Sistema de ingesta y almacenamiento multicanal de video

Como hemos comentado en otros post, las necesidades de grabación de video o Televisión son muchas y muy variadas, y El Real Madrid, también tiene la necesidad de grabar canales de televisión con objeto de poder analizar su forma de jugar y la de otros equipos y para ello El Real Madrid ha puesto su confianza en TebasDVR

La necesidad

 El Real Madrid F.C. deseaba analizar los partidos de cada una de las jornadas de liga, con dos propósitos muy concretos, por un lado obtener un DVD con la copia del partido en el menor tiempo posible, para poder entregar un par de copias a los entrenadores a su salida del vestuario, 15 minutos después del partido, la otra necesidad consiste en poder segmentar las jugadas especificas de cada partido, ya bien sea propio o de equipos o de otros equipos, como jugadas a balón parado, técnicas de fuera de juego, intervenciones del guardameta o cualquier otro tipo de acción.

 Una vez segmentadas estas jugadas necesitaba publicarlas en su sistema de catalogación y video bajo demanda, para que estuvieran a disposición de los entrenadores, para trabajar con ellas durante la temporada.

 Una Primera solución

 El Real Madrid había implementado una solución basada en 10 servidores, cada uno con una tarjeta capturadota y una codificación por software en formato MPEG 2 compatible DVD, además de contar también con algún grabador DVD con disco duro para la generación de DVD de forma rápida, ya que el material grabado por los servidores, después había que copiarlo al una estación de trabajo, editarlo con un software de edición MPEG 2 para quitarle publicidad. Generar el DVD y grabarlo. Esto resolvía la primera de sus necesidades, una segunda edición de las secuencias de interés, debía ser realizada y enviar estos “cortes” a un transcodificado que convierta de MPEG 2 a H264 para publicar las jugadas en el sistema de documentación.

 La solución TebasDVR

 Instalando un Servidor TebasDVR de 10 canales, El Real Madrid no solo ha resuelto con un solo sistema la grabación de todos los partidos que necesita grabar el fin de semana, también dispone de la ventaja de que todos los videos se graban en un almacenamiento central dentro del propio servidor. Los editores se conectan al servidor TebasDVR con su herramienta cliente, acceden al partido que quieren editar, visualizan la tira de fotogramas que el servidor ha extraído cada cierto tiempo y pueden ver fácilmente donde esta la publicidad que tienen quitar, realizan las marcas de edición y conforman el nuevo fichero, desde la misma herramienta, convierten a formato DVD y graban el DVD físico. Con respecto a la publicación en su sistema de gestión de contenido, desde la edición marcan los diferentes clips de interés, generando una versión en H264 que el sistema envía de forma automática a un destino FTP o local en su red, desde donde se publica en el gestor.

 Ventajas que ha supuesto la solución TebasDVR

Con TebasDVR se almacenan todas las grabaciones en un mismo servidor, con lo que los operadores no tienen que conectarse a un servidor u otro dependiendo que partido quieran editar. Además TebasDVR se encarga de la gestión de borrados de aquellas grabaciones que cumplen con las condiciones de ser eliminadas, por que ya han sido editadas y publicadas y son más antiguas de una fecha definida.

 Como TebasDVR dispone de control de matriz, se automatizan los cruces de la matriz en base a las grabaciones planificadas en la parrilla de grabaciones, y no solo tenemos acceso a los 10 canales de TebasDVR, podemos programar un cambio de matriz para cualquier cruce entrada-salida, con control horario, una funcionalidad interesante, de la que no se disponía con el otro sistema.

 TebasDVR genera una tira de fotogramas del video grabado a modo de Storyborad, configurable en tiempo en el servidor, lo que permite ver muy fácilmente donde esta la publicidad, o incluso las jugadas interesantes.

 Una funcionalidad que ha supuesto una mejora sustancial es que TebasDVR permite editar un video que esta siendo grabado en ese mismo momento, de manera que una vez terminada la primera parte del encuentro, podemos editarla sin esperar la final del partido. Cuando termina este, ya habremos marcado el comienzo de la segunda parte, nos posicionamos en el final, y generamos el conformado, DVD y grabación en un tiempo mínimo.

