ACM ICPCライブストリーム：仕組み

優勝について

ACM ICPC International Olympiadは、世界の学生チームプログラミング競技会の中で最大のイベントです。 オリンピアードは70年代から開催され（当時はアメリカの大学間の競争のようでした）、90年代後半から他の国々が積極的に参加してきました。 2015年のITMO大学は、ACM ICPCで6回受賞しています。



当然、オリンピックへの関心は、参加している大学自身だけでなく、世界中の何千人もの人々によって示されています。 そして、ACM ICPCは参加者とそのトレーナーにとっての「会議室」イベントではないため、オリンピアードファイナルのオンラインブロードキャストがあり、イベントの終わりに「ライブ」で見ることができます（2015ファイナルのブロードキャストはここで見ることができます ）。 放送の編成方法、その実装プロセスで使用される興味深い技術的ソリューションについては、本日主催者に代わって「直接」お伝えします。

ACM ICPCブロードキャスト履歴

2009年にストックホルムで初めてワールドカップ決勝のオンライン放送が行われました。 2009年から2012年にかけて、王立技術研究所（スウェーデン）の持続可能なコミュニケーションセンターのチームが放送に従事しました。 専門はリモートビデオ編集でしたが、撮影と送信はSDIカメラとビデオ編集という従来のビデオ方式で行われました。







スタジオは2011年に見えました



ただし、ACM ICPCはプログラミング競技であり、放送用のビデオを提供するサイトの標準カメラに加えて、競技中にチームビデオをストリーミングするウェブカメラが各チームコンピューターにインストールされます。 さらに、コマンドコンピューターのバックグラウンドで起動されたスクリプトは、各コマンドのスクリーンキャストを記録し、同様にブロードキャストします。







2012年のスタジオ-作業は従来の方法で行われています



したがって、ITMOユニバーシティチームがチャンピオンシップのオンラインブロードキャストの責任を負うようになったとき、標準のビデオ制作テクノロジーからより興味深いソリューションに切り替えることが決定されました-YoutubeとTwitchでのストリーミングブロードキャスト、ビデオ処理および編集用の強力なコンピューターとVLC / ffmpegの使用（以前に使用されたハードウェアとは対照的） Blackmagicソリューション）。



この決定は主に、ACM ICPCファイナルが毎年さまざまな国で開催されるため、購入した機器の輸送が主催者にとって重大な問題になる可能性があるためです。 さらに、ブロードキャストソフトウェアは他の競技会でも使用できます。

ブロードキャストデバイス図：コンテンツ取得ステップ

技術とハードウェア

コンテストのシステムは、ウェブカメラのストリームと、コンテストに参加するすべてのチームの画面、参加者からの小包のフィード（小包は検証のために送られた問題の解決策）を提供します。



ホールの一般的なビューを撮影するには、2台のAXIS V5915ネットワークPTZカメラを使用します。 このカメラを使用すると、1080pの解像度でビデオを撮影でき、Webインターフェイスを使用して調整できます。 届きにくい場所に設置されたカメラに電力を供給するために、PoEインジェクターを使用します（これはネットワークデバイスに電力を供給する便利な方法です：通常の電源をPoEインジェクターに接続し、インジェクター自体をイーサネットケーブルに接続してから、2番目のアダプターからカメラを接続します。電源はイーサネットケーブルを介して送信されます）。











上記に加えて、4台のポータブルビデオカメラを使用します。信号は、 SWITバッテリーで駆動される4台のTeradek Clipを使用して送信されます（コンテスト全体でこれらのバッテリーを使用できます）。











Clip'ovの1つに基づいて、モバイルコンプレックスを組み立てました。 バッテリー付きのバックパックで、そのストラップの1つには、クリップとGoProが取り付けられたベルクロが付いています。 チームにボールを配布するボランティアにそれを置くことを計画しています。







バルーンは、正しく解決されたタスクのためにチームに配布されます

ICPC分析

アナリストチームは、パッケージのログだけでなく、参加者のコンピューターから定期的なバックアップも受け取るKatalyzerアプリケーションを絶えず開発しています。 彼らの分析により、チームが現在取り組んでいるタスクを理解することができます（たとえば、a.cppファイルがアクティブに変更されている場合、おそらくタスクAを超えています）。 さらに、アナリストは主要なチームの画面を監視し、チームが誰をどのプログラミング言語で書いているかを把握し、何が起こっているかを定期的に評価します。

