Будущее цифрового телевидения

Рассказываем о международной конференции Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR. 

4 октября 1957 года в нашей стране был запущен первый искусственный спутник Земли. Не случайно к 60-летию этой даты приурочена вторая международная конференция «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR», состоявшаяся в Москве. Она была посвящена обсуждению вопросов внедрения, производства, доставки и потребления контента сверхвысокой четкости в России.
Доставка через спутниковые каналы связи играет ведущую роль.

Об этом говорили на пленарном заседании «Экосистема 4K в России и мире»:

• Александр Калигин, главный редактор журнала «Теле-Спутник»;
• Стефан Хаймбехер, директор по инновациям и стандартам Sky Deutschland;
• Арсен Хомутов, директор по производству телеканалов «Триколор ТВ»;
• Кирилл Махновский, генеральный директор ГК «Орион»;
• Алексей Иванов, генеральный директор спутникового ТВ МТС;
• Михаил Ковальчук, генеральный директор «Сигнал Медиа».

На 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

В частности, Михаил Ковальчук высказал мнение, что если переход от телевидения стандартной четкости к высокой четкости (от SD к HD) для потребителя был сравним с переходом от черно-белого телевидения к цветному, то переход от высокой к сверхвысокой четкости (от HD к UHD или 4K) потребителю мало заметен. Дальнейший ход дискуссии показал, что это не совсем так.

Михаил Ковальчук на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

Да, одно только увеличение разрешающей способности должного эффекта не дает, и для полного эффекта 4K требует расширения динамического диапазона (HDR), увеличения частоты кадров (HFR) и улучшения цветопередачи (WCG).

О технической готовности к сверхвысокой четкости и всех соответствующих опций в России и мире говорилось на сессии «Технологический фундамент внедрения 4K/8K/HDR/HFR/WCG».

Японский опыт NHK

Юки Ютцуи, ведущий менеджер NHK (Japan Broadcasting Corp.) обрисовал настоящее и будущее 4K/8K.

«NHK внедрением вещания 4К/8К занимается с 2015 года. Вещание 4К/8К в Японии называется Super Hi-Vision (SHV). В качестве тестовой программы был показан документальный фильм об Ординской пещере Пермского края „Подводный лабиринт“.

Съемки проходили на Урале при температуре −40°С. Впервые произведена профессиональная видеосъемка в формате 4К огромных подводных галерей Ординской пещеры. NHK понадобилось на съемки два года. Теперь они используются как футажи в образовательных, документальных и новостных программах. Весь фильм снят камерами 4К, которые показали высокую надежность.

NHK в Super Hi-Vision видит большой потенциал. Подводный лабиринт положил начало съемкам натуры с высоким разрешением — для этого мы используем технологии HFR и 360°. Камеры с обзором 360° несколько лет назад рассматривались как далекое будущее, а сейчас они подходят для виртуальной реальности и снимают с высоким разрешением и широким потоком данных (так называемый VR-профиль). Для VR мы снимали в комплексе с камерами 8К.

С апреля этого года NHK выпускает в эфир новости в Super Hi-Vision. Они могут сниматься как в 2К и 4К, так и в 8К. В Японии каждый год случается много опасных климатических катастроф. Ураганы, извержения вулканов, землетрясения — мы считаем, что очень важно показывать всю опасность и ущерб в высоком разрешении.

На 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

Но мы снимаем не только несчастья: исторические моменты, например, инаугурация Дональда Трампа, вручение Нобелевской премии и визит президента в Хиросиму также сняты в формате SHV. В прошлом декабре президент Путин посещал Японию, приезд и встреча президента России были сняты на камеры SHV 8К».

Сверхвысокая четкость в прямом эфире

Ютсуи также рассказал об успехах NHK в организации трансляций в 4K, как внутри страны, так и за ее пределы.

«Два года назад SHV-камеры использовались для съемок фильма, а сейчас на них снимают новости. Но не каждый интернет-провайдер способен предложить достаточную для передачи 4К скорость. Так, для передачи HD нужно 50 Мбит/с, а чтобы передать 4К, нужно 600 Мбит/с. Если использовать тот же канал, то это займет в 12 раз дольше.

NHK во время Олимпийских игр в Рио-де-Жанейро выпускал передачу „Герои“ с интервью медалистов в формате 4К. Они выходили в эфир сразу после того, как получали медаль. Как только материал был снят на камеру 4К, его отправляли в Японию по сети. Между Рио и Японией удалось установить IP-канал в 100 Мбит/с, по которому 4К-изображение можно передавать с шестикратной задержкой. Всего в Токио было передано более 900 минут материала.

