FIWARE Real-Time Media Stream processing using Kurento

Real-Time Media Stream processing using Kurento
Juan Navarro Moreno
Kurento Software Developer
jnavarro@naevatec.com
github.com/j1elo
www.kurento.org
(Translated into Japanese by Kazuhito Suda k@fisuda.jp)

https://apple.openvidu.io/files/kurento.pdf
Meta
写真を撮る必要はありません！

概要 – Kurento とは
 ストリーミング・アプリケーションの作成を簡単にするサーバー
 オーディオ/ビデオメディアのストリームの処理に重点を置いています
 WebRTC 通信をサポートします
 シンプルなワークフロー : 入力→処理→出力
Kurento はオープンソース・プロジェクトです。
GitHub でホストされています: https://github.com/Kurento

概要 – なぜ Kurento なのか?
 送信者と受信者の間の互換性の問題を取り除きます
 ストリームを操作または再配布します
 ストリームから情報を抽出します
入力ストリーム
Kurento
Media
Server
出力ストリーム
プロダクト固有のデータ
例: FIWARE data-store

例:
 互換性のないビデオコーデック
の抽象化
 メディアのマルチ・ポイント
配信
 メディアの処理と保存

概要 – Kurento はどのように機能しますか？
2つの主要コンポーネントを持つサーバー：
 エンドポイント : データが入出力される場所
 フィルタ : データが処理または変換される構成可能なモジュール
メディア・スト
リーム
Src
Sink メディア・スト
リーム
入力
エンドポイント
出力
エンドポイント

エンドポイントとフィルタはリンクされ、ミックス・アンド・マッチ (mix-and-
matched) して、パイプラインを形成します。
Input
Endpoint
Src
Sink
Output
Endpoint
Src
Sink
Src
Sink
Src
Sink

サーバは RPC API で制御されます
 クライアント・アプリケーションは、この API を通じてエンドポイントとフィル
タを操作します
 Java, Node.js, ブラウザ内の JavaScript 用の既製のクライアント SDK
実世界アプリケーションのコンポーネント :
 Kurento Media Server
 クライアント・アプリケーションも通常はサーバー
 ユーザ・インターフェイス一般的なケースは Web ページです

コンポーネントの概要
Kurento Media Server (“KMS”)
 コア : 基本機能と RPC API
 エレメント : ストリームの入力と出力
に使用されるエンドポイント
 フィルタ : すべてのストリーム処理モ
ジュールの実装

KMS エレメント (KMS Elements)
プロトコルとコーデックメディア・リポジトリ
WebRtcEndpoint
RtpEndpoint
HttpEndpoint
PlayerEndpoint
RecorderEndpoint

異なるニーズためのさまざなエンドポイント :
 WebRtcEndpoint – WebRTC 標準の完全サポート
 現在 Chrome および Firefox と互換性があります。Safari と Edge は作業中
です
 すべての WebRTC 語彙: SDP, (Trickle-)ICE, STUN, TURN, Google REMB
 RtpEndpoint – RTP および SRTP ストリーム用
 ICE の代わりにポート自動検出をサポートしています
 HttpEndpoint – GET/POST リクエストを受け入れます。たとえば、KMS への
ファイルアップロード

特別なエンドポイント:
 PlayerEndpoint – ファイルシステム、HTTP サーバ、または RTSP ソースの
いずれかからコンテンツを取得します。入力のみ (Input-only)
 RecorderEndpoint – ストリームをストレージにリダイレクトします。(Output-
only)

KMS フィルタ (KMS Filters)
フィルタを通過するデータを処理または変換します
 単純な変換である可能性があります。例 : ビデオを白黒に変換します
 外部ライブラリを含む複雑なタスクになる可能性があります。例 : コン
ピュータ・ビジョン・アルゴリズムを適用し、ビデオからフィーチャを
抽出します
 想像力は限界です (Imagination is the limit.)

KMS フィルタ (KMS Filters)
Computer Vision (コンピュータ・ビジョン) Generic filter (汎用フィル
タ)
Zbar
FaceDetector
PlateDetector
GStreamerFilter

パイプライン (Pipelines)
 すべての要素は、クライアント・アプリケーションからの特定の RPC
コマンドによって作成およびリンクされます
 前に見たように、複雑なトポロジが可能です

パイプライン (Pipelines)
Sink
SRC
Sink
SRCSink
SinkSRC
WebRtcEndpoint
AR Filter
RecorderEndpoint
HttpGetEndpoint
RtpEndpoint
MP4 file stored
in media
repository
Web application
using HTML5
<video> tag
RTP full duplex
client video
phone
WebRTC full
duplex client
video application
Sink

クライアント・アプリケーション (Client Application)
 RPCクライアントを実装または含んでいます
 エレメントとフィルタを使用してパイプラインの作成を調整します
 WebRtcEndpoint は、SDP Negotiation (SDP Offer/Answer Model) を使用した
標準設定方法に従います
 クライアント・アプリケーションは、ICE 候補者の周りを通過することを担当
しています
 また、RtpEndpoint は設定に SDP を使用しますが、ICE は使用しません
 他のエンドポイントには、設定用のカスタム RPC メソッドがあります

