1. By Patricia Mercado Villanueva

2. SISTEMAS OPERATIVOS MULTIMEDIA
Las películas digitales, los clips de video y la música se usan para presentar
información y entretenimiento mediante el uso de la computadora. En estos
tiempos en los que la tecnología avanza a grandes pasos, es muy común el uso
de archivos como video, audio e imágenes que se pueden almacenar en disco y
reproducirse sobre pedido. Las películas digitales entran en la clasificación de
multimedia que significa varios medios.
Usos de Multimedia:
• Se usa para indicar un documento que contiene dos o más medios
continuos, son medios que deben reproducirse durante cierto intervalo.
• En una sola computadora multimedia es reproducir una película pregrabada
de un DVD (Disco Versátil Digital).
• Para descargar videoclips de video a través de internet.
• En la creación de videos, ya que hay sistemas de edición de multimedia y
para obtener mejor rendimiento.
• Para juegos de computadora.
GESTIÓN DE DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA
El video de baja demanda que es la capacidad de los consumidores de
seleccionar una película en su hogar usando el control remoto de la TV al instante.
El servidor de video es una poderosa computadora que almacena muchas
películas en un sistema de archivos y las reproduce bajo demanda.
La red de distribución entre el usuario y el servidor de video debe ser capaz de
transmitir datos en alta velocidad y en tiempo real.
En los sistemas ADSL, que son proporcionados por las compañías telefónicas, La
línea telefónica de par trenzado existente provee el ultimo kilometro de
transmisión. En los sistemas de TV por cable, que so proporcionados por los
operadores de cable, el cableado de TV por cable existente se utiliza para la
distribución local ADSL tiene la ventaja de proporcionar a cada usuario un cable
dedicado para el ancho de banda.
La última pieza del sistema es el decodificador donde termina la línea ADSL o el
cable de TV, este dispositivo es una computadora normal.
Una alternativa para el decodificador es utilizar la PC existente del cliente y
mostrar la película en el monitor.
Para un sistema de edición de video de escritorio, todos los procesos de ejecutan
en el mismo equipo.
Los DVDs tiene la capacidad de almacenar hasta 32 archivos de lenguajes y
subtítulos.

3. GESTIÓN DE MEMORIA
Utiliza la multimedia que es reproducción de una película pregrabada en un DVD
(disco versátil digital) y esta tiene dos características clave:
1.- La multimedia utiliza velocidad de datos en extremo altas. Esto se refiere a
las velocidades altas de datos que provienen de la naturaleza de la información
visual y acústica. Aquí se toma en cuenta la velocidad de transmisión de datos
requeridos por la multimedia la necesidad de comprensión y la cantidad de
almacenamiento requerida.
2.- La multimedia requiere reproducción en tiempo real, esta demanda es la
necesidad de enviar datos en tiempo real.
La variabilidad en las velocidades de entrega se conoce como fluctuación y debe
estar vinculada estrictamente para un buen rendimiento.
Las propiedades en tiempo real requeridas para reproducir multimedia se
describen por parámetros de calidad de servicio. Incluyen ancho de banda
promedio disponible, el ancho de banda pico, el retraso mínimo y máximo y la
probabilidad de pérdidas de bits.
Los recursos reservados incluyen una parte de la CPU, búferes de memoria,
capacidad de transferencia del disco y ancho de banda de la red.
Los servidores de multimedia necesitan esquemas de reservación de recursos y
un algoritmo de control de administración para decidir cuándo puede manejar
más trabajo.
Uso de cache
La cache de archivos LRU no funciona bien con los archivos, multimedia, debido a
que los patrones de acceso para las películas son distintos a los patrones de
acceso de laos archivos de texto. La idea detrás de las caches de búfer LRU es
que después de utilizar un bloque se debe tener en la cache en caso de que se
vuelva a necesitar casi de inmediato.
Con multimedia el patrón de acceso ordinario es que una película se vea desde el
principio a fin en forma secuencial. Es improbable que un bloque se utilice por
segunda vez a menos que el usuario rebobine la película para ver cierta escena
de nuevo.
Cache de archivo
Se usa cache en los sistemas multimedia debido a el tamaño de las películas es
común que los servidores de video no puedan almacenar todas las películas en
disco. Por lo que se mantienen en DVD o en cinta
GESTIÓN DE ARCHIVOS

