KOM 9 - Multimedia

Question 1

Hva er kvantisering (quantization) i digital lyd?

Answer 1

Det er prosessen der hver sample-verdi rundes av til nærmeste verdi i et begrenset sett av mulige nivåer, f.eks. 256 nivåer.

Question 2

Hvor stor blir bitraten hvis man sampler lyd ved 8000 samples/sekund med 8 bits per sample?

Answer 2

64 000 bits per sekund (64 kbps).

Question 3

Hva er VoIP og hvorfor er det spesielt krevende for nettverket?

Answer 3

VoIP (Voice-over-IP) er sanntids tale over Internett. Det er svært følsomt for forsinkelser (delay-sensitive).

Question 4

Hvor stor forsinkelse er akseptabel i sanntidssamtaler?

Answer 4

Under 150 ms er ideelt; mellom 150 og 400 ms kan tolereres. Over 400 ms oppfattes som forstyrrende.

Question 5

Hva er de tre hovedtypene av video-streaming?

Answer 5

UDP streaming, HTTP streaming og adaptive HTTP streaming.

Question 6

Hvorfor er client-side buffering viktig i videostreaming?

Answer 6

Den gjør det mulig å absorbere variasjoner i nettverksforsinkelse og midlertidige fall i tilgjengelig båndbredde.

Question 7

Hva skjer i videoklienten før avspilling starter?

Answer 7

Klienten bygger opp en buffer med noen sekunder video for å sikre jevn avspilling.

Question 8

Hva kjennetegner UDP streaming?

Answer 8

Serveren sender videodata over UDP i et konstant tempo som samsvarer med klientens videoforbruk, uten hastighetskontroll.

Question 9

Hvilken protokoll brukes ofte til å kapsle inn video og lyd i UDP streaming?

Answer 9

RTP – Real-Time Transport Protocol.

Question 10

Hvorfor brukes bare en liten klientbuffer ved UDP streaming?

Answer 10

Fordi serveren sender data i konstant tempo, og streaming starter nesten umiddelbart, vanligvis med under ett sekund buffer.

Question 11

Nevn én viktig ulempe med UDP streaming.

Answer 11

Uforutsigbar båndbredde mellom server og klient kan føre til hakking eller tapt bilde dersom tilgjengelig båndbredde faller under videoens bit-rate.

Question 12

Hvorfor kan UDP streaming være krevende for skalerbare tjenester?

Answer 12

Fordi hver klient trenger individuell kontroll via RTSP-serveren, noe som øker kompleksitet og kostnader.

Question 13

Hvorfor kan UDP streaming bli blokkert i mange nettverk?

Answer 13

Mange brannmurer er konfigurert til å blokkere UDP-trafikk for sikkerhetsformål.

Question 14

Hva er hovedforskjellen mellom UDP- og HTTP-streaming?

Answer 14

UDP-streaming sender video i konstant takt uten overbelastningskontroll, mens HTTP-streaming bruker TCP, som har pålitelig overføring og tilpasser seg nettverksbelastning.

Question 14

Hva er en fordel med HTTP-streaming sammenlignet med UDP-streaming?

Answer 14

HTTP-streaming fungerer gjennom brannmurer og NAT, trenger ikke en RTSP-kontrollserver, og bruker TCP som de fleste nettverk allerede tillater.

Question 15

Hva er hovedutfordringen med UDP-streaming?

Answer 15

UDP-streaming kan føre til hakking eller frys hvis båndbredden varierer, krever en RTSP-kontrollkanal og blokkeres ofte av brannmurer.

Question 16

Hva er fordelene med klient-side buffering?

Answer 16

Det kan skjule variasjoner i nettverksforsinkelse og opprettholde avspilling selv om overføringsraten midlertidig faller under videoraten.

Question 17

Hva betyr prefetching i videostreaming?

Answer 17

Klienten laster ned video raskere enn den konsumeres for å fylle opp bufferet, slik at framtidige forsinkelser ikke påvirker avspillingen.

Question 18

Hva er adaptive HTTP-streaming?

Answer 18

En metode der klienten dynamisk bytter mellom ulike kvalitetsnivåer på video basert på tilgjengelig båndbredde og bufferstatus.

Question 19

Hvorfor kan TCP likevel brukes til videostreaming, til tross for congestion control?

Answer 19

Fordi buffering og prefetching gjør at midlertidige variasjoner i overføringshastighet ikke nødvendigvis påvirker kontinuerlig avspilling.

Question 20

Hva skjer med datastrømmen når brukeren setter videoen på pause under HTTP-streaming?

Answer 20

Data fortsetter å komme inn i klientens applikasjonsbuffer. Når bufferen blir full, skaper det “back pressure” som forplanter seg til serverens TCP send buffer, som også blir full. Serveren må da stoppe sendingen inntil brukeren gjenopptar avspillingen.

Question 21

Hvordan påvirker en full applikasjonsbuffer sendetakten fra serveren ved HTTP-streaming?

Answer 21

Den begrenser hvor mye data som kan sendes, fordi nye data ikke får plass før noe fjernes. Dette betyr at serverens sendetakt ikke kan være høyere enn forbrukstakten til klienten.

