IPTV

[Гость]

Хотелось бы услышать мнения, касающиеся оборудования
1. Кодирования сигнала, например, со спутника, в формат, пригодный для передачи по IP.
2. Хранилищ контента. Например, контента для VoD.
3. Видеосерверов, вещающих потоки видео.

Какие производители данного оборудования существуют?
Нюансы выбора.
Выбор кодека.
И т.д.

Случайно наткнулся на http://www.syrus.ru/index.cgi?Template= ... ctId=30070 Я так понимаю, данная платформа может выполнять функции 1 и 3 пункта.

Буду рад любой информации, связанной с темой.

[Связной (С)]

журнал "Сети и системы связи", номер 11(117), 18 октября 2004

ТВ в сетях IP

А.Г. Барсков



Что и говорить, традиционным операторам связи сегодня не позавидуешь. С одной стороны, движущаяся вперед семимильными шагами сотовая связь со своими суперудобными и стильными трубками и массой дополнительных сервисов миллионами "забирает" абонентов из "лона" проводной телефонии. С другой — технология IP-телефонии (VoIP), резко понизив тарифы на междугородные и международные переговоры, уменьшила объем доходов от этих видов связи. Подкосив финансовую базу бизнеса традиционных проводных операторов, VoIP при этом, к сожалению, не привнесла новых потребительских качеств, которые могли бы привлечь дополнительные денежные потоки.

Новым, и весьма перспективным, источником дохода для оператора может стать предоставление видеоуслуг, таких, например, как "видео по запросу" (video on demand) и вещание телевизионных программ по IP-сети (IP-телевещание, IP-TV); они позволят выйти в доходный мир развлечения и досуга. Однако этот сегмент рынка, конечно, отнюдь не свободен, и за него предстоит бороться. На нем уже давно работают операторы сетей кабельного ТВ и спутниковые компании. Но сегодня они начинают активно предоставлять речевые услуги, вторгаясь, таким образом, на "территорию" телефонных компаний. Поэтому последним, чтобы не потерять доходы, просто необходимо выходить на "поле" этих сервис-провайдеров, традиционно предлагающих ТВ-услуги.

Еще одним конкурентом для оператора, решившего заняться видеоуслугами, является ближайший к его абоненту пункт видеопроката. В России — стране пиратского видео — этот конкурент особенно опасен, и, насколько я знаю, многие операторы опасаются, что именно из-за дешевизны пиратского видео услуги типа "видео по запросу" не будут востребованы. Однако, думается, у нас уже сформировался довольно широкий круг потребителей (и себя я отношу к их числу), которые, расслабившись после рабочего дня, предпочтут, не сходя с удобного дивана, дистанционно выбрать интересный фильм, а не бежать в кинопрокат по нашим улицам "разбитых фонарей". Тем более, как показывает практика работы европейских операторов — скажем, известной итальянской компании FastWeb — стоимость просмотра фильма в системе "видео по запросу" вполне может быть сопоставима с ценой, взимаемой за прокат видеокассеты.

В данной статье, говоря о видеоуслугах, я умышленно не рассматриваю видеоконференц-связь (ВКС), о которой подробно говорилось в предыдущем номере журнала (см.: Сети и системы связи. 2004. № 9. С. 76). ВКС, которая десятилетие назад базировалась исключительно на выделенных каналах и технологии ISDN, с переходом на "рельсы" IP стала более демократичным и доступным средством связи. Однако высокая цена на профессиональные оконечные комплекты ВКС, например производства компании Polycom или Tandberg, серьезно сдерживает массовое внедрение этого сервиса, и на сегодняшний день основными пользователями видеоконференц-связи остаются все-таки крупные корпорации и государственные структуры, например ГАС "Выборы". Для сервис-провайдеров видеоконференции, по крайней мере в их классической реализации, значительно менее интересны, чем два других вида видеослужб — "видео по запросу" и IP-телевещание, на которых и остановимся более подробно.

Технические достижения
Нельзя, конечно, считать, что раньше операторы совсем уж не задумывались о предоставлении ТВ/видеоуслуг. Однако высокие требования к полосе пропускания и дороговизна самих видеокомпонентов оставляла эти мысли нереализованными. К счастью, технический прогресс не стоит на месте и появившийся за последние годы ряд технический достижений перевел в практическую плоскость "видеофантазии", в том числе вполне реальным стало предоставление видеоуслуг ТВ-качества по медным абонентским линиям. Для операторов это хороший шанс задействовать тонны закопанной на "последней" миле меди для генерации новых потоков прибыли.

Основными ресурсосберегающими технологиями стали новые алгоритмы видеосжатия, в частности алгоритмы MPEG-4 AVC, которые позволяют "упаковывать" видеосигнал коммерческого качества в каналы порядка 1 Мбит/с - такая скорость вполне достижима для большинства DSL-решений. Сами технологии DSL, стремительно завоевывая абонентов, тоже совершенствуются. Упомяну, в частности, новый стандарт ADSL2+, который на расстоянии от узла связи в 2 км позволяет получить скорость 10 Мбит/с. Существуют и более скоростные варианты — системы VDSL обеспечивают скорость до 25 Мбит/с на расстояниях 750 м. Технические наработки, направленные на развитие DSL-периферии, идут в ногу с развитием магистральных решений: комбинация Ethernet- и IP-технологий открыла дорогу гибким и высокопроизводительным транспортным решениям, значительно упрощающим и удешевляющим доставку видеоконтента. Картину дополняют "созревшие" технологии групповой рассылки (multicast), которые тоже очень важны для коммерческого предоставления видеоуслуг.

Снижение стоимости оборудования — еще одна благоприятная тенденция для оператора, стоящего на пороге принятия решения о развертывании ТВ/видеослужб. Что касается сетевого оборудования, то его удешевлению в первую очередь способствовал выход на операторский рынок такой ЛВСовской технологии, как Ethernet. Вместе с ней на этом рынке появилось и много новых "игроков" — производителей оборудования Ethernet, которые открыли двери некогда "закрытого клуба" поставщиков телекоммуникационной аппаратуры. На рынке видеосистем, включая как видеосерверы и головные станции, так и телевизионные приставки (Set-Top Box — STB), тоже наблюдается заметное снижение цен.

Еще пару лет назад операторы, занимающиеся построением широкополосных сетей (а таковых в России не так уж и мало) и, естественно, задумывающиеся о их заполнении трафиком, жаловались на отсутствие комплексных решений для предоставления ТВ/видеоуслуг. Действительно, эксперты в области ТВ слабо разбирались в IP-технологиях и, наоборот, специалисты в области передачи данных побаивались сложностей ТВ-систем. За 2004 г. ситуация изменилась кардинально. В марте с. г. на выставке CeBIT в Ганновере все основные производители телекоммуникационного оборудования — компании Alcatel, Lucent Technologies, Siemens и др., — как сговорившись, анонсировали свои ТВ-центрические решения.

Однако пока еще рано говорить о возможности построения всей системы для предоставления ТВ/видеоуслуг на базе оборудования одной фирмы. В таких проектах требуется задействовать продукты минимум пяти-шести компаний. Поэтому огромное значение имеет грамотная их интеграция в единый комплекс. Понимая это, российские компании-интеграторы, "засучив рукава", всерьез занялись разработкой нового направления. В ходе подготовки этой статьи я ознакомился с решениями, предлагаемыми такими компаниями, как "Си Ти Ай" (CTI, была создана в 2002 г. на базе Центра IP-телефонии компании "Комптек"), "Вимком Оптик ТС", Телеком Транспорт", Syrus Systems, Inline Technologies. И специалисты этих компаний, все как один, заверяли, что рынок ТВ/видеоуслуг на базе IP-сетей развивается семимильными шагами.

