HEVC: высокоэффективное видеокодирование
Бытует мнение, что HEVC (высокоэффективное видеокодирование), проект стандарта по сжатию, значительно повлияет на телевидение благодаря своей способности вдвое уменьшать скорость цифрового потока по сравнению с сегодняшним стандартом кодирования MPEG-4 AVC (H.264), который HEVC сначала дополнит, а потом и вовсе прийдет ему на смену. Как и при любом кодировании, если достигается высокое качество изображения при уменьшении скорости цифрового потока в два раза, то появляется возможность оставить скорость цифрового потока неизменной, а качество изображения увеличить вдвое или же использовать средний показатель качества и скорости потока. Разработчики системы кодирования работают над тем, чтобы ввести в эксплуатацию кодек уже в начале 2013 года, возможно, одновременно с запуском многоэкранных ТВ-услуг и IP-телевидения.
Компания Motorola Mobility представила презентацию HEVC (H.265) на выставке IBC-2012 при показе одного и того же видео в формате HD со скоростью 8,8 Мбит/сек (MPEG-4 AVC) и 4,4 Мбит/сек (HEVC). «Мы уверены, что сможем достичь уменьшения скорости цифрового потока на 50% в повседневном использовании», – отметил менеджер по маркетингу кампании Малкольм Лэтэм. Он также заявил о поддержке HEVC разрешения HD, что позволит телеканалам перейти на данный формат. Забегая наперед, можно сказать, что технология сверхвысокого разрешения Ultra HD станет еще одной поддерживаемой опцией. «HEVC также применим на многоэкранных услугах технологии OTT, так как даже при низкой скорости цифрового потока улучшенное качество изображения может значительно влиять на восприятие картинки пользователем», – объясняет он.
Компания Ericsson сосредоточилась на мобильных устройствах и технологиях, представив на выставке IBC-2012 кодер стандарта HEVC – SVP 5500, первое в мире устройство, разработанное для трансляции линейного ТВ на мобильных устройствах. У компании есть два клиента, которые готовы запустить видеоуслуги для сетей LTE в этом году. Этот запуск совместит HEVC и технологию компании Ericsson eMBMS (мультимедийное вещание услуги многоадресной передачи), которая внедрит принципы телевидения в мобильный стандарт 4G. Так, например, если несколько пользователей смотрят один и тот же видеопоток, они смогут делить его.
Описывая технологию eMBMS (она была представлена на выставке Mobile World Congress в феврале прошлого года) представители компании Ericsson заявили: «Эта развивающаяся технология для сетей LTE может значительно уменьшить стоимость передачи популярного мультимедийного контента: как потоковой передачи, так и распространения в непиковые часы контента, который хранится в памяти мобильного устройства и доступен для пользователя в любое время.
Как и Motorola, компания Ericsson продемонстрировала новые возможности HEVC для линейного телевидения, показав видео в формате SD и HD, используя вдвое меньшую полосу пропускания, а также видео в сверхвысоком разрешении 4K. HEVC может кардинально изменить передачу видеоконтента во всех сетях и сервисах. Это касается технологии DSL и цифрового телевидения, которые ограничены шириной полосы пропускания. Он считает, что спутниковые компании первыми начнут трансляцию в формате 4K, в то время как технология 3DTV с высоким разрешением станет следующим этапом развития новой технологии сжатия.
Согласно исследованиям, положительный эффект будет наблюдаться на всех уровнях, включая передачу информации с использованием технологии OTT. Первые шаги ввода в эксплуатацию нового клиента HEVC произойдут в программном обеспечении, однако полный набор инструментов внедряться не будет. Я подозреваю, что, как и в случае с MPEG-4 AVC, они не достигнут обещанных 50% эффективности в первый же день. Для этого потребуются годы на доработки и улучшения.
Согласно распространенным данным, сначала HEVC будет доступен в качестве программного обеспечения, а потом уже поступит на рынок в виде кодеров. Сначала по относительно высокой, а потом по более низкой цене, таким образом, просачиваясь в дома пользователей. Вице-президент отдела управления продукцией компании Harmonic Том Лэтти предполагает, что HEVC в первую очередь будет использоваться для передачи видеоконтента на смартфоны и планшеты, используя технологию OTT. Он утверждает, что влияние технологии будет колоссальным.
Уменьшение скорости потока для поддержки стабильного качества является одной из опций кодека. Лэтти заявил: «Уменьшение частоты кадров может быть приемлемым для просмотра фильмов, но при просмотре спортивных передач пользователю наверняка захочется удвоить частоту кадров при небольшом увеличении скорости потока. Эти преимущества возникают не только при использовании OTT-сетей – здесь также можно значительно увеличить качество просмотра видео. Именно поэтому, мы уверены, что HEVC кардинально изменит представление об этих услугах.