4. Un archivo de texto ordinario consiste en una secuencia lineal de bytes sin una
estructura que el sistema operativo conozca. Con multimedia la situación de los
archivos es más complicada, el video y el audio son diferentes. Se capturan
mediante distintos dispositivos, tiene una estructura distinta y se reproducen
mediante distintos dispositivos.
El resultado neto es que una película digital puede consistir realmente de muchos
archivos: un archivo de video, varios archivos de audio y varios archivos de texto
con subtítulos en varios lenguajes.
El sistema de archivos necesita llevar la cuanta de varios subarchivos por cada
archivo. Un posible esquema es administrar cada subarchivos como un archivo
tradicional datos que liste todos los subarchivos por cada archivo multimedia.la
organización debe ser tal que el espectador puede seleccionar en forma dinámica
que pistas de audio y subtítulos utilizar en las películas.
Se necesita una forma de mantener sincronizados los subarchivos para que
cuando el reproductor de pista de audio seleccionada, permanezca en sincronía
con el video.
Colocación de los archivos
Los archivos multimedia se escriben una sola vez pero se leen muchas veces y
tienden a utilizarse en forma secuencial. Su reproducción también debe cumplir
con estrictos criterios de calidad. En conjunto estos requerimientos sugieren
distribuciones del sistema de archivos distintas de las que utilizan los sistemas
operativos tradicionales.
Colocación de un archivo en un solo disco
El requerimiento es que los datos se pueden colocar en flujo continuo de la red o
en un dispositivo de salida, a la velocidad requerida y sin fluctuación.
Una manera de eliminar las búsquedas entre archivos en los servidores de video
es utilizar archivos contiguos. Por lo general, hacer que los archivos sean
contiguos no funciona bien, pero un servidor de video precargado cuidadosamente
con películas por adelantado que no cambian más adelante, pude funcionar.
Esta organización requiere una operación de E/S de disco adicional para leer el
audio y texto no deseado y un espacio de búfer adicional en memoria para
almacenarlos. Sin embargo elimina todas las búsquedas,
La ventaja de tener una película completa como un solo archivo contiguo se pierde
en un servidor de video con varios flujos de salida concurrentes, ya que después
de leer un cuadro de una película el disco se tendrá que leer en cuadros de
muchas películas antes de regresar al primero.
Dos estrategias alternativas de organización de archivos

5. Estas observaciones conllevan a otras dos organizaciones para la colaboración de
archivos multimedia.
La otra forma de almacenar la película es mediante el uso de un bloque de disco
grande y colocar varios cuadros en cada bloque.
Estas consideraciones conllevan a las siguientes concesiones:
• Índice de cuadro; uso más pesado de la RAM mientras se reproduce la
película, poco desperdició del disco.
• Índice de bloque: poco uso de la RAM, gran desperdicio de disco.
• Índice de bloque: poco uso de la RAM, no hay desperdicio de disco,
búsquedas adicionales.
La organización en bloques pequeños se conoce algunas veces como longitud de
tiempo constante, ya que cada apuntador en el índice representa el mismo número
de milisegundos de tiempo de reproducción, por el contrario la organización se
conoce como longitud de datos constantes ya que los bloques de datos son del
mismo tamaño.
Colocación de archivos para el video casi bajo demanda
Estrategia de colocación para el video bajo demanda. Para el video casi bajo
demanda, es más eficiente una estrategia de colocación de archivos distintos.
Colocación de varios archivos de un solo disco
En un servidor hay muchas películas. Si se aparecen de manera aleatoria por todo
el disco se desperdiciara tiempo al mover la cabeza del disco de película en
película, cuando distintos clientes estén viendo varias películas al mismo tiempo.
Se conoce algoritmo de órgano de tubos, a lo que consiste en colocar la película
más popular en medio del disco y colocar la segunda y tercera películas más
populares en cualquiera de sus lados.
Colocación de archivos en varios discos
Para tener un rendimiento más alto los servidores de video tienen con frecuencia
muchos discos que se pueden operar en paralelo, algunas veces se utilizan
RAIDs, pues lo que ofrece es aun mayor confiabilidad a cambio del rendimiento,
por lo general los servidores de video desean un lato rendimiento y no se
preocupan tanto por bandas en cada película sobre varios discos.
Una posible ventaja corregir los errores transitorios, además los controladores
RAID se pueden convertir en un cuello de botella si tiene demasiados discos que
manejar a la vez.
Una configuración más común es un agrado de discos, lo que algunas veces se
conoce como gana de discos. Los discos no giran de una manera sincronizada y
no contienen bits de paridad, como ocurre con los RAIDs
Una segunda organización posible es dividir en bandas cada película sobre varios
discos.

