Ultra HD
 

IBC-2014. UHD, HEVC и оборудование цифровой обработки

01.12.2014 > 00:00
IBC-2014.  UHD, HEVC и оборудование цифровой обработки
Последние годы телеиндустрия готовится к внедрению UHD-телевидения. Более всего в его появлении заинтересованы производители цифровых ТВ-мониторов, рынок которых, по оценкам экспертов, пришел к насыщению еще 3-4 года назад. Им в партнерстве с сетями розничной продажи, видимо, и предстоит обеспечить интерес конечных пользователей к новому формату. Пока мониторы 4К, конечно, еще не стали массовым продуктом, но вся техническая база для их массового производства, включая чипсеты, уже готова, а их стоимость, как отметили на стенде Pace, за год опять упала в 4 раза.
Иногда можно услышать мнение, что коммерческое внедрение UHD тормозится отсутствием контента в требуемом разрешении. Однако более значимыми кажутся две другие взаимосвязанные причины: отсутствие внятных схем окупаемости 4К для операторов сетей распространения и отсутствие 4К-телевизоров у абонентов. И этот замкнутый круг, видимо, начнет раскручиваться по мере приобретения абонентами 4К-телевизоров. 

 Тестовая картинка в 4К на телемониторе действительно может выглядеть впечатляюще — на сентябрьской выставке IBC около таких демонстраций постоянно толпились люди. За последний год качество воспроизводимого видео явно стало лучше. На прошлогодней выставке они часто были несбалансированы по параметрам, чаще — по скорости передачи кадров, но иногда и по цветовой гамме. Впрочем, это вполне объяснимо: в прошлом году еще не было определено рабочее подмножество параметров UHD-сигнала, рекомендованное для использования в сетях ТВ-распространения, а чипсеты для телевизоров и абонентских приставок имели урезанный функционал. 

Первая фаза 4К

Стандарт для передачи первой фазы 4К по DVB-сетям появился в начале лета. Готовы и чипсеты для приставок с поддержкой соответствующих параметров, однако приемники на их базе пока выпускаются только штучными партиями. 

 На пресс-конференции DVB нынешнюю ситуацию с ресиверами подытожил Дэвид Вуд, председатель рабочей группы Европейского вещательного союза по стандартизации UHDTV. 
Приемники первой фазы, которые должны появиться в конце этого или первой половине следующего года, будут поддерживать формат 2160р с частотой следования кадров 50 или 60 fps. Для них также будет обязательна работа с различными ТВЧ-форматам, зато поддержка SD станет факультативной. Для первой фазы стандарт DVB регламентирует два типа приемников — с 8- и 10-битной дискретизацией цветовых сигналов. Первые дешевле, но с большей погрешностью восстановления цветовой и яркостной гаммы. Разницу в будущей стоимости этих приставок и тем более разницу в качестве воспроизведения ими UHD пока спрогнозировать сложно. Кроме более высокой стоимости, 10-битные приставки будут потенциально готовы к передаче более высокой скорости кадров. По идее, 10-битная дискретизация уже достаточна для передачи расширенной цветовой гаммы. Но в первой фазе расширение гаммы  не планируется, хотя в стандарте заложена возможность передачи сигнализации об использовании дополнительных праймеров (первичных цветов).

 Требования для второй фазы внедрения UHD — в процессе подготовки, и по поводу некоторых параметров ясности пока нет. Возможно, хотя и не очевидно, что будет расширен динамический диапазон яркости, правда, повышенная яркость должна будет еще поддерживаться экранами.

 Скорость передачи кадров, по всей вероятности, будет повышена до 120 fps. Это позволит более четко передавать движущиеся объекты. Данное повышение должно особенно порадовать операторов спутниковых емкостей. Спрос на их товар сразу возрастет.
Впрочем, видео 4К / 60 fps, компрессированное современными HEVC-кодерами, тоже требует существенно большей полосы, чем HD, компрессированное в H.264. Так, трансляции матчей чемпионата мира по футболу в 4К / 60 fps / HEVC потребовали 25 Мбит/сек, а передачи с теннисного турнира Ролан Гарос — 28 Мбит/сек. Сигналы компрессировались кодерами французской компании ATEME, возглавляющей комитет ITU по разработке HEVC. ATEME имеет, возможно, самый внушительный багаж тестовых трансляций, и показатели ее кодера явно не худшие в отрасли. На стендах, конечно, можно было видеть и более высокие уровни компрессии, однако они достигались на специально подобранных роликах, компрессированных не в реальном масштабе времени. 


