Video on demand streaming – der Tübinger Internet Multimedia Server – timms Übersichts- und Erfahrungsbericht 41. DFN Betriebstagung, Forum Multi-Media-Dienste,

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


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

http://www.uni-tuebingen.de/timms


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


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)


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


timms – ActiveDirectory Architektur


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.


timms – dfs (2)


timms – dfs (3)


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


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.


Videoproduktion - Hörsaal


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


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


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)


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


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.


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

http://www.dlmeta.de/


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.


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)


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".


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


timms Nutzung – player page call


timms Nutzung – stream time


timms Nutzung – view time spectrum


timms Nutzung - timecode


Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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


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…)


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


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

Documents

Video on demand streaming – der Tübinger Internet Multimedia Server – timms Übersichts- und Erfahrungsbericht 41. DFN Betriebstagung, Forum Multi-Media-Dienste,