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video on demand streaming – der Tübinger Internet Multimedia Server –
timms
Übersichts- und Erfahrungsbericht
41. DFN Betriebstagung, Forum Multi-Media-Dienste, 12. Okt 2004
Heinrich AbeleZentrum für DatenverarbeitungUniversität Tübingen
ZDV/HA Oktober 2004 http://www.uni-tuebingen.de/timms 2
Übersicht
• timms Beschreibung, aktuelle Daten, Architektur• Inhalte, Autorinnen und Autoren• Produktion
– Videoproduktion
– Videopostproduktion
– Encoding/Transcoding
– Metadaten und Inhaltsverzeichnis
• Archivierung• Das Publikationssystem• Nutzungszahlen
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Der oder Das „timms“
• timms ist ein Multimedia-Server (on demand Video- und Audiostreams von Vorlesungsaufzeichnungen).
• timms ist im Internet frei zugänglichhttp://www.uni-tuebingen.de/timms
• timms ermöglicht die formale und inhaltlich Recherche in zeitartigen digitalen Objekten.
• Die Veröffentlichung der Videostreams auf timms erfolgt zeitnah zum Aufnahmedatum.
• timms ist ein hochschulinternes Kooperations-Projekt• timms ist eine DLmeta-Anwendung.• timm+s
– Server– Service– System
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Nutzungsszenarien - Server
• Multimediale Enzyklopädie• Repetitorium einer Vorlesung• Temporärer Ersatz einer Vorlesung (Kinderbetreuung, Krankheit,…)• Lernmittel zur Klausur- und Prüfungsvorbereitung• Informationsquelle zur neueren Forschung für Postgraduierte• Vorbereitung auf ein Studium• Lehrmittel in Präsenzveranstaltungen
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25 Fachvorlesungen aus Chemie, Medizin, Biologie, Geographie, Informatik, Physik, Mathematik, Wirtschaftswissenschaften, Jura, Sozial- und Verhaltens-wissenschaften
15 Studium Generale Reihen aus Theologie, Literaturwissenschaft, Politik, Geowissenschaft, Medizin, Chemie
10 Konferenzen/Symposien Unzählige Filme aus der
Universität Tübingen und Ihrem Umfeld
timms - aktuelle Server Daten (Stand Juni 2004)
Seit Sommersemester 1999 (ca. 5 Jahre)
1272 Objekt (Filme) 4.89 Filme/Woche Ca. 1000 Stunden Laufzeit 352 Autorinnen und Autoren 20451 Timeline Index Einträge
(alle 3,4 min einen Indexeintrag) 96106777 s (26696 h) Streamzeit
vom 1.5.2002 bis 31.5.2004 (761 d; 35.08 h/day)
28443965 s (7901 h) Streamzeitvom 1.1.2004 bis 31.5.2004(152 d; 52 h/day)
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StorageNode 1
StorageNode 3
StorageNode 2
StorageNode n
Video, AudioImage
import/export
DV-Schnittplatz1..5
DV-Encoder-Farm (wmt, rm)
MPEG2 (3x)Schnittplätze/
DVD-Produktion
MPEG2Streamserver
RT-Encoder (2x)
MJPEG (2x)Schnittplätze
Encoder
Erschließungs-Stationen
DLmeta/XML
Server/DBLoader
Datenbank WebfrontendStreamserver
wmt 1..nStreamserver
realmedia
Content Publication
Data-management
SAN/DFS
Content-Production
Gigabit
Universitätsnetz/Internet (100 MBit/s)timms System Architektur
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timms – ActiveDirectory Architektur
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timms – Architektur dfs
• Kooperatives Arbeiten durch gemeinsame Speicherressourcen (dfs) – Videopostproduktion, Erschließung, Transcoding, Archivzugriff…
• Mitarbeiter/Projekt bezogenes Arbeitsverzeichnis („incoming“)• readonly archive aus Mitarbeitersicht („archive“)• Streamverzeichnisse („timms, timmshq, real“) • Webverzeichnis („timmsweb“)• Realisierung durch ein „standalone dfs“ auf einem W2003 Server –
transparenter Zugriff auf derzeit 145 Shares.
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timms – dfs (2)
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timms – dfs (3)
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Inhalte, Autorinnen und Autoren
• Authentische Videodokumentation von Vorlesungen• Keine medienspezifische Änderung der Vorlesung notwendig• Focus auf das wichtigste Medium einer Vorlesung: Dozentin/Dozent• Verfügungsrecht der Aufzeichnung bleibt bei der/dem
Dozentin/Dozenten• Verbreitung der Aufzeichnung auf Datenträgern nur mit dem
Einverständnis der/des Dozentin/Dozenten• Veröffentlichung nur als Stream (kein Download)• Aufzeichnungen können durch Autorinnen oder Autoren ohne
Angaben von Gründen zurückgezogen werden
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Videoproduktion - Filmen
• Dokumentation von Vorlesungen• Motto für die Dozentinnen und Dozenten:
„Halten Sie Ihre Vorlesung wie immer“
• Aufnahmeset Kamera: Canon XL1SStativ: ManfrottoMikrofon: Drahtlose Mikrofone
Sennheiser, ShureAudiomischer: Sennheiser
• Optional: Transportable Beleuchtungsanlage,Transportable PA
• Ein Aufnahmeteam ist mit zwei Aufnahmesets ausgerüstetEine „Dozentenkamera“ und eine Kamera für Tafel, Projektion o.ä.