チーム

オンライン放送中に占有されたビデオグループは10人のビデオ撮影者で構成され、順番に、チャンピオンシップ会場とライブインタビューのフラッシュゾーンからビデオを提供し、タスクの分析を記録します。







チャンピオンシップホール



分析チームは通常、分析の準備と記録に加えて、 自動分析装置からの興味深いイベントを見る15人で構成されます（ AutoAnalystは、パッケージ、コンピューターのバックアップ、参加者画面のリストを追跡するACM ICPCチャンピオンシップ専用に開発されたアプリケーションです）、イベントログに興味深いニュースを追加します手で。 さらに、アナリストは、各チームおよび各参加者に対して、チームを紹介するときに表示するプロファイルを事前に準備します。







北京大学チーム。 チャンピオンシップ放送フレーム



ICPCLiveチームは、ディレクター、ディレクター、デザイナー、プログラマー、ビデオ編集者の15人で構成されています。 すべてがうまくいけば、競技中、どのチームスクリーンをどの瞬間に表示するかを選択し、新しいビデオをスケジュールに追加し、時間内に最も興味深いカメラからのビューを接続するだけです。

さらに：メディアサービスのビデオとビデオ

オンラインブロードキャストでは、事前に録画されたビデオを使用します。 これには、ICPCNewsメディアサービスビデオ（これらのビデオは、YouTubeチャンネルでさらに利用可能 ）、主要な人々とのインタビュー、チャンピオンシップのお気に入り、スポンサーが含まれます。 これらのビデオのほとんどは事前に記録されています。



ビデオ解析では、状況は異なります。 タスクの条件は機密性の向上の対象であるため、ビデオセッションの記録は、すべてのチームがサイトの外の世界からすでに確実に隔離されている競技の開始と同時に開始されます。 アナリストが準備し、記録し、ICPCNewsと一緒に分析をマウントしてブロードキャストし、ディレクターはそれらを放送するタイミングを決定します。

コンテンツ処理フェーズ

技術とハードウェア

ビデオストリームは、カメラからの画像と、標準のクロマキーを使用して上部に重ねられるインフォグラフィックの2つの完全に異なる部分に分割できます。 最も単純な、つまりカメラから始めましょう。 それらからの情報の流れを制御するための、私たちにとって最も簡単で合理的な解決策は、外部Wirecastソフトウェアでした。



Wirecastは、今後のビデオのスケジュールに使用したAPIを使用して、事前に記録されたビデオをダウンロードするのに驚くほど便利であることが判明しました。 同時に、Wirecastは比較的安価です。特に、放送中にソフトウェアのコストと請負業者サービスの支払いを比較する場合はそうです。



プロジェクトのすべてのインフォグラフィックも、チームによって社内で作成されます。 Javaがプログラミング言語として選択されました。 同時に、インフォグラフィックを作成するという点で最もシンプルなソリューションは、同時に最もエレガントであることが判明しました。すべてのグラフィックはキャンバスに描かれています。 ウィジェットは1/25秒ごとに再描画されます。 画面の隅にある小さなビデオブロックについては、vlcjライブラリを使用して管理しました。vlcjライブラリは、vlcプレーヤーの関数をネイティブに呼び出すためのJavaシェルです。



ビデオストリームを操作する際の主な問題は、コンポーネントを作成することではなく、それらを管理することです。 昨年、管理は、インフォグラフィックにtcp情報を提供する標準Javaフォームを介して行われました。 同じ年にさらに進んで、複数のユーザーからの変更を同時にサポートし、インフォグラフィックを描画するtcpコンピューター上のすべての情報（表示内容と表示方法）を提供する特別なhttpサーバーを作成しました。







外観：ビデオとインフォグラフィック



Javaでhttpサーバーを作成するために利用可能なフレームワークを研究したので、 Vaadinを選択しました 。 フレームワークを定期的に使用するプロセスで、ストリームとネットワークに問題があるため、おそらくこのソリューションは最適ではありませんでした。 しかし、最終的には、それらを解決し、誰でも（ユーザー名とパスワードを持つ）が出力イメージに影響を与えることができる分散システムを取得することができました。



