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Produção de Conteúdos em Rede 3
Formatos de codificação adequados à utilização em pós-produção 5
MPEG-2 com amostragem 4:2:2 6
MPEG-2 com amostragem 4:4:4 6
I-frame only 7
short-GOP 7
long-GOP 7
JPEG2000 8
Especificações e formatos para armazenamento e transferência de conteúdos e
metadata 9
AAF 9
Media eXchange Format (MXF) 9
MOS 10
Soluções experimentais desenvolvidas 11
Soluções experimentais em desenvolvimento 12
SAMBITS 12
MXF Subtitles 12
Soluções comerciais propostas 13
DVP – Distributed Vídeo Production 13
Soluções comerciais já disponíveis 14
Alienbrain 14
Pinnacle Vortex 15
Sony DVLince 16
Media Dispatch Protocol 17
Experiências-de-campo 18
ATLANTIC 18
Conclusões 20
Produção de Conteúdos em Rede
A flexibilidade dos PCs e a sua abertura a placas e add-ons de fabricantes diversos
torna difícil garantir fiabilidade total e completa dos sistemas baseados em
tecnologias de TI, pelo que os broadcasters continuam, em geral um pouco
cépticos em relação a uma possível evolução total e repentina de uma situação
tradicional em que o vídeo é processado de forma sequencial desde a aquisição até
à emissão, para um cenário em que não há uma sequência definida, em que todas
as componentes do sistema se organizam em círculo em torno de uma rede de
dados. Várias experiências têm sido feitas, e os resultados são cada vez mais
convincentes, mas continuam a existir limitações físicas apesar de serem
quebradas barreiras diariamente. Continua no entanto a ser complicado provar aos
“velhos gurus” que as novas tecnologias de produção de conteúdos em rede são
perfeitamente seguras e fiáveis.
As vantagens são muitas e, como veremos ao longo deste estudo, conseguem
aumentar de forma muito significativa a produtividade e a abertura às novas
soluções que aparecem no mercado. Numa rede, a mudança de conteúdos de um
servidor para outro pode ser feita pelo sistema, de forma automática, de acordo
com necessidades de gestão de recursos disponíveis, sem que os utilizadores disso
se tenham que aperceber. Pode existir um sistema que localiza os conteúdos,
estejam onde estiverem, a partir de designações inequívocas ou simples palavras-
chave
Tecnologias genéricas permitem pensar no desenvolvimento de aplicações para
broadcasting sem hardware específico. A adopção de soluções abertas, com
interfaces normalizadas e baseadas em redes e equipamentos TI genéricos, permite
aos broadcasters economias consideráveis.
Actualmente as nossas estações fazem a emissão a partir de servidores controlados
por sistemas informáticos que controlam a execução das grelhas temporais dos
programas previamente estabelecidas. No entanto, este recurso a redes é apenas
uma pequena parte do Workflow de Produção como veremos mais adiante.
Formatos de codificação adequados à utilização em pós-
produção
Tem havido uma separação demasiado grande do MPEG e do DV. A interligação
faz-se em formatos não comprimidos, o que obriga a descodificação e
recodificação em cadeia. A representação digital não comprimida de um sinal de
televisão com qualidade de estúdio gasta 270Mbit/s (HDTV 1,2Gbit/s), e a
comutação, edição e processamento têm que ser realizados em formatos não
comprimidos para conseguir sincronização temporal. A transmissão em geral é de
tipo síncrono, o que requer redes especializadas e de custo elevado, estando vídeo,
som, comando, informática em redes separadas. Os metadados também estão
separados. Esta solução não é viável e procura-se a convergência.
Os novos desenvolvimentos nesta área basearam-se no MPEG 2 por este ser
simultaneamente muito complexo e extremamente flexível.
