

Integrantes:

anonimo

Índice

Lista de figuras y tablas. 5

CAPITULO I: Introducción General 7

1.1 Introducción al proyecto 7

1.2 Origen del problema 8

1.3 Alternativas de solución 9

1.4 Especificaciones de la Fundamentación teórica. 10

1.5 Objetivo general 10

1.6 Objetivos específicos 11

1.7 Contribución Esperada 11

CAPITULO II: Fundamentos del video análogo 12

2.1 Introducción 12

Conocimientos previos: 12

2.2 Señal e imagen de Video analógico 14

2.3 Sensores de imagen 15

2.4 Luminancia, color y diferencia de color 17

2.5 Conexiones de salida análogas 20

2.6 Formatos y especificaciones de conexiones 20

2.6.1 Formato video compuesto 22

2.7 Estándares utilizados para codificación y transmisión de señales de video 24

CAPITULO III: Principios de digitalización de video 28

3.1 Señal digital 28

3.2 Digitalización de la señal de video análoga 28

3.2.1 Primera Etapa: El Muestreo 28

3.2.2 Segunda Etapa: La cuantificación 30

3.2.3 Tercera Etapa: La Codificación 31

3.3 Formatos de sub-muestreo 32

3.3.1 Ejemplos de formatos de sub-muestreo: 32

3.4 Bit de profundidad 34

3.5 categorización del color según su profundidad de bit. 37

3.5.1 color indexado: 37

3.5.2 Color directo: color de alta resolución o HiColor 37

3.5.3 Color real o True Color: 38

CAPITULO IV: Estándares y procesos compresión de video y audio digital 39

4.1 Compresión y descripción a la técnica de compresión de video 39

4.2 Estándares y algoritmos de Compresión 42

4.3 Estándares de compresión de sonido (codecs de audio) 44

4.3.1 Compresión de Audio 45

4.3.2 Estándares de compresión de audio 46

4.3.3 Comparación de CODEC según Mean Opinión Score (MOS) 49

CAPITULO V: Parámetros, Estándares y protocolos de transmisión de video digital 50

5.1 Parámetros y estándares 50

5.1.1 Ancho de banda 50

5.1.2 Calculo de ancho de banda 52

5.1.3 Velocidad de las imágenes 54

5.1.4 Tamaño promedio de cada imagen 55

5.1.5 Resolución 56

5.1.6 Tipo de escena 57

5.2 Protocolos requeridos para la transmisión de video streaming 57

5.2.1 TCP (Transmission Control Protocol) 58

5.2.2 UDP (User Datagram Protocol) 59

5.2.3 RTP (Real-Time Transport Protocol) 59

5.2.4 RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) 62

5.2.5 RTSP (Real Time Streaming Protocol) 65

5.2.6 SCTP (Stream Control Transmission Protocol) 66

5.2.7 H.323 68

5.2.8 H.225 68

5.2.9 H.245 68

5.2.10 RTMP 69

5.3 Mejoras y calidad de servicio (QoS) para la transmisión de video 69

5.3.1 Calidad de servicio (QoS) 69

5.3.2 Requerimientos e implementaciones de mejoras y QoS apropiado a la transmisión 70

Capítulo VI: Tipos de streaming audiovisual y difusiones 78

6.1 conocimientos previos 78

6.2 Transmisiones de video 78

6.2.1Video bajo demanda (VoD) 78

6.2.2 Videoconferencia 79

6.2.3 Video en vivo (live streaming) 80

6.3 Tipos de difusión 81

6.3.1 Unicast 81

6.3.2 Multicast 81

6.4 Enrutamiento múlticast 82

6.4.1 Direcciones IP para grupos múlticast 83

6.5 Estructura multimedia para el live streaming 83

6.5.1 Adquisición del contenido 83

6.5.2 Digitalización, compresión o codificación y almacenamiento 83

6.5.3 Envió de contenidos desde el Servidor 85

6.3.4 Recibo de contenidos por el terminal 85

Bibliografía 87

Anexos 88

Anexo I: Plan de Trabajo 88

Anexo II: Parámetros relevantes de formatos de audio digital propietarios 89

Anexo III: Los tipos de carga útil para la codificación de señales audio y vídeo 90

Anexo IV: Tabla de direcciones de multicast conocidas ya establecidas. 91

Conclusión 92

Sugerencias y recomendaciones. 93

Lista de figuras y tablas.

Figura 1.5: Instalación e implementación general de un servicio de video streaming

Figura 2.1: Comparación de una señal análoga y su versión digitalizada.

