ACERCA DE VIDEOCONFERENCIA

1.- QUE ES VIDEOCONFERENCIA?La videoconferencia es una tecnologa que proporciona un sistema de comunicacin bidireccional de audio, video y datos que permite que las sedes receptoras y emisoras mantengan una comunicacin simultnea interactiva en tiempo real. Para ello se requiere utilizar equipo especializado que te permita realizar una conexin a cualquier parte del mundo sin la necesidad de trasladarnos a un punto de reunin.

La videoconferencia involucra la preparacin de la seal digital, la transmisin digital y el proceso de la seal que se recibe. Cuando la seal es digitalizada esta se transmite va terrestre o por satlite a grandes velocidades.

Para que la videoconferencia se realice se debe de comprimir la imagen mediante un CODEC. Los datos se comprimen en el equipo de origen, viajan comprimidos a travs de algn circuito de comunicacin, ya sea terrestre o por satlite y se descomprime en el lugar de destino.2.- APLICACIONESHoy en da la videoconferencia es una parte muy importante de las comunicaciones es por esa razn que da con da se van descubriendo nuevas aplicaciones de esta tecnologa entre las aplicaciones ms comunes dentro de la educacin tenemos: Educacin a distancia Investigacin y vinculacin Reuniones de academia Formacin continua Reunin ejecutiva Simposium Congresos Conferencias Cursos Seminarios Otros

3.- A QUIEN BENEFICIALa videoconferencia se ha vuelto una tecnologa que se ha colocado al alcance de todos dentro del RIV principalmente nos hemos enfocado a brindarle nuestros servicios a:

Alumnos Ya que les permite recibir una educacin de altsimo nivel con oportunidades de capacitacin solamente disponibles en institutos de primera. Tener a su disposicin tcnicas avanzadas en los campos educacionales. Recibir conocimientos impartidos por eminencias en cada tema. Tener la posibilidad de realizar cualquier pregunta a los conferencistas, con el fin de obtener las mejores respuestas a sus dudas. Asistir a las conferencias sin necesidad de abandonar el campus educacional. Acadmicos Permite impartir ctedra a distancia Mantener una comunicacin cara a cara con los estudiantes sin tener la necesidad de trasladarse a una aula de clases Asistir a conferencias sin la necesidad de abandonar el campus institucional

Investigadores Asistir a eventos importantes sin la necesidad de trasladarse al lugar sede Comunicarse con colegas cara a cara para poder intercambiar puntos de vista Impartir conferencias a distintas partes del mundo desde un punto sede

Funcionarios Asistir a eventos sin la necesidad de trasladarse Poder comunicarse con su personal sin la necesidad de estar presente Mantener una comunicacin cara a cara con otros funcionarios Usuarios externos Presenciar eventos que se desarrollan en otra parte del mundoQue son los principales consumidores de esta tecnologa.4.- TIPOS DE ENLACES Y ASPECTOS TCNICOSLos sistemas de videoconferencia operan sobre los mismos principios. Las caractersticas esenciales con las que cuentan, es la transmisin y recepcin digital.

Estos enlaces pueden establecerse sobre satlite, cable, fibra ptica etc., y sus velocidades de conexin pueden ir desde los 64 Kbps, hasta 2 Mbps de acuerdo con el ancho de banda que se tenga.

A principios de la dcada pasada se necesitaban 6 Mbps para transmitir la Videoconferencia, requerimiento que a finales de los aos 80 pas a 2 Mbps

Desde principios de la dcada actual, es posible la transmisin de Videoconferencia sobre lneas digitales conmutadas de 64 Kbps

Los datos se comprimen en el equipo de origen, viajan comprimidos a travs del circuito de comunicacin y se descomprimen en el destino.

La calidad de las imgenes que percibimos est en funcin del nivel de compresin y de la capacidad de transmisin de datos.Los estndaresEl mercado estuvo restringido por muchos aos porque las unidades de videoconferencia manufacturadas por diferentes vendedores no eran compatibles.

Es claro que la explosin que ahora experimentamos est directamente relacionada a el estndar desarrollado por el grupo 3 del Comit Consultivo Internacional para la Telefona y Telegrafa (CCITT), el cual hace posible que las unidades de videoconferencia de diferentes fabricantes sean compatibles.

