Материал: Услуги IP-телевидения

CAM-модули

CAM-модуль содержит алгоритм дешифрации принимаемых со спутника каналов. Он характеризуется количеством одновременно раскодируемых телевизионных каналов и перечнем поддерживаемых систем сокрытия.

PowerCam Pro (v. 4.3)

Тестирование PowerCam Pro подтвердило способность одновременного раскрытия 12-ти каналов одним модулем такого типа. Суммарный битрейт составляет около 34 МБит/сек. На данный момент это один из лучших показателей производительности среди CAM-модулей. Данный модуль условного доступа позволяет раскрыть все каналы с одного транспондера.

Поддерживаемые системы сокрытия:

·  Viaccess (CAID: 0x500);

·              Irdeto (CAID: 0x600, 0x601, 0x602, 0x603, 0x626, 0x606, 0x608, 0x620, 0x622, 0x624, 0x604, 0x628, 0x614, 0x668, 0x619);

·              CryptoWorks (CAID: 0xd00, 0xd01, 0xd02, 0xd03, 0xd04, 0xd05, 0xd06, 0xd07, 0xd08, 0xd0c, 0xd0f, 0xd22, 0xd70);

·              BetaTechnik (CAID: 0x1702, 0x1722, 0x1762);

·              Norwegian Telekom (CAID: 0xb00, 0xb01, xb02);

·              SIDSA (CAID: 0x4aa0, 0x4aa1);

·              Canal Plus (CAID: 0x100).

SMiT Irdeto Pro 8

- модуль условного доступа для приема каналов в кодировке Irdeto (Орион Экспресс, Радуга-ТВ) под ресиверы с Common Interface. Стандарт PCMCIA. Способен открывать до 8 каналов.

Лицензионный профессиональный CAM - модуль условного доступа (CA-модуль) для приема каналов в кодировке Irdeto (Орион Экспресс, Радуга-ТВ) под ресиверы с Common Interface. Стандарт PCMCIA. Способен открывать до 8 каналов (до 20 pid).- модуль полностью совместим с кодировкой: Irdeto/Irdeto 2, включая Irdeto M-Crypt. Полная поддержка смарт-карт кодировки Ирдето: Epsilon Irdeto card, Delta Irdeto card, Zeta Irdeto Card (включая и более ранние).

Поддержка скоростей потока до 44950 при 7/8.

SMiT Viaccess Pro 8

- модуль условного доступа для приема каналов в кодировке Viaccess (НТВ-Плюс) под ресиверы с Common Interface. Стандарт PCMCIA. Способен открывать до 8 каналов.

Лицензионный профессиональный CAM - модуль условного доступа (CA-модуль) для приема каналов в кодировке Viaccess (НТВ-Плюс) под ресиверы с Common Interface. Стандарт PCMCIA. Способен открывать до 8 каналов (до 20 pid).

. Протоколы IP-TV

 (Real-Time Streaming Protocol) - это протокол, с возможностью контролируемой передачи видео-потока в интернете. Протокол обеспечивает пересылку информации в виде пакетов между сервером и клиентом. При этом получатель может одновременно воспроизводить первый пакет данных, декодировать второй и получать третий.

Для присоединения к сети или выхода из группы рассылки используется стандартный протокол IGMP (Internet Group Membership Protocol).

Сформированный IPTV головной станцией поток телевизионных каналов представляет собой поток IP-пакетов, передаваемых в сети по отдельному групповому IP-адресу, соответствующему данному телеканалу. Таким образом, вещание нескольких каналов представляет собой формирование нескольких потоков multicast-трафика, когда каждый из каналов однозначно определяется уникальным адресом групповой рассылки. При использовании MPEG-2 как наиболее распространенного формата цифрового сжатия видео-данных, каждый телевизионный канал занимает в IP-сети от 3,5 до 6 Мбит/с. Сеть оператора загружается телевизионным каналом только в том случае, если имеется подписчик на этот канал, который выбрал его для просмотра, то есть запросил его просмотр в данный момент. Передача выбранного абонентом IP-сети телевизионного канала реализуется на базе технологии IP-multicast или для случая просмотра видео по заказу на базе IP-unicast.

Для обеспечения минимальных задержек и гарантированной скорости передачи видеоданных в IP-сети используется поддержка Quality of Service (QoS), для чего может использоваться, например, известный протокол RSVP (Resource Reservation Protocol), который обеспечивает резервирование необходимой ширины полосы в канале. Используется предоставление маршрутизаторам сети общих характеристики трафика (например, скорость передачи данных, вариабельность). Маршрутизаторы сводят затем воедино запросы на выделение ресурсов на общих участках маршрутов движения видеотрафика.

7. Структура пакета для видеопотока

Структура IP пакета

Internet Protocol (IP, досл. «межсетевой протокол») - маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети.объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку пакетов данных между любыми узлами сети через произвольное число промежуточных узлов (маршрутизаторов). Он классифицируется как протокол третьего уровня по сетевой модели OSI. IP не гарантирует надёжной доставки пакета до адресата - в частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (приходят две копии одного пакета), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прийти вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня -транспортного уровня сетевой модели OSI, - например, TCP, которые используют IP в качестве транспорта.