Figura 2.2.1: Variación infinita de un parámetro continúo en función del tiempo.

Figura 2.3.1: La ilustración explica de manera lógica la proporción en que se genera los pequeños voltajes (figura derecha) de acuerdo a la cantidad de fotones (figura izquierda) en el sensor.

Tabla 2.3.2: Ventajas y desventajas entre sensores CCD y CMOS.

Figura 2.4.1: Representación de parámetros con valores determinados en tales frecuencias.

Figura 2.4.2: Obtención de la señal de luminancia y crominancia.

Figura 2.5.1: Conexiones analógicas y una medida calidad subjetiva del video.

Figura 2.6.1: Cable componente a VGA y sus conectores hembra y macho.

Figura 2.6.2: Conector de video compuesto y función de pines de conector s-video.

Tabla 2.7.1: Tabla resumen de especificaciones NTSC, PAL y SECAM tanto en el video análogo en la televisión estándar.

Figura 2.7.2: El 1°es un esquema básico de los rayos eléctricos que crean el primer campo de un cuadro de video. El 2° es lo mismo solo que crean 2 campos de un cuadro de video.

Figura 2.7.3: Líneas de campo con barrido progresivo.

Figura 2.7.4: Líneas de campo con barrido entrelazado.

Figura 2.7.5: Ejemplo de líneas de campo con barrido entrelazado.

Figura 3.2.1: Voltaje vs tiempo discreto respecto al proceso de la señal a modular

Figura 3.2.2: Aliasing, al no tomar muestras suficientes, la señal resultante (señal punteada) no representa fielmente la señal original.

Figura 3.2.3: Muestras con su respectiva amplitud.

Figura 3.2.4: Proceso de cuantificación de la señal.

Figura 3.3: ejemplos de matrices de formatos de sub-muestreo YUV

Tabla 3.4.1: Cantidad de valores (gamas de colores) posibles, representados en un pixel

Figura 3.4.1: aumento de la profundidad de bit en una imagen en tonos grises

Figura 3.4.2: aumento en la profundidad de bit en una imagen de tonos grises y de color

Figura 3.5: progresión de la presentación del color de una imagen según su profundidad de bit .

Figura 4.1.1: Codificación diferencial

Figura 4.1.2: Compensación de movimiento y secuenciado de los fotogramas I, B, P.

Tabla 4.2.1: Comparación entre versiones de MPEG

Tabla 4.3.3.1: Grados de calificación de la calidad de códec.

Tabla 4.3.3.2: Algunas calificaciones MOS asociados a los códec de audio.

Figura 5.2.3: Diagrama del paquete de transporte RTP.

Figura 5.2.4.1: Diagrama del paquete de transporte RTCP (send report).

Figura 5.2.4.2: Conjunto de RR, uno por cada fuente escuchada.

Figura 5.2.6: Formato de paquete SCTP con datos de usuario.

Figura 5.3.2.1: Mecanismo de FEC para la corrección de errores.

Figura 5.3.2.2: Interleaving.

Figura 5.3.2.3: Implementación desde el campo ToS.

Tabla 6.1.1: Consideraciones del tipo de tráfico

Figura 6.1.2: representación de Unicast

Tabla 6.2.1: Direcciones IP asignadas para Múlticast

Figura 6.3: Esquema general de streaming de video

Figura 6.4.1: Flujo de trabajo del contenido audiovisual

Tabla 6.4.2: Tabla de directorios de icecast 2

Figura 6.4.3: Arquitectura elementos

Figura 6.4.4: Arquitectura de tuberías

Figura 6.4.5: Tubería usada en la transmisión

Tabla 6.4.6 Tabla medida de CPU, según codec

Tabla 6.4.7: Media de ancho de banda, según resolución

CAPITULO I: Introducción General

Introducción al proyecto

El entretenimiento audiovisual contemporáneo data desde la creación del teatro, las imágenes y palabras de los actores recibidas en vivo y en directo por la visión y el oído humano. Con el nacimiento del cine se generó un almacenamiento audiovisual de las manifestaciones culturas de mundo e increíbles eventos mundiales. Gracias a esta invención esta información audiovisual se encuentra disponible a pocas cuadras de los hogares en las grandes ciudades de mundo. Luego nace algo revolucionario como lo es la televisión, que acerca a los hogares múltiples eventos, sucesos históricos actuales o pasados, cine, etc. Pero ¿qué pasa si junta las características estas 2 pantallas en una sola? Si con el avance actual en internet fuera capaz de en una pantalla de computador o portátil, reproducir eventos de entretenimiento en vivo de variada categoría, aprovechando la masificación de internet

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