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Rapporto trimestrale attività svolta
L’esperienza vissuta in questi mesi all’interno del CNR, mi ha permesso di
comprendere quali siano le esigenze più importanti e gli aspetti di cui tener
maggiormente conto per la buona riuscita di una videoconferenza. Ho inoltre avuto
modo di vedere, sia direttamente che attraverso collegamenti remoti, varie possibilità
e contesti realizzativi di nodi Access Grid ed in generale di aule multimediali,
acquisendo così le conoscenze inerenti alla configurazione hardware e software di
nodi di medie/grandi dimensioni.
Nell'ambito della terza fase di lavoro, nella quale era previsto uno studio approfondito
di possibili scenari Access Grid per applicazioni di videoconferenza, ho pensato di
proporre 3 soluzioni di ‘dimensioni’ differenti, adatte ad ospitare un numero di
partecipanti in loco che va da 1 a circa 50. Tali soluzioni prevedono costi di
realizzazione decisamente eterogenei, in modo da garantire un’ampia gamma di
scelta a quegli istituti che volessero prenderne spunto per la realizzazione di un
ambiente multimediale.
Ho denominato le tre soluzioni:
1. Soluzione Desktop.
2. Soluzione Aula multimediale.
3. Soluzione Sala conferenze.
Se escludiamo il caso piuttosto semplice dal punto di vista realizzativo della
‘Soluzione desktop’, ovvero un nodo Access Grid dotato dei componenti minimi
indispensabili per la cooperazione a distanza, composto da un pc sul quale installare
il software, uno schermo, una webcam e delle cuffie con microfono, ci sono molti
fattori da considerare per l’installazione di un nodo:
I primi due, molto legati l’uno all’altro, sono il budget a disposizione dell’istituto o del
singolo utente, e l’utilizzo al quale è destinato il nodo che si vuol realizzare. La scelta
della soluzione da adottare è sicuramente vincolata da questi fattori. Ad esempio, a
seconda che il nodo sia destinato ad un utilizzo per videoconferenze con pochi
partecipanti o con molti partecipanti in loco, cambieranno i componenti da utilizzare
nonché la loro distribuzione fisica. Di conseguenza il costo di realizzazione cambia
molto a seconda dei vari casi. Indipendentemente dalle esigenze e dal budget, è
sempre bene considerare che Access Grid è un progetto nato con lo scopo di creare
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ambienti virtuali interattivi, che facilitino la collaborazione tra più nodi e quindi tra
persone fisicamente distanti. E’ molto importante che ciascun nodo si presti ad una
comunicazione semplice e chiara tra i partecipanti, dando a questi l’impressione di
un’interazione diretta con gli altri nodi remoti. Nelle molte videoconferenze alle quali
ho partecipato in questi mesi, mi sono reso conto che il problema che più
frequentemente si riscontra, riguarda l’audio e in particolar modo l’eco introdotto da
qualche partecipante remoto. Non è dunque pensabile, a mio parere, la
realizzazione di una sala di videoconferenze concepita per ospitare un elevato
numero di persone, senza l’impiego di un buon sistema di audio acquisizione e di
cancellazione d’eco, che già di per sé ha un costo piuttosto elevato. Quando invece il
numero di persone è ridotto, possono esser prese in considerazione soluzioni più
economiche per la parte audio (così come per quella video), come ad esempio,
l’utilizzo di un microfono da tavolo con cancellatore d’eco incorporato.
Un altro aspetto importante da considerare è quello di stabilire se l’ambiente nel
quale intendiamo installare il nodo sia da considerarsi o meno ad uso esclusivo di
aula multimediale: non tutti gli istituti, infatti, hanno la possibilità di dedicare
permanentemente una stanza per seminari e videoconferenze. Nel caso in cui non lo
fosse, i componenti utilizzati devono esser facilmente spostabili.
Infine è da considerare la disponibilità o meno di persone per amministrare dal punto
di vista tecnico il nodo che si intende realizzare. Una sala per videoconferenze di
grandi dimensioni, dotata di una strumentazione adeguata, necessita di almeno una
persona che si occupi del funzionamento. Un nodo implementato sul pc di un
partecipante ad una videoconferenza, è, invece, gestibile dal partecipante stesso.
