インターネット概論
ライブ・ストリーム
第8回12月4日
インターネットのアプリケーション


インターネット:
デジタル情報なら何でも送
れる
何でも出来る
古典的なアプリケーション


最近のアプリケーション


電子メール、ファイル転送、遠隔端末
Web, Napster, WinMX
今日話すアプリケーション

動画像配信
デジタル化における
サンプリング(標本化)と粒度


サンプリングの細かさを粒度という
例えば音の場合、、、、
量子化(Quantization)


デジタルデータにするには、データを切り捨て、
切り上げしなくてはならない
デジタルデータにするための切り捨て、切り上げ
を量子化という
元データ
量子化データ
コンピュータでの画像

画像は点の集合



各点はピクセル(pixel)又は画素と呼ばれる
画像の標本化(サンプリング)の粒度(granularity)
ピクセルとはどのような物か?
解像度


各ピクセルが表しているデータの粒度
Dot Per Inch



1 inch の中に何ドット詰め込まれているか
この場合の1inchは1次元
プリンタに書いてある解像度はこんな感じ

例) 1200 dpi
解像度(デジカメ)

例えば、デジカメの場合

230万画素というと、、、、、

横1800ピクセル x 縦1200ピクセルの画像が取れる
画像のデータサイズ

もし、RGBを8bitずつで表現すると、


1ピクセルは 24bit = 3Byte
100 x 100 の画像で、



100 x 100 x 3
30000Byte = 30kByte
1024 x 768 (このラップトップの画面の大きさ)では、


1024 x 768 x 3
2359296Byte≒2.4MByte
圧縮




画像データは、テキストデータよりも大きい
記録媒体や通信回線は有限
そこで、データを圧縮する技術の登場
圧縮の種類

可逆圧縮


圧縮する前と後と全く同じ
非可逆圧縮


データを多少改変して圧縮率を上げる
圧縮したものを解凍しても元に戻らない
可逆圧縮の方法(さわりだけ)

Run Length


ああああああああああ → あ x 10
辞書ベース


慶応義塾大学湘南藤沢キャンパス → SFC
という風に短くしといて、以後は短い方を使う

ABCDEFGABCDEFGABCDEFGABCDEFG

ABCDEFG → \a
\a\a\a\a

身近な可逆圧縮

gzip コマンド




ファイルを圧縮するコマンド
辞書ベース圧縮を行う
gzip filename で圧縮
gzip -d filename で解凍
画像には様々なフォーマットがある

用途に応じたフォーマット




白黒
カラー
使用するアプリケーションに応じたフォーマット
圧縮方法が違う


可逆圧縮である~というアルゴリズムを使用
非可逆圧縮である~というアルゴリズムを使用
可逆圧縮を使う一般的な
画像フォーマット(GIF)

GIF(Graphic Interchange Format)



WWW等で広く利用されている画像フォーマット
最大256色
最大画像サイズ


LZW圧縮を使用


65536 x 65536
LZWは、辞書ベースの圧縮方法
拡張子として「.gif」「.GIF」を使うのが一般的
GIFファイルの見分け方

拡張子が「.gif」なら




GIF画像かも知れないと思える
でも、拡張子は正しいとは限らない
拡張子なんて好き勝手につけられるしぃ
Cat, less, more などのコマンドでファイルを読ん
でみる

ファイルの一番先頭に「GIF87a」もしくは「GIF89a」と
書いてあったら、それはGIFファイル
次に、非可逆圧縮な
画像フォーマット

データを改変して、圧縮しやすくする


データ改変は人間の目ではわからないようにする
可逆圧縮を使う画像フォーマットとしてはJPEG
(Joint Photographic Experts Group)が一般的
JPEG

JPEGというのは、元々はグループの名前





画像を転送するための研究を行っていた
LZWやRLEでは、24bitの自然な絵(写真など)の圧縮効率
は高くない
 8bit だと256通りのサンプル
 24bit だと1600万通りのサンプル
人間の目をごまかしながらデータを捨てて圧縮を効きやす
くする
写真などは、JPEGを使った方が圧縮率が良い
ほとんどのデジカメはJPEGを使う
JPEGファイルの見分け方