El mercado de la videoconferencia punto a punto estuvo restringido por la falta de compatibilidad hasta que surgi la recomendacin de CCITT H.261 en 1990, con lo que el mercado de la videoconferencia ha crecido enormemente.

Hay otros tres factores que han influido en este crecimiento, el primero es el descubrimiento de la tecnologa de videocompresin, a partir de la cual, el estndar est basado.

Mediante la combinacin de las tcnicas de la codificacin predictiva, la transformada discreta del coseno (DCT), compensacin de movimiento y la codificacin de longitud variable, el estndar hace posible el transmitir imgenes de TV de calidad aceptable con bajos requerimientos de ancho de banda, anchos de banda que se han reducido lo bastante para lograr comunicaciones de bajo costo sobre redes digitales conmutadas.

El segundo factor que ha influido es el desarrollo de la tecnologa VLSI (Very Large System Integration), la cual redujo los costos de los codecs de video. Ahora en el mercado se encuentran chips mediante los cuales se pueden implantar las tecnologas DCT y de compensacin de movimiento, partes del estndar.

El tercer factor es el desarrollo de ISDN (Integrated Services Data Network; Red Digital de Servicios Integrados), la cual promete proveer de servicios de comunicaciones digitales conmutados de bajo costo.

El acceso bsico de ISDN consiste de dos canales full dplex de 64 Kbps denominados canales B y un canal tambin full dplex de 16 Kbps denominado D.

El estndar H.261 est basado en la estructura bsica de 64 Kbps de ISDN. Esta da nombre al ttulo de la recomendacin H.261 "Video Cdec para servicios audiovisuales a PX64 Kbps".

Aunque tomar varios aos para que ISDN est disponible globalmente, los videos codecs que cumplen con el estndar H.261 pueden ya operar sobre las redes de comunicaciones actualmente disponibles.

Los Estndares que el RIV ocupa para la transmisin de videoconferencias son:Estndar H.320El H.320 describe normas para la videoconferencia punto a punto y multipunto en las Redes Digitales de Servicios Integrados ISDN. Este estndar gobierna los conceptos bsicos para el intercambio de audio y vdeo en el proceso de comunicacin.Estndar H.323La norma H.323 proporciona una base para las comunicaciones basado en el protocolo de Internet IP, definiendo la forma cmo los puntos de la red transmiten y reciben llamadas, compartiendo las capacidades de transmisin de audio, vdeo y datos.Las redes digitales que soportan videoconferencia son: RDSI: Red Digital de Servicios Integrados (1 acceso bsico = 2 x 64 Kbps.= 1 BRI). IBERCOM: Lnea digital de alta velocidad ( 64 Kbps. por lnea). Satlite: Retevisin-Hispasat u otros ( n x 64 Kbps. por canal ) Punto a Punto: Lneas digitales de 64 Kbps. o 2 Mbps. Multipunto: Lneas digitales de 64 Kbps. o 2 Mbps.El Servicio que ofrecemos esta basado en distintas formas de conexin debido al equipo instalado en cada sede y a los enlaces con los que cuentan.Ir arribaTipo de enlacesPunto a Punto DesktopPunto a Punto Uno a GrupoPunto a Punto Grupo a GrupoMultipunto Dos o ms sedes enlazadasPunto a PuntoDefinicin Tcnica: Conexin directa entre dos sitios, su gestin se realiza mediante la negociacin bilateral entre los dos sitios, marcando a una IP o a un nmero ISDN.Definicin por Clase: Es aquella que puede llevarse a cabo los siguientes tipos de sesin:Un profesor hacia un alumnoUn profesor con un grupo de alumnosUn grupo hacia otro grupoMultipuntos:Definicin Tcnica: Conexin a travs de videoconferencia entre tres o ms sitios, cada terminal recibe as permanentemente las imgenes de las otras salas y las visualiza simultneamente en pantallas separadas o en una sola pantalla utilizando la tcnica de divisin de pantalla. Se utiliza un MCU para poder realizar la conexin entre las sedes participantes.Definicin por Clase: Es cuando se establece comunicacin entre tres o ms lugares distintos realizando una reunin virtual entre:Un profesor a varios alumnosUn grupo hacia otros gruposProtocolosUn protocolo es un conjunto de reglas de comunicaciones entre dispositivos (e.g. computadoras, telfonos, enrutadores, switchs, etc). Los protocolos gobiernan elformato,sincronizacin,secuenciaycontrol de errores. Sin estas reglas, los dispositivos no podran detectar la llegada de bits.Protocolos de audioG.711G.722G.728G.729Protocolos de videoH.261H.263H.263+H.263++H.264ParametrosNmero de cuadros por segundo (fps)7.5153060Tamao de ventana (resolucin)QCIFCIF4CIFIr arriba5.- REQUERIMIENTOSCodecCodificador-Decodoficador, que captura las seales de audio y video y las comprime para ser transmitidas a un sitio remoto.Sistema de audioEl sistema de Audio distribuye la seal de voz y recibe. Como sistema de audio, se puede lograr lo siguiente: Acustica, cancelacin de eco y supresin de ruidos, adaptandose a las caractersticas acsticas de la sala.El sistema de audio se conforma por: MicrofonaInalmbrica y/o Almbrica BocinasPlafn o base Mezcladoras Ecualizacin de la sala AmplificadorSistema de videoEl sistema de video permite observar la imagen del sitio remoto y del sitio local, permite ver las diapositivas, grficas, videos, etc., de manera local o las que envian del sitio remoto.El sistema de video se conforma por: Cmara robtica Videoproyector Televisor (s) Pantalla Cmara de documentosIluminacin Fra y/o clida Fluorescente DicroicasEnlaces Internet I2 ISDN Dedicados