MPEG-2 com amostragem 4:2:2
Sabe-se que o olho humano é muito mais sensível à luminância do que à cor pelo
que se começou a optimizar a largura de banda reduzindo o detalhe de cor. Duas
componentes vêm a sua amostragem dividida por dois, provocando uma redução
de largura de banda de até um terço do seu valor com muito pouca ou nenhuma
diferença visual. Desta forma, o MPEG-2 com amostragem 4:2:2 era utilizado
para sistemas de edição profissionais com reprodução de cor óptima. Este formato
é ainda mais flexível ao poder ser Entrelaçado (I) ou Progressivo (P). De qualquer
forma sofre um pouco pela falta de escalabilidade.
Ao utilizar imagens IPB em vez de apenas I, a qualidade é superior e aumenta
mais rapidamente com o aumento do débito.
Se for de alto nível (HL), o bit rate máximo é de 300Mb/s, 1920 amostras por
linha, 1152 linhas por frame e 60 frames por segundo.
Normalmente (ML), o bit rate máximo é de 50Mb/s, 720 amostras por linha, 608
linhas por frame e 30 frames por segundo.
MPEG-2 com amostragem 4:4:4
Neste esquema, as três componentes Y’CbCr têm a mesma amostragem, pelo que
não tira partido das propriedades do olho humano e a compressão é naturalmente
menor.
Este formato é utilizado para pós-produção cinematográfica.
I-frame only
“Intra-frame” é uma frame que contém toda a informação necessária para o codec
reconstruir a imagem completa. Este modo utiliza apenas frames de tipo I, pelo
que não exige do descodificador uma capacidade de processamento tão elevada ou
uma memória tão elevada como quando é necessário manter e descodificar
imagens P (Predicted) e B (Biderectional). Este formato, ao contrário dos outros
aqui apresentados, trata muito facilmente múltiplas layers e transições porque é
possível aceder a qualquer frame instantaneamente.
short-GOP
Group of Pictures que contém apenas uma frame I.
long-GOP
Este GOP contém mais do que uma frame, seja IP, IPPP, ou IBP.
Long-GOP permite uma maior compressão, mas torna mais complexas as
operações de compressão e descompressão e maior o seu atraso.
É possível realizar toda uma cadeia em MPEG2 Long-GOP sem perdas de
codificação em cascata, como mostrou o projecto europeu ATLANTIC. É possível
descodificar e voltar a codificar no mesmo ou noutros formatos sem adicionar
ruído. Mais informações sobre o ATLANTIC serão apresentadas numa secção
subsequente deste trabalho.
JPEG2000
É um standard baseado em wavelets criado pela comissão do Joint Photographic
Experts Group. As extensões mais comuns para ficheiros deste tipo são .jp2 e .j2c.
O JPEG2000 consegue comprimir mais do que o JPEG original baseado na DCT,
sem se notar o efeito de blocos ou as distorções. No entanto não foi criado com o
propósito de ser utilizado na Internet, portanto não é suportado por todos os
browsers. Este standard é ainda robusto e bastante imune a erros nos bits
introduzidos por canais com ruído, o que é conseguido pela introdução de
marcadores para resincronização, pela codificação dos dados em blocos
independentes relativamente pequenos e pelos mecanismos de detecção e
minimização dos erros.
Como a codificação/descodificação de uma imagem é feita de forma sequencial
sem necessidade de ter a imagem inteira em buffer, imagem pode ser aberta de
uma forma progressiva quando conveniente. É ainda possível fazer um preview de
baixa qualidade antes de acabar a transmissão da imagem dada a possibilidade de
transmitir primeiro as sub-bandas de baixa frequência sem ter que recodificar a
imagem.
No entanto, a característica mais interessante deste formato para o estudo em
questão está relacionada com a sua flexibilidade, que permite a inserção de
metadados e interactividade nos ficheiros JP2 e JPX.
É então uma óptima opção para streaming de vídeo ou armazenamento de
sequências.
Especificações e formatos para armazenamento e transferência
de conteúdos e metadata
AAF
O AAF é um formato de container que permite a transferência de um sistema de
edição para outro todo o trabalho em curso, independentemente da essência
envolvida. Trabalhar no novo ambiente não deve ser mais limitativo do que
trabalhar no ambiente inicial, pelo que se tem acesso a todo o trabalho feito,
incluindo a possibilidade de fazer undo até um certo nível.
