O documento aborda a introdução à multimídia, explorando aspectos como compressão de vídeo, codificação de áudio e vídeo, e escalonamento de processos multimídia. Discorre sobre tecnologias de distribuição, qualidade de serviço e algoritmos de escalonamento, incluindo RMS e EDF. Além disso, analisa alocação de arquivos em discos e estratégias de caching para otimização no acesso a dados multimídia.

1. Equipe: André Felipe Marcelo Fernandes Thales Pordeus DI – UFPB – Maio 2007

2. Introdução à Multimídia Arquivos Multimídia Compressão de Vídeo Escalonamento de Processos Multimídia Características dos Sistemas Multimídia Paradigmas de Sistemas de Arquivos Multimídia Alocação de Arquivos em Discos Caching Escalonamento de Disco para Multimídia Dúvidas e Sugestões Referências 26/05/09 17:23

3. Filmes, clipes, músicas digitais; O termo “Multimídia” : Áreas de atuação: cinema, jogos para PCS... Cargo chefe: Vídeo sob demanda ( Vídeo-on-demand ); 26/05/09 17:23 Algo que utiliza mais de um meio (ex.: texto e imagens) ou Documento que utiliza dois ou mais meios contínuos

4. Diferentes tecnologias de distribuição local: 26/05/09 17:23 ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Loop (par trançado de cobre) TV a Cabo (fibra ótica)

5. Diferentes tecnologias de distribuição local: Chips especiais para decodificação e descompressão de vídeo; Possui CPU, RAM, ROM; Interface ADSL ou para cabo; Set-top box 26/05/09 17:23

6. Tem duas características fundamentais: Usa taxa dados extremamente altas; Requer reprodução em tempo real. Obs: 1 Mbps = 10 6 bits/s 1 GB = 2 30 bytes 26/05/09 17:23

7. Qualidade de Serviço Largura de banda média disponível; Atraso mínimo e atraso máximo; Probabilidade de perda de bit; Porção de uso da CPU, buffers de memória, capacidade de transferência de disco e largura de banda de rede. Algoritmo para controle de admissão 26/05/09 17:23

8. Um filme pode consistir de vários arquivos: 26/05/09 17:23

9. Codificação de Áudio Ondas de áudio convertidas para a forma digital Voltagem Elétrica como entrada; Número Binário como saída. Onda senoidal Amostragem a Amostra em cada ∆T segundos passos de 0,25 26/05/09 17:23

10. Codificação de Áudio Erro induzido por amostragem infinita Ruído de Quantização Exemplos de sons amostrados: Telefone ( PCM – Pulse Code Modulation ); Áudio de CDs; MP 3 – Compressão de até dez vezes. Atualmente, gravação e edição de vídeo profissional é digital. 26/05/09 17:23

11. Codificação de Vídeo Olho humano: Não percebe uma seqüência de 50 ou mais imagens/s como imagens discretas; Quadro: feixe de elétrons percorre rapidamente de um lado para outro da imagem e lentamente de cima para baixo; 26/05/09 17:23 Campo = meio-quadro; Técnica de Entrelaçamento; Progressivo.

12. Codificação de Vídeo 26/05/09 17:23 Padrão de Varredura usado para vídeo e TV NTSC

13. Codificação de Vídeo Entrelaçamento 26/05/09 17:23

14. Codificação de Vídeo Vídeo Digital Seqüência de quadros; Quadro: Grade de Pixels; 8 bits por pixel para cada uma das cores RGB; Os monitores atuais percorrem a tela atualizando as imagens da RAM de vídeo 75 vezes por segundo ou mais; Configurações comuns: 640x480 (VGA) 800x600 (SVGA) 1024x768 (XVGA) Ex: Tela XGA com 24 bits/pixel e 25 quadros/s = 472 Mbps 26/05/09 17:23

15. O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) Entrada de dados RGB Depois da Preparação do bloco NTSC(Y, I e Q); PAL (Y, U e V). 26/05/09 17:23

16. O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) Um bloco da matriz Y Os coeficientes DCT NTSC(Y, I e Q); PAL (Y, U e V). 26/05/09 17:23

17. O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) Computação dos coeficientes DCT quantizados 26/05/09 17:23

18. O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) A ordem na qual os valores são transmitidos 26/05/09 17:23

19. O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group ) MPEG- 2 tem três tipos de quadros: I, P, B Intracodificados - Imagens paradas autocontidas codificadas em JPEG Preditivos - Diferença bloco-a-bloco com o último quadro Bi-direcionais - Diferenças entre o último e o próximo quadro 26/05/09 17:23

20. O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group ) Quadros consecutivos de vídeo 26/05/09 17:23

21. Sistemas de tempo real Tempo real não-crítico Processos periódicos Alto processamento de dados Baixa latência e alto tempo de resposta Garantia da qualidade de serviço (QoS) 26/05/09 17:23