拡張子が「.jpg」「.jpeg」の物



でも、確実ではない
拡張子は好き勝手に変えられる
Cat, less, more 等で見てみる

最初のほう(7バイト目から)「JFIF」と書いてあったら
JPEGファイル
用途に応じてフォーマットを選ぶ

自分でドット絵を書いたとき



例えば、xpaint で絵を書いたとき。。。。
GIF、PNGの方が効率良く圧縮でき、デジタルノイ
ズものらない
写真をスキャナーで取り込んだとき



JPEGで保存した方が効率良く圧縮できる
GIFで保存すると8bit color に落ちてしまうので、
画質が落ちる
PNGだと48 bit color までいけるけど、圧縮がさほ
どできない
動画


静止画の連続
ぱらぱら漫画

例えば、テレビは1秒間に30回絵が変わる
WMT/Realとフラッシュの違い

http://games.sohu.com/fightgame/fight3.swf

WMTやRealは、パタパタ画面を送信

フラッシュは、オブジェクトをローカルなコン
ピュータで移動させて画面を作っている
一般的な動画

Moving GIF


Motion JPEG


ホームページでよく動いている小さいやつ
JPEG 画像のぱらぱら漫画
MPEG

一般的な動画フォーマット
動画の圧縮

フレーム間圧縮


変化した部分だけを送る
変化しない部分は送らない
変化した場所
全く変化なし
変化した場所
フレーム間圧縮



フレーム間の差分を計算
動画を劇的に圧縮することができる
動きが多いと圧縮はあまり効かない


スターウォーズのワープのシーンはあまり圧縮できな
いらしい
教室で人が座っているシーンとかは圧縮が効きそう
フレーム間圧縮、あるなし

フレーム間圧縮あり


効率的に圧縮できる
画像データを送り出すまで少し時間が必要


差分を取るために必要
フレーム間圧縮なし

編集に便利

一枚絵を変えても前後に影響しない
フレーム間圧縮なし


フレーム間圧縮ありよりも圧縮はできない
各静止画は圧縮されている

Motion JPEG


一枚一枚はJPEG方式で圧縮されている
Moving GIF

一枚一枚はGIF方式で圧縮されている
ネットワークを利用した動画再生

従来


ファイルをダウンロードしてから再生
ストリーミング



ダウンロードしながら再生
再生されたデータは次々と破棄
放送に近い
ストリーミング
オンデマンド方式
見たいコンテンツを見たい時に選ぶことができる
ライブ方式
ストリーミング形式



WindowsMedia
RealVideo
DVTS
WindowsMedia



ASF,WMT,WMV
Advanced Streaming Format
最近MPEG-4を採用
RealVideo

インターネットを利用したストリーミングを意識し
て作られ割と低帯域でもそれなりに動画を見れ
る
DV Transport System 全体像
Consumer DV Camera
Consumer DV Deck
IEEE1394
Cable
IEEE1394
Cable
Internet
DV→Internet PC
Internet →DV PC
DV Transport System 全体像
Consumer DV Camera
Consumer DV Deck
IEEE1394
Cable
IEEE1394
Cable
Internet
DV→Internet PC
Internet →DV PC
DV Transport System 全体像
Consumer DV Camera
Consumer DV Deck
IEEE1394
Cable
IEEE1394
Cable
Internet
DV→Internet PC
Internet →DV PC
首相官邸でインターネットを通じ堺屋
特別顧問とやりとりする森首相
首相官邸でインターネットを通じ堺屋
特別顧問とやりとりする森首相
DVTS特徴


フレーム間圧縮なし
フレーム内圧縮あり


JPEGのような非可逆圧縮
定レートトラフィック

約30Mbps強
今度行うDVTSとWMTを
使ったイベント

NetLiferium2001

パシフィコ横浜


12月15日~12月16日
倉木舞コンサート中継
倉木舞コンサート
IPv6 DVTS
大阪会場
横浜会場
倉木L3
倉木 L7
誰でも見れる!