 Las capacidades de edición son superiores que las que tenían antes, obviando la necesidad de buscar los ficheros y accediendo a ellos por criterios de búsqueda, como canal, fecha y hora, y leyendo el video grabado directamente en el servidor, evitando así tiempos de copiado a las estaciones de trabajo.

 ¿Existe algún inconveniente con respecto a su antiguo sistema? ¿Cómo se ha resuelto?

 Un sistema como el que el Real Madrid tenía, de un solo servidor por canal de grabación supone una arquitectura distribuida, en caso de fallo de uno de los servidores, perdemos la grabación de un canal, y con que tengamos un servidor de backup para los 10 canales, podemos configurar manualmente este para que se encargue de grabar lo que estaba grabando el servidor que hemos perdido.

 En una arquitectura centralizada como la de TebasDVR, si el servidor tiene un problema dejamos de grabar 10 canales, es decir, todas nuestras grabaciones, por esta razón se ha instalado un servidor TebasDVR de backup, con idénticas características, que realiza de forma automática cada una de las funciones que ejecuta el servidor principal, en caso de un problema en este ultimo, el backup toma el control de la matriz, y conecta a los usuarios a su almacenamiento y a su base de datos, para que puedan seguir trabajando, de esta forma, no perdemos ni contenido, ni prestación de servicio.

 Agradecimientos

Agradecemos tanto al Real Madrid F.C como a Ingevideo, compañía que ha realizado esta instalación su confianza en nuestra tecnología.

El presente post describe la arquitectura y funcionalidades del Servidor TebasDVR, una arquitectura innovadora que irá creciendo en funcionalidad a través de sus próximas versiones, describiremos el servidor de 16 canales marcando las diferencias con los servidores de menor densidad.

¿De que partes consta el servidor TebasDVR?

TebasDVR está configurado sobre tecnología i7, ultima generación de CPU de la mano de Intel, ubicado en un chasis con la capacidad suficiente para albergar tanto los discos de sistema como distintas configuración de discos dependiendo de la necesidad de archivo, desde 1 TB hasta 3TB de capacidad dentro del propio servidor, en un chasis con fuente de alimentación silenciosa de 3 unidades de bastidor rack.

La tecnología PCIe elegida para los buses de comunicación nos permite albergar un hardware de codificación de video, de hasta 16 canales de entrada, este hardware de adquisición procesa las señales de video a través de procesadores (DSP) que contienen codec H264, por lo que la codificación de video en formato H264 main.profile@main.level se realiza por hardware, descargando la CPU del servidor de esta tarea, y permitiendo tareas simultaneas, como por ejemplo una segunda codificación en formato MPEG 2 main.profile@main.level de hasta 10 canales al mismo tiempo que grabamos 16 en H264.

La adquisición de audio está basada en dispositivos MOTU, con una calidad excepcional y con una densidad de 32 canales analógicos que nos permiten combinar 16 pares estéreo para los 16 canales de vídeo que TebasDVR es capaz de grabar.

Las entradas de TebasDVR son en banda base, tanto para video, con entrada PAL de conexión BCN video compuesto, como para audio, con entradas RCA audio no balanceado, TebasDVR esta diseñado para un entorno profesional, industrial o corporativo, con lo que de momento no cuenta con entradas Broadcast en componentes o SDI.

TebasDVR soporta el control de matrices de conmutación de audio/video a través de su puerto de control RS232 o bien vía IP, de manera que podemos realizar la grabación de 16 canales simultáneos pero de un espectro mucho mayor de canales, en el caso por ejemplo de que tuviéramos una matriz de 64 canales.

¿Como se usa el Servidor TebasDVR?

TebasDVR se entrega preinstalado y configurado de manera que tan solo es necesario disponerlo en nuestro bastidor de servidores, conectar las señales de video/audio, conectarlo a la red eléctrica y su correspondiente toma de alimentación, encenderlo, hacer la configuración propia de la instalación en términos de direcciones IP e integración con nuestra red de datos y TebasDVR está listo para funcionar.

El control de TebasDVR se realiza desde la herramienta cliente, que se instala en otros ordenadores o estaciones de trabajo para que se conecte al servidor que se desea controlar, se incluyen 5 licencias de esta herramienta con cada servidor TebasDVR y serán cinco conexiones las que podremos realizar simultáneamente con cada servidor de grabación.