Velocidad de transmisin 128 kbps 256 kbps 384 kbps 512 kbps o msLa velocidad estandar de transmisin es de 384 kbps.Ir arriba6.- OTROS ASPECTOS RELEVANTESOtros aspectos relevantes para la adecuacin de una sala de videoconferencia. Acondicionamiento arquitectnico Acondicionamiento acustico Mobiliario Iluminacin adecuada Automatizacin

OTRO RESUMENQUE ES MPEG?

La transmisin digitalizada de imgenes se enfrenta al elevado ancho de banda necesario y a la elevada calidad exigida. Este es el caso de la televisin de alta definicin (HDTV).En 1988 se crea el comit MPEG, (Moving Pictures Expert Group ,formalmente conocido como ISO/IEC JTC1/SC29/WG11) con el fin de desarrollar una tcnica de codificacin de vdeo y su audio asociado capaz de reducir la tasa binaria al entorno de los 1,5 Mbit/s. La calidad de la seal codificada debera ser lo suficientemente apropiada para su posible empleo en aplicaciones que integrasen vdeo, sonidos, imgenes, texto y grficos.

Las tres partes fundamentales de este estndar describen un algoritmo de descompresin de vdeo, audio y una trama para el transporte de los datos obtenidos.Los respectivos procesos de compresin no estn definidos, lo que permite plena libertad en su realizacin, aunque su resultado debe garantizar la sintaxis establecida.

Posteriormente el comit MPEG prosigui en la bsqueda de un algoritmo de codificacin de alta calidad para cubrir los campos de distribucin de seales de TV y HDTV con sonido multicanal(envolvente o surround), manteniendo una cierta compatibilidad con MPEG-1. Surge as el MPEG-2 o recomendacin ISO/IEC IS 13818.El MPEG-2 mantiene una estructura muy similar a la de MPEG-1 pero incluye mejoras y abarca ms formatos de codificacin y multiplexacin.

TRAMA DE SISTEMA

Los sistemas MPEG definen las reglas sintcticas y semnticas que permiten la multiplexacin en una sola trama (trama de sistema) de diferentes canales de audio, vdeo y datos junto con la informacin temporal necesaria para permitir la reproduccin sincronizada y continuada de los mismos.Esta trama es adecuada tanto para almacenamiento en sistemas digitales como para su transmisin por diferentes medios (radio, satlite, cable,...)