По запросу и согласно программе
Хотя услуги "видео по запросу" и IP-телевещание часто перечисляют в общем списке перспективных услуг, что называется, через запятую, для их предоставления требуется ряд принципиально разных элементов, да и их "запросы" к сетевой инфраструктуре во многом различны.

"Видео по запросу" — услуга, позволяющая предоставлять абоненту видеоматериалы по его запросу. Она отличается относительно небольшими затратами собственно на видеооборудование: со стороны оператора может оказаться достаточным всего лишь подключить видеосервер для хранения и трансляции видеоконтента. Архитектурно решение выглядит просто: с одной стороны к IP-сети подключается видеосервер, а с другой — абонентские терминалы (рис. 1).



Рис. 1. Предоставление услуги "видео по запросу" (VoD)

Видеосервер представляет собой мощный высокопроизводительный компьютер с большим объемом оперативной памяти (как правило, от нескольких гигабайтов) и жестких дисков (от сотен до тысяч гигабайтов), на которых хранятся готовые к показу видеоматериалы в формате MPEG-2 или MPEG-4. От обычного файлового сервера этот компьютер отличается специализированным программным обеспечением, которое позволяет одновременно транслировать большое количество видеопотоков.

На рынке представлено много разнообразных систем, которые их поставщики позиционируют как серверы "видео по запросу". В этом сегменте рынка работают, в частности, компании Bitband, Entone, nCUBE, MidStream Technologies, SeaChange International, Canopus, Concurent Computer. Например, наиболее мощные модели серверов MediaHawk компании Concurent Computer с жестким диском емкостью 5872 Гбайт способны хранить 4 тыс. часов видео в формате MPEG-2. Многие российские интеграторы предлагают видеосерверы на базе ПО, разработанного компанией Kasenna. Среди решений Kasenna есть как экономичное — для малых инсталляций (OmniBase), так и решение для средних и крупных инсталляций (MediaBase). Система на базе Kasenna MediaBase может быть расширена путем кластеризации серверов, этот продукт также предоставляет возможность создавать распределенные системы с централизованным контент-хранилищем и кэшированием на удаленных точках доступа.

Вещание ТВ-программ — услуга традиционная для сетей кабельного телевидения, но абсолютно новая для IP-сетей. По сравнению с сервисом "видео по запросу" здесь требуется значительно более сложный комплекс сигналообразующего оборудования. Как известно, основную часть ТВ-вещания кабельных операторов составляют каналы, принимаемые со спутников в стандарте MPEG-2 DVB-S. Для трансляции этих каналов в IP-сеть с начала необходимо их принять спутниковым приемником и снять кодировку условного доступа (рис. 2). Последнюю операцию выполняют дескремблеры потока, как правило имеющие интерфейсы DVB-ASI (Asynchronous Serial Interface) — один из стандартизованных интерфейсов для передачи потоков MPEG-2. Затем ставится специальный шлюз DVB-IP, который принимает информацию через интерфейсы DVB-ASI, демультиплексирует из многопрограммного потока (Multi-Program Stream — MPTS) однопрограммные (Single Program Stream — SPTS) и выдает их в IP-сеть (например по каналу Gigabit Ethernet) по разным unicast- или multicast-адресам.



Рис. 2. Предоставление услуги IP-телевещания (IP-TV)

Очень часто в дополнение к спутниковым каналам требуется ввести в IP-сеть и местные эфирные или кабельные каналы. Если каналы спутникового телевидения транслируются в цифровом формате MPEG-2 и, значит, их не надо перекодировать для вещания по IP-сети, то эфирные каналы имеют аналоговый вид. Поэтому их оцифровывают и сжимают с помощью аппаратных кодеров MPEG-2.

Поставщиками сигналообразующего оборудования головных станций — спутниковых приемников, дескремблеров, шлюзов DVB-IP, MPEG-кодеров — являются такие компании, как Scientific Atlanta, Tandberg Television, OptiBase, Scopus Network Technologies и ряд других.

Абонентская часть
Для подключения абонента могут быть использованы разные технологии: ADSL, Ethernet, пассивные оптические сети (PON). Рассмотрим в качестве примера подключение по ADSL. В этом случае телефонная линия заканчивается ADSL-модемом с портом Ethernet (телефон подключен через сплиттер или фильтр). IP-телевизионную приставку (IP-STB) можно подсоединить напрямую к этому порту, но тогда не останется интерфейса для ПК. Как вариант можно к Ethernet-порту модема подключить недорогой коммутатор Ethernet, а к нему и приставку IP-STB, и ПК. Наконец, можно обойтись вообще без IP-STB: к модему по Ethernet подсоединить ПК и на его мониторе с помощью специального ПО просматривать вещательные каналы и видеофильмы. Понятно, что в каждом отдельном случае пользователь выберет тот вариант, который ему больше подходит.

Теперь о собственно телевизионных приставках IP-STB. На российском рынке предлагаются, в частности, устройства компаний Amino Communications, Canopus, Kreatel Communications, Samsung Electronics, Thompson. К сожалению, данные о применении приставок IP-STB российскими сервис-провайдерами пока отсутствуют. Что же касается Европы, то, например, приставки Kreatel IP-STB успешно используются итальянским оператором FastWeb (он предлагает их под названием Video Station), испанским Telefonica, норвежским Lyse и рядом других.

Типовая абонентская приставка содержит в себе собственную небольшую операционную систему с HTML-интерфейсом, который и служит для управления ТВ-программами и заказа индивидуальных видеопотоков в режиме "видео по запросу". Для обслуживания, централизованной загрузки и конфигурирования абонентских устройств может потребоваться дополнительный сервер. В случае, когда используются приставки IP-STB Kreatel, это будет сервер Kreatel TV Configuration Server.

Системы управления услугами

Ключевым элементом предоставления любых коммерческих услуг является система управления этими самыми услугами. В нашем случае это набор ПО (часто его называют middleware), который позволяет формировать пакеты ТВ-программ, устанавливать стоимость этих пакетов, определять набор и стоимость материалов, доступных для просмотра по запросу, работать с электронным гидом телепрограмм и т. д. Такая система может иметь функциональность автоматизированной системы расчетов за услуги или интегрироваться с существующей системой биллинга. Наконец, она обеспечивает защиту видеосигнала от перехвата либо с использованием одной из систем условного доступа, либо методом прямого управления коммутационным оборудованием.

Известными мировыми поставщиками систем типа middleware являются такие фирмы, как iMagic TV (приобретена компанией Alcatel), Myrio, Minerva Networks. Российские разработчики тоже стараются не отставать. Так, компания "Си Ти Ай" предлагает свой собственный комплекс — IPSoft iVision. Он предоставляет интерфейс пользователя для абонентских устройств IP-STB разных производителей и поддерживает независимые тарифные планы для услуг "видео по запросу" и IP-телевещания. Защита от перехвата ТВ-каналов реализуется прямым управлением коммутаторами Cisco Systems или средствами системы условного доступа. Для защиты от перехвата видеоматериалов компания "Си Ти Ай" использует средства авторизации Kasenna.

Не весь трафик одинаков
Несмотря на многочисленные заявления поставщиков мультисервисного сетевого оборудования о том, что-де мультисервисная сеть с должными механизмами качества обслуживания (QoS) одинаково успешно справится с любым типом трафика, архитекторы таких сетей должны быть крайне внимательны и учитывать все особенности видеотрафика. Отметим хотя бы то, что видеотрафик характеризуется битовым потоком с постоянной скоростью, тогда как трафик данных имеет значительные флуктуации. Большинство подписчиков на услуги "видео по запросу" и IP-телевещания пользуются этими услугами примерно в одно время — скажем, в субботу вечером, что чревато серьезной пиковой нагрузкой на сеть. При этом, если пропускная способность магистрали при предоставлении услуг передачи данных и речи может быть значительно меньше суммы полос, выделяемых конкретным абонентам, в случае с видеоуслугами это может оказаться совсем не так. Эта полоса зависит не от числа активных пользователей, а от выбираемого ими контента — представьте, например, что каждый из 100 пользователей выберет разные видеоматериалы — вот вам уже несколько сотен мегабитов в секунду в магистральной сети.