6. Una posible desventaja de este patrón de bandas como todas las películas
empiezan en el primer disco, la carga entre los discos tal vez no esté balanceada.
Paradigmas de los sistemas de archivos multimedia
Estos utilizan un paradigma distinto al de los sistemas de archivos tradicionales,
para acceder a un archivo, un proceso primero emite una llamada sistema open.
Si tiene éxito el proceso que hizo la llamada recibe cierto al de token, conocido
como descriptor de archivos de UNIX o manejador de Windows, para usarlo en
otras llamadas. El proceso puede emitir una llamada al read, proporcionando el
token, la dirección de búfer y el conteo de bytes como parámetros. Los servidores
de archivos multimedia utilizan un paradigma completamente distinto: actúa como
VCRs (grabadoras de video casete).para leer un archivo multimedia un proceso,
de usuario emite una llamada al sistema start, especificando el archivo que se va a
leer y otros parámetros.
Codificación de video
Los sistemas de imágenes en movimiento basada en video y en filme explotan
este principio para producir películas en movimiento.
Al final del barrido que se conoce como CUADRO el haz regresa a su posición
original. Esta intensidad como función del tiempo se transmite y los receptores
repiten el proceso de explotación para reconstruir la imagen.
Cada uno de estos medios cuadros se les conoce como CAMPO. Un parpadeo de
25 cuadros/seg a esta técnica se le conoce como ENTRELAZADO. Se dice que la
televisión o el video no entrelazado son PROGRESIVO.
Para producir un movimiento uniforme el video digital se debe mostrar por lo
menos 25 cuadros/seg.
La uniformidad del movimiento se determina con base en el número de distintas
imágenes por segundo y el parpadeo de acuerdo con el número de veces que
pinta la pantalla por segundo.
Codificación de audio
Una onda de audio en una onda acústica unidimensional. El espector percibe esos
pulsos como sonido.
Las ondas de audio se pueden convertir a un formato digital mediante un ADC
(convetidor análogo digital)
Un ADC recibe un voltaje eléctrico como entrada y genera un número binario de
salida.
El error introducido por el número finito de bits por muestreo se conoce como
RUIDO DE CUANTIFICACION.
El sonido digitalizado puede ser procesado con facilidad por el software de las
computadoras.
Comprensión de video

7. La manipulación de material multimedia en forma descomprimida este
completamente fuera de consideración por ser demasiado grande. La única
esperanza es que sea posible la comprensión masiva.
Todos los sistemas de comprensión requieren dos algoritmos:
- Uno para comprimir los daos en el origen.
- Otro para comprimir los datos en el destino.
A estos algoritmos se les conoce como algoritmos de CODIFICACION y
DECODIFICACION.
Tienen cierta simetría que son importantes de comprender:
- La primera es para muchas aplicaciones, un documento multimedia solo se
codifica una vez (cuando se almacena en el servidor multimedia), pero se
decodificara miles de veces (cuando lo ven los clientes), que es aceptable
para el algoritmo de codificación ser lento y requerir hardware costoso,
siempre y cuando el algoritmo de decodificación sea rápido y no se requiera
hardware costoso. Para la multimedia de tiempo real como las conferencias
de video, no es aceptable una codificación lenta. La codificación debe
ocurrir al instante, en tiempo real.
- La segunda es que el proceso de codificación/decodificación no necesitar
ser 100% invertible, al comprimir un archivo, transmitirlo y descomprimirlo,
el usuario espera ver el original otra vez, con la precisión de hasta el último
bit. Cuando la salida de decodificación no es exactamente igual a la entrada
original, se dice que el sistema tiene perdidas. Todos los sistemas de
compresión utilizados para multimedia tiene pérdidas, debido a que
proporcionan una compresión mucho mejor.
El estándar JPEG
El estándar JPEG (grupo de expertos unidos en fotografía) para comprimir
imágenes fijas con tono continúo fue desarrollado por expertos fotográficos que
trabajaban bajo los auspicios unidos de ITU, ISO e IEC, otro cuerpo de
estándares. Es importante para la multimedia, ya que el estándar de imágenes en
movimiento MPEG, es solo la codificación JPEG de cada cuadro por separado,
más características adicionales para la comprensión entre cuadros y la
compresión de movimiento.
El estándar MPEG
Los estándares MPEG (grupo de expertos en películas). Estos principales
algoritmos utilizados para comprimir videos y ha sido estándares internacionales
desde 1993. Las versiones aprovechan los dos tipos de redundancias que existen
en las películas: espacial y temporal.