将来同様のエキゾチックな体験をしたい人にとって、私たちが遭遇した小さな技術的困難を強調することは理にかなっています：

• ネットワークを介したストリーミングビデオはすぐには読み込まれないため、視聴者に表示するまで3〜10秒待機する必要がありました。
• Full-HDで画像をブロードキャストしたいという要望があるため、インフォグラフィックを1秒あたり十分なフレーム数のオーバーレイの形で伝えるのはそれほど簡単ではありませんでした。 したがって、Wirecastへの転送には、ソフトウェアソリューションを使用せず、モニターからHDMI経由で写真を撮影するだけのハードウェア（同時に非常に高価な） ソリューションを使用しました。 ホームソリューションの場合、オーバーレイの外観のアニメーションを取り除き、低解像度で生成し、vlcを使用してビデオをキャプチャすることをお勧めします。
• Wirecastは非常にリソースを必要とし、Wowzaに送信するビデオエンコードプロセスは大量のRAMを「消費」するため、同様のデバイスを介して別のコンピューターに転送しました。

分割画面モード

昨年と今年は、2番目の画面に2つの制御モードがあります。 最初に、昨年のコンテストの一環として、次のロジックに従って動作する自動モードを開始しました。

• タスクに合格した場合、チームは約10秒間画面に表示されます（これは結果を受け取った後の同じ反応です）。
• パッケージがなかった場合、最初の12チームのウェブカメラが画面に円で表示され、それぞれ約20秒でした。 これらの12チームは、チャンピオンシップの開始時に最も興味深いものとして選ばれました。

コンテストの最初の1時間で、このアルゴリズムは観客の要件をまったく満たしていないことが明らかになりました：ほとんどの人は最初の12チームに興味がありませんでしたが、誰もがウェブカメラで作業するのを見るよりもコードを見るほうがはるかに興味深いものでした。 そのため、分割画面を手動モードに切り替えることにしました。YouTube、twitch、twitterでコメントを見ながら、表示するコマンドを選択しました。



したがって、今年最大の変化を遂げたのはこの地域でした。 まず、視聴者には常に2つのビデオストリームが表示されます。1つは画面から、もう1つはWebカメラからです。 ほとんどの場合、「大きな」ビデオにはコードが含まれます。



第二に、今年は次のアルゴリズムに従って動作するチームの自動「投票」をテストしています。Twitterの＃ICPC2016からのTwitterメッセージを監視し、 myicpc Webサイトでチームに対応する最初のハッシュタグを「引き出し」、選択したチームの投票数を増やしますユニットごと。







ITMOユニバーシティ2016チーム：Adam Bardashevich、Anton Kovsharov、Andrey Stankevich（トレーナー）、Vladimir Smykalov



チームの投票数が5に達すると、ショーのキューに追加されます（チームがキューに2回追加されることはありません。チームがキューにいる場合、そのチームの投票数は増加しません）。 投票の自動スコアリングを減らすために、1分あたりユーザーからのツイートを1つだけ考慮することを計画しています。 第三に、ユーザーの自動化に加えて、いくつかの時点で最初の12チームを表示する予定です。

コンテンツをネットワークに出力する段階

インターネットだけでなく、競技会の内部ネットワーク（1,000人半の参加者のうち384人のみが競技し、残り-コーチ、ゲスト、主催者-競技会を監視する）でも放送を確保する必要があるため、Wowzaサーバーを仲介者として使用することにしました、Wirecastからビデオストリームを受信し、クライアントに送信しました。 とりわけ、これはビデオをディスクに記録する問題を解決し、特別な困難なしに解説スタジオを組み立てることを可能にしました。



今年は2つのコメンテータースタジオが計画されています。1つは英語の解説用、もう1つはロシア語の解説用です。 同時に、実験の一環として、さまざまな機器を使用してそれらを組み立てることにしました。「英語」スタジオ用に、優れたヘッドセットとオーディオリモコンを購入し、手頃な価格の材料で「ロシア語」スタジオを作りました。 実験の主なポイントは、高品質の翻訳を保証するために本当に重要なものとそうでないものをチェックすることです。 将来的には、よりローカライズされた解説スタジオを作成する予定です。



