UHD 4K с HDR: передача и вещание канала в различных средах

Опыт Телекомпании "Первый ТВЧ"

В этом материале мы предлагаем рассмотреть основные аспекты трудностей, которые возникали и преодолевались с самого начала дистрибуции телеканала в формате UHD. Механизмы решения различных технических задач наиболее наглядны на примере телеканала Insight UHD, эксклюзивным дистрибутором которого на территории России и СНГ является Телекомпания "Первый ТВЧ", а производителем голландская компания TERN.

Вот, что пишет производитель о своем канале:

"Наш идеал - создание современного и динамичного телевидения, привлекающего наиболее широкую аудиторию доступное в любое время, в любом месте и на любом устройстве… Для создания "аутентичного контента UHD" мы перешли на UHD 4K с HDR (широкий динамический диапазон). При этом, TERN подчеркивает высокую важность технологии HDR, особенно для тех производственных компаний, которые пока не работают с этой технологией. В соответствии с высокими стандартами канала должна быть выстроена полная цепочка подготовки. Вместе с нашими партнерами по производству мы узнали, что существует много проблем с HDR. Эта технология может преувеличивать даже самый маленький недостаток изображения, вплоть до микроскопической пылинки на объективе. Устранение этих проблем на этапе производства требует много времени и усилий. Но важно, чтобы эти исправления были сделаны именно на этом этапе, а не позднее."

Весь контент для Insight TV снимается в формате RAW не менее чем 10 битными камерами. В компании TERN придают особую важность тому, чтобы UHD канал снимался именно такими камерами с постобработкой в HDR. В связи с этим возникает серьезная трудность при передаче по различным сетям и воспроизведении канала на современных телевизорах и других устройствах, поскольку для обеспечения хорошего качества требуется полоса не менее 25 мбит/сек.

С этой трудностью можно справиться, но возникает другая: на рынке в настоящее время существует несколько стандартов HDR, главными из которых являются: HDR10, HDR10+ и Dolby Vision.

Все эти три формата:
- требуют от телевизора минимального 4K разрешения 3840 x 2160 пикселей.
- должны поддерживать WCG (широкую цветовую гамму) не менее ~90% гаммы по стандарту DCI-P3.
- требуют, чтобы телевизионные панели и компоненты поддерживали глубину цвета не менее 10 бит.

Всё это представляет собой серьезный технологический скачок от обычных телевизоров HD формата.

Остановимся на некоторых ключевых особенностях этих стандартов:

Dolby Vision преобразование поддерживает пиковую яркость изображения более 10000 кд/м2. Большинство современных устройств может обеспечить яркость лишь до 1000 кд/м2, а сравнительно небольшое количество – уже 4000 кд/м2.
Dolby Vision поддерживает глубину цветности 12 бит и поддерживает стандарт BT.2020 цветового спектра

HDR10 поддерживает пиковую яркость 1000 кд/м2.
Стандарты HDR10 и HDR10+ "гарантируют" глубину в 10 бит. HDR10 соответствует стандарту цветового спектра DCI-P3

- Стандарт HDR10+ развивает стандарт HDR10 и добавляет в изображение покадровые метаданные, отвечающие за динамическое изменение яркости от кадра к кадру (как в стандарте Dolby Vision), повышает параметр пиковой яркости до 4000 кд/м2. Это означает, что каждая сцена (в некоторых случаях даже отдельный кадр) может иметь свою собственную яркость и уровень черного. И эти параметры могут быть настроены для передачи максимально возможного реалистичного изображения.

Вернемся к вопросу передачи канала с высоким средним битрейтом 25 мбит/сек. Как отмечалось выше, это потребует более широкой полосы канала в сравнении с SD и HD-качеством. Если обратиться к передаче UHD канала через спутниковые сети, то, например, на транспондере спутника Express-AMU1 @ 36° East один транспондер используется оператором НТВ+ для передачи трех UHD каналов, оператор Триколор также использует один транспондер для передачи трех каналов, максимум. Для того чтобы разместить три канала на одном транспондере пришлось использовать кодировку H.265 (HEVC) с более высокой компрессией, чем MPEG4 (AVC). Заметим, что при использовании той же компрессии HEVC на другом транспондере этого спутника, оператор Триколор разместил 11 каналов HD качества, на спутнике Express-AT2 @ 140° East оператору Триколор удалось разместить на одном транспондере 30 каналов SD качества, правда с несколько иными параметрами скорости (30000) и FEC (5/6) транспондера.