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Videoproduktion - Hörsaal
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Videopostproduktion Digitalisieren/Überspielen
Digitalisieren: entfällt, Ausgangsmaterial liegt digital vor (DV),aber Hardware für Analog-Video vorhanden.
Überspielen: via Standard IEEE 1394 Schnittstelle Hardware:
PC – 2 x 2 GHz P4 Xeon, 2 GB Ram, 200 GB Diskkapazität, DV-Capture-Codec-Karte (Canopus DV Storm),DV-Recorder (Panasonic NV 10000),Dualhead Graphikkarte (Matrox 450, 550), 2 x 19“ Computermonitore, Videomonitor, Kopfhörer, Gigabit Ethernet.
Plattform: Windows 2000 Pro, Windows XP Software: Premiere 6.0x, Premiere 6.5, Premiere Pro
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Videopostproduktion - policy
• So authentisch wie möglich (durchlaufende Tonspur)• Ausschließlich technische Korrekturen• Inhaltliche Modifikation (Kürzung oder Zusätze) nur auf
ausdrücklichen Wunsch der/des Dozentin/Dozenten• Keine Effektblenden
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Encoding/Transcoding von der Kamera ins Internet
Videobild: 720x576 Pixel → eine Sekunde Video entsprechen720 x 576 x 3 byte x 25 = 31104000 byte = 29.66 Mbyte
DV25-Videocodec: 720x576 Pixel mit konstante Bitrate 25 Mbit/s 25000000/8 byte = 3125000 Byte = 2.98 Mbyte (~10% des unkomprimierten Bildes)
Streamcodec: 352x288 Pixel mit konstanter Bitrate 320 Kbit/s320000/8 byte = 40000 byte = 39.06 Kbyte(~0.128% des unkomprimierten Bildes)
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Encoding/Transcoding
• Kapazität einer DV-Kassette ca. 12 GByte (Video + Audio ~ 28M/Bits)
• Für Internetstreaming Kompressionsfaktor ~100
WMTModem/ISDN
WMT DSL
WMT DSL/LAN
RealmediaDSL
Video Bitrate (bit/s) 30000 280000 500000 288000
Video Framerate (1/s) 5 15 25 15
Video Width x Height (pixel x pixel) 176 x 144 352 x 288 512 x 384 352 x 288
Keyframe Distance (s) 10 3 3
Video Codec WMV8 WMV8 WMV8 RV200
Audio Bitrate (bit/s) 16000 32000 44000 32000
Audio Samplingrate (1/s) 16000 44000 48000 44000
Audio Kanäle 1 1 1 1
Audio Codec WMA8 WMA8 WMA8 cook7
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Encoder/Transcoder - Farm
• Hardware/Plattform/Software: 4 x IBM Intellistation MPro, 2 x 2 GHz P4 Xeon, 2 GB RAM, Gigabit Netzinfrastruktur,Windows 2000 Server, WMT Encoder 8/9, Real Encoder 8.5/Helix DNA, Premiere 6.0/6.5
• Funktionsweise:Die Encoder überwachen periodisch (ca. 30 min) die Arbeitsverzeichnisse (incoming) der Mitarbeiter im dfs.Wird eine Datei mit einem bestimmten Namensmuster gefunden (UT_yyyymmdd_nnn_name_mmmm) wird dieseauf den Encoder kopiert.Aus der Encoder-lokalen-Kopie werden 3 WMT- und 1 Real-Stream berechnet.Die erzeugten Streamdateien werden in das Arbeits-verzeichnis (incoming) kopiert.
• Encoder-Software: Eigenentwicklung (C# .NET) die dieherstellereigenen Encoder-Werkzeuge steuert.
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Metadaten und Inhaltsverzeichnis
• Daten über Datenobjekte: Metadaten– Formale-Metadaten (Dublin Core)– Workflow-Metadaten– System-Metadaten– Technische-Metadaten– Medienspezifische-Inhaltliche-Metadaten– Meta-Metadaten…
• DLmeta das Baden-Württemberg-Datenmodell
http://www.dlmeta.de
Dublin Core + Erweiterungen in XML Formulierung
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Archivierung „Digitaler Content Master“
Langzeitarchivierung von großen (5 – 20 Gbyte) Videodateien,der zugehörigen Streamdateien, der Vorschaubilder und der zugehörigen Metadaten (DLmeta) mit Onlinezugriff.