Юки Ютцуи на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

SHV также может использоваться для науки. Например, замок на юге Японии был сильно поврежден. NHK решило поучаствовать в его восстановлении. Все повреждения замка сняли на камеру 4К, также сняли сам замок. Мы создали точную 3D-копию поврежденного замка, используя камеры SHV: из укрепленных стен выпало слишком много камней, и сам замок просел на 55 см. С помощью изображения в высоком разрешении удалось проанализировать опасные участки, какие камни стабильны, а какие могут быть опасны и могут осыпаться в любой момент. Это позволило разработать программу восстановления.

На 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

На NHK производится цветокоррекция изображений SHV с помощью специальных программ. На изображении извергающегося вулкана, снятого SHV-камерой, после цветокоррекции мы можем четко различить дым. Мы можем указывать, какую область изображения обрабатывать при цветокоррекции. В изображении можно выделить важную деталь и сделать на ней акцент.

Будущее за камерами 4К/8К. Изображение 8К можно увеличить в десятки раз, что позволяет использовать в монтаже различные участки одного и того же изображения. Из общего изображения мы можем выделять интересующие нас детали, кадрировать и калибровать изображение до эфирного качества»

Технические решения компании NEC

Решения NEC в области 4К технологий представил Сергей Журавель, менеджер по продажам.

«Несмотря на то, что наша компания была зарегистрирована в 1997 году, история NEC началась в 1980 году. Это был знаковый проект: два государства договорились организовать трансляцию Олимпиады на базе телепорта в городе Дубна.Для передачи сигнала на запад была сконструирована антенна высотой 32 метра, она до сих пор стоит. Сейчас она выключена и находится в режиме ожидания, но если будет нужно, ее можно использовать по назначению.

У нас есть история поставок и передатчиков наземного вещания в стандарте DVB-T, опыт поставок студийных пультов, также мы можем предложить систему хранилища данных. Сейчас у NEC на рынке представлена довольно-таки обширная линейка: от камер до мониторов.

Сергей Журавель на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

У нас есть камера с высокочувствительной матрицей NC-H1200p. Она может выдавать без искажений изображение даже при свете звезд и минимальной освещенности объекта 0,007 люкс. Она может быть, например, закреплена на вертолете при съемке репортажа ночью или в других экстремальных условиях, когда нужно увидеть объект четко и в цвете.

При этом NEC продолжает производить и продавать мониторы, в основном промышленные. Возможно, продукция нашей компании стоит чуть дороже, чем у других производителей, но это оборудование надежнее, а потому для промышленных целей целесообразнее. Наша новинка — сенсорный стол UHD InGlass Touch Table».

Тестирование передачи 4K-сигнала в России

Журавель продолжил свое выступление рассказом о практических испытаниях новых технологий.

«Процесс передачи данных в 4К, а теперь уже и в 8К — достаточно ёмкий: чтобы передать картинку и получить ее в том же качестве, нужны очень большие объемы информации. С помощью нашего оборудования можно упаковать сигнал 4К и на другой стороне распаковать его практически в том же качестве, в котором он был снят.

Мы проводили тесты по передаче и сохранению 4К сигнала.

С 4К-плейера воспроизводился полноценный контент на наш кодер. То есть, с плеера выходит потоковое видео со скоростью 12 Гбит/с и с помощью кодера сжимается до 20 и 30 Мбит/с. Спутниковый оператор предоставлял нам свою емкость, мы тут же петлей получали поток со спутника обратно (естественно, с задержкой). Специальная комиссия, которая смотрела на 4K-мониторе изображение с декодера, сравнивала его с изображением с плеера. Визуально на 30 Мбит/с картинки практически неотличимы.

Также мы проводили тесты с РТРС. Было интересно посмотреть, смогут ли телевизоры после кодирования принимать сигнал только со встроенным декодером. Некоторые модели телевизоров смогли распаковать сигнал, некоторые еще нет, но это дело будущего.

С компанией РОСТЕЛЕКОМ мы тестировали то же самое, но с оптикой. Естественно, оптоволоконная линия дает намного большую скорость, нет никаких задержек, но опутать ей абсолютно все невозможно. Поэтому где-то приходится задействовать спутник.

Сергей Журавель на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

С телеканалом RT мы попробовали работать в 2К. Наши кодеры и декодеры могут работать в режимах 2К и 4К. Так вот, когда мы сжимали до 3 Мбит/с, все еще можно было смотреть, а на 2 Мбит/с изображение уже сыпалось и застревало.