コンサートがインターネット中継される



IPv6を使用
IPv4では流さない
一般配布メディアはWMT

WindowsXPを入れるとIPv6が使える

http://www.key3media.co.jp/Net-Life/
今日はここまでかな。。。
パラリンピック
目的

複数のメディアを使い、様々なユーザーが様々
な方法で配信する




音声
映像
画像
テキスト
パラリンピックとは

クロスカントリースキー




アルペンスキー 志賀高原
バイアスロン 野沢温泉
アイススレッジスピードレース


白馬村 スノーハープ
長野市内 エムウェーブ
アイススレッジホッケー

長野市内 アクアウィング
network基盤

オリンピックのネットワーク


45Mbpsの回線(長野ー大手町間) :2本
ISDN

128Kbps * 2(各会場)



backup 1回線
ダイアルアップルーター
衛星「星の助」


384Kbps
白馬「クロスカントリー」、聖火集火式
注:SRは128 SOHO Routerのこと
野沢温泉
志賀高原
SR
SR
SR
SR
ISDN
2B
エムウェーブ
SR
SR
Router
Router
アクアウィング
SR
SR
Router
NAGANO
split
Router
45M
大手町へ
Nagano
NSPIXP2
NSPIXP3
JP-Internet
US
具体的にやったこと

リアルビデオによるリアルタイム中継



日本語と英語による生レポート
選手へのインタビュー
VOD

ハイライトシーンのみ



プロによる編集
LIVE中継
選手情報との連動
具体的にやったこと(2)


文字情報の生中継
見たい映像を見る(通称:jincam)



みんなで投票
画像が画像と分かるように
各会場への素早い情報提供

各会場へのネットワーク

IPC、オリンピック村、プレスセンター
実現方法

リアルビデオ(中継 、アーカイブ)


64k、28kのリアルタイム配信
LIVE ARCHIEVE



選手情報との対応づけ
SUMMARY ARCHIEVE
リアルサーバーのスプリット

WIDE、パラリンピック、PEAPLE、J-STREAM、
REALNETWORKS、千葉商科大、Panasonic Hi-HO、
DTI(Dream Drain Internet)
実現方法(2)

テキスト配送システム


serverに逐一情報を入力(会場にて)
jincam

会場に自動カメラをおく(2秒毎)


WWWからみんなでつつく
映像が返ってくる
実現方法(3)

パラビットアイ


映像を約5秒毎にキャプチャー
HTMLへのタグ付け

<alt>
実際の作業工程

作業クルー




村井研究室 9人
カメラマン 4人
レポーター 5人
前日

長野市内の各会場へのケーブル施設
実際の作業工程(2)

毎日

IBM市内のビル




タイミングファイルの埋め込み
ビデオの編集作業
リアルビデオへのエンコード
HTMLタグうめ
実際の作業工程(3)

各会場





簡単なトポロジー図
白馬、野沢、志賀高原、市内(アクアウィング、エムウェー
ブ)
ThinkPad 4台(backup 1台)
吹雪に遭いつつケーブル引き
タイミングどり


ゴール、聖火点火などのイベントごと
スイッチング(複数のカメラのある場所)
事件

天皇陛下による予定変更



天候悪化にて中継の予定変更
吹雪にあったこと(志賀高原組)




バイアスロンの時間変更
寒くて液晶がなかなか写らない
部屋の中でジュースが凍る
山登る(ゲレンデ一つぐらい)
最終日に石田さんが氷の上でこける
結果

アクセス数

WWW「会期 3月5日 ~ 3月14日」


27日 196835hit
リアル中継
すべてのサーバーのアクセス数を集めて
最大瞬間同時アクセス数


400ストリーム弱 3月8日(日曜日)「4日目」
LIVE中継で 平均 100ストリーム
影響(効果)


NHKが深夜に放送開始
メディアとしてのインターネット


パラリンピックの放映権
正式な放送機関の一つとして
成果


10日間全員が乗り切った
多くのメディアを提供することに成功した
今後の課題

パラリンピックで作り上げた技術を様々なところ
で生かしていく


例)次のイベントでテキスト中継
事前準備


会期中にソフトウェア開発
会期中にIBMとの折衝
今後の課題(2)

