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Sistemi Informativi Multimediali

Gestione dei Metadati e DRM

Augusto CelentanoUniversità Ca’ Foscari Venezia

© Augusto Celentano Sistemi Informativi Multimediali - 2

Metadati (1)

“Data about data”! titolo, autore, editore, anno di pubblicazione di un libro

! didascalia di una fotografia

! dati tecnici di una fotografia

! locandina di un film

! descrizione di un film in un dizionario di film

! tag ID3 di un brano MP3

! tag EXIF di una fotografia digitale


Metadati (2)

I metadati si giustificano per la complessità dell’informazionemultimediale, che rende difficile, onerosa, incerta l’estrazioneautomatica di proprietà oggettive

! grande dimensione e struttura variabile anche se standard

! solitamente memorizzata in formato compresso

! semantica espressa in forma implicita

! contenuto “domain specific”

! invariabilità del contenuto e ripetitività della struttura

! relazioni tra diversi aspetti della descrizione di un dato (“asset”)multimediale


Metadati (3)

Descrizione! descrizione e identificazione della sorgente di informazioni per la

compilazione di indici e cataloghi

Interrogazione! surrogati dei documenti per interrogazione su base semantica

Ammministrazione! informazioni relative alla gestione del dato multimediale nel suo insieme

Gestione tecnica! rappresentazione di informazioni tecniche per l’elaborazione

Utilizzo! rappresentazione di informazioni relative ai diritti d’uso, di riproduzione,

di trasmissione, etc.


Metadati (4)

Creazione! può essere demandata in parte ai programmi e ai dispositivi che creano il

dato multimediale (es. tag EXIF per le fotografie digitali)

! solitamente richiede annotazione manuale

Organizzazione! dati complessi composti da più elementi sono descritti da metadati che

ne definiscono la struttura (es. video + audio + sottotitoli, documento +allegati)

Ricerca! i metadati possono contenere riferimenti a interrogazioni standard o

predefinite

Evoluzione! i metadati accompagnano l’evoluzione dell’informazione e del suo

utilizzo, rappresentandone (in parte) la storia


Metadati (5)

Metadati “content independent”! contengono informazioni che non dipendono dal contenuto del dato

multimediale ma solo dal dato in quanto entità

! es. data di creazione, dati tecnici di ripresa, posizione in un archivio

! sono detti anche dati descrittivi

Metadati “content dependent”! contengono informazioni che dipendono dal contenuto specifico del dato

multimediale

! es. autore e titolo di un documento di testo

! es. istogramma di colori di una fotografia

! es. elenco delle scene in un film

! possono essere estratti in modo automatico (caratteristiche di bassolivello), oppure tramite annotazione manuale (caratteristiche di altolivello)


Metadati (6)

Metadati “domain independent”! descrivono proprietà che non dipendono dal dominio applicativo che dà

significato all’informazione multimediale

! assume che l’informazione multimediale sia significativa “per se”

! es. proprietà di basso livello relative al colore, forma, texture, layout diun’immagine

! es. titolo e autore di un documento

Metadati “domain dependent”! descrivono proporietà che sono significative solo in relazione al dominio

dell’informazione multimediale

! assume che l’informazione sia significativa solo in relazione al dominio

! es. informazioni relative agli aspetti geografici di un’immagineterritoriale

! es. proprietà del grafico di un elettrocardiogramma


I linguaggi per i metadati

Dublin Core! standard per la descrizione di informazioni di alto livello relative a

documenti (prevalentemente) testuali

RDF/XML! standard per la descrizione di risorse (web) e di relazioni tra esse

MPEG-7! standard per la descrizione di contenuti sia a basso livello sia ad alto

livello per dati (asset) multimediali

MPEG-21! standard per la descrizione del processo di creazione e distribuzione di

asset digitali, delle relazioni tra gli elementi di questo processo e deidiritti di uso che lo regolano


Dublin Core

Dublin Core è un insieme di metadati che descrivono il contenutodi documenti (prevalentemente di testo) con lo scopo diconsentire una classificazione uniforme e una ricerca organizzata

Title FormatCreator IdentifierSubject SourceDescription LanguagePublisher RelationContributor CoverageDate RightsType


Resource Description Framework (RDF)