8. La redundancia espacial se puede utilizar con codificar cada cuadro por separado
con JPEG, para obtener una compresión adicional hay que aprovechar el hecho
de que los cuadros consecutivos son casi siempre idénticos. El sistema DV (video
digital) que utilizan las cámaras de video solo utiliza un esquema parecido a
JPEG, debido a que la codificación se tiene que llevar a cabo en tiempo real y es
rápido codificar cada cuadro por separado.
La salida MPEG-2 consiste en tres tipos distintos de cuadros que deben ser
procesados por el programa visor:
1. Cuadros I (intracodificados): imágenes fijas autocontenidas,
codificadas en JPEG.
2. Cuadros P (predictivos): diferencia entre el ultimo cuadro, bloque por
bloque.
3. Cuadro B (bidireccional): diferencias entre el último cuadro y el
siguiente.
Los cuadros I, son solo imágenes fijas codificadas mediante el uso de JPEG, que
utiliza luminancia de resolución completa y crominancia de resolución media a lo
largo de cada eje.
Los cuadros P codifican las diferencias entre cuadros, se haga a la idea de los
macrobloques que cubren 16*16 pixeles ene espacio de luminancia y 8*8 pixeles
en espacio de cromancia.
Para codificar un macrobloque, se busca el cuadro anterior para él, o algo un poco
distinto de él. Los macrobloques que contienen la escena de fondo coincidían con
exactitud, que aquellos que contienen a la persona estarán desplazados en
posición por una cantidad desconocida y tendrán que rastrearse.
Los cuadro B son similares a los P solo que permiten que el macrobloque re
referencia este en un cuadro anterior o en uno siguiente.
Compresión de audio
El audio con calidad requiere de un ancho de banda de transmisión de 1.4 Mbps
El MP3 (audio MPEG nivel 3) es el más potente y conocido.
La comprensión de audio se puede realizar en una de tres formas.
• En la codificación de reformas de onda, la señal se transforma
matemáticamente mediante una transformada de Fourier en sus
componentes de frecuencia.
• Codificación perceptual explota fallas en el sistema auditivo humano
para codificar una señal de tal forma que suene igual para un oyente
humano.
• Enmascaramiento de frecuencias para fines de transmisión se basa
con solo codificar la banda de frecuencia utilizada por los martillos
neumáticos.
El muestreo puede realizarse en uno o dos canales en cuatro configuraciones:
1. Monofónico

9. 2. Monofónico dual
3. Estéreo desunido
4. Estéreo unido
Programación de procesos multimedia
Los sistemas operativos que soportan multimedia de los sistemas tradicionales en
tres formas principales:
• Programación de procesos
• Sistemas de archivos
• Programación de disco.
Procesos de programación homogéneos
El tipo más simple de servidor de video es que puede permitir que se visualicen
un número fijo de películas donde todas utilizan la misma velocidad de cuadro,
resolución de video, velocidad de datos y otros parámetros.
Programación general en tiempo real
El número de usuarios cambia a medida que los espectadores van y vienen,
los tamaños de los cuadros varían mucho debido a la naturaleza de la
compresión de video.
Estas consideraciones conllevan a un modelo distinto: varios procesos
compiten por la CPU, cada uno con su propio trabajo y sus tiempos de
respuesta.
La programación de varios procesos que compiten entre sí de los cuales
algunos tienen tiempos de respuesta que deben cumplir se conocen como
Programación en tiempo real.
Los algoritmos de tiempo real pueden estar estáticos o dinámicos. Los
algoritmos estáticos asignan a cada proceso una prioridad fija por adelantado y
realizan la programación preferente con prioridades utilizando estos. Los
algoritmos dinámicos no tienen prioridades fijas.
Programación monolítica en frecuencia
El algoritmo de programación de tiempo real estático clásico para los procesos
periódicos preferentes es RMS (programación monolítica en frecuencia),
cumplen con las siguientes condicione los procesos:
• Cada proceso periódico se debe completar dentro de su periodo.
• Ningún proceso es dependiente de otro.