Принципиальным является различие в требованиях, предъявляемых к полосе пропускания со стороны услуг "видео по запросу" и IP-телевещания. Первая предполагает передачу информации в режиме unicast: между видеосервером и каждым абонентским устройством устанавливается свой сеанс связи. 10 абонентов — 10 видеопотоков в магистрали, 100 абонентов — 100 видеопотоков, 1000 абонентов — 1000 видеопотоков... Понятно, что сетевая магистраль в данном случае должна иметь большую пропускную способность с возможностью ее быстрого наращивания. Подобное масштабирование сегодня возможно только в IP-сетях с применением самых скоростных технологий Ethernet и спектрального мультиплексирования (WDM). Понятно, что при предоставлении услуг "видео по запросу" важнейшую роль играет создание распределенной сети кэш-серверов, приближающих контент к потребителям и снижающих нагрузку на магистраль.

При предоставлении услуг IP-телевещания используется режим групповой рассылки (multicast), поэтому нагрузка на магистраль значительно ниже: по ней транслируется набор программ "один для всех", а абоненты выбирают нужные им каналы. Здесь принципиальным моментом является поддержка протокола IGMP, который используется абонентскими приставками для подписки на выбранный канал. Суть работы этого протокола хорошо известна сетевым специалистам. Здесь же хочу подчеркнуть, что в случае предоставления услуг через DSL мультиплексоры DSLAM должны не только отслеживать IGMP-сообщения, которыми обмениваются устройства IP-STB и коммутатор, но фильтровать и объединять их — иначе в большой сети коммутатор окажется перегруженным этими сообщениями. Кроме того, DSLAM-мультиплексор должен достаточно быстро (менее чем за 100 мс) переключать ТВ-каналы по запросу абоненту, чтобы не перегрузить ADSL-линию.

IP-ТV расширит Интернет
Выше, чтобы не "растекаться мыслью по древу" триад услуг, доступных в широкополосных сетях нового поколения, я ограничился рассмотрением двух основных: "видео по запросу" и IP-телевещание. Однако все-таки нельзя хотя бы кратко не сказать и о некоторых других. Например, об экономичном варианте "видео по запросу" — услуге, которую можно назвать "видео по расписанию" (Near VoD — NVOD); она предусматривает вещание хранимой на видеосервере информации в соответствии с определенной сеткой вещания. В данном случае передача видеоконтента осуществляется в режиме multicast, что серьезно экономит ресурсы каналов связи.

Еще одна интересная услуга — сетевой видеомагнитофон — позволяет записывать желаемые программы на сервере и воспроизводить их в удобное для вас время. Сколько раз срочная работа "сваливалась" на меня очень некстати, и я вынужден был пропускать трансляции футбольных матчей с участием любимой команды. Если бы мой провайдер (мечтать не вредно!) предоставлял услугу "сетевой видеомагнитофон", футбол бы я не пропускал. Подобные проблемы решает и услуга "смещенное по времени ТВ" (Time Shifted TV), которая предоставляет наиболее популярные программы, например те же спортивные трансляции или еженедельные аналитические программы, со сдвигом на определенное время с момента их выхода в эфир вне зависимости от того, была заказана персональная видеозапись или нет.

Наконец, IP-телевещание позволит значительно расширить клиентскую базу других услуг, в том числе и Интернет. Ресурсы Сети станут доступны не только владельцам компьютеров, но и людям, "несовместимым" с компьютером, например по возрастным, имущественным или образовательным причинам. Не это ли является одной из основных задач государственных программ типа "Электронная Россия", направленных на широкое внедрение информационных технологий.

Во что все это обойдется
Но вернемся к вещам прагматическим. В какую же сумму обойдется оператору внедрение услуг "видео по запросу" и IP-телевещание? Вот оценки, сделанные специалистами компании "Вимком Оптик ТС". Стоимость головной ТВ-станции составляет 3000-7000 долл. в расчете на один ТВ-канал, видеосервера для услуги "видео по запросу" — 100-400 долл. за один индивидуальный поток, наконец, абонентский STB-комплект обойдется в 150-350 долл. Как видно, затраты на организацию полного спектра ТВ/видеоуслуг даже в минимальной конфигурации велики: порядка 300-350 тыс. долл. в расчете на 40-45 каналов ТВ, 480 индивидуальных потоков "видео по запросу", примерно 1000-1500 клиентов.

Понятно, что вкладывать сотни тысяч долларов в оборудование решатся далеко не все операторы. Поэтому на начальном этапе разумно открыть опытную зону с возможностью наращивать спектр услуг и увеличивать число абонентов. В самой опытной зоне можно начать с организации трансляции видео по расписанию. Для этого достаточно закупить сервер средней производительности и соответствующее ПО — можно уложиться в несколько тысяч долларов.

Итак, вы собрали все элементы в единую систему, определились с ценой вопроса, осталось самое главное — сделать так, чтобы клиент был доволен. Во-первых, он хочет видеть на своем телевизоре качественную "картинку" — значит ваша головная станция должна сформировать такую "картинку", а сетевые механизмы QoS гарантировать ее доставку без искажений. Во-вторых, он безусловно потребует, чтобы переключение каналов, равно как и любая другая операция по управлению видеоконтентом, выполнялось четко и быстро — за это отвечают механизмы IGMP. И в-третьих, пользовательский интерфейс должен быть интуитивно понятным и удобным; сервис-провайдерам нужно четко уяснить, что, по сути, это интерфейс к их доходам и, как говорится, "вылизать" все до блеска. Надо также помнить, что самое главное — это не то, что клиент хочет в принципе, а то, за что он готов платить свои деньги. И тогда услуги "видео по запросу" и IP-телевещания, сойдя с бумаги, вполне могут начать реальную жизнь.

Добавлено спустя 1 минуту 53 секунды:

журнал "625" номер 7, 2003)

Кодеры и декодеры MPEG-2

Ануфриев Александр, Директор департамента цифрового телерадиовещания SYRUS SYSTEMS



Преимущества цифрового телевидения по сравнению с аналоговым существенны и очевидны:

большее число программ в одной и той же занимаемой полосе ВЧ спектра (обычно четыре и более)
меньшая излучаемая мощность, необходимая для обеспечения той же зоны покрытия (или большая устойчивость к шумам и помехам при той же мощности)
лучшее качество передачи
возможность создания сети наземного вещания на одной частоте (передача СOFDM сигнала в сети SFN - Single Frequency Network)
возможность мобильного приема (используя СOFDM сигнал)
возможность одновременной передачи вспомогательной информации
Цифровое телевидение требуют цифровые видео/аудио сигналы. Эти сигналы могут быть получены при помощи устройств, дающих на выходе цифровые сигналы (цифровые телекамеры, цифровая студийная аппаратура), либо, как это делается в большинстве случаев, путем преобразования в цифровую форму имеющихся аналоговых сигналов.