多くのメディアを新しく作り上げていく


同期問題(遅延)
クオリティー問題



動きの激しい被写体を撮影することの難しさ
アイススレッジホッケー
本当にユーザーが欲しい環境を作り上げたのか
とにかく

http://www.nagano.paralympic.org/
おわり
a ryuichi sakamoto opera
1999
DV/IP in the sakamoto opera LIFE


A collaboration of music at Tokyo and dancers at NY and FF
World’s first application of DV/IP in a commercial event
スケジュール
構想から設計へ

1998年??月


1998年12月30日


祇園にて密談→年内はや
めようね(国内回線設計)
青山の餃子バー
1999年3月

COMETオペラ版開発依頼
1999年6月


1998年12月


村井純が坂本龍一からお
願いされたのはいつ?

1999年7月


国際回線設計
国際回線調達
1999年8月

機材設定・設置
スケジュール
リハーサルから本番へ

リハーサル(幕張メッセ)



大阪公演(大阪城ホール)



設営: 8/23-25
リハーサル: 8/26-28
設営: 9/1-3
本番: 9/4-5
東京公演(武道館)


設営: 9/6-8
本番: 9/9-12
↓
▼
▼
▲
▲
▲
↓
▼
▲
●
●
↓
▼
▲
●
●
●
●
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月
火
水
木
金
土
日
月
火
水
木
金
土
日
月
火
水
木
金
土
日
↓:
▼:
▲:
▲:
●:
移動日
ネットワーク設営
ブロックリハーサル
通しリハーサル
公演本番
世界3拠点での協調
日本(大阪、東京)・ニューヨーク・フランクフルト

Internet経由の映像を利用した協調


Internet経由の伝送遅延を利用した音声効果


ダンスパフォーマンス(日本・ニューヨーク・フランクフルト)
コラールの音声効果(日本←→フランクフルト)
時差



日本
JST (GMT +9)
ニューヨーク EDT (GMT -4)
フランクフルト CEST(GMT +2)
拠点構成
日本・ニューヨーク・フランクフルト
演出系アプリケーション
ニューヨーク・フランクフルトとの協調

COMET




Digital Video(IEEE1394) データをIPパケット化
平均36Mbps、ピーク時40Mbps程度のトラフィック
再生までに200ms程度の遅延(2secまで制御可能)
REIMAY



MPEG2 データをIPパケット化
平均6Mbps、ピーク時7Mbps程度のトラフィック
再生までに600ms程度の遅延
Comet(IEEE 1394 <-> IP)
業務系アプリケーション
ニューヨーク・フランクフルトとの協調

VoIP(Voice Over IP)

各会場間の内線電話




フランクフルト・ニューヨーク 各2回線
NOC・ステージ横
各4回線
外線発信・着信のサポート(INS1500経由)
Web、eMail




スケジュール
ネットワーク構築(トポロジ・パッチ表)
ネットワーク運用(トラフィックモニタ)
など
WebCast

専用アプリケーション + QuickTime 4

MacroMedia Directorで開発




QuickTime 4


会場のビデオ素材を擬似再生
公演の進行と完全に同期(MARS)
観客の反応を拍手として収集(HBG)
アナログモデムユーザへのハイクオリティ音声の配信
WMT(Windows Media Technologies)

100Kbpsによる高品質 映像+音声
バックボーン構築
requirement

東京と各拠点とのDV中継

片方向40Mbps以上の回線が必要
フランクフルト会場
Internet
日本会場
ニューヨーク会場
バックボーン構成
幕張メッセ


AS2509
133.107.0.0/
16
WebCast用
サーバ群
OCN
国内ISPへ
1000BaseSX
1000BaseSX
R
FDDI
NSPIXP2
FDDI
SW
メガリンク(43M)
SW
OC3
45M Internet
R
100M
Ether
R
100M
Ether
PSI
フランクフルト
NTT-WT
45M Internet
–JGNのATM網(155M)による接続
幕張メッセ
キャノビーム
(OC3)
JGN
•キャノン販売(幕張)からキャノ
ビームによる接続
ニューヨーク
–メガリンク(43M)による接続
バックボーン構成
大阪城ホール