Da un’analisi di questi aspetti ho pensato ad una soluzione che, pur garantendo
un’ottima qualità della comunicazione, potesse avere un ingombro hardware e dei
costi limitati. Volevo inoltre che fosse facilmente trasportabile all’interno di un istituto,
così da permettere l’organizzazione di una videoconferenza in qualunque stanza in
pochi minuti. La seconda soluzione che illustrerò è pensata proprio per
videoconferenze con pochi partecipanti in loco, che a fronte di una spesa contenuta,
consente comunicazioni di ottima qualità.
Andiamo adesso ad esaminare più in dettaglio le soluzioni prese in considerazione.
Per tutte e tre lo scopo è stato quello di creare un ambiente (nodo) per l’utilizzo di
Access Grid, ma nessuno vieta di installare sulla macchina anche altri software
proprietari per videoconferenze.
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1. Soluzione Desktop
Questa soluzione, che possiamo definire a costo zero, prevede l’utilizzo del software
su un qualunque pc di uso comune, Desktop o portatile, sul quale sia installato uno
tra i sistemi operativi Windows, Linux o Mac OS X. E’ la soluzione più semplice per
l’utilizzo di Access Grid e ritengo che si presti a videoconferenze per uno/due
partecipanti in loco. Si tratta di una soluzione a costo zero in quanto per poter
effettuare videoconferenze è sufficiente avere a disposizione una webcam, se non
integrata, e una cuffia con un microfono per evitare il fenomeno dell’eco. In
alternativa è possibile utilizzare degli altoparlanti e un microfono con cancellatore
d’eco che offre un vantaggio in termini di comodità ma ha sicuramente un costo
maggiore rispetto alle cuffie con microfono. La figura sotto illustra un esempio di
soluzione desktop.
Il grande vantaggio di questa scelta consiste nella possibilità di collegarsi in
videoconferenza dalla propria postazione di lavoro. Può quindi esser utilizzato come
sistema di videoconferenza da chi necessita di una comunicazione personale,
immediata e faccia a faccia, dalla propria scrivania, da casa o da un luogo pubblico.
Se questi sono da considerarsi i pregi della soluzione appena descritta, di contro, la
limitata capacità del video del pc e dell’ambiente a disposizione, non permettono di
sfruttare uno dei principali pregi di Access Grid, ovvero quello di poter distribuire i vari
flussi video su più uscite, per avere una sensazione di reale presenza dei
partecipanti.
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2. Soluzione Aula multimediale
L’idea è nata con l’intento di render possibile lo svolgimento di videoconferenze di
qualità elevata anche in ambienti non dedicati per tale scopo. Questa soluzione è,
infatti, ideata per trasformare una qualsiasi stanza in un ambiente multimediale in
pochi minuti. Ideale per consentire incontri virtuali a gruppi di persone, fino ad un
massimo di circa dieci, è realizzata con componenti hardware modulari quindi
scalabile.
Il core di questa soluzione è un green pc, fanless, con scheda madre di tipo “mini-itx”
di dimensioni e consumi ridotti ma con prestazioni equiparabili a quelle di un normale
computer desktop. Proprio queste caratteristiche mi hanno portato alla scelta di un pc
di tipo mini-itx. Tale sistema si presta infatti ad essere integrato dietro allo schermo
utilizzato per la videoconferenza, così da renderne ‘pulito’ il campo visivo e ridurre al
minimo l’ingombro. Questa soluzione è pensata inoltre per dare la possibilità a
persone di un istituto che non hanno a disposizione hardware e software adeguati, di
poter realizzare videoconferenze dal proprio ufficio. Risulta molto più semplice
trasportare e posizionare un mini pc come quello pensato, rispetto ad un normale
desktop. Oltre alle dimensioni ridotte ed uno sguardo al contenimento dei costi, in
fase di analisi per la scelta dei componenti, ho tenuto in considerazione anche altri
aspetti, che cercassero di rendere la soluzione efficiente e permettessero di sfruttare i
pregi di Access Grid.
I componenti del green pc che ho assemblato sono:
Scheda madre mini-itx Asus AT5IONT-I.