Question 22

Hvordan er streaming over HTTP/TCP likt en filnedlasting?

Answer 22

Dersom klientens buffer er større enn videofilen, kan hele videoen lastes ned på forhånd, akkurat som ved vanlig filnedlasting – bare begrenset av TCPs hastighet.

Question 23

Hva er formålet med byte-range header i HTTP GET-forespørsler under video-streaming?

Answer 23

Den lar klienten spesifisere hvilken del (range av bytes) av videoen den ønsker å hente. Dette brukes særlig ved reposisjonering (f.eks. hopping frem i videoen).

Question 24

Hva skjer når klienten hopper til et senere punkt i videoen under HTTP-streaming?

Answer 24

Hva skjer når klienten hopper til et senere punkt i videoen under HTTP-streaming?

Question 25

Hvordan kan systemer redusere sløsing ved reposisjonering og early termination?

Answer 25

Ved å begrense størrelsen på klientens buffer, eller ved å kontrollere mengden forhåndslastet video via byte-range i HTTP-forespørsler.

Question 26

Hva er en vanlig årsak til pakketap i UDP-baserte VoIP-applikasjoner?

Answer 26

Pakkene kan kastes i ruterkøer hvis buffere er fulle, spesielt på utgående lenker.

Question 27

Hvorfor brukes vanligvis ikke TCP i VoIP-applikasjoner?

Answer 27

Fordi TCPs retransmisjonsmekanisme og overbelastningskontroll gir ekstra forsinkelser som er uakseptable i sanntids tale.

Question 28

Hvorfor brukes vanligvis ikke TCP i VoIP-applikasjoner?

Answer 28

Fordi TCPs retransmisjonsmekanisme og overbelastningskontroll gir ekstra forsinkelser som er uakseptable i sanntids tale.

Question 29

Forklar End-to-end delay

Answer 29

Akkumulert forisnkle av overførsel, prosessering og kødannelser

Question 30

Hva er jitter i nettverksoverføring?

Answer 30

Jitter er variasjonen i forsinkelse mellom påfølgende pakker, forårsaket av køforsinkelser i rutere.

Question 31

Hvorfor er jitter et problem for VoIP og sanntidstjenester?

Answer 31

Fordi mottakeren kan få pakker i ujevn rekkefølge eller med varierende mellomrom, som gir dårlig lydkvalitet om de spilles av umiddelbart.

Question 32

Hvordan kan mottakeren håndtere jitter?

Answer 32

Ved å bruke sekvensnumre, tidsstempler og en liten playout-forsinkelse for å jevne ut avstanden mellom pakkene før avspilling.

Question 33

Hva er fixed playout delay?

Answer 33

En strategi der mottakeren spiller av hver pakke et fast antall millisekunder (q) etter tidsstempelet, uavhengig av faktisk nettverksforsinkelse.

Question 34

Hva er målet med adaptive playout delay?

Answer 34

Å redusere forsinkelse samtidig som pakketap holdes lavt, ved å tilpasse playout delay basert på estimert nettverksforsinkelse og variasjon i denne.

Question 35

Hva er hovedideen bak Forward Error Correction (FEC)?

Answer 35

Å legge til redundant informasjon i strømmen slik at tapte pakker kan rekonstrueres uten retransmisjon.

Question 36

Hvordan fungerer XOR-basert Forward Error Correction (FEC) for å gjenopprette en tapt pakke?

Answer 36

XOR-basert FEC legger til én redundant pakke som er resultatet av XOR mellom de andre pakkene. Hvis én pakke går tapt, kan mottakeren rekonstruere den ved å XOR-e de gjenværende pakkene med den redundante. Eksempel: Send A, B, C og D = A ⊕ B ⊕ C. Hvis C mangler, kan mottakeren regne ut C = A ⊕ B ⊕ D. Dette fungerer så lenge bare én pakke mangler.

Question 37

Hva er en fordel med lav-bitrate FEC i forhold til XOR-basert FEC?

Answer 37

Den gir gradvis forringelse i kvalitet i stedet for total pakketap, og introduserer mindre playout delay.

Question 38

Hvordan fungerer “piggybacking lower-quality redundant information” i Forward Error Correction (FEC)?

Answer 38

Hver lydpakke i strømmen inneholder både en hovedpakke og en lavoppløselig kopi av forrige pakke. Hvis en pakke går tapt, kan mottakeren hente en forenklet versjon av den tapte pakken fra neste pakke. For eksempel: Hvis pakke 3 går tapt, men pakke 4 mottas og inneholder en lavoppløselig kopi av pakke 3, kan lyden rekonstrueres med lavere kvalitet – uten retransmisjon. Dette gir bedre flyt og kortere forsinkelse, spesielt ved bruk av UDP.

Question 39

Hva er hensikten med interleaving i lydstrømming, og hvordan fungerer det?