22. O escalonador deve ser altamente previsível e regular. Objetivos Previsibilidade Cumprimento dos prazos ( deadline ) Os algoritmos são preemptivos. Os algoritmos podem ser estáticos ou dinâmicos. 26/05/09 17:23

23. Processos periódicos exibindo um filme; Comportamentos previamente conhecidos e de vida curta; A executa a 30 frames/s, B a 25 frames/s e C a 20 frames/s. Taxas de quadros e requisitos de processamento podem ser diferentes para cada filme; 26/05/09 17:23

24. 26/05/09 17:23 Verificando se os processos são escalonáveis. Processo C P C/P A 10 30 0,333 B 15 40 0,375 C 5 50 0,1 Total 0,808

25. Escalonamento por Taxa Monotônica ( RMS – rate monotonic scheduling) Usado para processos que satisfaçam essas condições: Cada processo periódico deve terminar dentro de seu período; Nenhum processo é dependente de qualquer outro processo; Cada processo precisa da mesma quantidade de tempo de CPU a cada surto; Quaisquer processos não periódicos não podem ter prazos; A preempção de processo ocorre instantaneamente, sem sobrecargas. Algoritmo estático. Utiliza uma lista de prioridades fixas. 26/05/09 17:23

26. 26/05/09 17:23

27. Escalonamento por prazo mais curto primeiro ( EDF – earliest deadline first ) Algoritmo dinâmico. Mais genérico do que o algoritmo passado. 26/05/09 17:23

28. RMS x EDF RMS - funciona apenas para utilizações de CPU menores que 0,780 . EDF - qualquer conjunto de processos escalonáveis e com uma ocupação de 100 por cento de CPU 26/05/09 17:23

29. 26/05/09 17:23 O acesso tradicional dos sistemas de arquivos teve de ser estendido. Esforços em novas estruturas de armazenamento e técnicas de recuperação. Classificados de acordo com a arquitetura Sistemas de arquivos dividido Sistemas de arquivos integrados De acordo com os tipos de dados

30. Servidor Pull Servidor Push 26/05/09 17:23

31. Funcões de controle VCR Rebobinamento é fácil colocar próximo quadro em zero Avanço e retrocesso rápidos são mais complicados Compressão torna complicado o movimento rápido Arquivo especial contendo, por ex., cada um dos quadros múltiplos de 10 26/05/09 17:23

32. Vídeo quase sob Demanda Novo fluxo iniciando em intervalos regulares 26/05/09 17:23

33. Vídeo Quase sob Demanda com Funções VCR Armazenar para retroceder (rewind) 26/05/09 17:23

34. Alocação de um arquivo em um único disco Intercalação Vídeo, áudio e texto em um único arquivo contínuo por filme 26/05/09 17:23

35. Duas estratégias alternativas de organização de arquivos Pequenos blocos de disco Grandes blocos de disco 26/05/09 17:23 Q Q P S b

36. Duas estratégias alternativas de organização de arquivos Ponderação entre blocos de tamanho pequeno e grande Índice de quadros uso intensivo da RAM durante a reprodução do filme pouca perda de disco Índice de bloco (sem quebra de quadros entre os blocos) pouco uso da RAM muita perda de disco Índice de bloco (permitida a quebra de quadros entre blocos) pouco uso da RAM sem perda de disco posicionamentos extras 26/05/09 17:23

37. Alocação de Arquivos para Vídeo Quase sob Demanda Alocação ótima de quadros para vídeo quase sob demanda 26/05/09 17:23

38. Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco Lei de Zipf para N = 20 Quadrados representam as 20 maiores cidades dos EUA classificação pela ordem 26/05/09 17:23

39. Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco Distribuição órgão-de-tubos dos arquivos em um servidor filmes mais populares no meio do disco próximo mais popular ao lado (direito e esquerdo) etc 26/05/09 17:23

40. Alocação de Múltiplos Arquivos em Múltiplos Discos Organização de arquivos multimídia em múltiplos discos Sem distribuição Mesmo padrão de distribuição por todos os arquivos Distribuição com revezamento Distribuição aleatória 26/05/09 17:23

41. Caching de blocos Dois usuários, mesmo filme 10s fora de sincronia Fundindo dois fluxos em um 26/05/09 17:23

42. Caching de Arquivos Maioria dos filmes armazenados em DVD ou fita copia para disco quando necessário resulta em longo tempo de início mantém os filmes mais populares em disco Pode manter os primeiros minutos de todos os filmes em disco começa o filme a partir daí enquanto busca o restante 26/05/09 17:23

43. Escalonamento estático de disco Em um ciclo, cada filme pede um quadro 26/05/09 17:23

44. Escalonamento dinâmico de disco Algoritmo Scan-EDF - Usa prazos e números de cilindros para o escalonamento 26/05/09 17:23

45. 26/05/09 17:23

46. 26/05/09 17:23