RDF è una famiglia di specifiche W3C per la descrizione di risorsesu Web

! usa XML come sintassi di rappresentazione

! nasce come notazione per descrivere risorse accessibili su Web (in modosimile a Dublin Core)

! diventa una notazione standard per descrivere metadati nella formasoggetto-predicato-oggetto

! permette di descrivere classi di risorse attraverso RDF Schema


Il modello RDF (1)

Risorsa! qualunque oggetto descrivibile in RDF

Proprietà! un attributo, proprietà o relazione che descrive l’oggetto

Valore! il valore di una proprietà (può essere una risorsa)

Asserzione! l’associazione di una

proprietà a una risorsa


Il modello RDF (2)


Il modello RDF (3)


Dublin Core in RDF

<rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"xmlns:dc="http://purl.org/metadata/dublin_core#">

<rdf:Description rdf:about="http://www.dlib.org"><dc:Title>D-Lib Program</dc:Title><dc:Description>The D-Lib program supports the community of people with research interestsin digital libraries and electronic publishing.</dc:Description><dc:Publisher>

Corporation For National Research Initiatives</dc:Publisher><dc:Date>1995-01-07</dc:Date><dc:Subject><rdf:Bag> <rdf:_1>Research; statistical methods</rdf:_1> <rdf:_2>Education, research, related topics</rdf:_2> <rdf:_3>Library use Studies</rdf:_3></rdf:Bag></dc:Subject><dc:Type>World Wide Web Home Page</dc:Type><dc:Format>text/html</dc:Format><dc:Language>en</dc:Language>

</rdf:Description>

</rdf:RDF>


Gli standard MPEG

Motion Picture Expert Group! working group ISO per la definizione di standard per compressione,

decompressione, elaborazione e codifica di immagini in movimento, audioe loro combinazioni

Una famiglia di standard! MPEG-1: archiviazione e distribuzione di stream multimediali compressi

! MPEG-2: televisione digitale

! MPEG-4: comunicazione multimediale

! MPEG-7: retrieval di dati multimediali

! MPEG-21: open framework per integrazione di applicazioni multimediali

+ MHEG-5 (Multimedia & Hypermedia Expert Group): integrazione di datimultimediali


MPEG-4

Standard per la definizione di tecnologie per l’integrazione dicontenuti multimediali per applicazioni di

! digital TV

! grafica interattiva

! multimedia interattivo su Web

Si rivolge ad un’ampia gamma di funzionalità! codifica di media objects acustici, visuali o audio-visuali

! definizione di relazioni tra gli oggetti che compongono una scenamultimediale nel rispetto di vincoli spaziali e temporali che riproducono icomportamenti del mondo reale

! integrazione di tipi di dati differenti: 2D/3D, sintetico/realistico,mono/stereo, multicanale, …

! interazione dell’utente con gli oggetti che compongono la scenariprodotta


MPEG-4 vs. MPEG-2

MPEG-4 estende l’ambito di intervento proprio di MPEG-1 e MPEG-2 per raggiungere gli obiettivi di

! interazione/accesso al contenuto

! flessibilità/estensibilità

! integrazione

Le estensioni riguardano sia la codifica sia le nuove funzionalità! sincronizzazione audio/video, distribuzione via rete

! scalabilità del contenuto

! manipolazione del contenuto a livello di bit-stream

! accesso flessibile al contenuto: link, preview, download, …

! Integrazione di media diversi: testo / video sintetico / video realistico /audio

! maggior efficienza di codifica

! accesso al contenuto in ordine casuale


Il modello di riferimento MPEG-2

MPEG-2 limita la propria azione alla trasmissione efficiente diflussi audio-video sincronizzati

! compressione vs. qualità

! alcuneestensioni(MHEG-5)consentonointerattivitàe testo

source

delivery

demultiplex

video

audio

inter-action

text

MHEG-5


Il modello di riferimento MPEG-4

Estende il modello MPEG-2 + MHEG-5 con la possibilità dipresentare scene composte in modo più complesso

source

delivery

demultiplex

BIFS

video

interaction

audio

anim

text

composition

presentation


MPEG-4: Obiettivi

Lo standard MPEG-4 fornisce o coordina un insieme di tecnologie asupporto di:

! rappresentazione codificata di unità di contenuto audio-visuale (AVO,Audio Video Objects)

! modalità di composizione di più AVO in una scena

! modalità di sincronizzazione e multiplex di più AVO per il trasporto sureti di comunicazione con appropriata definizione di QoS

! un’interfaccia generica tra applicazioni e strato di trasporto

! modalità di interazione tra utente e sistema in termini di scena e disingolo oggetto

! proiezione di una scena audio-visuale complessa dal punto di vistadell’utente


MPEG-4: una scena audio-visuale

! sfondo costante 2D

! immagine di una personache parla(senza sfondo)

! voce della persona

! oggetti sintetici(scrivania, mappamondo)

! suono sintetico (musicadi sottofondo)

! testo e grafica

! talking heads e sintesitext-to-speech

! animazione del corpoumano


Verso uno standard per la descrizione dei contenuti

La gestione di asset digitali non si riduce alla sola elaborazione deiformati, dei contenuti, dei meccanismi di protezione, etc.

! la gestione si rivolge a grandi volumi di dati

! richiede modelli e meccanismi di archiviazione, classificazione einterrogazione

L’identificazione dei contenuti può essere esterna o interna aldato

! esterna: metadati, descrittori di catalogo

! interna: header, es. ID3


MPEG-7: Multimedia Content Description Interface

A differenza degli standard precedenti MPEG-7 ha come obiettivola descrizione del contenuto di un documento multimediale perscopi di indicizzazione e di information retrieval

! non definisce la rappresentazione del contenuto in sé ma la suadescrizione in termini di meta-dati e proprietà indipendenti dalla codifica

! può essere utilizzato indipendentemente dagli altri standard, anche perdescrivere dati non codificati

! è uno standard più aperto dei precedenti standard MPEG

! definisce un’architettura e un linguaggio di descrizione piuttosto che uninsieme di regole e parametri di codifica


MPEG-7: obiettivi

Data una descrizione di contenuto, MPEG-7 fornisce un formatostandard ed una struttura standard per la sua rappresentazione

Ogni descrizione di contenuto è interoperabile con altredescrizioni anche se

! gli strumenti di estrazione del contenuto sono differenti (es. feature dibasso livello estratte con diversi metodi di analisi)

! le sorgenti sono differenti (es. immagini, video)

! le applicazioni sono differenti (es. information retrieval vs. indexing vs.abstraction)


MPEG-7: campo di applicazione

MPEG-7 definisce come rappresentare in modo standard unadescrizione di contenuto

Non definisce come! estrarre e

codificare ledescrizioni dicontenuto

! utilizzare ledescrizioni dicontenuto


MPEG-7: Descrizione del contenuto

Descrizione del medium utilizzato! caratteristiche fisiche e di riproduzione del medium impiegato: tipo di

sorgente (analogica/digitale), frame-rate, risoluzione, dati di ripresa,punti di divisione delle scene

! in alcuni casi possono essere ricavate automaticamente dal medium,generalmente sono annotazioni esterne

Descrizione di proprietà percettive / fisiche! valori codificati che corrispondono a proprietà percettive: colore,

texture, tonalità, …

! possono essere estratte automaticamente con una analisi di basso livello

! alcune proprietà descrivono quantità computabili che non corrispondonodirettamente ad una percezione umana (spettro, potenza)

Trascrizioni e annotazioni! descrivono informazioni del mondo reale da cui derivano le informazioni

contenute nei media (es. partitura musicale)


MPEG-7: Struttura (1)

I componenti di base dello standard MPEG-7 si basano su definizioniconvenzionali di dato, caratteristica, e descrittore

Dato: un informazione descritta utilizzando MPEG-7, senzaconsiderarne memorizzazione, codifica, presentazione,trasmissione, medium e tecnologia

! es. film (vero e proprio), locandina, supporto ottico/magnetico, etc.

Caratteristica (feature): una proprietà distintiva di un dato che hasignificato per qualcuno

! es. per un fotogramma: colore, texture

! es. per il supporto: dimensione (pellicola, DVD), velocità (pellicola, nastro)

Descrittore: una rappresentazione di una caratteristica, che nedefinisce la sintassi e la semantica

! es. per il colore: istogramma, colore dominante, RGB, YUV, etc.