Wowzaサーバーと2つのメインストリーム（Wirecastを使用するメインストリームとSplit Screenを使用する2番目のストリーム）には、「眼球に」充電されるMSI GE 62 Apacheを使用します。 それぞれに、USB 3.0およびHDMIスプリッターをgeneしみなく追加しました。



ソフトウェアの観点からは、どちらのスタジオも同じように動作します。ffmpegを実行し、Wowzaからビデオストリームを取得し、マイクからサウンドを追加し、受信したビデオストリームをコメント付きでWowzaに転送します。 たとえば、次は、完成したストリームに音声解説を追加する行です。

ffmpeg -re -i "rtmp://%ip%:1935/icpclive/main" -f dshow -i audio="Microphone" -filter_complex "[0:a][1:a]amerge,pan=stereo:c0<c0+2*c2:c1<c1+2*c3[out]" -map 0:v -map "[out]" -vcodec copy -acodec aac -ab 100000 -ac 2 -f flv rtmp://%ip%:1935/icpclive/comments/rus
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

変更する必要があったもの

2015年、ICPCLive開発チームが初めてオンラインブロードキャストを行ったとき、モバイルカメラと最終編集は請負業者によって行われました。 ディレクターとビデオ編集の間のノードが1つ追加されるだけで、チャンネルの品質に大きな影響が出ることがわかりました。 2015年にサウンドを制御するために、iMacでアプリケーションが使用されました。判明したように、マウスでクリックしてサウンドチャネルを選択するのは不便で遅すぎたため、今年はオーディオリモコンを使用します。



最初は、Teradik ClipをHDMI2WiFiトランスミッターとして使用するのではなく、「バッテリー兄弟」であるTeradek Vidiuを使用しましたが、興味深い機能に遭遇しました。 ローカルネットワークでビデオをストリーミングする場合、さまざまなデータ転送プロトコルのいずれかを使用できます。 たとえば、ffmpegコマンドを使用するコンピューターは、自身でhttpストリームを「ピックアップ」できます。これは、ローカルネットワーク上のコンピューターで使用できます。



ただし、ポータブルトランスミッターのサイズに収まるストリームの機能を「移動」することは非常に困難です。そのため、トランスミッタは、ストリームをストリーマーに転送するように設計されたRTMPプロトコルのサポートに制限されることがよくあります。



私たちが使用するWowzaはリストリクターとして非常に優れていますが、RTMPストリームをWowza経由で送信すると、準備ができていない約10秒の遅延が発生し、さらに2つのそのようなストリームがWowzaサーバーを備えたモンスターコンピューターにロードすることが判明しましたCPUの最大70％。このオプションは存続の可能性がありません。

ICPCLiveと新しいブロードキャスト形式

通常、イベントのライブブロードキャストは、数キロメートルのSDIワイヤと既成のハードウェアソリューションで構成され、信号の切り替え、画像への画像の埋め込み、適切な方法での音声のミキシングが可能です。 これにより、オンライン放送サービスは非常に高価になり、実際には適切な機器を持っている各国の企業単位でのみ利用できます。



ブロードキャストチェーン全体でWi-Fiとコンピューターを使用すると、携帯性が非常に高くなります。ワイヤーが届かなかったカメラを一目見たり、競技中に自動的に最も興味深いものを表示したり、Twitterで興味深いハッシュタグを持つチームに画面やウェブカメラを表示したり、異なる言語。



素晴らしいプロジェクトのコードはここにあります 。



質問がありますか？ 助けたいですか？ icpc-live-team@googlegroups.comまでメールでお問い合わせください！



5月19日の朝、 ICPCLiveウェブサイトでACM ICPC 2016学生チームプログラミングチャンピオンシップの決勝戦のライブ放送に参加し、 youtubeとtwitchのチャンネルを購読します（英語放送はこちら 、ロシア語はこちら 、セカンドスクリーンはこちら ）-自発的な取り込みと最も興味深い詳細をお約束します。



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