Trama de sistema MPEG-1

Adems de la multiplexacin de los diferentes canales, la capa de sistema incluye informacin suficiente para llevar a cabo las siguientes funciones: 1- Presentacin sincronizada de los diferentes canales. 2- Manejo de los buffers de los decodificadores de audio y vdeo. 3- Arranque de los decodificadores. 4- Acceso aleatorio dentro de la trama. 5- Identificacin de tiempo.Sincronizacin y manejo de buffers:Estas funciones se llevan a cabo mediante marcas temporales(time-stamps) incluidas dentro de la trama.Estas marcas se denominan: PTS: Presentation Time Stamp. DTS: Decoding Time Stamp. SCR:. Source Clock Reference.Se miden en unidades del reloj del sistema(System Time Clock STC- de 90 kHz)A partir de los SCR se recupera la base de tiempos del sistema de 90 kHz.Los decodificadores de audio y vdeo utilizan los DTS y PTS para determinar el momento en que deben llevar a cabo la decodificacin.La recomendacin MPEG define un decodificador ideal llamado STD (System Target Decoder) utilizado como modelo de referencia. Una trama de sistema es correcta si puede decodificarse sin errores en el STD.Estructura de la trama:Est formada por una o ms tramas elementales de audio, vdeo y datos multiplexadas.Cada una de las tramas de audio y vdeo estn formadas por "unidades de acceso" (UA) que contienen la informacin comprimida de una "unidad de presentacin"(UP). UP vdeo: imagen (frame). UP audio: grupo de muestras (audio frame).Cada trama elemental se divide en packets.Un packet incluye: Datos codificados. Cabecera formada por un cdigo de identificacin del packet (Packet Start Code) adems de informacin de sincronizacin (time-stamps PTS y DTS).Los packets se organizan en packs.Cada pack est formado por: Cabecera: Contiene un cdigo de identificacin del pack ( Pack Start Code) , un time-stamp SCR e informacin de velocidad binaria del pack. Cero o ms packets de tramas individuales.La sincronizacin del sistema se consigue mediante los SCR, DTS y PTS. La base de tiempos del sistema se recupera a partir de los SCR.A continuacin, los decodificadores de vdeo y audio utilizan los DTS y PTS contenidos en los packets para determinar el momento en que deben llevar a cabo la decodificacin y la presentacin de las UP de audio y vdeo.

Trama de sistema MPEG-2

Es una ampliacin en capacidad y funcionalidad de la trama MPEG-1.Entre las funciones adicionales que aporta la trama de sistema MPEG-2 cabe destacar: Dos tipos de trama de sistema: Trama de programa y Trama de Transporte cada una para un cierto tipo de aplicaciones. Definicin de un sistema de informacin que identifica los contenidos de la trama. Soporte para la transmisin de canales criptografiados. DSMCC(Digital Storage Media Command Control) que permite la reproduccin de forma estndar de tramas de sistema almacenadas en sistemas de almacenamiento digital.Los canales individuales de audio, vdeo y datos se organizan en packets denominados PES packets(Packetized Elementary Streams) que se multiplexan de distinta forma segn se utilice la trama de programa o de transporte.Trama de Programa: Para entornos sin errores. Similar a la de MPEG-1.Trama de Transporte: Para entornos con errores, por ejemplo en la transmisin por diferentes medios( cable, fibra ATM, satlite, radio,...). Esta es la que se utiliza el la transmisin de TV digital va satlite.Esta trama combina varios programas con bases de tiempos comunes o independientes, conteniendo cada uno de ellos un nmero variable de PES packets de audio, vdeo y datos.La multiplexacin de estos packets se realiza mediante estructuras denominadas Transport Packet que tienen un tamao constante de 188 bytes.

TRAMA DE VIDEO

Trama de vdeo MPEG-1

El algoritmo de codificacin de vdeo MPEG es asimtrico ya que la mayor parte de la carga de procesamiento recae en el codificador, simplificando considerablemente la complejidad del decodificador. Se alcanza una alta tasa de compresin a costa de unas prdidas de calidad aceptables basndose en dos tcnicas de codificacin:1.-Reduccin de la redundancia temporal.Se definen 3 tipos de cuadros de imagen: Intra (I), predictivos (P) y bidireccionales o interpolados (B).Los cuadros I son codificados sin referencia temporal alguna a cuadros anteriores o posteriores. Son puntos de acceso a bsquedas aleatorias. Los cuadros P son codificados ms eficientemente empleando prediccin por compensacin de movimiento sobre un cuadro I o P anterior, pudiendo ser referencia para futuros cuadros P.Los cuadros B son los que presentan la mayor tasa de compresin. Emplean compensacin de movimiento sobre cuadros I o P, tanto pasados como futuros (prediccin bidireccional). No pueden emplearse como referencia.Las compensaciones de movimiento se realizan sobre pequeas zonas de imagen de 16x16 pixels (macrobloques), buscando en cuadros de referencia anteriores y posteriores el mismo patrn de la zona de imagen en cuestin y proporcionando finalmente los vectores de movimiento detectado.2.-Reduccin de la redundancia espacial.La imagen diferencia entre la entrante y la predicha es codificada empleando la tcnica de la transformada discreta del coseno (DCT) a nivel de macrobloque.Es una transformacin espacio-frecuencia que concentra gran parte de la informacin en los coeficientes de baja frecuencia.A continuacin se aplica un proceso de cuantificacin , con prdidas de informacin controladas por el nivel de llenado de los buffers de salida de datos codificados, y aplicado en menor medida a las zonas de baja frecuencia, en las que el ojo es ms sensible.Los coeficientes resultantes son transformados en otros de manera que los eventos ms probables son codificados con un menor nmero de bits (codificacin entrpica).El modelo de sistema de codificacin de vdeo es el siguiente:

En el codificador, la primera operacin a realizar es la provisin de imgenes de vdeo con la resolucin deseada y muestreando por separado las componentes de luma y de croma.A continuacin la secuencia de imgenes se reordena para permitir la codificacin previa de las referencias futuras(I o P) de los cuadros B.I1 B2 B3 P4 B5 B6 P7 B8 B9 I10 B11 B12...-> I1 P4 B2 B3 P7 B5 B6 I10 B8 B9 P13 B11...A continuacin se hace la estimacin del movimiento, el cual genera un conjunto de vectores y una imagen estimada.La diferencia entre el cuadro original y el estimado (error de estimacin) es transformada mediante la DCT y posteriormente cuantificada (Q).Por ltimo sufre un proceso de codificacin entrpica antes de pasar al buffer de salida. La diferencia entre el nivel de llenado y el de vaciado de esta buffer regula el tamao del escaln de cuantificacin por lo que tambin regula el factor de compresin.

Trama de vdeo MPEG-2

Las mejoras con respecto a la de MPEG-1 son: El algoritmo est orientado para la codificacin de seales de televisin convencional, mejorada (EDTV) y alta definicin (HDTV). Formato entrelazado (2 campos/cuadro) y progresivo (1:1). Escalabilidad espacial, temporal o de calidad. Una misma trama puede proporcionar diferentes resultados segn la parte de la misma que se decodifique. Calidad de imagen igual o superior a las transmisiones analgicas. Rango de velocidades de compresin muy amplio dependiendo del tamao de imagen.

TRAMA DE AUDIO

La codificacin de audio MPEG-1 proporciona un mtodo de compresin de audio de alta calidad.El algoritmo se basa en un modelo de percepcin del odo humano para determinar qu seales estn enmascaradas y, por tanto, pueden eliminarse sin que se produzca prdida apreciable en la calidad percibida por el oyente.Las caractersticas principales del algoritmo son: Frecuencias de muestreo de 32, 44.1 y 48 kHz con 16 bits por muestra. Uno o dos canales de audio con cuatro modos posibles de funcionamiento: mono, dual, estreo y joint estreo. Velocidades binarias de salida desde 32 hasta 192 Kb/s por canal. Tres capas que van de menor a mayor calidad. La trama puede incluir datos auxiliares adems de la informacin de audio.El modelo del sistema de codificacin de audio en MPEG:

La trama de audio MPEG-2 aporta nuevas funciones: Audio multicanal. Sonido envolvente (surround). Son 3 canales frontales, 2 canales traseros y un canal de refuerzo de graves. Soporte para audio multilinge. Nuevas frecuencias de muestreo (16, 22.05 y 24 kHz).Para mantener la compatibilidad con la trama MPEG-1, la trama MPEG-2 se construye en torno a dos canales principales mientras que el resto de la informacin necesaria para los canales surround o multilinges se incluyen en la zona de datos auxiliares.

CONCLUSIONES

MPEG-2 se usa en la transmisin de seal de TV tanto por cable como por satlite, incluyendo la TV de alta definicin HDTV. Presenta una excelente relacin de compresin de imagen y una muy buena calidad. Otra ventaja es que dado que la mayor complejidad est en la fase de codificacin, se alivia la fase de decodificacin simplificndose y abaratndose el hardware necesario.