Schema di descrizione (DS, description scheme)! specifica della struttura e della semantica delle relazioni tra componenti

che posso essere descrittori o schemi di descrizione

Linguaggio di definizione delle descrizioni (DDL, description

definition language)! linguaggio per la creazione di nuovi descrittori e schemi di descrizione, e

per la modifica di quelli esistenti

Strumenti di sistema (systems tools)! strumenti per supportare l’integrazione di descrizioni, la sincronizzazione

delle descrizioni e dei contenuti, i meccanismi di trasporto e di codificaper l’archiviazione e la trasmissione efficiente delle informazioni, e lagestione e protezione dei diritti di proprietà intellettuale





Schema di descrizione

Relazioni tra descrittorie schemi di descrizione



MPEG-7 Description! una descrizione MPEG-7 consiste di uno schema di descrizione (la

struttura) e di un insieme di valori di descrittori che descrivono i dati(l’istanza)

MPEG-7 Standard! MPEG-7 Systems

! MPEG-7 Description Definition Language

! MPEG-7 Visual

! MPEG-7 Audio

! MPEG-7 Multimedia Description Schemes

! MPEG-7 Reference Software

! MPEG-7 Conformance

! MPEG-7 Extraction and Use of Descriptors


Caratteristiche e descrittori

OtherFace Recognition

LocalizationBounding BoxRegion LocatorSpatio-TemporalLocator

MotionCamera MotionMotion TrajectoryParametric MotionMotion Activity

ShapeRegion ShapeContour Shape3D Shape2D-3D MultipleView

TextureHomogeneousText.Texture BrowsingEdge histogram

ColorGoF/GoP ColorScalable ColorColor LayoutColor StructureDominant Color


MPEG-7: Descrittori (1)

Orientate all’archiviazione! creazione e produzione del contenuto (es. titolo, regista/autore, attori)

! uso del contenuto (es. copyright, broadcast scheduling)

! memorizzazione e presentazione (es. formati)

Orientate alla percezione! struttura spazio-temporale (es. cambi di scena, motion tracking, regioni)

! caratteristiche a basso livello (es. colore, texture, timbro, melodia)

! interpretazione semantica della realtà rappresentata (es. soggettiraffigurati e loro relazioni)

Orientate alla gestione! organizzazione di oggetti in collezioni

! supporti per browsing (es. sommari, indici)

! interazione utente - contenuto (es. profilo utente, storia)










MPEG-7: Esempi (1)

<Mpeg7> <Description xsi:type="SemanticDescriptionType">

<Semantics>

<Label>

<Name> Car </Name>

</Label>

<Definition>

<FreeTextAnnotation>

Four wheel motorized vehicle

</FreeTextAnnotation>

</Definition>

<MediaOccurrence>

<MediaLocator>

<MediaUri> image.jpg </MediaUri>

</MediaLocator>

</MediaOccurrence>

</Semantics>

</Description>

</Mpeg7>


MPEG-7: Esempi (2)

<Mpeg7> <Description xsi:type="SemanticDescriptionType"> <Semantics> <Label> <Name> Shake hands </Name> </Label> <SemanticBase xsi:type="AgentObjectType" id="A"> <Label href="urn:example:acs"> <Name> Person A </Name> </Label> </SemanticBase> <SemanticBase xsi:type="AgentObjectType" id="B"> <Label href="urn:example:acs"> <Name> Person B </Name> </Label> </SemanticBase> <SemanticBase xsi:type="EventType"> <Label><Name> Handshake </Name></Label> <Definition> <FreeTextAnnotation> Clasping of right hands by two people </FreeTextAnnotation> </Definition> <Relation type="urn:mpeg:mpeg7:cs:SemanticRelationCS:2001:agent" target="#A"/> <Relation type="urn:mpeg:mpeg7:cs:SemanticRelationCS:2001:accompanier“ target="#B"/> </SemanticBase> </Semantics> </Description></Mpeg7>


MPEG-7: Struttura di un’applicazione (1)


MPEG-7: Struttura di un’applicazione (2)


MPEG-21 (1)

Differenti dispositivi digitali con differenti caratteristiche! PC, telefoni cellulari, smartphone, PDA, etc.

Media e oggetti multimediali devono essere trasferiti tra idispositivi

! audio, video, testi, messaggi, etc.