10. • Cada proceso necesita la misma cantidad de tiempo de la CPU en cada
ráfaga.
• Ningún proceso no periódico tiene tiempo de respuesta.
• La preferencia de procesos ocurre en forma instantánea y sin
sobrecarga.
Programación del menor tiempo de respuesta primero
El algoritmo EDF es dinámico que no requiere que los procesos sean periódicos al
igual que el algoritmo monotónico e frecuencia. No requiere tiempo de ejecucion
por cada ráfaga de la CPU, como el RMS. Cada vez que un proceso necesita
tiempo la CPU anuncia su presencia y su tiempo se respuesta. El programador
mantiene una lista de procesos ejecutables, ordenados con base en el tiempo de
respuesta. El algoritmo ejecuta el primer proceso en la lista el que tiene el tiempo
de respuesta más cercano.
Con RMS las prioridades de los tres procesos siguen siendo 33, 25 y 20 ya que no
importa el periodo.
Funciones de control de VCR
VCR estándar incluyendo pausa, adelanto rápido y rebobinado. La pausa es
bastante simple. El usuario envía un mensaje de vuelta al servidor de video,
indicándole cuando se detenga. Todo lo que tiene que hacer en este punto es
recordar que cuadro se sigue. Cuando el usuario indica al servidor que puede
continuar simplemente continúa desde donde se quedo.
La alternativa a tener de enviar todos los datos a través de la red al usuario y dejar
que se seleccionen los cuadros correctos, requiere que la red opere a una
velocidad de 10x, lo cual tal vez sea posible, pero no es fácil debido a la velocidad
a la que tiene que operar generalmente.
Video casi bajo demanda
El problema con el video de baja demanda es que los usuarios pueden empezar a
recibir el flujo continuo de una película en un momento arbitrario.
La ventaja es que para una película de 2 horas solo se necesitan 24 flujos
continuos sin importar cuantos clientes haya.
A este esquema se le conoce como video casi bajo de demanda.
El video bajo demanda es como utilizar un taxi: lo llamamos y viene. El casi video
en demanda es como tomar un autobús: tiene un itinerario fijo.
Video casi bajo demanda con funciones de VCR
La combinación ideal sería el video casi bajo demanda más controles de VCR
completos para cada espectador individual. Con unas cuantas modificaciones al
modelo es posible un diseño de esta manera.

11. Programación de discos para multimedia
Programación de discos estática
Los sistemas tiene un manejo que hace que su maneo de proceso más sencillo
que el de un sistema tradicional. La predictibilidad. En un sistema operativo
tradicional se realizan peticiones de bloques de discos de una manera muy
impredecible. Lo mejor que puede hacer el subsistema de disco es realizar una
lectura adelantada de un bloque para cada archivo abieto.
Ejemplo de sistema operativo multimedia
EAR OS es un sistema operativo con un centro multimedia de versión gratuita de
eAR OS, un sistema operativo basado en Ubuntu Linux. Este sistema operativo
se puede ejecutar desde el CD (Live CD) o se puede instalar directamente en el
disco duro.

12. El eAR Media Center nos permite ver programas de TV, ripear CDs con soporte
FLAC, Ver TV Digital y DVDs, escuchar Internet radio, ver photos y escuchar
música.
Viene con las últimas versiones de los siguientes programas: Wine para correr
aplicaciones de Windows, Audacity editor de sonido, Audio CD extractor con soporte para
FLAC y MP3, k3B CD y DVD Burner, Kaffeine para DVB-S - DVB-T TV y DVD playback,
VLC para Broadband TV, Exaile audio player con soporte para Ipod, Firefox, Thunderbird
E-mail/News, Pidgin internet Messenger para cuentas de MSN, F-Spot para gestión de
fotografïas, GIMP Image Editor, Firewall y muchas otras cosas más.
Tiene un gestor de paquetes de software el cuál puede descargar de la red e instalar más
de 1.500 programas.
Esta versión soporta la navegación del Media Center, mediante el ratón, touchpad o
pantallas sensibles al tacto. También se pueden utilizar los remotos que sirven para el
Windows Media Center y que tienen Phillips ID’s.
Viene con el kernel de Linux 2.6.24 (Real-Time). El menú More permite agregar más
caracterísitcas que nosotros mismos podemos crear a través de los ejemplos que nos
dan.