Кодер/декодер можно использовать для трансляций 4К-контента в публичных местах. Например, на больших мониторах, где-нибудь на Красной площади, возможно, будут транслировать футбольный матч в будущем году, тогда его можно будет вывести в красивом 4К-разрешении. В Бразилии передавали через спутник контент, а в Рио-де-Жанейро местный оператор по IP-сети доставлял его на большие мониторы.

Как еще можно передать контент? По радиорелейным линиям. У NEC очень мощные передатчики данных по радио и радиорелейное оборудование наружного применения, которое позволяет передавать сигнал до 10 Гбит/с на расстояние до 10 км. Это оборудование работает в полосе частот 70-80 ГГц, и поэтому разрешения на него в России не требуется. Его можно ставить и использовать. Если идет съемка какого-то события, например, футбольного матча, и вам потребуется передать его на 10 км, а потом ещё на 10, то этого оборудования будет достаточно.

В Японии мы с 2014 года проводили тестирование 4К-вещания, а с прошлого года — 8К. Коммерческая трансляция 4К-контента уже началась, а с 2018 года запустится и 8K».

Представители Imagine Communications, BBright и Neotion рассказали о стандарте ST 2110, HEVC и способах обезопасить контент от несанкционированного просмотра.

Сложности окончательного перехода на IP-технологии

Константин Ванаг, директор по продажам Imagine Communications (IC), представил Imagine Communications Zenium™ Workflow Platform — единую платформу обработки и доставки контента в любом разрешении, включая 4K и HDR.

«Компания IC со штаб-квартирой в Далласе и цепью разработки в Америке, Канаде, Индии, Израиле, Китае и России образовалась после разделения Harris Broadcast. Вещательную часть купила израильская компания Imagine, которая взяла имя Imagine Communications.

Помимо названия мы переняли и технологии, которые легли в основу текущего рабочего процесса. В портфолио компании входит обработка сигнала, начиная от камеры и заканчивая распространением через сети кабельных операторов или IP.

Все, что нас ограничивает при переходе на IP — это скорость обработки сигнала и полоса пропускания сетей. Но в этом году компания Cisco выпустила универсальные свитчи, которые обеспечивают необходимую ширину полосы пропускания видео без задержек. Теперь мы можем всю цепочку технологических сигналов телекомпании полностью обрабатывать в IP.

Константин Ванаг на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

IC участвует и в разработке стандартов SMPTE.

• ST 2022-2 — стандарт пропускания видео, то есть транспортный поток через IP.
• ST 2022-6 — SDI по IP.
• ST 2059 — телевизионный стандарт точного времени (PTP).

Сейчас принимается новый стандарт ST 2110, в котором аудио, видео и метаданные пропускаются в IP-сетях отдельно, без упаковки в единый поток, но синхронизировано по времени. Этот стандарт включает в себя несколько подразделов, которые позволяют нам работать с видео, аудио и дополнительными данными, в том числе разными метками доставки рекламы, телетекста и так далее.

От израильской компании мы взяли технологию Zenium. Она представляет собой набор микросервисов рабочего процесса обработки сигналов. Получается библиотека приложений, в которой вы можете выбрать, то, что нужно заказчику. Это повышает гибкость решений, снижает стоимость и позволяет контролировать весь процесс в IP-сетях.

Selenio One XC & XO

Сейчас все продукты, которые работают на Zenium, поддерживают Ultra HD и HDR. Это процессоры Selenio, наша система эфирного воспроизведения (телеканал в коробке), мультивьюеры Epic, система транскодирования и распаковки Selenio One XO. Только система упаковки Selenio One XC пока не поддерживает этот формат, но начнет уже в начале следующего года. Дело в том, что вычислительная мощность процессоров только недавно достигла нужного уровня скорости, тогда как технических проблем в обработке сигнала Ultra HD уже нет».

Роль кодека HEVC во внедрении сверхвысокой четкости

Почему и как кодек HEVC может использоваться на протяжении всего рабочего процесса производства в Ultra HD, объяснил Жиллом Артюи, генеральный директор BBright.

«BBright — достаточно новая французская фирма. Наше программное обеспечение позволит вам захватывать изображение, передавать, выдавать в прямой эфир и отправлять на постобработку. Мы продвигаем решения для 4К с HDR на основе стандарта HEVC, известного как H.265, и стараемся оптимизировать расходы и сделать стоимость Ultra HD сопоставимой со стоимостью HD.