 FIWARE データストアなどの外部ソースへのアクセスを提供します
 残りのビジネスロジックを処理します
 Kurento は、Java アプリケーション用の FIWARE 統合パッケージを提供
します
 また、利用可能な複数のサンプル・アプリケーションがあります

Application
Server
Media ServerClient
Media
Negotiation
phase
1
Media channel
preparation phase
(optional)
2
Media exchange
phase
3
Specific app logic
Pipeline
building
Pipeline
managed
media
SDP Offer
(Mangled) SDP Offer
SDP Answer(Mangled) SDP Answer
ICE Candidates
ICE Candidates

基盤技術のいくつかを詳しく紹介

GStreamer media library
Kurento は GStreamer プロジェクトによって内部で使用されています :
https://gstreamer.freedesktop.org
GStreamer はすべてのメディア処理を担当しています :
 ビデオおよび音声の入力/出力のデコーディング/エンコーディング
 通信ストリームの確立。例 : RTP Sessions.
 特別な関心事: Agnostic bin

GStreamer Agnostic bin
Kurento は、エンドポイント間のコーデック互換性の問題を抽象化します
 不可視(invisible)の中間フィルターである "agnosticbin" によって達成され
ます
 コーデックに互換性がない場合は、オン・ザ・フライ・トランスコーディ
ングが適用されます
WebRtcEndpoint WebRtcEndpoint
Agnostic media adapter,
“hidden” behind every
connection
H.264VP8
Sink
SRC
Sink
SRC

SDP Offer/Answer
 WebRTC の標準シグナリング形式
 WebRtcEndpoint と RtpEndpoint でコーデックと詳細設定を構成するた
めに使用します
 SDP はシンプルに始めましたが、混乱するようになりました
https://webrtchacks.com/sdp-anatomy/ を参照してください
(問題は、IETF の RTCWEB ワーキンググループが、既存のコードを再利用したいと思っていた SIP 界のプレ
イヤーによって支配されていたことです。)

SDP Offer/Answer
v=0
o=- 0 0 IN IP4 127.0.0.1
s=-
c=IN IP4 127.0.0.1
t=0 0
m=audio 9 RTP/AVPF 96
a=rtpmap:96 opus/48000/2
a=sendonly
a=direction:active
a=ssrc:445566 cname:user@example.com
m=video 9 RTP/AVPF 103
a=rtpmap:103 H264/90000
a=sendonly
a=direction:active
a=ssrc:112233 cname:user@example.com
v=0
o=- 372 372 IN IP4 192.168.1.15
s=Kurento Media Server
c=IN IP4 192.168.1.15
t=0 0
m=audio 41654 RTP/AVPF 96
a=rtpmap:96 opus/48000/2
a=recvonly
a=direction:passive
a=ssrc:3224 cname:user225@host-9b2
m=video 61134 RTP/AVPF 103
a=rtpmap:103 H264/90000
a=recvonly
a=direction:passive
a=ssrc:2717 cname:user225@host-9b2
SDP Offer to RtpEndpoint: SDP Answer from RtpEndpoint:

アプリケーション例 : RTP Receiver
Kurento RTP Player は最近、Kurento チュートリアルに追加されました :
 オーディオ/ビデオストリームを受信します
 それをリダイレクトし、WebRTC を介してブラウザに送信します
 http://doc-kurento.readthedocs.io/en/latest/user/tutorials.html#rtp-receiver
RTP
producer

アプリケーション例 : RTP Player
void start(String browserSdpOffer)
{
// Create and link Endpoints
MediaPipeline pipeline = kurento.createMediaPipeline();
RtpEndpoint rtpEndpoint = new RtpEndpoint.Builder(pipeline).build();
WebRtcEndpoint webRtcEndpoint = new WebRtcEndpoint.Builder(pipeline).build();
rtpEndpoint.connect(webRtcEndpoint);
// Configure the RtpEndpoint
String fakeSdpOffer = "...";
String kmsSdpAnswer = rtpEndpoint.processOffer(fakeSdpOffer);
String browserSdpAnswer = webRtcEndpoint.processOffer(browserSdpOffer);
webRtcEndpoint.gatherCandidates();
}

アプリケーション例 : Magic Mirror
 ブラウザからビデオストリームを受信します
 コンピュータ・ビジョンを適用して顔を検出し、画像をオーバーレイし
ます
 変更されたビデオを元のエンドポイントに送信します
 http://doc-kurento.readthedocs.io/en/latest/user/tutorials.html#webrtc-magic-mirror

アプリケーション例 : Magic Mirror
void start()
{
// Create and link Endpoints, Filters
MediaPipeline pipeline = kurento.createMediaPipeline();
WebRtcEndpoint webRtcEndpoint = new WebRtcEndpoint.Builder(pipeline).build();
FaceOverlayFilter faceOverlayFilter =
new FaceOverlayFilter.Builder(pipeline).build();
faceOverlayFilter.setOverlayedImage("mario-hat.png");
webRtcEndpoint.connect(faceOverlayFilter);
faceOverlayFilter.connect(webRtcEndpoint);
webRtcEndpoint.gatherCandidates();
}

Thank you!
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Juan Navarro Moreno
Kurento Software Developer
jnavarro@naevatec.com
github.com/j1elo
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