La scheda madre è dotata di un processore integrato Intel Atom dual core a 1.8 GHz
e di un processore grafico Nvidia ION2 che garantisce il supporto a video full HD in
formato 1080p. I consumi ridotti di scheda e processore fanno si che non vi sia la
necessità di montare una ventola di raffreddamento. E’ comunque presente un
sistema di raffreddamento di tipo ‘heatpipe’ che non introduce alcun rumore, aspetto
importante dato l’ambito applicativo del sistema e considerando che il pc può esser
installato dietro ad un monitor.
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Le figure seguenti mostrano la scheda madre scelta per il progetto.
Dalla figura vediamo che sono presenti 2 socket per RAM SO-DIMM DDR3, il
connettore per alimentazione a 24 pin (supporta anche i 20 pin), 1x PCI express x4 e
2 porte SATA
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Uno degli aspetti ai quali mi riferivo precedentemente e che hanno fatto rivolgere la
mia scelta su questa specifica scheda mini-itx è che il processore grafico è in grado
di gestire due uscite, ovvero si ha la possibilità di mandare il video su due monitor
separati, che possono essere ad esempio un plasma (o un LCD) ed un video
proiettore. Come possiamo vedere dalla figura, le uscite video di cui è dotata la
scheda, sono una HDMI e una DVI.
Ho inoltre dotato il pc di un hard disk da 320 GB e di memorie RAM 2GB 800MHZ
DDR3 SINGLE RANK.
Il case scelto è adatto per schede mini-itx, è alimentato e in grado di erogare 60 Watt.
Le dimensioni sono: profondità 7 cm, altezza 18.5 cm e larghezza 25 cm, che come
vediamo in figura sono notevolmente inferiori a quelle di un normale desktop.
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La scelta del resto dell’hardware di cui necessita il sistema non è fissata e può
variare in base alle esigenze e alla disponibilità economica dell’istituto. Il mio intento
è quello di fornire una linea guida e consigliare gli eventuali interessati a dotarsi di
questa soluzione, sui vari componenti presenti sul mercato.
Non essendovi a bordo del pc una scheda di video acquisizione e volendo evitare di
complicare la dotazione hardware necessaria, ho inserito nel progetto l’utilizzo di due
webcam
HD
della
Logitech
(Modello:
Logitech HD Pro Webcam C910) per la
parte di video acquisizione. Queste sono
connesse al pc attraverso porte USB, ed
evitano
l’impiego
di
convertitori
anologico/digitali come invece accadrebbe
utilizzando videocamere analogiche. La
qualità del video è ottima con risoluzione ad
alta definizione fino a 1280 x 720 pixel e
l’ingombro è minimo. Per quanto riguarda la parte audio, un componente
fondamentale per rendere il sistema efficace e permettere a più persone di
partecipare alla videoconferenza è un
microfono da tavolo con cancellatore d’eco
incorporato. I prezzi si aggirano intorno ai
500 euro. Il modello che ho testato è il
‘ClearOne AccuMic PC’, trovato già in uso
presso il CNR. Sono poi necessari dei
diffusori acustici da collegare al pc, il cui
costo si aggira intorno ai 50 euro. Gli altri
dispositivi di cui necessita il sistema sono
inerenti alla parte di video display: un monitor lcd o led e un videoproiettore digitale
così da poter sfruttare la doppia uscita video e meglio distribuire i flussi. Ritengo
questa soluzione ideale per quegli istituti con più sedi distaccate, che hanno la
necessità di frequenti incontri in videoconferenza e non hanno la possibilità di
dedicare in modo permanente un ambiente per tale eventi.
Costo del green pc assemblato: 300 €
Costo totale stimato: dai 1500 € ai 2000 €.
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3. Soluzione Sala Conferenze
Questa soluzione prevede di dedicare in modo permanente una sala per
l’installazione di un nodo/server Access Grid, da utilizzare per sessioni di video
cooperazione a distanza. Ciò che la distingue dalla precedente, è sicuramente la
capacità di poter accogliere un numero elevato di persone e di conseguenza la
necessità di un adeguamento dell’hardware di cui dotarsi. I costi che ne conseguono
sono per questo decisamente superiori. A fronte di una maggiore spesa e di un
complesso lavoro d’installazione e configurazione, il risultato è l’ottenimento di un
ambiente che si presta benissimo per comunicazioni in videoconferenza.