Кодек HEVC — это технология сжатия аудио-визуального материала. Степень сжатия этого кодека намного превышает компрессию предыдущей версии H.264. Он может работать на различных скоростях потока в зависимости от формата. Кодек H.265 также можно использовать для передачи данных по IP до 20 Гбит/с. Он более гибок по сравнению с предыдущими H.264, JPEG-2000 и DCP. У него усовершенствованная компрессия, что позволяет построить на нем производство и хранить контент.

HEVC предлагает возможность хранения метаданных, что позволяет передавать HDR и кросс-платформенные данные. Таким образом, вы можете опустить процесс транскодирования.

BBright решил оптимизировать и унифицировать весь процесс производства в Ultra-HD и 4K, построив его на кодеке HEVC. Это позволяет снизить стоимость процесса и сделать его универсальным как для производителей, так и для провайдеров и архиваторов.

Multi-TS Многоканальное масштабируемое воспроизведение HEVC — AVC Transport Stream с планировщиком

Для передачи в прямом эфире у нас есть интересное решение — это кодер/декодер, работающий «на лету». Он используется как для захвата, так и для передачи данных. Вы можете работать с материалом в 4К с потоком данных 50 Мбит/с, а кодек HEVC позволит вам сократить поток до 35 Мбит/с. Вы получаете канал 4К в одной коробке.

Другое решение — весь процесс обработки и вещания UHD на кодеке HEVC. Этим кодеком мы захватываем изображение и выдаем в эфир даже на выходах HD-SDI. Мы пропускаем канал через транскодер на программном обеспечении напрямую, затем передаем на спутник, OTT или вещательный центр, а далее — к конечным пользователям. Процесс доставки тоже построен на кодеке HEVC, что позволяет сэкономить на хранении и упростить процесс, насколько это возможно.

Жиллом Артюи на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

Наши решения ориентированы на будущее и позволяют пользователям экспериментировать с 4К и UHD. Сейчас мы можем предоставить вещание канала 4К, и если через год стандарт изменится, то мы быстро перепрограммируем наш продукт. С помощью программного обеспечения мы можем вещать в 3D и облаке и предоставить канал для VR».

Защита платного контента

Новые бизнес-горизонты контента в 4K и UHD осветил Александр Гайдученя, менеджер по продажам компании Neotion.

«Neotion занимается разработками и производством устройств декодирования защищенного контента, прежде всего — дополнительных модулей доступа CAM (Conditional Access Module).

Также в линейке наших решений представлены устройства для дистрибуции контента на мобильные устройства в режиме Multy Screen в HD качестве и с серьезной защитой.

Мы с интересом наблюдаем и участвуем в продвижении 4К Ultra HD в Россию посредством наших устройств. Наиболее быстроразвивающийся сегмент сейчас — это IPTV и OTT. Тем не менее на него приходится только 1% от общего объема услуг. Индустрия платного телевидения переживает беспрецедентные изменения — возрастают требования абонентов, меняется их поведение и спрос. Мы также сталкиваемся с пиратством.

ТВ-модуль NEOTION

Что означает защита контента с технической точки зрения? Во-первых, защита должна быть комплексной: от защиты контента при трансляции или предоставлении услуг OTT-сервисов, до контроля несанкционированного доступа. С этим успешно справляются вендоры систем условного доступа. Современные требования по защите видеоматериалов обозначены в спецификации Enhanced Content Protection (ECP), опубликованной на сайте компании MovieLabs.

В настоящее время в Европе при помощи технологии CI+ защищено более 500 млн устройств, из них 20 млн — это CI+ на CAM модуле. Это маленькое экологичное устройство, которое вставляется в CI-слот телевизора для декодирования сигнала платного телевидения. Преимущества очевидны — никаких дополнительных коробочек, никаких дополнительных кабелей, все остается так, как было, но абонент может смотреть платный контент.

Александр Гайдученя на 2-ой международной конференции «Digital TV & Video in Russia. 4K&HDR» / Фото: «Теле-Спутник»

CAM модуль показывает любое разрешение: HD, Full HD, HDR, Ultra HD, причем для любого стандарта — DVB-C по кабелю, DVB-S/S2 для спутника, DVB-T/T2 в эфире. У CAM модуля только одна задача: декодировать сигнал платного телевидения.

По итогам 2016 года отказов нашего продукта было не более 0,3%. Увеличение продаж в России в 2017 г. составляет 350%, причем у многих наших заказчиков есть Ultra HD-каналы».
 

Источник