Не компрессированные цифровые видео и аудио сигналы имеют большой размер. В среднем, для передачи одной программы требуется битовая скорость 270 Мбит/с. Если не компрессированные данные передавать так, как они есть, то они займут полосу частот гораздо большую, чем аналоговый сигнал. Поэтому необходимо сжать эти данные для формирования потока приемлемого размера, его передачи по линии связи и раздачи потребителям. Для кодирования и компрессии видео/аудио сигналов выбран международный стандарт MPEG-2 (Motion Picture Expert Group version 2), который может сжать ТВ программу размером 270 Мбит/c до 5-6 Мбит/с при сохранении такого же качества. Сжатие до 4 Мбит/с и менее тоже возможно, но здесь уже будет компромисс между качеством и размером потока.

Задача кодирующего оборудования состоит в том, чтобы преобразовать различные форматы входных видео сигналов в единую форму - транспортный поток (ТП) в соответствии с той транспортной средой, по которой будет передаваться видео информация. В цифровом телевидении наиболее распространенными являются цифровые интерфейсы ASI DVB или SPI DVB. Однако сегодня все большую популярность приобретают кодеры MPEG-2 с выходом Ethernet.

Кодер сжатия считается самым ответственным элементом в цепочке обработки цифрового сигнала, он в значительной степени определяет устойчивость и качество изображения при заданной скорости цифрового потока. Стандарт MPEG определяет структуру потока и эталонную модель декодера, но не накладывает ограничений на построение кодера или алгоритм его работы, так что для компаний-производителей имеется поле деятельности в достижении наилучших показателей при минимальном расходе битов.

Современные кодеры имеют модульную конструкцию и позволяют использовать сменные блоки входных интерфейсов, допускающие подачу как аналоговых (композитных и компонентных), так и цифровых видеосигналов. При необходимости из аналогового сигнала с помощью дополнительного декодера выделяются сигналы телетекста для последующего вода в мультиплексор. Композитное декодирование приводит к заметному ухудшению качества изображения и потому не рекомендуется к использованию, его следует применять только при невозможности получить видеосигнал от источника в иной форме.

Важные функции в составе кодера выполняет предпроцессор. Он осуществляет цифровую фильтрацию и синхронизацию кадров, производит дополнительную временную обработку и шумоподавление.

Стандартным решением для кодера считается наличие двух стереоканалов звука. В кодерах предусматривается подача как цифровых сигналов AES/EBU, так и аналоговых сигналов. В последнем случае осуществляется аналого-цифровое преобразование с разрядностью 18 бит/отсчет и частотой дискретизации 32, 44,1 или 48 кГц. В зависимости от выбранного режима скорость выходного потока в канале может изменяться в пределах от 32 до 384 кбит/с, обеспечивая Уровни 1 или 2 стандарта MPEG-1. Возможна установка двух дополнительных кодеров звука, что дает возможность организовать в общей сложности 4 стерео или 8 моноканалов.

Общепринятым для кодеров сжатия становиться наличие каналов передачи данных пользователя - низкоскоростного асинхронного со скоростью до 115,2 кбит/с и синхронного со скоростью до 20 Мбит/с.

Для целей обновления программного обеспечения существует отдельная энергонезависимая память, позволяющая хранить предыдущие загрузочные версии ПО. Такая система позволяет гибко конфигурировать кодер, производить модернизацию ПО и по мере необходимости устанавливать различные опции, такие, как статистическое мультиплексирование, скремблирование, каскадирование, поддержка профиля 4:2:2 и др.

Большая часть выпускаемых кодеров MPEG-2 DVB формирует минимально необходимый набор PSI таблиц и потому могут работать в одноканальном режиме без дополнительного мультиплексора, непосредственно создавая транспортный поток на входе модулятора. Выходной сигнал кодера может формироваться в одном или нескольких общепринятых стандартах. Наиболее широко применяется стык DVB-ASI, реже используют DVB-SPI, RS-422. Максимальная скорость потока на выходе кодера определяется выбранным профилем и уровнем компрессии, для наиболее часто применяемого сочетания MP@ML она составляет 15 Мбит/с. Для приложений 4:2:2P@ML максимальная скорость составляет 50 Мбит/с.

Сравнительные тесты, согласно рекомендациям ITU (International Telecommunication Union - Международный союз телекоммуникаций), основываются на субъективной оценке группы наблюдателей, просматривающих цифровое ТВ изображение после кодирования со скоростями 2,3,4 и 5 Мбит/c. В результате для всех скоростей в равной степени оказался лучше профиль кодирования 4:2:0. Более того, некоторые эксперты утверждают, что видеопоследовательность, кодированная по профилю 4:2:0 со скоростью 10 Мбит/c, имеет такое же качество, как и при использовании профиля 4:2:2, но со скоростью 13 Мбит/c! Поэтому, предпочтительнее использовать профиль 4:2:0 при скоростях меньших 10 Мбит/c, особенно для видеопоследовательностей, содержащих много движений. Следует также отметить, что очень трудно уловить разницу в качестве для видеопоследовательности, кодированной со скоростью выше 10 Мбит/c, т.к. качество уже настолько высоко, что разницу сложно воспринять. Небольшое преимущество метода 4:2:2 перед 4:2:0 при скоростях выше 10 Мбит/c сводится на нет, если передаются аналоговые сигналы, конвертированные в цифровую форму. Учитывая то, что сейчас не принято (и дорого) использовать скорости 15-20 Мбит/c для одной программы, выбор профиля кодирования почти всегда падает на 4:2:0 (MP@ML).

Таким образом, можно выделить наиболее общие основные установки в типовом кодере MPEG-2 (4:2:0):

Разрешение по видео: Full D1; 3/4 D1; 2/3 D1; 1/2 D1; SIF; QSIF (Необходимо выбрать наиболее подходящее разрешение, учитывая скорость потока (Bit-Rate) и требуемое качество кодирования в соответствии с содержанием).
Разрешение отображаемой картинки: 720 х 576 точек макс. для PAL, и 720 х 480 точек макс. для NTSC. Более высокое разрешение может обеспечить более высокую четкость, но только за счет более высокой скорости потока.
Структура группы изображений (GOP): число и последовательность кодированных кадров I, P, B.
Скорость кодирования: до 15 Мбит/с.
Скорость выходного транспортного потока должна быть равной или выше, чем видео и аудио потоки, взятые вместе, плюс таблицы данных. Разница между реальной скоростью кодирования и скоростью выходного транспортного потока устраняется путем добавления нулевых пакетов (bit-stuffing).
Частота дискретизации аудио (32 или 44.1 или 48 кГц): чем выше частота дискретизации, тем лучше качество передачи, но тем и выше необходимая скорость потока.
Установки фильтров: в случае, если кодер имеет композитный видеовход, можно выбрать гребенчатый или режекторный фильтр для разделения сигналов яркости и цветности. Другие виды фильтров могут быть использованы для подавления шумов (например, в случае низкой скорости потока, чтобы избежать шумов при передаче).
Сегодня все большее распространение получают наземные телекоммуникационные сети синхронной цифровой иерархии - SDH, как некая альтернатива спутниковым каналам распространения. Как известно, основными стыками SDH мультиплексоров являются потоки Е1 и Е3. Опционально у многих современных кодеров могут быть заказаны стыки G.703 (E1, E2, E3) и DS-3. Сети передачи видео/аудио сигналов в формате MPEG-2 уже с успехом применяется в мире.