Еще больше проблем с доставкой контента пользователям возникает при передаче этого высокоскоростного канала по наземным сетям. Один из партнеров телекомпании "Первый ТВЧ", компания "Майкроимпульс" успешно справилась с задачей "приземления" канала со спутника на свою платформу. Специалисты компании используют технологию передачи канала через открытый интернет и им удалось доставить таким образом UHD-канал до одного из операторов во Владивостоке. Каких это стоило затрат средств и усилий - предмет отдельного разговора, однако важно, что технологически это возможно.

Еще один из партнеров телекомпании "Первый ТВЧ" - "Медиалогистика", решил и более сложную задачу. Компания не только приземлила канал на свою платформу, но также попыталась перекодировать его в формат HLS, так как это было необходимо одному из клиентов дистрибутора - известной OTT-платформе ivi. Работы по синхронизации, находящиеся в заключительной стадии, выявили еще одну проблему, связанную с конечным оборудованием пользователя – телевизором.
Далеко не все модели адекватно воспроизводят канал и связано это, предположительно, именно с неодинаковой трактовкой формата HDR разными брендами. Еще одна проблема выявилась при перекодировании в требуемый формат, – для преобразования такого высокоскоростного канала потребовались гораздо более высокие мощности сервера.

Следует заметить, поскольку "Медиалогистика" использует оптоволоконные линии связи, проект меньше зависит от высокого битрейта канала при транспортировке, а это положительно сказывается и на надежности передачи канала, и на стоимости доставки.

Еще одному партнеру "Первого ТВЧ" - компании 1CDN, также удалось приземлить канал на свою платформу и перекодировать его в требуемый формат. Компания использует технологию доставки через открытый интернет. Как показал опыт, специалисты 1CDN успешно справлялись с передачей каналов SD и HD качества в Израиль и Казахстан. Причем, при выполнении требований по необходимой гарантированной полосе интернета, вещание каналов оставалось достаточно устойчивым.

Не все еще гладко, но совершенно очевидно, что наряду со спутниковым способом передачи UHD-канала оформилась и набирает популярность наземная передача. Пока это затратное мероприятие, с точки зрения используемого оборудования, задействованных мощностей и используемой полосы частот.
Сказывается и недостаток знаний профессионального сообщества, а также конечных потребителей. Многообразие коммерческих названий, профессиональных терминов и сокращений, присутствующих в описаниях устройств еще более запутывает картину.
Временами абонент, прельстившись на красивую картинку в магазине и послушав талантливого продавца, покупает последнюю модель телевизора "супер-пупер-ультрафул". А подключив его дома, обнаруживает, что картинка осталась в лучшем случае прежней, а то и стала еще хуже, поскольку вылезли все дефекты изображения, которые ранее были незаметны.
Зритель начинает искать канал с качественным контентом и чаще всего не находит, поскольку пока немногие операторы поддерживают новый тренд в телесмотрении, включая в свои пакеты UHD-каналы.

Вы спросите, чем поможет эта статья профессиональному сообществу в принятии решения о необходимости ретрансляции UHD-канала? Каждый из операторов руководствуется собственными возможностями и потребностями. Кому-то UHD-канал нужен только для имиджа, кто-то имеет достаточно платежеспособную аудиторию, чтобы получать коммерческий эффект, кто-то решает конкурентные задачи.

Мы надеемся на то, что статья заинтересует профессионалов рынка, и они захотят поближе познакомиться с телеканалом Insight TV, уже зная о том, с какими трудностями можно столкнуться, но и понимая, что все они решаемы. Insight TV - один из лучших по качеству картинки каналов из предлагаемых в настоящий момент на российском рынке, но и один из наиболее сложно технологически реализованных. Если это новое качество не удается сразу оценить, то стоит понять, верно ли выбрано конечное оборудование. Выбрать источник приема (спутник, оптоволокно, интернет), точнее оценить затраты и возможные преференции.