1/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
UltraGrid - přenos nekomprimovaného HDvidea
Miloš Liška, Petr Holub<[email protected]>, <[email protected]>
Laboratoř pokročilých síťových technologií FI MUCESNET
BUSINESS TUESDAY
Praha, 2009–02–10
2/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Osnova
UltraGrid
HD video
Funkcionalita UltraGridu
Aplikace
Závěr
3/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
UltraGrid
• Nízkolatenční přenosy nekomprimovaného akomprimovaného 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/
4/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
HD video – rozlišení
5/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
HD videoCo je HD video?(1920× 1080, 1.485Gbps, přenos přes HD-SDI, SMPTE 292M)• HD video – šířka pásma:2200 ∗ 1125︸ ︷︷ ︸total resolution
∗ 30︸︷︷︸b/pixel
∗ 30︸︷︷︸fps
∗ 2/3︸︷︷︸4:2:2 sampling
= 1.485.000.000 bps
• 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 vícenež 8 b/barevná složka
• Frame rate: 24p, 25p, 29.97p, 30p, 50i, 59.94i, 60i
• Sampling: obvykle 4:2:2, 4:4:4
6/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
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)
7/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Komprese videa• DXT komprese
• rychlá real-time komprese (původně komprese textur vehrách)
• komprese založená na indexování barev• pevný kompresní poměr 6:1 (250Mbps)• posterizace v dlouhých a pomalých barevnýchpřechodech
• 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 HDvidea
• dekomprese využívá GPU• zobrazování pomocí OpenGL/GLSL• minimální nároky na výkon/cenu PC
8/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Přenos videa v sítích
• RTP/UDP přenos dat (point-to-point)• Doporučujeme používat Jumbo frames (8500B)• 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 UncompressedVideo)
• DXT komprese• 250Mbps
• Traffic shaping – je nutné omezovat bursty v síti (na cca.6 Gbps)
9/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Přenos videa v sítích
• Multi-point přenosy• fotonický multicast• IP multicast• reflektory
• UDP/RTP reflektor paketů• SAGE bridge
10/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
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 AJAKona3
• SAGE• viz přednáška kolegy Dr. Holuba
11/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
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.Linux, Centaurus PCI-X 90± 8ms 130± 8msLinux, Centaurus II PCIe 85± 8ms 95± 8msMacOS X 10.4, DeckLink 148± 8ms 178± 8msPro HD PCIe
12/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
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 =⇒ 1,2Gbps• 4:4:4 RGB / 10 b/pixel/barevná složka =⇒ 1,8 Gbps(nedokončený vývoj)
• HW zobrazování prostřednictvím AJA Kona3• Vývoj ve spolupráci s CinePostem
13/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Implementace přenosu 2K videa
14/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Aplikace
• Vysoce kvalitní (imersivní) spolupráce na dálku• videokonference• vzdálená spolupráce nad vizualizacemi• point-to-point nebo multi-point
• Video broadcasting
15/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
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
16/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Aplikace
• Vzdálená konzole pro filmový postprocesing
17/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Vývoj a plány do budoucna
• Dokončení implementace přenosu 2K 4:4:4• JPEG200 komprese• 4K
18/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Děkuji za pozornost!
19/19
UltraGrid HD video Funkcionalita UltraGridu Aplikace Závěr
Příklady HW vč. orientačních cen
• Linux – 4 jádra, 4 GB RAM• ≈ 40000CZK
• MacOS X – 8 jader, 4 GB RAM• ≈ 80000CZK
• 10GE síťová karta Myrinet ≈ 1800USD
• Přibližné ceny grabovacích karet• DVS Centaurus II ≈ 7000USD• DVS Centaurus II LT ≈ 5000USD• BlackMagic Intesity (Pro) ≈ 300USD• BlackMagic DeckLink HD ≈ 1000USD• BlackMagic MultiBridge ≈ 1600USD• AJA Kona3 ≈ 3000USD