HEVC-кодеры 

C кодерами компрессии в HEVC долгое время складывалась непонятная ситуация. Причем смущала не столько неспособность большинства из них кодировать живые трансляции в 4К, сколько отсутствие специализированных чипсетов для таких кодеров. Их не было ни у кого даже в проекте. И в этом году наконец стало ясно, что большинство разработчиков HEVC-кодеров в чипсетах просто не нуждаются. Все компании, заявившие о намерении подготовить HEVC-кодеры, ориентируют свои решения в первую очередь на ОТТ-сети, где на кодеры возлагается значительно больший спектр функций, чем в вещательных сетях. В ОТТ-среде они обычно работают как транскодеры и преобразователи форматов, а иногда их дополнительно интегрируют с пакетизаторами для различных ОТТ-платформ, причем набор функций приходится постоянно обновлять. Для этого спектра задач аппаратная реализация оказывается недостаточно гибкой. И разработчики кодеров при выборе платформы придерживаются разных стратегий.

 Итак, HEVC-кодеров на специализированных чипсетах на выставке обнаружить не удалось. Ericsson, правда, представил свою новую кодирующую платформу AVP 4000 на базе собственного чипсета, которая в перспективе должна поддерживать и HEVC. Основная особенность чипсета заключается в том, что его можно перепрограммировать в полевых условиях. Однако пока работа платформы с форматом 4К заявлена только в связке с H.264. Напомним, что именно такую связку Ericsson реализовал полтора года назад на четырех стандартных HD-кодерах. Сейчас на базе AVP 4000 демонстрировались кодеры для магистральной передачи ТВ-сигналов в формате 4:2:2 с 8-битным кодированием (10-битное пока не заявлено). Для магистральной переброски поддерживается также и JPEG 2000. 

 Кодер реализующий HEVC у Ericsson, разумеется, тоже есть, причем компания анонсировала его готовность еще в августе 2012 года. Но кодер SVP 5500 ориентирован на работу в составе системы передачи видео по сетям LTE eMBMS и поддерживает разрешения видео не выше 720 p. 
Из принципиальных новинок Ericsson показал также модулятор нового формата DVB-S2х, включающего последние расширения стандарта DVB-S2. Они были подробно рассмотрены в материале «Стандарт DVB-S2: возможности для операторов и проблемы для клиентов» в № 9 журнала «Теле-Спутник» за 2013 год. 

 По словам технического директора DVB Питера Сиберта, он ожидает появления интереса к возможностям DVB-S2x как раз при запуске UHDTV. Ключевой, по его мнению, будет возможность использования широкополосных транспондеров. Она позволит получить выигрыш при статистическом мультиплексировании каналов, так как он зависит от количества телевизионных потоков, включенных в мультиплекс. 

 Но вернемся к современным платформам для кодеров и транскодеров. Ко второй категории относятся кодеры на базе FPGA. Это удобная, хотя и недешевая база для реализации многофункциональных транскодеров в условиях постоянно меняющихся требований. На ее основе сделаны транскодеры ATEME серии Titan, по существу представляющие собой специализированный софт. Раньше на FPGA была сделана и транскодирующая платформа Envivio, но позже появился вариант для серверов общего назначения, которому сейчас в компании и отдают предпочтение. 

 Промежуточный вариант — сочетание серверов общего назначения c графическими процессорами, оснащенными аппаратными ускорителями. На такой базе построены серверы для потокового и файлового транскодирования американской компании Elemental. Они предлагаются компанией уже несколько лет, а описание последней разработки от Elemental мы вынесли в раздел «Новинки техники».

 Транскодер-пакетизатор, построенный на такой же базе, показала в этом году и компания Thomson. Он получил название Vibe XT1000. HEVC новый кодер пока не поддерживает, но принцип построения, видимо, обусловлен широким кругом задач, типичным для OTT-оборудования. Он тоже рассмотрен в «Новинках техники». 

 А свой кодер с поддержкой HEVC Thomson показал еще в прошлом году. Он реализован на серверной платформе ViBe-7000, на которую устанавливается соответствующий софт. То есть это чисто программное решение, устанавливаемое на HP-сервер. Вместо HP можно использовать любой другой сервер, на который сначала устанавливается виртуальная машина, оценивающая его производительность и генерирующая информацию о требуемой конфигурации нового «железа». Нынешняя версия ПО не позволяет работать с живыми потоками; как нам объяснили на стенде, причина не в сложности реализации, а в неактуальности задачи. Клиенты компании пока рассматривают формат 4К/HEVC только применительно к услугам VOD, для которых кодирование в реальном времени не требуется. 

