Liška Ultragrid

UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr

UltraGrid - přenos nekomprimovaného HD
videa

Miloš Liška, Petr Holub
<xliska@fi.muni.cz>, <hopet@ics.muni.cz>
Laboratoř pokročilých síťových technologií FI MU
CESNET

BUSINESS TUESDAY
Praha, 2009–02–10

1/19


Osnova

UltraGrid

HD video

Funkcionalita UltraGridu

Aplikace

Závěr

2/19


UltraGrid

• Nízkolatenční přenosy nekomprimovaného a
komprimovaného HD a post HD videa v IP sítích
• relativně dostupné – postavené na běžném HW
• snadno rozšiřitelná platforma
• přenosy nekomprimovaného videa: primárně 10GE sítě
• přenosy komprimovaného videa: Gigabitový ethernet
• Multiplatformní SW
• Linux
• MacOS X
• Tiger (MacOS X 10.4)
• Leopard (MacOS X 10.5)
• https://ultragrid.sitola.cz/

3/19


HD video – rozlišení

4/19


HD video
Co je HD video?
(1920 × 1080, 1.485 Gbps, přenos přes HD-SDI, SMPTE 292M)
• HD video – šířka pásma:
2200 ∗ 1125 ∗ 30 ∗ 30 ∗ 2/3 = 1.485.000.000 bps
total resolution fps
b/pixel 4:2:2 sampling

• Rozlišení:
• 1920 × 1080 = efektivní rozlišení
• 2200 × 1125 = efektivní rozlišení + blanking lines

• Barevná hloubka: 10 b/pixel/barevná složka =⇒ 30 b/pixel
• běžné PC s běžnými periferiemi nedokáže zobrazit více
než 8 b/barevná složka
• Frame rate: 24p, 25p, 29.97p, 30p, 50i, 59.94i, 60i
• Sampling: obvykle 4:2:2, 4:4:4 5/19


Akvizice videa

• Linux
• DVS Centaurus
• DVS Centaurus II
• DVS Centaurus II LT
• MacOS X
• BlackMagic Intensity (Pro)
• BlackMagic DeckLink HD
• BlackMagic MultiBridge (včetně 2K)
• AJA Kona3 (včetně 2K)

6/19


Komprese videa
• DXT komprese
• rychlá real-time komprese (původně komprese textur ve
hrách)
• komprese založená na indexování barev
• pevný kompresní poměr 6:1 (250 Mbps)
• posterizace v dlouhých a pomalých barevných
přechodech
• Implementace DXT komprese v UltraGridu
• komprese využívá CPU
• využívá implementaci FastDXT, SSE optimalizace
• http://www.evl.uic.edu/cavern/fastdxt/
• 4 jaderný CPU umožňuje real-time DXt kompresi HD
videa
• dekomprese využívá GPU
• zobrazování pomocí OpenGL/GLSL
• minimální nároky na výkon/cenu PC
7/19


Přenos videa v sítích

• RTP/UDP přenos dat (point-to-point)
• Doporučujeme používat Jumbo frames (8500 B)
• Nekomprimované video
• 1.5 Gbps 1080i 29,97 fps 4:2:2 10-bit
• 1.2 Gbps 1080i 29,97 fps 4:2:2 8-bit
• RFC 4175 (RTP Payload Format for Uncompressed
Video)
• DXT komprese
• 250 Mbps
• Traﬃc shaping – je nutné omezovat bursty v síti (na cca.
6 Gbps)

8/19


Přenos videa v sítích

• Multi-point přenosy
• fotonický multicast
• IP multicast
• reﬂektory
• UDP/RTP reﬂektor paketů
• SAGE bridge

9/19


Zobrazení videa
• SW zobrazování
• X11, XVideo
• implementace: Linux
• SDL, OpenGL a DXT
• preferované způsoby zobrazení videa
• podpora škálování obrazu
• implementace: Linux a MacOS X
• HW zobrazování
• poskytuje větší barevnou hloubku (10b)
• implementace: MacOS X (pomocí QuickTime API)
• v UltraGridu implementováno a otestováno s kartou AJA
Kona3
• SAGE
• viz přednáška kolegy Dr. Holuba
10/19


End-to-end zpoždění přenosu

• End-to-end přenos: z kamery až po zobrazení
• 1080i 29,97 fps 4:2:2 8-bit 1.2 Gbps
• Měřeno se SW zobrazováním videa

Konﬁgurace Nekomp. DXT komp.
90 ± 8 ms 130 ± 8 ms
Linux, Centaurus PCI-X
85 ± 8 ms 95 ± 8 ms
Linux, Centaurus II PCIe
148 ± 8 ms 178 ± 8 ms
MacOS X 10.4, DeckLink
Pro HD PCIe

11/19


Implementace přenosu 2K videa

• Implementace pouze pro MacOS X
• Implementované standardy
• 2048×1080 @ 24 psf, 24 p
• 4:2:2 YUV / 10 b/pixel/barevný složka =⇒ 1,2 Gbps
• 4:4:4 RGB / 10 b/pixel/barevná složka =⇒ 1,8 Gbps
(nedokončený vývoj)
• HW zobrazování prostřednictvím AJA Kona3
• Vývoj ve spolupráci s CinePostem

12/19


Implementace přenosu 2K videa

13/19


Aplikace
• Vysoce kvalitní (imersivní) spolupráce na dálku
• videokonference
• vzdálená spolupráce nad vizualizacemi
• point-to-point nebo multi-point

• Video broadcasting
14/19


Aplikace

• E-learning – přednášky na dálku
• Introduction to Hight Performance Computing,
prof. Sterling na Louisiana State University (LSU)
• každý jarní semestr, dvakrát týdně
• přenos z LSU na více univerzit v USA a České republice

15/19


Aplikace

• Vzdálená konzole pro ﬁlmový postprocesing

16/19


Vývoj a plány do budoucna

• Dokončení implementace přenosu 2K 4:4:4
• JPEG200 komprese
• 4K

17/19


Děkuji za pozornost!

18/19


Příklady HW vč. orientačních cen
• Linux – 4 jádra, 4 GB RAM
• ≈ 40000 CZK
• MacOS X – 8 jader, 4 GB RAM
• ≈ 80000 CZK

• 10GE síťová karta Myrinet ≈ 1800 USD

• Přibližné ceny grabovacích karet
• DVS Centaurus II ≈ 7000 USD
• DVS Centaurus II LT ≈ 5000 USD
• BlackMagic Intesity (Pro) ≈ 300 USD
• BlackMagic DeckLink HD ≈ 1000 USD
• BlackMagic MultiBridge ≈ 1600 USD
• AJA Kona3 ≈ 3000 USD
19/19

Liška Ultragrid

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Plus de TUESDAY Business Network

Plus de TUESDAY Business Network (20)

Liška Ultragrid