Развитие инфраструктуры оптоволоконных сетей и появление новых технологий "упаковки" потока MPEG-2 в IP-пакеты позволяет телекоммуникационным операторам предоставлять одновременно не только традиционные услуги, такие как IP-телефония и доступ в Интернет, но и IP-телевидение. Услуга телевидения может быть введена на основе таких сетевых структур как ADSL, VDSL, оптоволокно, LMDS и LAN. Причем услуга телевидения с использованием технологии IP позволяет существенно расширить список предоставляемых сервисов, например таких как:

Традиционное телевизионное вещание;
Time-shifted TV или Personal Video Recorder (Данная услуга позволяет абоненту записывать понравившийся контент, просматривать телепрограммы с сдвигом во времени, заказывать понравившийся контент из архива и т.д.);
Интерактивное ТВ;
ТВ на экране компьютера.
Одной из причин замедляющих развитие широкополосных сетей в последние годы было небольшое количество услуг предоставляемых пользователям, в результате чего недостаточное количество инвестиций привлекалось в развитие широкополосной инфраструктуры. Позиции бизнес моделей широкополосных сетей становятся гораздо более сильными при введении услуг ТВ через IP, так как являются одними из основных источников доходов оператора. Абонент получает пакет услуг из одного источника, что всегда более удобно с точки зрения коммуникаций и затрат времени на оплату счетов, в то время как оператор так же значительно уменьшает расходы, за счет использования существующей сетевой инфраструктуры, систем биллинга, технического обслуживания и т.д.

При внедрении услуги ТВ через IP в сеть оператора, обычно речь идет о передаче от 30 до 100 телевизионных каналов по IP сети. Контент передается из головной станции оператора по магистральной сети в региональные центры. От региональных центров видео предается по "последней миле" непосредственно до конечных пользователей.

Для стримминга телевизионных программ по сетям IP используются кодеры MPEG с выходом IP. Данные кодеры принимают видео от провайдеров контента, и кодируют сигналы в пакеты MPEG. На сегодняшний день кодеры в основном используют алгоритм кодирования MPEG-2, что позволяет вести передачу со скоростью порядка 3 - 4 Мбит/сек на один поток. Данная скорость обеспечивает качество цифрового изображения, сопоставимое с традиционными аналоговыми системами.

Среди основных характеристик кодеров MPEG-2 IP являются следующие:

Передача нескольких каналов живого ТВ по IP сетям. Некоторые модели могут принимать до шести аналоговых сигналов, кодировать их в режиме реального времени в формат MPEG- 2;
Передавать по IP сети в режимах multicast и unicast.
Входные интерфейсы видео аналоговый композит или SDI, что позволяет работать с любыми источниками сигнала.
Форматы кодирования MPEG-2 c максимальным разрешением 720 х 576.
Выходные интерфейсы 10/100 BaseT Ethernet Full Duplex или Half Duplex ( RJ-45 ), при этом используются сетевые протоколы UDP Multicast/ Unicast и RTP Multicast/ Unicast.
Реализация преимуществ цифрового сжатия в немалой степени зависит от устройств, восстанавливающих исходное изображение и звуковое сопровождение - декодеров MPEG-2 и приемников-декодеров (ПД). По функциональным возможностям и стоимости их можно разделить на две большие группы - устройства профессионального назначения и абонентские приемные устройства.

Профессиональные декодеры и ПД применяются для декодирования сжатых сигналов в студийных комплексах подготовки программ (для целей мониторинга, монтажа, преобразования стандартов), для приема в спутниковых распределительных системах с целью использования при подготовки программ или для ввода в сети кабельного ТВ на головных станциях, для приема компрессированных сигналов, передаваемых по синхронным и асинхронным сетям, в системах делового ТВ для одновременного приема ТВ программ и данных, в спутниковых системах сбора новостей (DSNG) и т.д.

Основные признаки, по которым можно отличить приемное устройство профессионального класса:

возможность использования большого числа различных входных и выходных интерфейсов, в том числе цифровых выходов видеоданных и транспортного потока;
модульность конструкции, что позволяет менять интерфейсы зачастую с изменением функций;
развитое ПО с обширным меню;
поддержка различных профилей и уровней стандарта MPEG-2 и форматов кодирования видео (4:2:0/4:2:2) и звука (АС-3, ААС);
поддержка высоких скоростей входного информационного потока, до 80 Мбит/с;
работа с более информационными видами модуляции - 8-ФМ и 16-КАМ;
наличие встроенных измерителей достоверности приема (BER) и отношения Eb/No;
возможность дистанционного, через Интернет, управления или замену ПО через спутниковый канал;
наличие дисплея, отображающего параметры настройки и состояние работы узлов приемника;
повышенная надежность и наработка на отказ, возможность круглосуточной работы и другие функции.
В схеме ПД условно можно выделить три основных узла: входное устройство, декодер, выходная часть. Входной узел поддерживает различные типы интерфейсов для приема цифрового сигнала в желаемой транспортной среде. Транспортный поток может поступать на декодер либо с входного узла, либо непосредственно из транспортной сети через интерфейсы DVB-ASI или RS-422. Декодер выполняет демультиплексирование и декодирование элементарных потоков видео, звука, данных, служебной информации. Выходной узел формирует видео и звуковые сигналы и может иметь аналоговые или цифровые интерфейсы.

Многие модели профессиональных ПД позволяют вывести принятый ТП через стык DVB-ASI для последующей подачи на ремультиплексоры для мультиплексирования или передачи по ВОЛС. Данный стык может также использоваться для каскадирования декодеров, создавая, таким образом приемно-декодирующие системы. Благодаря наличию интерфейса DVB-ASI на выходе приемников позволяет рассматривать приемники не только в качестве конечного оборудования, необходимого для отображения полученных программ на экране телевизора, но использовать их в качестве источников сигналов для создания пакетов программ на головных станциях. Особенно хорошо подходят для этого приемники-декрипторы такие, как, например декриптор CODICO® CID-3100 фирмы Scopus. Особенностью данного класса приемников является то, что они не служат для отображения информации на экране, а предназначены для "открытия" (декриптирования) программ, закрытых различными системами условного доступа (СУД). Так, например, CID-3100 может одновременно декриптировать одновременно до 4 разных систем условного доступа. При этом, если с обычного профессионального приемника можно получить поток DVB-ASI только с одной, выбранной, программой, то декриптор CID-3100 может выдавать поток полностью "открытый". Это особенно важно также для использования на головных станциях для формирования новых пакетов программ, которые потом будут распространяться в открытом режиме или закрываться новой СУД.

Для приема ТВ программ, передаваемых через IP сеть, используются IP set-top box или, так называемый, Etherbox. Назначение его понятно - принять по Ethernet IP трафик, выделить него поток MPEG-2, декодировать и выдать видео/аудио сигнал на телевизор.

Во время включения STB производит процесс инициализации, во время которого он скачивает конфигурационную информацию с системы управления. Эта информация включает электронный проводник и информацию IGMP показывающую, к какой мультикастовой группе принадлежит выбранный канал. Когда абонент меняет канал, STB уведомляет сеть, что он больше не нуждается в старом потоке мультикаст, а должен присоединиться к новой мультикастовой группе. Затем он принимает новый поток MPEG-2, декодирует его и посылает аналоговое видео на телевизор. Как правило, современные IP приемники поддерживают потоки MPEG-1, MPEG-2. При необходимости ОЗУ и флеш-память приставки могут быть рассирены, и в нее могут добавляться дополнительные функции, например интерфейс Java, позволяющий устанавливать интерактивные платформы. Приставка может быть оборудована системой условного доступа.