AS2509
133.107.0.0/
16
WebCast用
サーバ群
OCN
国内ISPへ
1000BaseSX
1000BaseSX
R
FDDI
NSPIXP2
FDDI
SW
SW
OC3
JGN
大阪城ホール
60M/OC3
60M/OC3
BBCC
45M Internet
R
100M
Ether
R
100M
Ether
PSI
フランクフルト
NTT-WT
45M Internet
•JGN・BBCCのATM網(155Mbps)
による接続
–60Mbpsにシェイプした2本のVC
ニューヨーク
バックボーン構成
武道館


AS2509
133.107.0.0/
16
WebCast用
サーバ群
OCN
国内ISPへ
1000BaseSX
1000BaseSX
R
FDDI
NSPIXP2
FDDI
SW
メガリンク(135M)
SW
OC3
45M Internet
R
100M
Ether
R
100M
Ether
PSI
NTT-WT
45M Internet
武道館
ニューヨーク
フランクフルト
AS2509の対外接続
AS間ルーティング

NSPIXPでの接続


OCNとのローカルピア


Full Routeのtransit
PSIとのローカルピア



24ISPとのピア
フランクフルト会場へ
PSIへのtransit
NTT-WTとのローカルピア



ニューヨーク会場へ
Above.net Housingへ
Full Routeをfilterして運用
OCN
国内ISPへ
1000BaseSX
R
FDDI
NSPIXP2
100M
Ether
PSI
FDDI
R
OC3
R
100M
Ether
NTT-WT
VoIP
会場間内線網 + 外線発信

VoIPを用いた各会場内線網



世界に散在する会場同士のコミュニケーション
CISCO3620・CISCO2611
ヘッドセット型電話機を利用した常時接続状態での
オペレーション


ニューヨーク・フランクフルトへのキュー出し
INS1500を用いた外線発信


AS5300
Ex.

海外拠点から、日本の携帯電話への発信
専用アプリケーション
高品質音声 + HBG

公演の様子をアニメーションと高品質音声(20Kbps)に
より配信





HBG(HyperBroadGathering)


Macromedia Directer7.02により開発(Windows版、Macintosh
版)
アナログ回線によるダイアルアップユーザへの高品質配信
音声部分はQuickTime4
MARSにより会場の進行と完全に同期
Neudience(Net Audience)からの拍手(click)を収集
 38万click(最終日)
WebCast用ホームページにて配布

3.37MBytes
 ダウンロードに64Kbps接続で10分弱
HBGによるFEEDBACK
観客からの拍手(CLICK)で顔を

数に応じて文字列(LIFE)が表示され顔が浮かび上がる
WMT
高品質 映像 + 音声

Windows Media Technologies 4

20~100Kbpsの映像 + 音声をスケーラブル配信
サーバ群
WIDE + ABOVE

WIDE Tokyo NOC






Opera BackBoneから
GbEにより接続
WWWサーバ x3
 CISCO LocalDirecterによ
り負荷分散
MARSサーバ x4
HBGサーバ x1
QT4サーバ x4
WMTサーバ x1

Above.net SanJose
Housing




MARSサーバ x1
HBGサーバ x1
QT4サーバ x1
WMTサーバ x1
サーバの負荷分散
CISCO LocalDirecter
LocalDirecter
WWW
Server
会場NOCと舞台袖の接続


10芯(5対)の光ファイバを敷設(3対使用)
演出系アプリケーション用セグメント


GbEにて接続された2つのネットワーク
WebCast用アプリケーション用セグメント

GbEにて接続された1つのネットワーク
Catalyst5505
GbE
Catalyst2948
GbE
Catalyst2948
GbE
Catalyst2948
WebCast用ネットワーク
演出系ネットワーク
広帯域時代のネットワーク

