Liška Ultragrid

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

http://www.sitola.cz/

http://www.ces.net/

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


http://www.cesnet.cz/

2/19


Osnova

UltraGrid

HD video

Funkcionalita UltraGridu

Aplikace

Závěr


http://www.ces.net/

3/19


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/


http://www.ces.net/

https://ultragrid.sitola.cz/

4/19


HD video – rozlišení


http://www.ces.net/

5/19


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


http://www.ces.net/

6/19


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)


http://www.ces.net/

7/19


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


http://www.ces.net/

http://www.evl.uic.edu/cavern/fastdxt/

8/19


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)


http://www.ces.net/

9/19


Přenos videa v sítích

• Multi-point přenosy• fotonický multicast• IP multicast• reflektory

• UDP/RTP reflektor paketů• SAGE bridge


http://www.ces.net/

10/19


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 AJAKona3

• SAGE• viz přednáška kolegy Dr. Holuba


http://www.ces.net/

11/19


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.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


http://www.ces.net/

12/19


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 =⇒ 1,2Gbps• 4:4:4 RGB / 10 b/pixel/barevná složka =⇒ 1,8 Gbps(nedokončený vývoj)

• HW zobrazování prostřednictvím AJA Kona3• Vývoj ve spolupráci s CinePostem


http://www.ces.net/

13/19


Implementace přenosu 2K videa


http://www.ces.net/

14/19


Aplikace

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

• Video broadcasting


http://www.ces.net/

15/19


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


http://www.ces.net/

16/19


Aplikace

• Vzdálená konzole pro filmový postprocesing


http://www.ces.net/

17/19


Vývoj a plány do budoucna

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


http://www.ces.net/

18/19


Děkuji za pozornost!


http://www.ces.net/

19/19


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


http://www.ces.net/

Liška Ultragrid

Technology