Подходит ли стандарт DVB-T2 для вещания 4K UHD с высокой частотой кадров?

  • 25 июня 2015
  • 18k
Именно таким вопросом задались исследователи Mobile Communications Group из института телекоммуникаций и мультимедийных приложений (iTEAM) политехнического университета, расположенного в городе Валенсия, Испания. Чтобы ответить на него они провели практический эксперимент, транслируя через DVB-T2 сигнал в формате UHD-1 Phase-2 с частотами 50 и 100 кадров в секунду.

Вещание 4K UHD 50/100 fps в стандарте DVB-T2

Формат «UHD-1 Phase-2» был определён в 2014 году. Он предназначен для трансляции видео в разрешении 3840*2160 (4K UHD), 10 бит на пиксель. В соответствии с рекомендацией ITU-R (Rec.2020) видео может иметь частоту до 120 кадров в секунду и 22.2-канальный звук.

Высокая частота кадров (HFR) очень важна для больших телевизионных экранов, что подтверждают научные исследования, проведенные BBC, ITU и EBU. Согласно этим исследованиям, частот 50/60 кадров в секунду в ряде случаев недостаточно. Из-за этого могут возникать такие проблемы, как мерцание, размытость и подергивание. В общем, именно поэтому основное внимание в текущем эксперименте было уделено трансляции видеосигнала через DVB-T2 с высокой частотой кадров, что обеспечило ему новизну и актуальность.

Основная проблема в такой трансляции — это высокий битрейт. И хотя возможности DVB-T2 в этом плане достаточно хороши, стандартом предусмотрена величина до 45,5 Мбит/с, разумно использовать при вещании как можно меньшую часть потока. Чтобы сжать поток используется кодек. Чем выше степень его компрессии, тем лучше, — больше каналов поместится в эфире. Но здесь есть и другая проблема — это ограниченная производительность принимающих устройств. Например, аппаратная начинка смартфонов или планшетов может не потянуть декомпрессию высокочастотного UHDTV-сигнала. Поэтому, чтобы не ставить слишком жестких требований к приёмному оборудованию правильнее использовать временную масштабируемость.

Временная масштабируемость уже реализована в HEVC версии 1, с концептом подуровней, очень похожим на концепт временного уровня в масштабируемом расширении H.264, названном Scalable Video Coding (SVC). Эта функция обратно совместима с UHD-1 Phase-1 и даёт возможность декодировать высокочастотный видеопоток (100/120fps) с более низкими частотами кадров (50/60fps), затрачивая при этом меньше ресурсов. Как вариант, для обратной совместимости может быть реализован, например, метод использования разных идентификаторов PID для разных временных слоев.

В эксперименте исследователей iTEAM, видео с разрешением 3840*2160 сжималось кодеком HEVC level 5.2 с битрейтом 20 Мбит/с и GOP-структурой из 8 кадров. Поток успешно транслировался с использованием эфирного стандарта DVB-T2 в режиме 8МГц 16К 1/16 РР2 64QAM 2/3, который позволяет обходится без ошибок на C/N 13.5дБ в AWGN канала.

Комментарии