Uma característica extremamente interessante do AAF é a possibilidade de apontar
para arquivos onde o material referido esteja, não sendo necessário que este seja
todo incluído no ficheiro a ser transportado pela rede.
Media eXchange Format (MXF)
É extensível e está neste momento em fase de grande expansão.
É Wrapping Format subset do AAF, desenvolvido pelo ProMPEG Fórum, que
permite a transferência de vários streams de essência como áudio, vídeo,
fotografias ou documentos escritos com gráficos e imagens. Este formato foi visto
como possibilitando a transferência de programas com metadados e direitos.
Difere do AAF na medida em que não permite a transferência de material
inacabado de uma estação de edição para outra.
Suporta uma grande variedade de formatos de vídeo.
A norma foi aprovada pelo SMTPE e é baseada em XML.
Utiliza para armazenamento e streaming o Key Length Value (KLV), que é uma
forma comprimida.
MOS
O Media Object Server (MOS) é um protocolo baseado em XML que permite que
dispositivos de variadíssimos tipos sejam por um dispositivo central ou ferramenta
de software. Este controlo geral de um estúdio numa só máquina aumenta a
produtividade e evita certos erros humanos, mas, mais importante que tudo isto,
promove o cenário em que não tem que haver uma sequência definida pois o
operador pode alterar o seu workflow conforme lhe for mais conveniente. Todos os
componentes do estúdio acabam assim por se organizam em círculo em torno de
uma rede de dados e do seu elemento central.
Soluções experimentais desenvolvidas
Utilização de arquivos online, em servidores. Apoio de aplicações de trabalho em
grupo, gestão de workflows, Asset Management, etc..
Aplicações que controlam a produção em equipa e asseguram a gestão automática
das tarefas de produção, a reutilização de conteúdos, a produção simultânea para
diversas formas de distribuição.
Soluções experimentais em desenvolvimento
SAMBITS
O System for Advanced Multimedia Broadcast and IT Services – SAMBITS –
utilizará as infra-estruturas de Internet e DVB actualmente instaladas e
desenvolverá métodos para os service providers integrarem dados MPEG-2,
MPEG-4 e MPEG-7.
Este sistema fornecerá broadcast BVD com serviços de Internet complementares e
vice-versa. Essa ligação trará ao consumidor um acesso mais fácil e personalizado
a aplicações multimédia como comércio electrónico, formação, informação, etc.
Para o concretizar será desenvolvida tecnologia de estúdio baseada em MPEG-4 e
MPEG-7 (incluindo broadcast sincronizado) e de terminais que recebam serviços
integrados e interactivos de broadcast/Internet.
MXF Subtitles
Este projecto do Pro-MPEG Fórum é baseado na necessidade encontrada de o
formato MXF dever conter informação relevante em jeito de legenda.
Ainda está em fase de arranque.
Soluções comerciais propostas
DVP – Distributed Vídeo Production
Este projecto do ACTS junta grandes e importantes broadcasters europeus e
fornecedores de TIs num esforço conjunto para criar esta forma inovadora de
contribuição, produção e pós-produção remotas. As equipas referidas estão ligadas
através de um link transatlântico a um centro americano de supercomputadores e
um centro educativo canadiano que contribuirão com aplicações de vídeo
distribuído.
A prioridade do DVP continua a ser a de conseguir codificar e comprimir de forma
a possibilitar a transmissão de vídeo digital com qualidade de estúdio em redes de
banda larga, nomeadamente ATM. Há ainda grandes questões de atrasos de
transmissão e processamento, sincronização e qualidade de serviço a serem
resolvidos.
Uma vez conseguidos estes requisitos, serão implementadas soluções de Estúdio
Virtual Distribuído e de Arquivo de Vídeo Distribuído. O Estúdio virtual
distribuído estará disponível também como serviço externo, permitindo o acesso a
qualquer ambiente de produção com ligação ATM; desta forma será possível ter
um estúdio apenas quando ele é necessário, proporcionando aos produtores
grandes poupanças tanto a nível económico como a nível de recursos humanos.