Il trasferimento può avvenire con differenti tecnologie eattraverso differenti canali di comunicazione

! Ethernet, GPRS, Wi-Fi, USB, Bluetooth, etc.

E’ necessario poter disporre di tecniche comuni per trasferire datimultimediali eterogenei tra dispositivi differenti, utilizzandodiverse tecnologie di comunicazione

! formati, risorse, metodologie


MPEG-21 (2)

La situazione attuale! Le tecnologie MPEG hanno permesso lo sviluppo di infrastrutture

tecnologiche a supporto dell’industria dei media

! Fino ad ora lo sviluppo si è modellato sulle tecnologie analogichetrasportandole nell’ambito dei media digitali

La situazione futura! MP3, DviX, protocolli P2P e tecnologie digitali in senso generale hanno

mostrato le possibilità di uso (e di abuso) da parte degli utenti di prodottisoggetti a diritti di proprietà intellettuale

! Gli abusi sono dovuti alla mancanza di un’adeguata infrastruttura

! Servono regole specifiche per la commerciabilità di prodotti intangibiliquali sono i media digitali


MPEG-21: Obiettivi (1)

L’obiettivo di MPEG-21 e delle sue attivita normative è ladescrizione di un open framework che permetta l’integrazione ditutti i componenti della catena di distribuzione di asset digitali

! creazione, utilizzo, manipolazione, gestione, distribuzione

! circolazione su reti telematiche

! supporti ampiamente differenziati (es. CD/DVD, memorie a stato solido,etc.)

Il framework identifica e definisce gli elementi chiave necessariper supportare questa catena distributiva

! attori

! relazioni

! operazioni


MPEG-21: Obiettivi (2)

L’ambito di applicazione di MPEG-21 è l’integrazione trasparentedelle tecnologie che permettono di gestire il valore delle risorsedigitali rispetto alle funzioni che ne regolano il ciclo di vita

! creazione del contenuto

! produzione del contenuto

! distribuzione del contenuto

! utilizzo del contenuto

! confezione del contenuto

! gestione e protezione dei diritti di proprietà intellettuale

! identificazione e descrizione del contenuto

! gestione degli aspetti finanziari

! problemi di privacy degli utenti

! unificazione funzionale dei terminali di uso e delle risorse di rete

! gestione di eventi legati alla gestione del contenuto


MPEG-21 e gli utenti di asset digitali


MPEG-21: Componenti

! Digital Item Declaration: un’astrazione uniforme e flessibile e uno schema

di interoperabilità per dichiarare materiali digitali (digital item)

! Digital Item Identification and Description: un quadro di riferimento per

l’identificazione e la descrizione di un’entità che interviene nei processi

oggetto dello standard

! Content Handling and Usage: interfacce e protocolli per la creazione, la

manipolazione, la ricerca, l’accesso, l’archiviazione, la distribuzione e i

riuso di contenuti digitali lungo tutta la catena di elaborazione e

distribuzione di materiali digitali

! Intellectual Property Management and Protection: i mezzi per abilitare la

gestione delle protezioni dei diritti associati ai contenuti digitali

! Terminals and Networks: i mezzi per consentire un accesso ai contenuti

indipendente dall’uso di reti e di terminali specifici

! Content Representation: la rappresentazione dei media digitali durante il

loro ciclo di vita

! Event Reporting: la misura di prestazioni e le relative interfacce di gestione

relative all’utilizzo di contenuti digitali


Digital Item Adaptation (1)

La interoperabilità di dispositivi digitali richiede un adattamentodelle informazioni scambiate


Digital Item Adaptation (2)


La gestione dei diritti digitali (la gestione digitale dei diritti)

La distribuzione di documenti audio/video via rete è uscita dallafase sperimentale e si prepara a diventare “LA” modalità divendita/noleggio/diffusione di materiali digitali

Motivazioni tecniche/commerciali! costo di produzione e gestione dei supporti

! costo di set-up e gestione dei punti di distribuzione

! capillarità di diffusione

! immagine

! disponibilità sempre più diffusa di punti di accesso alla rete

La distribuzione on-line rende meno controllabile la circolazionedei materiali

L’indipendenza dal supporto fisico rende più vulnerabili i materialirispetto alle operazioni di copia, ridistribuzione e manipolazione


