Bitsquevolen

Blog divulgatiu en telecomunicacions i aeronàutica de la comunitat EETAC

By

Un astronauta a classe?! Amb Internet a l’aula, sí! (I)

pedro_duque_eetac

Conferència de Pedro Duque a L’EETAC

Gaudir d’una xerrada d’un astronauta és un fet realment extraordinari. Aquest va ser el cas a la conferència que l’astronauta de l’ESA Pedro Duque va realitzar el passat 23 de novembre, organitzada per l’EETAC, amb la col.laboració de l’Ajuntament de Castelldefels i emmarcada en les activitats de la Setmana de la Ciència 2012.

Més de 2000 persones del Campus de Castelldefels i de 40 centres de secundària van poder seguir la xerrada i fins i tot fer preguntes a en Pedro Duque. Com ho vam aconseguir si a la sala on es feia la xerrada només hi caben 160 persones?! La resposta és utilitzant Internet i emetent en streaming de vídeo. Potser a algú li pot semblar evident i fins i tot fàcil, però ja veureu que per a fer-ho amb garanties té el seu entrellat.

Si ho formulem com un problema o com un repte per a un enginyer de xarxa, el nostre  enunciat seria el següent:

Tenim una sala d’actes on tindrà lloc la conferència i dues sales més al Campus habilitades per a seguir-la en paral·lel.  A la vegada volem que tots els centres de secundària que ho desitgin puguin seguir la conferència sense necessitat de desplaçar-se. Aquestes sales i centres són la nostra audiència. Finalment, tothom ha de poder fer arribar preguntes a en Pedro Duque. Una tria de les mateixes serà contestada per l’astronauta. És a dir, volem que hi hagi interactivitat.

Com ho solucionaríeu?

Per a resoldre aquest problema el separarem en tres parts:

Adquisició d’àudio i vídeo i realització 

En aquesta conferència, com en moltes d’altres, es tractava de fer arribar tres tipus d’informació: la veu i la imatge del ponent i la presentació de diapositives amb la qual il·lustrava la seva conferència.

D’aquesta feina se’n va encarregar IGLOR, empresa formada per titulats de l’EETAC dels estudis equivalents al  Grau en Enginyeria de Sistemes de TelecomunicacióGrau en Enginyeria Telemàtica i Master of Science in Telecommunication Engineering & Management (MASTEAM). IGLOR va utilitzar una càmera de gravació professional, va capturar l’àudio del micròfon del ponent i la imatge del seu PC gràcies a la taula de control que disposa la Sala d’Actes de l’Escola.

Amb una taula de mescles professional i el seu bon fer es va encarregar d’anar combinant la imatge de Pedro Duque i la seva presentació.

Mescladora : Sony AWS-G500HD – Anycast Station

Sony Anycast Station, la taula de mescles emprada per juntar el fluxos d'àudio i vídeo. ©SONY

Sony Anycast Station, la taula de mescles emprada per juntar el fluxos d’àudio i vídeo. ©SONY

Aquest mesclador va permetre capturar l’àudio de la taula de mescles de la Sala d’Actes de l’EETAC i el vídeo de les  càmeres, que veurem després, i els ajuntava tot en un sol flux. Això permet, entre d’altres coses, obtenir la imatge i l’àudio de fonts diferents i fer un muntatge en temps real amb vídeo.

Càmeres: Sony HXR-NX5E

 

HXR-NX5E, la càmera emprada per fer l’adquisició de vídeo.

HXR-NX5E, la càmera emprada per fer l’adquisició de vídeo. ©SONY

Aquesta càmera de vídeo professional permet captar vídeo amb mida de 1920 píxels per 1080 línies amb una taxa de 24Mbps. Podem entendre com ho fa seguint els següents càlculs. En primer lloc la càmera agafa més línies de píxels dels que després veurem. Concretament genera:

2376 píxels/línies (1920 visibles) * 1250 línies (1080 visibles) * 25 imatges/segon = 74.25 Megamostres/segon.

Per a cada mostra cal indicar quina és la seva luminància i crominàncies (color). Per a fer-ho es té en compte que l’ull humà distingeix els grisos amb més facilitat que els colors. Per aquest motiu dediquem el doble d’informació a representar la luminància que a les crominàncies, concretament el doble. Tècnicament, això s’anomena 4:2:2 (noteu la proporció de 2 a 1 a 1).

Continuant amb el càlcul i tenint en compte la luminància (Y) i crominàncies (Cb i Cr):

(74.25 Y + 37.125 Cb + 37.125 Cr) Megamostres/segon * 10 bits/mostra = 1.485 Gbits/s ≈ 1.5Gbits/s.

per tant, en principi el vídeo suposa un flux a 1.5Gbits/s (1500 milions de bits per segon), una taxa massa gran per ser transmesa. De fet, la càmera és capaç de comprimir-ho a 24Mbps; 1500/24 = 62.5 vegades més petit. És a dir, representem el mateix vídeo amb menys bits. Això ho fa el còdec H.264/MPEG-4 AVC, que possiblement coneixeu pels fitxers amb extensió mp4. La compressió no és màgica; perdem una mica d’informació en el procés, però els codificadors moderns ho fan de manera que l’ull humà pràcticament no ho nota.

Caldria sumar també la taxa de bits necessària per enviar l’àudio. No ho farem per simplificar i perquè en realitat és molt més petita, no calen tants bits com pel vídeo (compareu el que us ocupa una cançó en mp3 amb un videoclip en mp4, per exemple).

Arribat a aquest punt, la pregunta és, aquesta compressió és suficient per poder enviar directament aquest vídeo a la nostra audiència?  És a dir, la xarxa que uneix les sales del Campus i els centres de secundària està preparada per a rebre un flux a 24Mbps? Hi ha les mateixes restriccions al Campus que als centres?

Com ho van fer els nois d’IGLOR? La resposta a aquestes preguntes i més a la següent entrada del bitsquevolen! Només heu d’estar atents al blog i/o xarxes socials de l’EETAC.

Entrades relacionades:

  • Un astronauta a classe?! Amb Internet a l’aula, sí! (II)