Soluções comerciais já disponíveis
O Pró-MPEG Fórum já definiu as melhores práticas para a interoperabilidade
entre sistemas profissionais que façam streaming de MPEG de alta qualidade e
sinais não MPEG em redes ATM e IP. Esses códigos foram submetidos
recentemente ao SMPTE para a standardização.
Alienbrain
É um sistema de Asset Management de produção poderoso com uma interface
muito simples e intuitiva que permite que as equipas comecem imediatamente a
trabalhar sem terem que perder tempo em formação para perceber o
funcionamento da ferramenta. O seu sistema de controlo de versões torna toda a
rede de produção mais imune a erros e facilita a exportação de conteúdos em
formatos diferentes e para fins diferentes.
O seu suporte de metadados é essencial à organização dos conteúdos tornando
possíveis pesquisas na rede e servidores rápidas e eficientes. Os operadores
acabam assim por dispender menos tempo no que não está directamente
relacionado com o seu trabalho (pesquisa e respectivo tempo de espera), podendo
assim entregar mais rapidamente as suas edições e avançar no workflow da
produção. O Alienbrain é transversal às múltiplas plataformas e sistemas
operativos, customizavel e contem APIs abertas, tornando-se facilmente integrável
com as restantes componentes tecnológicas das instalações da organização e
promovendo assim uma automatização muito vantajosa dos workflows em questão.
Pinnacle Vortex
É um sistema integrado de hardware e software.
Este sistema elimina todos os processos caros e demorados como a cópia ou
digitalização de tapes, a espera pelo trabalho de outros departamentos ou pela
procura e entrega de um determinado programa do arquivo. No fundo rompe com
a situação tradicional dos processos sequenciais, para um cenário em que não há
uma sequência definida, em que todas as componentes do sistema se organizam
numa rede de dados.
O sistema de arquivo central Palladium, por exemplo, permite que vários
utilizadores acedam simultaneamente ao mesmo conteúdo sem terem que o copiar.
O Vortex inclui ainda o DekoVIA, que permite ao departamento gráfico a criação
de templates plausíveis de serem utilizados em todas as promos, programas e
produtos, ditando assim a imagem da empresa. Recorrendo a esses templates
qualquer técnico pode editar um produto com aspecto profissional mesmo sem ter
qualquer experiência em grafismos.
Uma outra ferramenta importante neste sistema é o Pinnacle Liquid, um poderoso
editor que disponibiliza o potencial de um estúdio de pós-produção.
Sony DVLince
O Sony DVLince é um sistema completo e integrado para o planeamento,
produção e publicação/difusão de conteúdos áudio e vídeo de empresas ou
pequenas estações de televisão. É um sistema flexível e escalável que traduz
grandes melhoramentos no workflow de produção.
A ferramenta central do sistema faz a gestão de recursos, edição de texto, criação
de playlists e saída multi-canal. Tem ainda integrado um grande conjunto de
ferramentas de edição não linear que ajudam a criar um ambiente de produção
extremamente funcional. Pode, por exemplo, inserir legendas ou logos, e contém
até um teleprompter.
A sony vende este produto já em rack, com os componentes todos interligados,
configurado e testado para que possa ser utilizado imediatamente.
Media Dispatch Protocol
Sendo um protocolo, não deveria estar incluído nesta secção de soluções
comerciais, mas a opção foi feita conscientemente por já estar disponível e
realmente promover a produção de conteúdos em rede.
Este é um protocolo de middleware criado pelo Pró-MPEG Fórum para permitir a
troca segura, automática e sem recurso a suportes físicos, de ficheiros de todos os
tipos sejam eles áudio/vídeo e ficheiros de dados associados ou HDTV ou mesmo
ficheiros digitais intermédios para a produção de cinema.
Esta troca automática sem recurso a suportes físicos reduz os custos e tempos de
espera nos workflows dos projectos.
O Media Dispatch Protocol baseia-se em tecnologias existentes como o XML e os
Web Services, e é suficientemente escalável para servir pequenas empresas em
busca de uma solução simples e grandes empresas com soluções extremamente
complexas.
Para segurança utiliza autenticação por chaves públicas, tecnologias de
encriptação e VPN.