В традиционных телевизионных сетях IPTV провайдеры тоже ощутят влияние нового кодека. В некоторых странах IPTV операторы имеют ограниченную ширину полосы, и некоторые телекоммуникационные компании, скорее всего, задумаются о модернизации своих декодеров, так как HEVC может внести кардинальные изменения в их жизнь путем улучшения качества и упрощения доступа к видеоконтенту.
Лэтти также отметил то, что некоторые операторы кабельного телевидения оснащают домашние сети шестью-восьмью тюнерами, и что это вселяет надежды на возможность одновременного просмотра ТВ-программ в нескольких комнатах, а также на то, что пользователи смогут одновременно смотреть и записывать при помощи цифрового приемника сразу несколько каналов. По его словам, HEVC больше повлияет на телевизионные компании, чем на операторов спутникового и кабельного телевидения. Лэтти также предполагает, что, так как провайдеры IPTV имели всегда меньшее количество пользователей, чем у других провайдеров, то они, скорее всего, повысят первоначальную плату за set-top-box с поддержкой HEVC и к тому же раньше запустят его в эксплуатацию. «Принимая во внимание финансовую политику телекоммуникационных компаний, то они станут первыми, кто будет использовать HEVC для цифровых ресиверов среди компаний платного телевидения», — заключил он.
Компания Harmonic представила HEVC на выставке NAB в апреле прошлого года и еще раз продемонстрировала новую технологию сжатия на выставке IBC в сентябре. Компания считает, что уменьшение скорости потока на 50% по сравнению с MPEG-4 AVC вполне обосновано, несмотря на то, что показатель может колебаться в диапазоне 35-50% в зависимости от контента и условий использования. На выставке IBC компания представила зашифрованный видеоконтент в разрешении SD, HD и сверхвысоком разрешении Ultra HD.
Что касается формата Ultra HD, Лэтти полагает, что мы можем увидеть транскодирование некоторых файлов для просмотра контента в системе VOD, используя HEVC в режиме отложенного времени (offline). Однако он обращает внимание на недавнее падение спроса на формат 1080p60 HD телевидения, так же как и на высокочастотный формат 3D, и предсказывает, что формат Ultra HD еще нескоро появится на телевидении, хоть ему и будет предшествовать формат 4K в системе VOD. Он подчеркивает, что сначала кодек HEVC будет использоваться для системы OTT.
Директор по стратегическим вопросам компании ATEME Бенуа Фушард тоже уверен, что пока мы не увидим какую-либо телевизионную передачу в формате 4K, но есть один промежуточный этап, а именно разрешение 2K с увеличенной частотой кадров. «Это будет особенно заметно при просмотре кадров с быстрыми движениями», — настаивает он. Этот аспект является практическим применением HEVC в сетях спутникового вещания.
Компания ATEME работает над созданием HEVC кодеров и на выставке IBC-2012 представила проект стандарта по сжатию видео с постоянной скоростью потока (CBR), кодированного в режиме отложенного времени (offline). Работа над кодированием в режиме реального времени начнется в 2013 году. Во время презентации в Амстердаме система воспроизвела видеоконтент в разрешении 4K при частоте кадров 60 fps и в диапазоне скорости 11-15 Мбит/сек в зависимости от содержания контента.
Компания ATEME заинтересовалась потенциалом использования HEVC в цифровом эфирном ТВ. Правда, это, конечно же, потребует внедрения новых set-top-box, которые смогут декодировать новый кодек. Фушард предполагает, что цифровое эфирное телевидение, как и другие платформы, столкнется с необходимостью избегать одновременной передачи данных в HEVC и существующих стандартах. «Пока вы не сможете отключить существующие услуги, сократить полосу пропускания невозможно», — отмечает он.
Как уже было сказано, мобильные устройства могут стать первой областью применения HEVC. По прогнозам, в первой половине этого года будут проведены серьезные испытания кодеков, а в 2014 году – испытания многоэкранного просмотра. «Основной причиной того, что HEVC будет сначала использоваться на многоэкранных системах, является не то, что у пользователей есть программное обеспечение для декодирования, а то, что циклы восстановления у этих устройств гораздо меньше», — настаивает Фушард. Он считает, что, используя HEVC, мы сможем смотреть многоэкранное ТВ в формате 1080p HD на планшетах, но в тоже время он не уверен, что батарея этих устройств может справиться с подобной нагрузкой. Видео в более низком разрешении будет передаваться, используя кодек MPEG-4 AVC, а как только появится больше устройств, поддерживающих HEVC, услуги в низком разрешении канут в лету.
Работа по обеспечению того, что адаптивный стандарт MPEG DASH будет поддерживать видео, закодированное в HEVC в дополнение к MPEG-4 AVC, уже наполовину завершена. Заявление представителей Института Фраунхофер Хаинрих Херц, который непосредственно участвовал в разработке HEVC (как и AVC), обнадежило, что стандарт MPEG DASH включит в себя HEVC в апреле следующего года. На выставке IBC-2012 компания уже продемонстрировала процесс декодирования сжатого HEVC контента в формате HD.