IP-пакет - форматированный блок информации, передаваемый по компьютерной сети, структура которого определена протоколом IP. В отличие от них, соединения компьютерных сетей, которые не поддерживают IP-пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

·  Версия - для IPv4 значение поля должно быть равно 4.

·              IHL - (Internet Header Length) длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах (dword). Именно это поле указывает на начало блока данных в пакете. Минимальное корректное значение для этого поля равно 5.

·  Длина пакета - длина пакета в октетах, включая заголовок и данные. Минимальное корректное значение для этого поля равно 20, максимальное - 65 535.

·              Идентификатор - значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке пакета. Для фрагментированного пакета все фрагменты имеют одинаковый идентификатор.

·              3 бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит DF (don’t fragment) определяет возможность фрагментации пакета и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.

·              Смещение фрагмента - значение, определяющее позицию фрагмента в потоке данных. Смещение задается количеством восьмибайтовых блоков, поэтому это значение требует умножения на 8 для перевода в байты.

·              Время жизни (TTL) - число маршрутизаторов, которые может пройти этот пакет. При прохождении маршрутизатора это число уменьшается на единицу. Если значение этого поля равно нулю, то пакет должен быть отброшен, и отправителю пакета может быть послано сообщение Time Exceeded (ICMP тип 11 код 0).

·              Протокол - идентификатор интернет-протокола следующего уровня указывает, данные какого протокола содержит пакет, например, TCP или ICMP (см. IANA protocol numbers и RFC 1700). В IPv6 называется «Next Header».

·              Контрольная сумма заголовка - вычисляется в соответствии с RFC 1071

. Видеопоток

Видеопоток - это временная последовательность кадров определенного формата, закодированная в битовый поток. Скорость передачи несжатого видеопотока с чересстрочной разверткой разрядностью 10 бит и цветовой субдискретизацией 4:2:2 стандартной четкости будет составлять 270 Мбит/с. Такой поток получается, если сложить произведения частоты дискретизации на разрядность каждой компоненты: 10 × 13,5 + 10 × 6,75 × 2 = 270 Мбит/с. Однако, расчет размера получаемого файла, содержащего несжатый видеопоток, производится несколько иначе. Сохраняется только активная часть строки видеосигнала. Для представления в пространстве Y', Cr, Cb рассчитываются следующие составляющие:

·  количество пикселей в кадре для яркостной компоненты = 720 × 576 = 414 720

·              количество пикселей в кадре для каждой цветностной компоненты = 360 × 576 = 207 360

·              число битов в кадре = 10 × 414 720 + 10 × 207 360 × 2 = 8294400 = 8,29 Мбит

·              скорость передачи данных (BR) = 8,29 × 25 = 207,36 Мбит / сек

·              размер видео = 207,36 Мбит / сек * 3600 сек = 746 496 Мбит = 93 312 Мбайт = 93,31 Гбайт = 86,9 ГиБ

Расчёт скорости передачи данных:

Для формата 4:2:2

BR = BD × (W + 0,5 × W × 2) × H × FR = BD × 2 × W × H × FR

Для формата 4:1:1

BR = BD × (W + 0,25 × W × 2) × H × FR = BD × 1,5 × W × H × FR

Для формата 4:2:0

= BD × (W × H + 0,5 × W × 0,5 × H × 2) × FR = BD × 1,5 × W × H × FR

Для формата 4:4:4

= BD × 3 × W × H × FR

- скорость передачи данных, бит/с,и H - ширина и высота кадра в пикселях,- разрядность для каждой компоненты, бит на пиксель- кадровая частота, кадров/с

В таблице приведены скорость передачи несжатого видеопотока и размер требуемого пространства для часовой записи наиболее распространенных стандартов.

Скорость передачи несжатого видеопотока

Из-за относительно высокой скорости передачи несжатого видеопотока широко используются алгоритмы видеокомпрессии. Видеокомпрессия позволяет сократить избыточность видеоданных и уменьшить передаваемый поток, что позволит передавать видео по каналам связи с меньшей пропускной способностью или сохранять видеофайлы на носителях с меньшей ёмкостью.

Сжатие видео - технология цифровой компрессии телевизионного сигнала, позволяющая сократить количество данных, используемых для представления видеопотока. Сжатие видео позволяет эффективно уменьшать поток, необходимый для передачи видео по каналам радиовещания, уменьшать пространство, необходимое для хранения данных на носителе. Недостатки: при использовании сжатия с потерями появляются характерные, иногда отчётливо видные артефакты - например, блочность (разбиение изображения на блоки 8x8 пикселей), замыливание (потеря мелких деталей изображения) и т. д. Существуют и способы сжатия видео без потерь, но на сегодняшний день они уменьшают данные недостаточно.