 В целом создается впечатление, что программные кодеры, не привязанные к аппаратной базе, сейчас начинают отвоевывать у аппаратных решений и вещательную нишу. Приведем два показательных примера с нынешней экспозиции. Один из них — HEVC-кодер от Cisco, реализованный на 50 процессорах Intel. В перспективе предполагается подготовить и DCP-версию, но нынешний кодер тоже рассматривается как законченный продукт, хотя ПО, разумеется, будет развиваться. В частности, планируется добавить версию для кодирования в реальном времени.

 А компания Harmonic подготовила новую виртуальную платформу, на базе которой теперь собирается строить все свои новые продукты по цифровой обработке ТВ-сигналов. Платформа получила название Harmonic VOS — как расшифровывается эта аббревиатура, осталось неясным, на стенде объяснили только, что она отражает виртуальный характер платформы. На стенде было представлено и первое решение, созданное в рамках этой платформы, — медиапроцессор Electra XVM. Он выполняет многоформатное компрессирование видео, поддерживая, в частности, 4К/HEVC, реализует статистическое мультиплексирование потоков, наложение графики и вставку рекламы. Другими словами, выполняет набор функций, актуальных для классических сетей вещания.

 Расширение ниши софтверных решений, очевидно, связано с еще одной тенденцией — ростом предложений по переносу функционала головных станций в интернет-облако. Список анонсируемых преимуществ такого подхода включает скорость и простоту внедрения облачных решений, гибкое масштабирование и простоту поддержки. Но вот насколько такой подход привлекателен для самих операторов, пока непонятно, слишком мало практических реализаций. Основной новинкой компании Envivio на этой выставке стала комплексная облачная платформа Nuage (от фр. «облако»), в которой собран функционал отдельных решений Envivio для преобразования, шифровки, пакетизации, хранения и раздачи видео, а также для сетевого администрирования. 

 В разрозненном виде облачный функционал предлагается компанией уже не первый год, но в Nuage модель SaaS (Software as a Service) доведена до логического конца. 
Является ли перенос оборудования цифровой обработки в «облако» модной идеей, скопированной в IT-мире, или реальной тенденцией — покажет практика. 
Перспективы перехода на чисто программные решения в разных компаниях оценивают с разной степенью категоричности. В компании Thomson придерживаются «плюралистического» подхода, планируя развивать все типы платформ. Более того, на стенде Thomson высказали «крамольное» предположение, что операторы эфирных и спутниковых сетей, применяющие статистическое мультиплексирование, могут отложить массовые запуски до появления аппаратной реализации кодеров HEVC. Программные решения работают медленнее аппаратных, а статистическое мультиплекси­рование, требующее двух-, трехкратной отработки кодеров, сделает задержку в работе особенно заметной. В Elemental также не планируют отказываться от применения аппаратных графических ускорителей, хотя параллельно предлагают и софтверный транскодер в рамках облачного решения — Elemental Cloud. 

 А вот Harmonic, как мы поняли, не планирует создавать новые аппаратные платформы, хотя и обещает поддерживать уже имеющиеся. В подтверждение компания привезла на выставку аппаратный кодер Electra 9000 с автоматизированной теперь системой подстройки фильтров пре- и постобработки. Раньше их надо было подстраивать вручную в зависимости от преобладающих типов видеокомпозиций. 

 Неожиданностью оказалось отсутствие на выставке израильской компании RGB. Судя по интернет-источникам, она занята подготовкой облачного многоформатного транскодера, который будет не только чисто программным, но и написанным в открытых кодах, то есть будет работать на базе бесплатных кодеков. Разработчики надеются, что их инициативу поддержат другие компании, что поможет распространению стандартных API и существенно упростит интеграцию компонентов облачной головной станции от разных производителей. Компания предлагает всем желающим присоединиться к проекту. В то же время лучшие кодеки, равно как и системы пред- и постфильтрации видеопотоков, все ж таки требуют покупки лицензий. Они смогут добавляться в транс­кодер в качестве плагинов. 

 При личной встрече надеемся узнать об этой концепции подробнее. По сравнению с облачными предложениями конкурентов это решение кажется самым радикальным. Планирует ли компания развивать дальше свои традиционные продукты — неизвестно.  


Рубрика: События
Теги:
Все Статьи

Комментарии
Авторизоваться
Ultra HD