構築



ping・ftp時代
 IPパケットの到達性
 ftpのスループットの確保
広帯域ストリーム時代
 安定した広帯域パケット
到達性



パケットドロップレート・ジッ
タ低減への強い要求
安定した経路制御
ネットワークの帯域 ≒ ア
プリケーションが利用する
帯域
運用

監視対象
 フローベース
 Layer3の監視



ルータ上のトラフィック
Ping到達性
Layer2のエラーまで監視

スイッチのポート監視
PingMan!!
ICMPレベルネットワーク監視用ツール
I重
C要
Mな
P
にサ
てー
監バ
視・
ル
!ー
タ
を
RMONでポートを監視
村井さんの遠隔授業
遠隔授業

サンフランシスコから(1998/09/28)


オーランドから(1998/11/09)


Vic双方向 + nettmeeting音声
Stanford大から選挙演説(1999/06/23)


DV over IP(1/2)双方向
SFCからAITへの演説(1998/03/31)


RealVideo + InternetPhone + WebApplication
DV over IP双方向(1/10)
D.C.から(1999/11/09)

IP/TV(MPEG4+MP3) + nettmeeting
Remote Classroom(1)

1998.9.28 San Francisco - SFC
RealVideo
(100Kbps)
Still pictures (16K)
(WWW)
Internet Phone (Q&A)
(40x2 Kbps)
Remote Classroom (2)

1998.11.9 Orlando, Fla. - Keio Univ.


Bi-directional Digital Video over IP (10Mbps)
WIDE - APAN(TransPAC) - vBNS - SC98
SC98
Exhibition
Hall
Classroom
WIDE -- TransPAC -- vBNS
Remote Classroom:
International Collaboration


Real-time, High-Speed, International
APAN



High-Speed International Real-time Education
DV over IP : TransPAC
Future collaboration with AIII

Educational application of International Satellite
Internet
KEIO Univ.
SFC
Prof. Murai
NAIST
Univ. of Wisconsin,
Madison
Prof. Landweber
TransPac
STARTAP
6TAP
“CS640 Introduction to Computer Networks”
by 3 Universities, 1999.9 – 2000.1
Interactive classes using
DV multicast over IPv6
+
On-demand classes using
SOI archives on the Internet
WISCとの授業(終了分)








09/28 09:30-1100 from wisc
10/04 22:25-23:40 from SFC
10/05 09:30-11:00 from wisc
10/12 09:30-11:00 from wisc
10/26 09:30-11:00 from wisc
11/09 09:30-11:00 from wisc
11/12 23:25-24:40 from wisc
11/19 23:25-24:40 from SFC
WISCとの授業(予定)
11/29 23:25-24:40 from SFC
 12/01 23:25-24:40 from SFC
 12/07 09:30-11:00 from wisc
 12/14 09:30-11:00 from wisc
 12/21 09:30-11:00 from wisc
 01/11 09:30-11:00 from wisc

DV stream over the Internet
IEEE1394
IEEE1394
Internet
PC
IEEE1394 Interface Card
Network Interface Card
PC
IEEE1394 Interface Card
Network Interface Card
デジタルビデオカメラ(家電)
Comet(IEEE 1394 <-> IP)
Internetと情報発信・中継

利用者にとって

多種多様な情報発信・中継



本当の意味でのマルチメディア


パラリンピック
国会中継
情報のソース:見る人がプロデューサ
「すべての人」が情報へアクセス可能


世界中の人
言語、視覚、聴覚、嗅覚
中継側として

「すべての人」への情報発信




規模性



世界中の人
見る側のリソース(ネットワーク、サーバ)
言語、視覚、聴覚
ネットワーク
サーバ
時間


リアルタイム・蓄積
時差
21世紀 カウントダウン

インパク開会式
RealVideo/WMTでの
ストリーミング
インターネット
映像編集
朝日ニューススター
スタジオ
DV/RTP
Multicast
大手町
NOC
明石会場
沖縄会場
首相官邸
21世紀カウントダウン
インパクネットワーク
インタラクティブなセッション
ダウンロード

第八回