¿Qué podemos hacer desde el cliente Tebas?

Aunque el cliente Tebas tendrá un post dedicado en este blog, explicando en profundidad sus funcionalidades, desde esta herramienta podremos acceder al planificador de grabaciones y controlar los canales de TebasDVR, controlar la matriz de conmutación, visualizar la señal que está entrando en cada canal, acceder a las grabaciones y editar el contenido de las mismas o incluso generar un DVD con esas ediciones, o publicar las ediciones en el gestor de contenidos TebasCMS.

¿Qué sucede si el servidor TebasDVR falla o tiene algún problema?

Aunque una densidad de 16 canales en un solo servidor, tiene muchas ventajas en cuanto a ahorro de costes y centralización de la información, el mayor inconveniente que incorpora tanta densidad es que si ocurre algún problema en el servidor, perderíamos la operativa de los 16 canales, para evitar ese inconveniente se ha creado un Servidor de Backup, que trabaja de manera activa, replicando las acciones del Servidor TebasDVR y que graba el mismo contenido que este, TebasDVR BackUp se comunica con su servidor principal y realiza exactamente las mismas tareas, con la única excepción del control de la matriz, que es exclusivo del servidor principal, hasta que este tiene algún problema, en cuyo caso el servidor secundario toma el control de la matriz, convirtiéndose en servidor principal y garantizando así, tanto la grabación del contenido, como la posibilidad de seguir operando y editando el mismo, a través de este servidor de backup.

¿Cuantos modelos de servidor TebasDVR existen?

TebasDVR esta dimensionado en 4, 8, 12 y 16 canales de grabación H264, desde TebasDVR 400 hasta TebasDVR 1600, siendo posible la ampliación de canales desde 4 hasta 16 a través de la adquisición de licencias de canal de grabación, y siendo necesaria una actualización de hardware cuando pasamos del servidor de 8 canales a uno de 9, ya que el hardware de captura de audio es diferente. Según este diseño, podemos adquirir un servidor de 4 canales, y ampliarlo con una licencia adicional de grabación para disponer de un servidor de 5 canales.

¿Cuántos modelos de TebasDVR Backup existen?

En cuanto al servidor de respaldo se refiere, solo existen dos modelos, TebasDVR 8 y TebasDVR 16, el primero realiza la redundancia de los servidores de hasta 8 canales de grabación y el segundo respalda el funcionamiento de los servidores hasta 16 canales, el servidor de backup dispone de tantos canales de grabación como canales tenga el servidor principal al que está respaldando.

Este articulo esta orientado a todos aquellos que tengan la necesidad de poder grabar varios canales de televisión por que de una manera o de otra encuentren interesante explotar la información que hay en ellos, ya sea desde un punto de vista informativo o para realizar un seguimiento publicitario o montar una producción a base del consabido “zapping” usando emisiones de otras cadenas. Estando en los albores del cambio de analógico a digital, se nos plantean varias posibilidades de hacer estas grabaciones,  pero para saber cual seria la más adecuada, debemos hacernos antes algunas preguntas:

¿Que formato de video necesito grabar?

Cuando se trata de grabar múltiples canales de información audiovisual, ya sea televisión o cualquier otro contenido, hay que ser equilibrado a la hora de elegir el formato de video que se necesita grabar, en definitiva, el video que vamos a grabar, va a ser siempre video digital, cuya medida de calidad y tamaño se mide en bit, o kilobits o megabits, pero al tratarse de video, cada imagen ocupara una serie de bits, y como el video son 25 imágenes por segundo un segundo vendrá a ocupar megabits, y pronto nos daremos cuenta que grabamos muchos segundos por cada canal, y que grabamos múltiples canales, así que los discos duros de nuestros sistemas se llenan a un ritmo vertiginoso de un Terabyte tras otro. Por eso es importante saber que vamos a necesitar hacer con esas imágenes y en base a eso definir el formato de grabación, que por un lado nos ofrezca la calidad necesaria para la utilidad que queremos darle y por otro lado contenga el peso de los ficheros que irán generando esas grabaciones, como ejemplo supongamos que necesitamos hacer una auditoria de noticias, en ese caso la calidad necesaria es la suficiente para poder ver la imagen y escuchar el audio, sin pretensiones de reemisión, un formato digital de grabación mpeg4 H264 500kbps (kilobits por segundo) sería mas que suficiente, y  estaríamos hablando de un tamaño de 225 Mbytes por hora de video, teniendo en cuenta que una auditoria de noticias, debería grabar los informativos de las principales cadenas nacionales y algunas de ámbito local, en sus tres diferentes ediciones, tendríamos más o menos una hora por canal para unos 8 canales de televisión, es decir 8 horas al día, o lo que es lo mismo, casi 2 GBytes diarios de información.