Il progetto ha come base di partenza quello dell’aula multimediale e polifunzionale
dell’area della ricerca di Pisa, presentato tramite poster alla conferenza GARR 2010
di Torino. Alcuni componenti, fondamentali per la realizzazione di tale ambiente e che
permettono di effettuare videoconferenze in standard diversi, non sono invece
necessari per l’installazione di un nodo/server Access Grid delle medesime (o simili)
dimensioni. I costi sono dunque minori.
Il progetto prevede una capienza massima per la sala di circa 50 persone. Grazie
però alla distribuzione dei proiettori ed al cablaggio della stanza, questa può essere
riconfigurata in pochi minuti per riunioni con 5-10 utenti o video connessioni con un
unico partecipante in loco.
La sala è dotata di uno spazio da dedicare alla regia, dalla quale viene gestito il
software e l’hardware che costituiscono l’ambiente. Il core della regia è dato da un
server PC con una scheda di acquisizione video a 4 flussi e una matrice audio Nexia
per la cancellazione dell’eco. Al fine di contenere i costi, nel progetto è previsto un
solo PC, che gestisce sia la parte audio che quella video. Sarebbe però opportuno
dotarsi di un PC gemello per poter ovviare velocemente a guasti improvvisi, magari
proprio durante una sessione di videoconferenza.
Nella figura seguente è rappresentata una piantina del progetto della sala. Anche se i
monitor al plasma previsti nel progetto sono soltanto due, le prese VGA a cui
collegarli sono distribuite più o meno su tutto il perimetro della sala in modo da poter
disporre questi dove se ne manifesti l’esigenza. Il cablaggio per i due proiettori è fatto
in modo che questi possano proiettare i flussi video sia sul lato corto della sala
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opposto alla regia che su quello lungo. Sul soffitto sono dunque presenti 4 differenti
attacchi.
Data la particolare fattezza della stanza, con dimensioni del lato lungo pari circa al
doppio di quelle del lato corto, ritengo che la distribuzione ideale sia quella di due
proiettori rivolti verso il lato corto e due monitor su quello lungo.
L’hardware necessario per l’allestimento della sala è composto da un server pc, una
serie di apparati per la parte video, suddivisa a sua volta in una di video acquisizione
ed una di video display, ed altri ancora per quella audio.
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Lista dei componenti video:
VIDEO
tecnologia 3LCD, 3 pannelli inorganic P-si TFT
con risoluzione XGA 1024x768 (2,3 Mpixels),
luminosità 4.000 ANSI Lumens, Rapporto di
contrasto 600:1.
Screen Line SLIM 200x200
2
Videoproiettore Panasonic PT-F300E
2
Schermi motorizzati
2
Monitor plasma 52" Panasonic
TH-50PH11EK
2
Supporto da Pavimento per plasma 52”
1
Matrice VGA/UXGA 8x8 Kramer VP8x8
Distributore amplificato Kramer VP-250
Matrice 8 ingressi e 8 uscite su HD15 Pin con
tecnologia A.I.I.
3
Telecamera a colori Panasonic Speed
Dome WV-CS570/G
1
Tastiera di controllo per brandeggio
Panasonic WV-CU161C/G
CCD da 1/4" 438.000 pixels, 752x582 pixels.
Risol. orizz.: 510 lineeTV. Sens.: 1Lux (SENS
UP OFF; AGC HIGH). Ottica autoiris zoom
Funzioni di controllo: zoom, pre-posizionamento,
gestione allarmi e parametrizzazione delle
telecamere
4
High Definition 16:9, Diagonale 1270 mm,
1366x768 (1,049 Mpixels), HD ready, 4096
gradazioni per 68 miliardi di colori, contrasto
15.000:1
Splitter 1:2 XGA
La lista soprastante riguarda esclusivamente l’hardware necessario al funzionamento
di un nodo Access Grid in un ambiente delle dimensioni simili a quelle di questo
progetto. Per estendere l’utilizzo del nodo ad altri standard di videoconferenza, sono
necessari altri componenti hardware. Infatti, mentre Access Grid consente di
trasmettere contemporaneamente in uscita i flussi catturati da ciascuna telecamera,
questo non è possibile con altri standard di videoconferenza. Per questi, è dunque
necessaria una regia video che consenta di selezionare momento per momento il
flusso che si vuol mandare in uscita. E’ inoltre indispensabile un convertitore
analogico digitale che colleghi l’uscita analogica (video composito o s-video) della
regia al pc, in quanto i software per videoconferenza come ad esempio quello
Polycom, non ‘vedono’ le telecamere collegate alla scheda di acquisizione non
fornendo la possibilità di selezionarle.