Der Onlinezugriff um das automatisierte Transcoding auf neue Retrieval/Stream-Formate zu ermöglichen. Updateintervall vonStreamformaten/Streamcodecs ca. 1 Jahr
Bedarfsabschätzung: 1 Stunde Video entspricht ca. 12 Gbyte, 500 Stunden entsprechen 6.0 Tbyte, 5000 Stunden 60 Tbyte.
Aktuelles Produktionsvolumen (SoSe 2004): ca. 200 Stunden pro Semester, entsprechen ca. 2.4 Tbyte.
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Archivierung - Storagenodes
Mainboard Tyan 2640N, 2 x AMD Athlon MP+1500,1 GB Hauptspeicher, 3 x 3ware 7850 IDE-RAID-Controller, 24 x EIDE-Festplatten a 160 Gigabyte,1 x FastEthernet, 1 x Gigabit Ethernet
Konfiguration: 3 raid-5 stripes mit hotspareVerfügbare Kapazität: 916 GB pro stripeEinzeldatei Datendurchsatz, schreibend via GBit-Ethernet: 60 MByte/s(Dateigrößen über 6 GByte)
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Das Retrievalsystem des timms
Aus Benutzersicht: ein (Web-)Server Aus Benutzersicht: Browsen (hierarchische Suche),
Indexsuche (5 Indizes) oder Textsuche.
Hardware: 2 Streamserver WMT, 1 Streamserver Real,1 Datenbankserver, 1 Webserver
Software: Standardkomponenten die über Framework-technologien (alt Java, neu .NET) gekoppelt sind.
"Standardprotokolle" und "Standardtechnologien".
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timms retrieval (Architekturfragment)
Objekte (Video, ...)Objekte (Video, ...)DLmeta - XMLDLmeta - XML
SQL-ServerSQL-Server Stream ServerStream ServerXML Location ServiceXML Location Service
Servlet Engine, ASP.NETServlet Engine, ASP.NET
BrowserBrowser
WebServerWebServer
PlayerPlayer
LoaderLoader
Benutzer Schicht
Retrieval Schicht
Daten Schicht
Java2JDBC, SAX.NET
Java2JDBC, SAX.NET
Java2JDBCSAX (Sun)MS-SQLServerjakarta-tomcatIIS.NETWMT 4Real Basic
Java2JDBCSAX (Sun)MS-SQLServerjakarta-tomcatIIS.NETWMT 4Real Basic
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timms Nutzung – player page call
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timms Nutzung – stream time
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timms Nutzung – view time spectrum
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timms Nutzung - timecode
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Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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timm+s goes on (unter Finanzierungsvorbehalt) ...
inhaltlich: Vorlesungen aus dem Grundstudium Aufbau vollständiger Kollektionen
strukturell: weiterer Ausbau der Zusammenarbeit mit Instituten und Fakultäten Knowhow-Transfer
technisch: Encoding auf Basis von WSRF (Grid) Technologie
obligatorisch: Wir sind zur Zusammenarbeit und zum Erfahrungsaustausch bereit
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Metadaten- und Indexerstellung
DLmeta das physikalisches Format zur Speicherung der DC-Daten DLmeta-Erweiterungen zur Speicherung der Zeit-Index-Informationen Die Beschaffung der formalen Metadaten (Datum, Autor, Titel …) ist im
timms-Umfeld unkritisch. Die zeitaufwändige inhaltliche Erschließung erfolgt
durch kompetente Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (Fachwissenschaftler) in Zusammenarbeit mit den Autorinnen und Autoren durch die Autorinnen und Autoren
Die formale Korrektheit wird maschinell geprüft. (Verbesserung dringend erwünscht…)
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DLmeta: das Datenmodell des timms
Dublin Core
Title, Creator,Subject, Description,Publisher,Contributor, Date,Type, Format,Identifier, Source,Language,Relation,Coverage, Rights
Dublin Core DLmeta Erw.
CollectionHistoryLocalTypeBSZStatusObjectVersionLocal
DLmeta Erw. DLmeta Object
ObjectTypeIsDLObjectDLObjectInstanceDLGeneratedDLGeneratedFromDLPartDLFileDLFormatDLAttributeDLComment
DLmeta Object
DLmeta Elemente
DLmeta Local
TuebingenHierarchyClipTimecode
DLmeta Local
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Videopostproduktion: DigiLab
„Angebot zur Selbsthilfe …“ Video- und Audiodigitalisierung Video- und Audiobearbeitung Video- und Audiomedienkonversion (z.B. VHS, SVHS, DV) DVD- und CD-Produktion Nutzung nach Anmeldung und beschränkt auf Angehörige der Univ.
Tübingen im Rahmen des Dienstgeschäftes
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