I problemi della vendita e distribuzione

E’ centrale nella vendita on-line di documenti audio/video laprotezione del contenuto contro usi non autorizzati

! principalmente la copia e la diffusione di secondo livello

! in alcuni casi (iTunes) l’utilizzo su apparecchi concorrenti

La materia è complessa dal punto di vista giuridico perché siconfigurano fattispecie molto diverse da quelle assodate per imateriali fisici

! “l’opera d’arte nell’epoca della sua riproducibilità (digitale)”

! non è facile risolvere il conflitto tra i diritti del proprietario-venditore equelli dell’utente-acquirente


Il caso iTunes Store

iTunes Store apre come negozio di musica virtuale nel 2003,vendendo “file” di musica compressa di buona qualità tratti da CDcommerciali in accordo con i produttori

Definisce un nuovo modello di business, centrato su una suite diapparecchi che l’utente usa per acquisire e ascoltare musica

! i file vengono scaricati attraverso il programma iTunes disponibile per piùpiattaforme, Mac e Windows

! i brani possono essere ascoltati solo sul dispositivo su cui sono statiscaricati, salvo un numero limitato di altri dispositivi “autorizzati”contemporaneamente

! i brani possono essere caricati su un iPod, non sono supportati altri lettoriportatili

! i brani possono essere copiati su CD un numero illimitato di volte, ma laqualità non è pari a quella del CD originale

Le fortune/sfortune di iTunes sono inizialmente legate a quelle diiPod



Il modello di business prevede anche una nuova politica di prezzo! 99 cent per brano, 9,99 $ per album

! politica orientata alla limitazione della spesa, potendo selezionare i solibrani di interesse

! in realtà, politica di incentivazione all’acquisto legale con impegnolimitato

! politiche simili per i video, introdotti solo nelle versioni più recenti diiTunes

Al crescere del catalogo, questa politica si differenzia e i prezzidiventano comparabili a quelli dei canali di distribuzionetradizionali

! novità vs. listino

! promozioni limitate nel tempo

! sconti volume

! rapporto domanda/offerta



La politica di protezione di Apple suscita reazioni negative permotivi formalmente plausibili

! inaffidabilità dei supporti vs. copia di backup

! acquisizione di un diritto di ascolto legato alla persona (e alla suamobilità) e non legato alla macchina (cioeè al mezzo di acquisto)

! rischio di abuso di posizione nella limitazione verso altre marche

Tentativo di “rompere” il sistema di protezione DRM di Apple(progetto Hymn)

! inizialmente riuscito

! poi Apple cambia gli schemi di protezione

Verso una liberalizzazione dei diritti di accesso! Maggio 2007, accordo con EMI per la rimozione dei sistemi di controllo

DRM dai brani venduti via iTunes (con un costo lievemente maggioreall’inizio, oggi allineato al costo standard)


Il caso Sony

Nel 2005 Sony è stata al centro di una controversia sulla presenzadi un sistema di Digital Rights Management sui propri CD

! controllo delle operazioni svolte sui lettori dei PC vs. libertà totale di usosui lettori CD audio

! installazione di un software di controllo sul PC in occasione della primariproduzione di un CD protetto

Il principio viola i diritti dell’utente perché questa procedura nonè dichiarata e l’utente non può rifiutarla

! all’utente non viene chiesto esplicitamente di accettare questi termini dilicenza

! l’installazione del software influisce negativamente sulla macchina

Sony è stata costretta a rimuovere questo schema di protezione


Tecnologie per la protezione dei media

Windows Protected Media Path! è la tecnologia utilizzate in Windows Vista per realizzare un controllo

DRM sulle funzioni di accesso ai media

! i media protetti sono codificati, quindi riconoscibili

! in caso di riproduzione di un media protetto Windows Vista effettua uncontrollo real-time a livello kernel del software che viene eseguito,bloccando la riproduzione in caso di software sconosciuto

Apple FairPlay! è la tecnologia utilizzata da QuickTime, quindi da iTunes, iPod e iTunes

Store

! ogni file venduto tramite iTunes Store contiene al suo interno unacodifica FairPlay

! la gestione è a livello di componente QuickTime, quindi indipendente dalsistema operativo

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