video on demand streaming – der Tübinger Internet Multimedia Server – timms

1. 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

2. Übersicht • timms Beschreibung, aktuelle Daten, Architektur • Inhalte, Autorinnen und Autoren • Produktion • Videoproduktion • Videopostproduktion • Encoding/Transcoding • Metadaten und Inhaltsverzeichnis • Archivierung • Das Publikationssystem • Nutzungszahlen http://www.uni-tuebingen.de/timms

3. 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

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

5. 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 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) Streamzeitvom 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) timms - aktuelle Server Daten (Stand Juni 2004) http://www.uni-tuebingen.de/timms

6. Universitätsnetz/Internet (100 MBit/s) Content Publication StorageNode 1 Datenbank Webfrontend Streamserver wmt 1..n Streamserver realmedia StorageNode 2 StorageNode 3 Server/DB Loader Erschließungs- StationenDLmeta/XML RT-Encoder (2x) Gigabit Data-management SAN/DFS Content- Production DV-Encoder-Farm (wmt, rm) MPEG2Streamserver StorageNode n MJPEG (2x)SchnittplätzeEncoder DV-Schnittplatz1..5 Video, AudioImageimport/export MPEG2 (3x)Schnittplätze/DVD-Produktion timms System Architektur http://www.uni-tuebingen.de/timms

7. timms – ActiveDirectory Architektur http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

9. timms – dfs (2) http://www.uni-tuebingen.de/timms

10. timms – dfs (3) http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

12. Videoproduktion - Filmen • Dokumentation von Vorlesungen • Motto für die Dozentinnen und Dozenten:„Halten Sie Ihre Vorlesung wie immer“ • Aufnahmeset Kamera: Canon XL1S Stativ: Manfrotto Mikrofon: Drahtlose Mikrofone Sennheiser, Shure Audiomischer: Sennheiser • Optional: Transportable Beleuchtungsanlage, Transportable PA • Ein Aufnahmeteam ist mit zwei Aufnahmesets ausgerüstetEine „Dozentenkamera“ und eine Kamera für Tafel, Projektion o.ä. http://www.uni-tuebingen.de/timms

13. Videoproduktion - Hörsaal http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

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

16. Encoding/Transcoding von der Kamera ins Internet Videobild: 720x576 Pixel → eine Sekunde Video entsprechen 720 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/s 320000/8 byte = 40000 byte = 39.06 Kbyte(~0.128% des unkomprimierten Bildes) http://www.uni-tuebingen.de/timms

17. Encoding/Transcoding • Kapazität einer DV-Kassette ca. 12 GByte (Video + Audio ~ 28M/Bits) • Für Internetstreaming Kompressionsfaktor ~100 http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

19. 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-Datenmodellhttp://www.dlmeta.deDublin Core + Erweiterungen in XML Formulierung http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

21. 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 hotspare Verfügbare Kapazität: 916 GB pro stripe Einzeldatei Datendurchsatz, schreibend via GBit-Ethernet: 60 MByte/s(Dateigrößen über 6 GByte) http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

23. timms retrieval (Architekturfragment) Java2JDBC, SAX .NET DLmeta - XML Objekte (Video, ...) Loader Daten Schicht Java2JDBC SAX (Sun) MS-SQLServer jakarta-tomcat IIS .NET WMT 4 Real Basic SQL-Server XML Location Service Stream Server Servlet Engine, ASP.NET WebServer Retrieval Schicht Browser Player Benutzer Schicht http://www.uni-tuebingen.de/timms

24. timms Nutzung – player page call http://www.uni-tuebingen.de/timms

25. timms Nutzung – stream time http://www.uni-tuebingen.de/timms

26. timms Nutzung – view time spectrum http://www.uni-tuebingen.de/timms

27. timms Nutzung - timecode http://www.uni-tuebingen.de/timms

28. Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit http://www.uni-tuebingen.de/timms

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

30. 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…) http://www.uni-tuebingen.de/timms

31. DLmeta Elemente DLmeta Erw. DLmeta Local DLmeta Erw. Collection History LocalType BSZStatus ObjectVersion Local DLmeta Local Tuebingen Hierarchy Clip Timecode DLmeta Object ObjectType IsDLObject DLObjectInstance DLGenerated DLGeneratedFrom DLPart DLFile DLFormat DLAttribute DLComment DLmeta Object Dublin Core Title, Creator, Subject, Description, Publisher, Contributor, Date, Type, Format, Identifier, Source, Language, Relation, Coverage, Rights Dublin Core DLmeta: das Datenmodell des timms http://www.uni-tuebingen.de/timms

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