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Schema logico per la parte video:
Dalla figura possiamo vedere che i flussi catturati dalle telecamere, regolate tramite la
tastiera per il controllo del brandeggio, vengono acquisiti dal PC e grazie agli splitter
sono mandati sia sui 4 monitor disponibili alla regia che verso la matrice VGA. Anche
i flussi video in ingresso, provenienti dalle postazioni remote, sono distribuiti a
piacimento sui monitor della regia. Attraverso la matrice VGA 8x8, tali flussi sono
mandati secondo le esigenze, in uscita sui 2 schermi e sui monitor al plasma.
Componenti audio della sala:
AUDIO
4
2
4
Microfono omnidirezionale Audio
Technica U841A
Kit radiomicrofono Sennheiser Modello
EW135-G2
Diffusore professionale Australian
Monitor XRS8P
1 Ricevitore, 1 Trasmettitore
Biamplificata Potenza 100WLF e 50WHF
11
1
Processore digitale Biamp Nexia TC
1
Mixer 12 canali
Matrice audio con cancellazione eco
L’impianto audio, come possiamo vedere nella figura sottostante, è realizzato con
una matrice che permette l’abbattimento dell’eco introdotto dai 4 microfoni ambientali.
La matrice digitale Nexia è dotata di 8 ingressi e di 4 uscite. Agli ingressi vanno i 4
microfoni ambientali, il mixer e il pc. Due delle 4 uscite sono utilizzate per i diffusori e
per il pc. La matrice è configurata attraverso un software dedicato che permette la
regolazione dei livelli di segnale ed i filtri da applicarvi per cancellare l’eco e i rumori
di fondo. Il mixer serve per gestire i radiomicrofoni, da utilizzare nel caso di
affollamento dell’aula, ed altri eventuali dispositivi audio.
Costo totale stimato: 20000 €
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Il lavoro svolto in questo periodo è stato anche quello di redigere una serie di
documenti che possano semplificare l’utilizzo a quelle persone che spero vorranno
avvicinarsi ad Access Grid. Ho scritto guide dettagliate all’installazione di Access
Grid in ambiente Windows e Linux (distribuzione Ubuntu) ed una guida ‘Quick start’
per impostare le principali configurazioni necessarie al funzionamento del software.
Purtroppo l’ultima versione stabile di Access Grid, se da un lato è stata migliorata per
molti aspetti rispetto alla precedente, con la risoluzione di alcuni bug noti, dall’altro
ha introdotto un’incompatibilità con l’ultima versione di Mac OS X (la 10.6 Snow
Leopard). Al momento è dunque meglio utilizzare AG con un sistema operativo
Windows o con una distribuzione Linux. Per tentare di promuovere l’utilizzo del
software, in data 11 Novembre ho scritto una e-mail alla mailing list del gruppo
Netcast, mettendomi a disposizione di chiunque volesse testare il sistema di
cooperazione a distanza Access Grid. Purtroppo per adesso non ho avuto riscontri. Il
prossimo passo per la divulgazione di Access Grid sarà quello di organizzare una
videoconferenza di test sul nodo/server che ho configurato. La data sarà da fissarsi
intorno alla seconda metà di Gennaio. Spero che qualche curioso, messo a
conoscenza dell’evento attraverso la mailing list Netcast, decida di collegarsi alla
videoconferenza, durante la quale, oltre che mostrare ai partecipanti le potenzialità di
Access Grid, vorrei presentare la seconda delle tre soluzioni proposte.
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