Si decidimos grabar la televisión digital en su formato nativo de emisión, debido a que vamos a utilizar esas imágenes bien para una auditoria de publicidad donde debemos leer los textos de aviso legal de los anuncios, o bien por que queremos extraer piezas de video de los diferentes programas de televisión para editar un programa de zapping, estaríamos hablando de un formato MPEG 2 a una tasa de compresión de 4,5 Mbits por segundo de media, y deberíamos hacer grabaciones de 24 horas para disponer de toda la información y luego poder seleccionar o auditar lo que deseamos, los números cambian un poco, una hora de video pasa a ocupar un tamaño de 2GB lo que antes usábamos para todo un día de grabación, y si queremos grabar 24 horas de 8 canales nos ocupara aproximadamente 380 GB y debemos pensar en unos cuantos días de grabación para poder disponer de tiempo para el análisis de esas imágenes, digamos 10 días, lo que supone un total de 3,8TB de información.

¿Codificación o extracción?

Lógicamente si decidimos grabar vídeo a día de hoy, el formato será digital, y para eso, hasta ahora el equipo necesario que recibía la señal de una cámara de video o bien de un sintonizador de televisión, se denomina codificador de video, que transforma la señal de video en datos, pero claro, ahora la televisión es ya digital, así que no necesitamos este tipo de equipamiento, podemos extraer la información directamente de la señal transmitida y recogida por la antena, dicha señal, como hemos comentado antes, contiene video y audio en formato MPEG 2 Transport Stream, que podemos extraer (desmultiplexar) y grabar directamente a disco, que sentido tiene usar equipamiento de codificación si podemos extraer y grabar directamente lo que viene de la señal de antena, bueno directamente no, necesitamos transformarlo, extraer el video y el audio del cable de antena e inyectarlo por ejemplo en nuestra red de datos, nuestra red IP, una vez allí, podemos grabar estos datos a un fichero en el almacenamiento, que será un fichero de video y audio, con el mismo contenido de la televisión. Esta metodología aparentemente, suena muy bien, porque si pensamos en ello, una vez que está en nuestra red de datos, ¿podemos ver la televisión en nuestros ordenadores de escritorio?, pues si, se puede, siempre que la red sea configurada para ello y la electrónica de red soporte el protocolo “UDP Multicast”, lo que no siempre es así, y si no es así, emitiendo video por nuestra red no conseguiremos otra cosa que inundarla y bloquearla con toda esa información.

¿Entonces?, ¿Cuál es el mejor método para hacer las grabaciones?, ¿codificación o extracción? Pues la respuesta sería que depende de cada caso y necesidad, si no necesitamos enviar los canales de televisión por nuestra red para que se vean en los ordenadores, dando un servicio de IPTV, o nuestra red no está preparada para emitir ese tipo de información, o nuestro presupuesto no nos permite el coste de una cabecera, que extraiga cada canal de la televisión digital, ya sea terrestre o satelital, que a día de hoy estaba basado en equipos de índole industrial, que no son económicos, la solución es sin duda la codificación.

Utilizar unos sintonizadores digitales que entreguen la señal en formato analógico, video en banda base y audio estéreo y alimentar un sistema de grabación como TebasDVR, que digitalizara hasta 16 canales, con unos costes muy efectivos, en una solución muy compacta, que no gozará aún de las funcionalidades de la televisión digital, como la guía electrónica de programación o los subtítulos, pero que grabará el video y el audio de una forma excelente.