Добавлено спустя 2 минуты 50 секунд:

... с того же Сайруса

[Артем]

APTEM, а почему вы, собственно, моим ником назвались здесь ? Теперь будет царить путаница и неразбериха в умах ))

[Связной (С)]

Артем, вы же видите разницу APTEM
может он в английской раскладке

[Гость]

Артем, Связной (С),
Мой ник большими буквами в моем паспорте написан, имею полное право его использовать

[Гость]

Пытался во всем этом разобраться. Допустим нужно оранизовать вещание 20 каналов конечному пользователю. Какой минимальный набор оборудование (кроме абонентской части) нужно? Я представляю это примерно так: сигнал со спутника подается на Дексриптор (например этот http://www.syrus.ru/index.cgi?Template= ... ctId=30064), с дескриптора по 2 x ASI. Тут возникает 2 вопроса:
1. Почему 2 x ASI (а не 1)?
2. По ASI передается весь набор каналов?
Далее... С дескриптора по DVB-ASI подается на шлюз Video/IP (например этот http://www.syrus.ru/index.cgi?Template= ... ctId=30070 ), который его демультиплексирует и кодирует в формат, пригодный для передачи по IP. Возникает вопрос по составу плат у шлюза. Для вещания 20 каналов, как я понял необходимо:
1. MGES5200 - Двухканальный кодер MPEG-1 и MPEG-2 - 10 штук.
2. MGRS5200 - плата инкапсулирования DVB в IP с 4 ASI входами - 1 штука.
3. Плата вывода на 10/100BaseT Ethernet (к примеру) - 1 штука.
4. Дальше я совсем запутался...

С порта ethernet берем готовый поток и далее все понятно...

[Связной (С)]

ethernet берем готовый поток и далее все понятно...

А думаете по запросу или вещание? При большом числе абонентов сеть будет загружена.

[MrCloud]

http://forum.nag.ru/viewforum.php?f=20&sid=c50be1a216cda5dd89f73dddcfdb58c5

[Гость]

Связной (С), Вещание.
20 каналов по 4,5 мбит получается 90 Мбит. Транспорт до дома осуществляется по GE (далее до аб-та по xDSL или cat5). Но ведь если в доме 20 человек смотрят один и тот же канал им ведь не 20-ть 4,5 Мбитных потока пускать видео шлюз будет? А один по на несколько хостов (SetTopBox)? Получается что максимальный поток в 90 Мбит/с будет достаточно всем пользователям (независимо от количества) в этом доме (это при случае если они смотрят все каналы). Или я неправильно понимаю?

[Связной (С)]

APTEM, так понимаю если вещание, то трафик идет даже если пользователь не смотрит. На то и вещание...

[MrCloud]

Не совсем так, ТВ и NVOD вещаютя мультикастом в группу. Это серьезно разгружает магистрали, а при переключении каналов на СТБ переключается и группа вещания.

[Связной (С)]

вещаютя мультикастом в группу

пользователей в группе ограниченное число? Группы распределяются территориально в сочетаниии с магистралями не хаотично, а обдуманно (планирование)?

[MrCloud]

вещаютя мультикастом в группу

пользователей в группе ограниченное число? Группы распределяются территориально в сочетаниии с магистралями не хаотично, а обдуманно (планирование)?

Конечно обдуманно! Кол-во нам с вами хватит. см. IGMP & multicast - гугль поможет.

Если упрощенно: вещаем ОРТ на специальный адрес\маску вещания, СТС в свою руппу вещания, и так еще 100 каналов к примеру.
В домах оборудование понимающее multicast типа L2 свичей, Вася смотрит ОРТ, сосед Петя тоже ткнул кнопочку канала ОРТ и его СТБ присоединился в группу на которую вещается ОРТ, в итоге как было 5мб МПЕГ2 поток ОРТ на этот дом так он и остался. Пете надоело ОРТ ткнул он канал СТС няню посмотреть, его перевели в группу где вещается Няня, в итоге т.к. СТС в этом доме смотрит только Петя на дом стало приходить на 5мб полоса шире, и если еще Марь Иванна захочет тоже Няню то поток уже не увеличится т.к. ее добавят в группу к Пете.
А вот Бизнесмен Петр Михалыч хочет посмотреть фильм Белое солце пустыни, ему недосуг ждать когда его покажут по РТР, СТС или ОРТ, он подписался на услугу VoD - Видео по требованию и платит за фильм 1-5$, он тыкнул в списке фильмов свой фильм и ему открылся персональный поток unicast вещания, и он может его перематывать, ставить на паузу и т.д.. При этом занимается полоса опять же 5мб для нужд каждого П. Михалыча. И при проектировании сети стоит уделить внимание машгистральным сетям и расчету нагрузок. Несколько разгрузить ситуацию поможен новый видеокодек h.264 (aka MPEG4 AVC 10) который даже с лучшим качеством укладывается в полосу в 1-3мб, но оборудование тут пока несколько подороже, особенно реалтайм кодеры который нужны для транскодирования например со спутника вmpeg2 в h264 и аюонентские сеттопбоксы тоже дороже и мало их.

[exInspektorUGSN]

MrCloud, ну замохнулись. Скажу по секрету, 99 процентам потенциальных пользователей гораздо удобнее иметь 99 каналов со спутника вместо ваших 20 в 100 мегабитной сети. Да и не разумно пока в сети ПД осуществлять вещание ТВ. Накладные расходы великоваты.

Пока в дом не приходит 10 Гбитовая магистраль, не стоит заморачиваться. и клиенту гораздо приятнее по цене и качеству купить ДиВиДи пока и наслаждаться МПЕГ 2 потоком и ДТС звуком, чем сидеть и смотреть что там осталось от изображения даже при использовании современных кодеков, хоть h264.

Теоретически все вроде терпимо, но на практике ой какие проблемы могут вылезти. Вообще IP не гарантирует полосу и все надстройки для этой гарантии при массовости применения могут не оправдать себя. И готов ли ваш потенциальный клиент терпеть дерганье изображение и пропадание звука.

Спуститесь на землю.

Для ТВ в сети ПД нужен другой протокол, не IP. Пора давно строить параллельную сеть на новых принципах или возродить АТМ. И шлюзование сделать из Интернет в новую сеть, точки обмена с конвертацией протокола. Данные есть данные. Даже одностороннее шлюзование допустимо. Из новый сети Интернет виден, но не наоборот. Да и территориальный принцип в адресации не помешал бы. Чтоб адреса (те же IP) были привязаны к территории. Маршрутизировать было бы проще.

В общем пустой разговор. Чтоб сделать ТВ в АйПи, нужно для начала убрать АйПи и заменить его чем то более удобным для ВЕЩАНИЯ.

[Гость]

99 каналов со спутника вместо ваших 20 в 100 мегабитной сети

Этот так просто для примера - 20.

что там осталось от изображения даже при использовании современных кодеков

Сигнал со спутника в большинстве случаев идет уже в МПЕГ2. И никто не жалуется.

приятнее по цене и качеству купить ДиВиДи пока и наслаждаться МПЕГ 2 потоком и ДТС звуком

По цене в 300-600 рублей за лицензию (пиратки за 100 руб с 12-тью фильмами на борту не считаются) - это называется приятней , чем просмотреть за 30-100 рублей. Все тот же МПЕГ2.

Да и не разумно пока в сети ПД осуществлять вещание ТВ.

А почему бы не использовать существующий избыток пропускной способности сети для предоставления новых услуг???

Пора давно строить параллельную сеть на новых принципах или возродить АТМ.

Возможно. Но ждать появления новых протоколов коммерчески не выгодно. Раз есть спрос, должно быть и предложение.

Вообще IP не гарантирует полосу

Правильно, не гарантирует. Гарантии - это функции оборудования и правильный проект.

[MrCloud]

На стенде все красиво уже работает. Полосы хватает и в реальной сети.
IPv6 тогда переходить 8) , это в будущем.

[exInspektorUGSN]

MrCloud, стенд не абонент. Ну Ваш риск, хотите, делайте.

