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2
Distanzbasierte Sprachkommunikation für Peer-to-Peer-Spiele
3
Warum?
4
Gemeinsamkeiten bisheriger Lösungen
1.Nicht ins Spiel integriert2. Serverbasiert3. Kanal-basiert
5
Nicht ins Spiel integriert
Audio-server
Spieler1
Spieler3
Spieler4
Spieler2
Spiele-server
Sprache ist losgelöst vom Spiel
Spieledaten
Audiodaten
6
Spielewelt Reale Welt
Serverbasierte Audiokommunikation
S
S2
13
4
1 2
34
Hohe Kosten für AnbieterHohe Delays weit entfernte Spieler (z.B. #4)
7
Kanal-basiert : Modell
Informations-quelle
Transmitter Kanal Receiver Ziel
Störung
8
9
Problem: Viele Teilnehmer, aber nur ein Kanal
10
1-Kanal-Modell
Informations-quelle
Transmitter Receiver Ziel
Informations-quelle
Transmitter Kanal Receiver Ziel
Informations-quelle
Transmitter Receiver ZielStörung
N
ii=1
Signal
11
1. Sprache losgelöst vom Spiel 2. Hohe Kosten und Delay3. Fehlende Kontrolle
Resultierende Probleme
12
1. Kosten senken 2. Kontrolle verbessern3. Sprache ins Spiel integrieren
Drei Ziele
13
Peer-to-Peer – Die Lösung für alles?
14
1. Kosten senken
15
Reale Welt
Peer-to-Peer
2
13
4
1 2
34
Spielewelt
Keine Kosten für AnbieterDirekte Wege
16
2. Kontrolle verbessern
17
N-Kanal-Modell
Informations-quelle
Transmitter Receiver Ziel
Informations-quelle
Transmitter Kanal Receiver Ziel
Informations-quelle
Transmitter Receiver Ziel
Störung
Kanal
Kanal
18
3. Integration ins Spiel
19
20
Neue Probleme
1. Wie kontrolliert man eine P2P-Audio- Konferenz?
2. Wie nutzt man die geringe Bandbreite der Clients effizient?
21
Wie kontrolliert man eine P2P-Audio-Konferenz?
22
Session Initiation Protocol (SIP)
• Unterschied zwischen Signalisierung und Audiostrom
Signalisierung /
Audio
Zentral Dezentral
Zentral
Dezentral
Serverbasierte Lösungen
Hybrid
Hybrid Komplett dezentrale Lösungen(z.B. Skype)
23
Hybrides dezentrales Audiomixing
Mixer Mixer
Client Client
Registrar
KonferenzSignalisierun
g
Audiostrom
24
Wie nutzt man die geringe Bandbreite der
Clients effizient?
25
Intuitive Lösung:Metaphern der
Übertragung von Sprache
26
Walkie Talkies = 1-Kanal-Modell
27
Full-Mesh
1 2
3
4
5
Bandbreite Knoten 1
KBit KBit4×16 =64
s s
Spielewelt
28
%Sprache per Luft = N-Kanal-
Modell
29
Hörreichweite Area of Interest bei
Sprache
• Hörreichweite definiert wann eine Verbindung aufgebaut werden muss
• Beschränkt die Anzahl der Verbindungen
1
30
Partial-mesh
Bandbreite Knoten 1
KBit KBit1×16 =32
s s
1 2
3
4
5
Spielewelt
31
Proxemik
32
Proxemik-Zonen
1m
3m
10m
Persönliche
Zone
Soziale Zone
Öffentliche Zone
33
Schall in der Luft
1m 3m
Persönliche Zone Soziale Zone Öffentliche Zone
Lau
tstä
rke
Entfernung
100%
0%
34
Schall in der Luft
1m 3m
Persönliche Zone Soziale Zone Öffentliche Zone
Lau
tstä
rke
Entfernung
100%
0%
35
Öffentliche Zone
• Aufbau der logischen SIP Verbindung • Kein Austausch von Audioinformationen• Techniken:
– Silence-Suppression mit RTP – SIP-HOLD
5
36
Soziale Zone
• Anpassung der Lautstärke • Metapher der Luftübertragung• Viele Spieler, mittlere Sprachqualität (8
KBit / s)
5
37
Persönliche Zone
• Keine Anpassung der Lautstärke • Wenig Spieler, hohe Audioqualität (16 Kbit / s)
5
38
Partial-mesh mit drei Zonen
Bandbreite Knoten 1
KBit KBit1×16 =32
s s
1 2
3
4
5
Spielewelt
Bandbreite Knoten 4
KBit KBit1×8 =8
s s
39
Implementierung
40
Konferenzbrücke
1d
2dSlot1
Slot2
Slot3
Slot4
4d
3dSlot3Slot3Slot3
Mic
41
Mixing-Konzept
N
i jj=1
R(t)= V(t)
Walkie-Talkie Luftübertragung
N
i jj=1
jR(t)= V(t)d
42
Silence Suppression
Proxemik-Logik
SozialeZone
PrivateZone
Lautstärke anpassen
16 KBit Codec
8 KBit Codec
Konferenzverlassen
Sip Anruf
ÖffentlicheZone
Konferenzbetreten
Sip Anrufbeenden
43
Messung Proxemik-Zonen
0 20 40 60 80 100 1200
2
4
6
8
10
12
14
16
B - -> A
A - -> B
G e sa m t
Ze it in Se kund e n
Ba
nd
bre
ite in
Kb
yte
/s
Priva te Zo ne So zia le Zo ne
SIP A nruf
Ö ffe ntlic he Zo ne
44
45
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Fragen?
46
47
Zusätzliche Folien
48
Ausblick
• P2PSIP (DHT)• 3D-Positionierung (HRTF)• Variable Bitrate (Speex VBR)• Supernodes• Evaluierung im tatsächlichen
Spiel
49
SIP im Protokollstapel
V o iP A nwe nd ung
Sig na lisie rung Sp ra c he
SDP SIP RTP
RTC P
IP
Üb e rm ittlung sne tze
UDPTC P
50
SIP SignalisierungUse r
A g e nt AUse r
A g e nt B
(1) IN V ITE
(2) 100 TRYIN G
(3) 180 RIN G IN G
(4) 200 O K
(5) A C K
(6) BYE
(7) 200 O K
RTP / RTC P
51
Messung SIP als Netzwerkschicht
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Pa ke t-Num m e r
Rou
nd
-Trip
-Tim
e (
ms)
RTT
52
SIP als Netzwerkschicht
Re g istra rPro xy
Prä se nzd ie nst Lo ka tio nsd ie nstInsta nt-M e ssa g ing -Die nst
Prä se nzd ie nst Lo ka tio nsd ie nstInsta nt-M e ssa g ing -Die nst
SIP
C lie nt
Pub lish
C lie nt
No tify
C lie nt
M ESSA G E
C lie nt
M ESSA G E
C lie nt
REG ISTER
Vo IP
C lie nt
53
Partial mesh worst case
Bandbreite Knoten 1
KBit KBit4×16 =64
s s1 2
3 4
Spielewelt
54
PjSIP
PJ SUA -LIB
PJ LIB
PJ M EDIA -C O DEC
PJ M EDIAPJ SIP-UTIL
PJ SIP-C O RE
PJ SIP-SIM PLE
PJ SIP-UA
55
Ventrillo Administration