Видео - это по существу трёхмерный массив цветных пикселей. Два измерения означают вертикальное и горизонтальное разрешение кадра, а третье измерение - это время. Кадр - это массив всех пикселей, видимых камерой в данный момент времени, или просто изображение. В видео возможны также так называемые полукадры.

Сжатие было бы невозможно, если бы каждый кадр был уникален и расположение пикселов было полностью случайным, но это не так. Поэтому можно сжимать, во-первых, саму картинку - например, фотография голубого неба без солнца фактически сводится к описанию граничных точек и градиента заливки. Во-вторых, можно сжимать похожие соседние кадры. В конечном счёте, алгоритмы сжатия картинок и видео схожи, если рассматривать видео как трёхмерное изображение со временем как третьей координатой.

Помимо сжатия с потерями видео также можно сжимать и без потерь. Это означает, что при декомпрессии результат будет в точности (бит к биту) соответствовать оригиналу. Однако при сжатии без потерь невозможно достигнуть высоких коэффициентов сжатия на реальном (не искусственном) видео. По этой причине практически всё широко используемое видео является сжатым с потерями (в том числе на потребительских цифровых видеодисках, видео хостингах, в спутниковом вещании). На веб-сайтах для маленьких роликов без звука иногда используются простые форматы GIF и APNG.

Одна из наиболее мощных технологий, позволяющая повысить степень сжатия, - это компенсация движения. При любой современной системе сжатия видео последующие кадры в потоке используют похожесть областей в предыдущих кадрах для увеличения степени сжатия. Однако, из-за движения каких-либо объектов в кадре (или самой камеры) использование подобия соседних кадров было неполным. Технология компенсации движения позволяет находить похожие участки, даже если они сдвинуты относительно предыдущего кадра.

К настоящему времени разработано большое количество систем видеокомпрессии с различными особенностями и параметрами. Выбор системы компрессии и кодека зависит от требований, определяемых этапом технологического процесса, на котором этот кодек будет применяться.

Съемка и доставка программных материалов

Видеоданные, полученные при съемке, могут компрессироваться для упрощения устройств записи и хранения и систем передачи. Эта компрессия является компрессией первого поколения.

Требования:

кодирование - внутрикадровое;

структура дискретизации - YCrCb 4:2:2;

квантование - 8 или 10 бит на отсчет одного компонента изображения;

пространственное разрешение - 1280×720p, 1920×1080i или 1920×1080p;

- целевая скорость потока - 100…300 Мбит/с.

При монтаже и компоновке программ должно быть сохранено качество изображения, присутствующее в исходных программных материалах, поэтому допустима лишь небольшая компрессия, позволяющая обеспечить эффективный доступ к материалам в реальном масштабе времени, а также эффективную передачу материалов между различными платформами. Можно было бы использовать один тип компрессии с небольшой степенью во всем технологическом процессе, однако это приводит к дополнительным потерям при перекодировании. Более целесообразным вариантом является поддержка монтажными системами временной шкалы в любом исходном формате и сохранение ссылок на исходные материалы для многослойных операций. В рамках такого подхода возможно ограничить количество транскодирований двумя. Входные данные представлены в компрессированном формате первого поколения, выходные - третьего. Заключительное кодирование должно соответствовать формату компрессии, установленному в системе распределения программ.

Требования:

кодирование - внутрикадровое или межкадровое;

структура дискретизации - YCrCb 4:2:2 или 4:2:0;

квантование - 8 или 10 бит на отсчет одного компонента изображения;

пространственное разрешение - 1280×720p, 1440×1080i, 1920×1080i;

- целевая скорость потока - 25…150 Мбит/с.

IPTV и загрузка контента через Интернет

Сохранение качества изображения полного разрешения на удовлетворительном уровне при передаче по сетям передачи данных, использующих стек протоколов TCP/IP, - одна из трудных, но достижимых задач.

Загружаемые видеоматериалы могут наблюдаться на экране телевизора, подключенного к компьютеру. Уже появляются телевизоры с интерфейсом Ethernet для прямого воспроизведения медиаданных, получаемых из сетевых источников (например, YouTube). Применяемые системы компрессии должны допускать программную реализацию и обладать наивысшей эффективностью, это - компрессия пятого поколения.

Требования:

кодирование - межкадровое;

структура дискретизации - YCrCb 4:2:0;

квантование - 8 бит на отсчет одного компонента изображения;

пространственное разрешение - 1280×720p, 1440×1080i, 1920×1080i;

- целевая скорость потока - 1…14 Мбит/с.

9. Мобильное телевидение

Устройства воспроизведения мобильного телевидения (сотовые телефоны, карманные компьютеры) имеют экраны небольшого разрешения, например CIF, QCIF, QVGA. Применяемые системы компрессии должны обладать очень высокой эффективностью, работать при малых скоростях потока видеоданных и поддерживать масштабирование.