[MrCloud]

Как всегда рынок рассудит, он лучший регулятор

[5611]

Несколько разгрузить ситуацию поможен новый видеокодек h.264 (aka MPEG4 AVC 10)

Суета вокруг кодека. Правда и домыслы о "чудесном" H.264
27.03.2009

В наш век маркетинга и сквозной девальвации оценочных категорий сложно верить чему-либо на слово. Лишь пахнёт серьезными деньгами -- появляются купленные мнения авторитетных персон, подделываются результаты исследований, порхают с железки на железку шильдики с именами вековых брендов. Ужас в том, что, строго говоря, нельзя верить и прессе. Ну, если нельзя, но очень хочется, то -- можно...

Наблюдая за последними тенденциями в области сжатия цифрового видео, редакция Security News старается обращать внимание не только на позитивные оценки мировых отраслевых экспертов, но и на скептические нотки. Если повезет, попадается и жесткая критика. Два экспертных мнения, которые мы публикуем, относятся скорее к позитиву, хотя, по некоторым признакам, они лишь закамуфлированы под "объективные". Приглашаем к дискуссии отечественных специалистов: в российской отраслевой прессе еще несколько лет назад все прогнозы сходились на Wavelet-кодировании. Почему "победило" другое решение, по техническим мотивам или в погоне за прибылью? И победило ли вообще? Ждем ваших мнений.

Не так давно мне довелось присутствовать на двух выставках -- ISC West в Лас-Вегасе и IFSEC в Соединенном Королевстве. Сильная сторона этих мероприятий -- в том, что по ним можно безошибочно определить, куда дует рыночный ветер и чем заняты умы коллег по отрасли. Будучи техническим руководителем компании, производящей управляющее ПО для систем IP-видеонаблюдения, я был весьма заинтересован в том, чтобы отделить зерна от плевел.

Поскольку участвовать в обеих выставках приходилось и раньше, я прекрасно понимал, что прессу здесь будет интересовать только "самое последнее и самое крутое". Зацепившись за какую-нибудь тему, СМИ словно стартуют забег -- кто эффектнее подаст самое последнее из распоследних и величайшее из великих. Однако не будем забывать и о том, что еще пару лет назад такой "горячей" темой было IP-видеонаблюдение -- а сегодня оно уже становится фактическим стандартом, значительно опередив в развитии аналоговые технологии.

В этом году предметом горячих обсуждений стал новый формат сжатия видеосигнала H.264. Напомню, что он явился совместной разработкой двух международных организаций по стандартизации -- и ISO/IEC; этот формат также известен под названием MPEG-4 Part 10 AVC (Advanced Video Coding, продвинутая кодировка видеосигнала).
Сжимать еще сильнее

Аппетиты видеонаблюдения в отношении объемов хранения данных и пропускной способности сетей растут: никто не хочет упустить возможность воспользоваться большой частотой кадров и высоким разрешением. Отсюда и ожидания большей эффективности от методов сжатия видеосигнала. Кодер формата H.264 способен уменьшить размер файла, содержащего цифровое видео, более чем на 80% по сравнению с сигналом, сжатым по алгоритму формата Motion JPEG, при аналогичных показателях визуального качества. В сравнении с наиболее "ходовой" разновидностью формата MPEG-4 -- MPEG-4 Part 2 Simple Profile (SP) -- кодек H.264 обычно выигрывает 40-50 процентов от объема видеофайлов.

Сектор мегапиксельных камер растет, и до недавнего времени основным сдерживающим его рост фактором считались повышенные требования к объемам хранения данных, генерируемых камерами высокого разрешения. Использование кодека H.264 способно значительно ускорить процесс внедрения мегапиксельных камер.

По моему личному мнению, формат H.264 почти окончательно вытеснит MPEG-4 (Part 2) в течение буквально нескольких лет. А поставщики решений управления видеонаблюдением примутся встраивать поддержку нового формата уже в ближайшем будущем, равно как и все ведущие производители видеокамер.
Ложка дегтя

Есть, однако, и факторы, сдерживающие восторг от новинки -- ведь, по сути, разработка находится еще в самом начале пути. Да, кодек позволяет снизить нагрузку на сети передачи данных и сэкономить на приобретении средств хранения видеоинформации. Но его использование возможно только в условиях применения высокопроизводительных камер. Новый алгоритм сжатия использует значительно более сложную математику, чем предыдущие стандарты -- скажем, процедура декодирования примерно вдвое превосходит аналогичную процедуру у MPEG-4 Part 2 SP по объемам вычислений -- соответственно этому растет и запрос к вычислительной мощности систем. При этом собственно стандартом H.264 стал относительно давно -- около пяти лет назад, и в некоторых отраслях -- исключая нашу с вами -- уже взят на вооружение. Скажем, он используется в новом поколении потребительских DVD-дисков высокого разрешения (формат Blu-ray).
Как это работает

H.264 является гибридным стандартом блочного кодирования видеоданных с использованием компенсации движения. Собственно компенсация основана на использовании векторов перемещения областей кадра для предсказания изменений в изображении. Поскольку для видеоизображений характерна высокая степень корреляции между двумя последовательными кадрами, возможно использовать это для кодирования не картинки целиком, а лишь векторов перемещения различных частей изображения; кодируется при этом предсказанная разница между текущим кадром и его областями, присутствующими на других кадрах (так называемых ссылочных) в смещенном относительно оригинального положения виде. Эта техника называется "промежуточное предсказание".

Существует два основных метода промежуточного предсказания -- основанное на одном ссылочном кадре (макроблоки типа P) и двунаправленное (макроблоки типа В), где используется комбинация двух ссылочных кадров. Чтобы обеспечить доступ к произвольным участкам видеоизображения и повысить степень защищенности от ошибок, стандартом также предусмотрено так называемое инфракодирование, при котором кодированные данные не зависят от характера и содержания каких-либо сторонних изображений, как это происходит в случае применения промежуточного предсказания.

Стандартом H.264 предусматривается разбиение изображения на макроблоки размером до 16х16 пикселов каждый. Макроблоки объединяются в группы -- одну или несколько -- обычно в порядке сканирования. Таким образом, отдельное изображение может быть закодировано как одна или несколько групп. Использование группирования макроблоков позволяет применять различные методы коррекции ошибок, различные типы кодирования макроблоков, а также такие инструменты, как раздельное кодирование полукадров (на правах групп) при чересстрочной развертке.

В цветных видеоизображениях кодирование яркостной составляющей происходит отдельно от цветовой; учитывая особенности человеческого зрения, при этом, как правило, используется поддискретизация цветового сигнала относительно яркостного. По большому счету, фундаментальных отличий нового формата от предыдущих стандартов кодирования видеосигнала (включая MPEG-4 Part 2) нет: все они так или иначе основаны на разбиении на блоки и являются гибридными.
Новые средства

Помимо улучшений, которым подверглись уже существующие средства кодирования, формат H.264 предусматривает и ряд новых инструментов. Наиболее важными из них являются встроенный адаптивный деблокирующий фильтр, позволяющий существенно снизить блокинг-искажения изображения, запись более чем двух ссылочных кадров для более точного предсказания, деление макроблоков на блоки меньшего размера (вплоть до 4х4 пиксела), предсказание в инфракодировании, а также применение целочисленного преобразования взамен применявшегося в более ранних стандартах дискретного косинусного преобразования (DCT).

В формат H.264 входит принципиальное решение сетевого интерфейса передачи видеоданных (network abstraction layer, NAL), который, будучи установлен поверх программного механизма кодирования видеосигнала (video coding layer, VCL), берет на себя функцию эффективного представления цифрового видео в формате, обеспечивающем легкую интеграцию с целым набором различных протоколов и механизмов передачи данных -- это весьма привлекательно для сетей, работающих на основе Интернет-протокола (IP).
Что в итоге?