Answer 39

Interleaving fordeler påfølgende lydpakker utover flere separate pakker for å redusere effekten av pakketap. I stedet for å sende lyd i rekkefølge (1, 2, 3, …), sendes for eksempel pakke 1 med lydbitene 1, 5, 9, 13, pakke 2 med 2, 6, 10, 14 osv. Hvis én pakke går tapt, vil det resultere i små hull spredd utover lyden (f.eks. lydbitene 3, 7, 11, 15), som kan rekonstrueres ved å bruke naboene. Dette gjør lydtap mindre merkbart og gir bedre lydkvalitet ved dårlig nettverk.

Question 40

Hvordan fungerer relé-teknikken i Skype for å omgå NAT-problemer?

Answer 40

Skype bruker et hierarki av super peers og relé-peers for å koble sammen brukere bak NAT-er. Hvis både Alice og Bob er bak NAT, kan ingen av dem motta direkte innkommende tilkoblinger. For å løse dette, kobler Alice seg til en super peer, som igjen kontakter Bob sin super peer. Disse velger en tredje super peer uten NAT som fungerer som relé. Alice og Bob kobler seg begge til denne reléen, som videresender datapakker mellom dem. Slik får de en fungerende forbindelse, selv om ingen av dem kan motta direkte forbindelser.

Question 41

Hvordan reduserer Skype båndbreddebruken i gruppeanrop med lyd (N personer)?

Answer 41

Hver deltaker sender sin lydstrøm til en konferanse-initiator. Initiatoren summerer alle lydsignalene og sender én kombinert lydstrøm tilbake til hver av de andre N – 1 deltakerne. Totalt sendes 2(N – 1) lydstrømmer i stedet for N(N – 1), noe som gir betydelig redusert båndbreddebruk.

Question 42

Hvorfor kan ikke Skype bruke samme teknikk for video som for lyd i gruppeanrop?

Answer 42

Fordi videostrømmer er mye tyngre enn lyd og krever større båndbredde. I stedet for å kombinere videostrømmene, sendes hver deltakers video til en sentral server (i en serverklynge), som videresender til de andre N – 1 deltakerne. Dette sparer båndbredde oppstrøms, siden klienter ofte har lavere opplastningshastighet enn nedlastning.

Question 43

Hva er en viktig grunn til at Skype bruker serverklynger for videokonferanser?

Answer 43

Fordi opplastningskapasiteten hos vanlige brukere ofte er begrenset. Å sende én videosending til serveren, som deretter distribuerer til andre deltakere, er mer effektivt enn at hver bruker prøver å sende til alle de andre direkte.

Question 44

Hva er formålet med RTP (Real-Time Transport Protocol)?

Answer 44

RTP brukes til å transportere sanntidslyd og video over nettverk, særlig for applikasjoner som VoIP og videokonferanser. Det støtter multimedieformater som PCM, AAC, MP3, MPEG og H.263.

Question 45

Hva inneholder headeren i en RTP-pakke?

Answer 45

RTP-headeren inkluderer blant annet sekvensnummer og tidsstempel, noe som gjør det mulig for mottakeren å rekonstruere avspillingsrekkefølge og timing.

Question 46

Hvilket transportlag bruker RTP vanligvis?

Answer 46

RTP kjører vanligvis over UDP for å unngå forsinkelser knyttet til TCPs pålitelighetsmekanismer.

Question 47

Hvorfor er RTP nyttig for sanntidsapplikasjoner?

Answer 47

RTP gir strukturert informasjon (sekvensnummer, tidsstempel osv.) som støtter korrekt og synkronisert avspilling av sanntidslyd og -video, til tross for at UDP ikke garanterer rekkefølge eller levering.

Question 48

Hva slags data legges i RTP-headeren?

Answer 48

RTP-headeren inkluderer informasjon som: * Type lyd-/videoenkoding * Sekvensnummer * Tidsstempel

Question 49

Hvor stor er vanligvis RTP-headeren?

Answer 49

12 byte

Question 50

Hvordan fungerer sending med RTP over UDP?

Answer 50

Applikasjonen legger inn en lyd- eller videoklump i en RTP-pakke med header → RTP-pakken pakkes inn i en UDP-pakke → UDP-pakken sendes via IP.

Question 51

Hva skjer på mottakersiden av RTP?

Answer 51

UDP-pakken mottas → RTP-pakken trekkes ut → medieklumpen hentes ut → RTP-headeren brukes for riktig avspilling (rekkefølge og timing).

Question 52

Hva inneholder ‘payload type’-feltet i en RTP-pakke?

Answer 52

En kode som angir hvilken type lyd- eller video-enkoding som brukes, f.eks. PCM eller MPEG.

Question 52

Hva er hovedfeltene i en RTP-header?

Answer 52

Payload type, sequence number, timestamp, og SSRC (synchronization source identifier).

Question 53

Hva brukes ‘sequence number’-feltet i RTP til?

Answer 53

For å identifisere rekkefølgen på pakkene og oppdage/takle pakketap.

Question 54

Hva indikerer ‘timestamp’-feltet i RTP?

Answer 54

Når datapakken ble generert i forhold til en intern klokke – brukes for å oppnå synkron avspilling og håndtere jitter.

Question 55

Hvorfor brukes RTP i stedet for proprietære protokoller i VoIP?

Answer 55

Det gir bedre interoperabilitet mellom ulike produkter og gjør det lettere å standardisere på tvers av leverandører.