Experiências-de-campo
O INESC tem desenvolvido trabalho nos seguintes projectos: ATLANTIC
(ACTS), ORBIT (BBC), VIDION (RTP), G-FORS (IST).
O ATLANTIC explorou streaming e o VIDION os metadados. Mais tarde ORBIT
integrou todos os aspectos numa solução única.
ATLANTIC
O descodificador e o codificador apresentam duas interfaces, uma com o vídeo e
áudio não comprimidos e outra, o Info Bus, com a informação sobre a codificação.
Transmite-se informação sobre a primeira operação de codificação para os
codificadores seguintes de forma a que as decisões mais importantes sejam
mantidas. O Info Bus está “escondido” na interface do áudio e vídeo. Este método
método, proposto para normalização, é chamado Mole (Toupeira). Para a
transmissão das diferenças de cor apenas são utilizados 8 dos 10 bits disponíveis, o
que foi visto como um possível espaço para transmissão de informação. Os bits
menos significativos da cor são agora utilizados para esse efeito, não prejudicando
um codec normal mas podendo ser separados da restante informação por um codec
preparado.
Recorrendo a uma Mole a comutação deixa de estar restringida a pontos especiais
quando não são utilizadas somente imagens I. Como esta tecnologia utiliza os 10
bits das diferenças de cor, o switch a utilizar também terá que ser de 10 bits, mas
os benefícios são grandes visto que a MOLE faz com que o codificador de saída
fique a funcionar normalmente logo a seguir à comutação conseguindo-se uma
saída sem perdas.
Foi proposta uma demo do ATLANTIC para a Expo 98 onde se aplicavam estas
tecnologias, mas que incluiria ainda um conceito de cópia de baixa qualidade
(browse quality) utilizada nas estações de trabalho para pesquisa, edição, etc.
Quando os sinais entram num estúdio ATLANTIC como o proposto para a Expo
98 vão para um servidor codificados em MPEG2 Long GOP. Imediatamente está a
ser criada uma cópia em browse quality (também em Long GOP) cujas imagens
estão inequivocamente associadas às da versão de qualidade total por uma
referência comum. Quando o vídeo é editado, essas referências são agrupadas com
os restantes dados da operação numa Edit Decision List que permitirá a outra
máquina gerar uma versão em qualidade broadcast do programa editado. Desta
forma, poderá haver vários operadores a trabalhar em partes diferentes de um
mesmo programa (sempre em browse quality) sem ter que movimentar tapes pelo
estúdio ou esperar por longas transmissões na rede. O programa final em
qualidade broadcast fica disponível no Finished Programme Server.
Na altura em que o ATLANTIC foi desenvolvido não havia ainda uma estratégia
definida para os metadados, esta veio a desenvolver-se em projectos realizados
posteriormente com a BBC.
As soluções baseadas em Mole não ganharam muito terreno porque não foi
possível licenciar as patentes e simultaneamente porque os broadcasters não
quiseram investir em equipamento deste género, mais caro, quando os fabricantes
dos seus equipamentos habituais não recomendavam a utilização de Long GOP no
estúdio.
Conclusões
Vários formatos de codificação e de transmissão têm vindo a ser desenvolvido e
começam a estar standardizados. As suas potencialidades são imensas quando
aliados a uma rede fiável, mas esse continua a ser um problema: ainda não é muito
fácil ter uma rede que transporte a informação de forma garantida e mais difícil
ainda é comunicar entre os vários equipamentos.
A avaliar pelas soluções profissionais estudadas neste documento, ainda há uma
grande discordância sobre qual o formato a utilizar e enquanto não houver
standards bem definidos as vantagens do trabalho em rede não são tão abismais
como num futuro próximo porque o grande investimento é feito em equipamento
que não pode ser complementado com material de outros fabricantes.
Por outro lado, a centralização de informação em servidores e transmissão por
rede assim como todas as facilidades e ganhos a nível de tempo, recursos humanos
e custos envolvidos trazem benefícios reais e imediatos para quem procura
começar ou tem os seus equipamentos em fim de tempo de vida.