Главный результат всех усовершенствований технологии кодирования, воплощенных в стандарте H.264, состоит в том, что новый формат действительно превосходит по своим характеристикам все предыдущие алгоритмы сжатия цифрового видеосигнала -- и потому на сегодняшний день может считаться высшим достижением в области кодирования цифрового видео.

Итак, стОит ли Н.264 всей медиа-шумихи, развернутой вокруг него? Стандарты видеокомпрессии с приходом нового формата стали стремительно меняться -- и сегодня они уже способны сохранить либо даже снизить нагрузку на пропускную способность сетей передачи данных при переходе на видео высокого разрешения. И это является весьма ценным.

Однако же, будем помнить, что все прелести новой технологии кодирования и хлынувших на рынок все более мощных мегапиксельных камер могут быть реализованы лишь при использовании крепкой управляющей платформы, на базе которой формируются решения видеонаблюдения. Применение стопроцентно открытых платформ по управлению IP-видеонаблюдением позволит вам интегрировать новые технологические решения в уже существующую у вас серверную инфраструктуру -- без необходимости полной замены аппаратной части системы.

Правда или маркетинг. Оправдает ли H.264 ожидания пользователей?
Том Гэлвин, директор консалтинговой компании NetVideo Consulting, в прошлом -- вице-президент компании GE Security по инженерным вопросам.
По материалам журнала Security Dealer and Integrator.

Вот и взяла старт гонка по внедрению стандарта видеокомпрессии H.264. Производители принимают этот формат в качестве стандартного для своих цифровых видеорегистраторов, сетевых камер и кодеров, наперебой обещая снижение объемов видеоданных вплоть до 50 процентов по сравнению со сжатием MPEG-4. Пятидесятипроцентное снижение -- заявка серьезная, поскольку это может в огромной степени повлиять на показатели общей стоимости владения систем видеонаблюдения. Снижение битрейтов оборачивается наращиванием объемов хранения цифровых данных, снижением нагрузки на сетевую инфраструктуру либо повышением качества видеоизображения при тех же скоростях передачи цифровой информации.

Руководствуясь чисто профессиональным интересом, я решил ответить на вопрос: а дотягивает ли кодек до уровня, которым его наделили многочисленные обещания? А чтобы ответ не был голословным, подтвердить вывод непосредственным сравнением эффективности компрессии алгоритмов MPEG-4 и H.264. Самое интересное -- способен ли H.264 реально снизить битрейты без потери качества видеоизображения?

Стандарт H.264 обязан своим появлением двум разным группам экспертов, объединившимся специально в целях его создания. Появившийся в результате совместных трудов продукт получил известность под разными именами. "H.264" его окрестила организация ITU-T, осуществляющая координацию телекоммуникационных стандартов Международного Телекоммуникационного союза (International Telecommunication Union). Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) называет тот же самый стандарт по-своему -- MPEG-4 Part 10/Advanced Video Coding (AVC), поскольку он является расширением пакета стандартов MPEG-4, уже успешно внедренного в обширный ряд продуктов, относящихся к видеонаблюдению. Охранная индустрия США приняла в качестве термина несколько менее аристократичное, но более короткое название -- "просто" H.264.

Новый стандарт определяет ряд математических принципов, применение которых при сжатии видеосигнала позволяет добиться более успешных результатов, чем это наблюдается в ранее принятых стандартах. Многие из описанных в нем алгоритмов весьма требовательны к вычислительной мощности оборудования либо неприменимы в ряде конкретных приложений. Чтобы обеспечить нужную гибкость в применении, стандарт определяет семь различных профилей. Под профилем понимается совокупность характеристик, обеспечиваемая для конкретной группы практических приложений стандарта. Многие из продуктов для видеонаблюдения, скорее всего, будут основаны на применении профиля "базовый" (baseline). Базовый профиль предназначается для аппаратных устройств, имеющих ограниченные вычислительные мощности, но требующих минимально возможной задержки сигнала по времени. Прочие профили предназначены для широкого спектра приложений -- от телевещания и DVD высокого разрешения (Blu-ray) до мобильной телефонии.
Чей пирог вкуснее?

Для "кулинарного конкурса" я использовал два кодера разных форматов -- H.264 и MPEG-4 -- производства компании Axis Communications, применив их к двум типичным для видеонаблюдения сценам. Первая сцена снималась на поворотную камеру, расположенную на автостоянке, а вторая -- на фиксированную камеру, закрепленную над дверью в фойе бизнес-центра. Обе сцены снимались в разрешении 4CIF с частотой 30 кадров в секунду. Для измерения битрейтов, поступающих с каждого из источников цифрового видеопотока, я пользовался программным обеспечением NetVideo Device Manager. С помощью довольно утомительной процедуры, основанной на методе проб и ошибок, я настроил степени компрессии таким образом, чтобы достичь визуально эквивалентного уровня качества видеоизображения, формируемого обоими источниками.

В обеих сценах у устройства, в котором применено сжатие по стандарту H.264, зафиксировано снижение средней плотности потока данных примерно на 50 процентов.

Измеренная задержка сигнала по времени для обоих устройств составила примерно 100 миллисекунд. В величину задержки входит время, затрачиваемое на оцифровку видеосигнала, сжатие потока данных и передачу его по сети, декодирование и вывод на экран персонального компьютера. Задержка в 100 миллисекунд -- значение весьма малое, и потому неспособное повлиять на эффективность управления поворотными устройствами камер.

Я повторил сравнительные испытания в различных сценах, и везде обнаружилась разница между отображенными сигналами, полученными с применением форматов компрессии MPEG-4 и H.264. Типичные артефакты, известные как блокинг-эффект, при относительно высоких степенях компрессии значительно заметнее на MPEG-4, чем на H.264.

По мере повышения степени сжатия сигнала видеопотоков, обрабатываемых кодерами MPEG-4 и H.264 (и соответствующего снижения битрейтов и визуального качества изображения) я отметил, что "блоки" на сигнале MPEG-4 становятся все более заметными, в то время как картинка, сжатая в формате H.264, продолжает оставаться "гладкой", избавляясь от артефактов за счет снижения детализации изображения.

То, как кодек H.264 "расправляется" с блокинг-артефактами, обусловлено такими свойствами формата, как возможность снижения размера блоков вплоть до 4х4 пиксела, а также применением деблокирующего фильтра, который сглаживает контрастные зоны между прилегающими блоками.

Деблокирование требует больших затрат вычислительных ресурсов, потому для его осуществления в кодерах видеоустройств должны применяться более мощные (и потому более дорогие!) процессоры.

Декодеры, способные расшифровать сигнал формата H.264, также должны обладать большей вычислительной мощностью. Участвовавший в нашем "конкурсе" программный декодер сигнала Н.264, реализованный на персональном компьютере, вдвое интенсивнее "грузил" центральный процессор, чем его коллега MPEG-4; это наблюдалось при съемке обеих тестовых сцен -- на парковке и в фойе. При использовании программных приложений, в которых предусмотрено одновременное отображение многочисленных сигналов с камер, это может существенно повлиять на требования к аппаратной части применяемых ПК.

Несмотря на то, что снижение битрейта при применении кодека H.264 происходит за счет повышения требований к вычислительным ресурсам, по моему убеждению, формат H.264 -- серьезный шаг в развитии систем видеонаблюдения. Эффективность внедрения стандарта H.264 может выражаться в увеличении глубины архивирования, снижении затрат на хранение видеоданных либо в улучшении качества изображения. Думаю, что формат H.264 получит повсеместное распространение в качестве стандарта компрессии видеоданных в охранной отрасли, значительно снизив эксплуатационные затраты в системах видеонаблюдения с повышенным разрешением и частотой кадров.
http://www.secnews.ru/articles/13219.htm