שידור וידאו: על קידוד וצרות של רוחב פס ומחיר (חלק 2)

בפוסט הקודם כתבתי על הבעיות בענייני שידור וידאו באינטרנט ועל העניין של רוחב פס יקר, כמות צופים גדולה שמגיעה בהפתעה ואז הבעיות מתחילות לצוץ כשאין מספיק רוחב פס "לכסות" את כל הגולשים שמגיעים.

הפעם נרחיב זאת יותר לגבי שידור קונבנציונאלי, ניקח את שלושת הדוגמאות הידועות בארץ:

  • חברת HOT: הערוצים המתורגמים משודרים דרך מערכת הכבלים עם מערכת DOCSIS כאשר ישנו מרכז בקרה שמשדר את הדברים המוקלטים/מתורגמים מהמרכז דרך המערכות החוצה לגולשים. מערכת ה-DOCSIS היא מערכת מעולה לדברים האלו והחיבור הקואקסיאלי של הכבלים מאפשר שידורים ו-DATA ברוחבי פס פנומנליים. עם DOCSIS 4 לדוגמא, אפשר להגיע למהירות חיבור אינטרנט (ושידור) של 1 ג'יגהביט פר בית! (במאמר מוסגר אציין כי יש לי השגות לגבי ההגדרות שמגדירים בארץ. צפיתם פעם בכבלים ופתאום התמונה קפאה או שראיתם קוביות? על זה אני מדבר). לעומת זאת הערוצים המוזרמים ישירות מחו"ל (CNN, ערוצי ספורט זרים, ערוצי סדרות בשפות זרות וכו') נקלטים בצלחות לווין גדולות בעמק האלה ומועברים דרך כבלי תקשורת למרכז בראש העין ומשם לצופים.
  • חברת Yes: בחברת Yes הדברים מעט שונים. לכל לקוח יש צלחת לווין והלקוח קולט דרכה את כל השידורים שהחברה מנגישה ללקוחותיה. שידורים מתורגמים מועלים דרך צלחת לווין שלהם והשידור נקלט על ידי צלחות הלווין של הלקוחות.
  • עידן/עידן+ – עד לפני מס' חודשים, השידורים בעידן היו שידורים אנלוגיים באיכות SD. החל מחודש מרץ 2017 בעידן עברו סוף סוף לשידור/קליטה עם DVB-T2 שמאפשר קליטת שידורים עד Full-HD אולם למעט ערוץ 1 (שמשדר ב-HD, לא Full HD) השאר עדיין משדרים ב-SD וכפי הנראה בקרוב יעברו לשדר ב-HD או Full HD. עוד פרטים תוכלו לקרוא באתר המצוין GoDigital.

שידורי VOD: בישראל, כרגיל,  גילו מאוחר את עניין ה-VOD (בהשוואה לעולם) אך מהרגע שזה נכנס לישראל, גם HOT וגם Yes אפשרו לצופיהם לרכוש מכשיר ממיר המאפשר בחירת פרקים וסרטים לצפיה. ב-HOT התעבורה נעשית על תשתית הכבלים הרגילה ואילו ב-Yes הלקוח צריך חיבור אינטרנט על מנת לקבל את התכנים.

כשזה מגיע ל-SD, HD ו-Full HD, אפשר לאמר פחות או יותר שהתעשיה בישראל הסתדרה, אבל אז מגיעה לה בעיית ה-4K (לא נדבר על כאן על 8K שחברה כמו NHK משדרת ביפן ועוד בשידור חי!) והבעיה היא רוחב פס. ל-HOT אין ממש בעיה כי הכל נחשב כ"תשתית פנימית", אולם ל-Yes ועידן יש ויש בעיה: שידור 4K עם אודיו 5.1 דורש רוחב פס של פי כמה וכמה בהשוואה להיום, שלא לדבר על כך ש-VOD דרך האינטרנט הוא בעייתי בישראל הואיל וחיבור האינטרנט הוא א-סינכרוני כך שכל העלאה של תכנים ע"י אחד מתושבי הבית או שימוש נרחב של תושבי הבית באינטרנט (צפיה ביוטיוב, משחקים אונליין וכו') די מהר "חונקת" את חוויית הצפיה ב-4K (אתם מוזמנים לנסות זאת בחבילת ה-4K של נטפליקס), ומה קורה עם עידן/עידן+? לא יכולים עם DVB-T2 לתמוך ב-4K בכלל, עד שיצא DVB-T3 עוד שנה וחצי כמדומני.

גם בארצות אחרות כמו ארה"ב הבעיה לא פחות חמורה מאצלנו. שם כבר משדרים רוב הזמן HD (ובחלק מהמקרים FULL HD) אולם כשזה מגיע ל-4K, מאפשרים זאת דרך האינטרנט בלבד באתרים יעודיים של הרשתות או רשתות VOD מבוססות אינטרנט כמו Netflix, CBS Access או Amazon וידאו וכו'.

הבעיה המרכזית של כולם זה שהם רוצים לשדר 4K אך עם רוחב פס של SD. הם מוכנים לעשות החלפה של כל הציוד (כולל הממירים בבית, תחום שהיה להם קרב לא קטן עם ה-FCC בשנה שעברה) אבל הם לא רוצים בעיות של רוחב פס בין אם בשידור לוויני או שידור תכנים דרך האינטרנט בחיבור DSL או אחר, ולכן רובם לא עברו ל-4K ורק חלק קטן משדר ב-Full HD.

בשביל זה צריך מקודד טוב. האם יש? כן, הוא נקרא H.265 (או HEVC) אך הוא סובל ממספר בעיות:

  • הוא עדיין לא מאפשר שידור 4K ברוחב פס של SD עם אודיו 5.1. הוא צורך פחות רוחב פס מ-H.264, אבל בשבילם (במיוחד בארה"ב) זה לא מספיק.
  • הבעיה הכי גדולה: כסף, או ליתר דיוק – תמלוגים והגוף האחראי על התמלוגים (MPEG-LA) דורש סכומים שלדעת כל הגופים שרוצים להשתמש (ומשתמשים) ב-Codec – הסכומים מאוד גבוהים.

מי שכן עשה משהו בנידון היו חברות הצפיה בוידאו ברשת כמו Netflix ואמזון, שאימצו מקודד חדש שמגיע מגוגל בשם VP9. המקודד נמצא בשימוש כשמורידים תכנים לטלפון/טאבלט ולאט לאט הם מכניסים אותו לשימוש בצפיה ישירה. יש עוד "לקוח" שמשתמש בצורה כבדה מאוד ב-VP9 יחד עם מקודד האודיו Opus. אולי שמעתם עליהם – יוטיוב. ברוב המקרים זה הפורמט שיוטיוב מגישים לגולשים למעט במקרים של דפדפן אקספלורר, ודפדפן ספארי (שתומך עד H.264). יותר מכך, בהשוואה שנערכה בין H.265 ל-VP9 מול H.264, הצליחו 2 המקודדים לתת ב-Bitrate יותר נמוך תוצאות יותר טובות מאשר ב-Bit Rate גבוה של H.264.

גם VP9 וגם Opus נכנסים תחת פורמט הקונטיינר WebM, והפורמט נתמך בדיוק באותם מקומות כמו שיוטיוב נתמך, כך שאם חושבים להקים תשתית כזו, רוב המשתמשים יוכלו לקבל וידאו ואודיו / אודיו בלבד – ברוב המכשירים כאשר ניתן להוסיף FallBack ל-H.264 (או AAC או MP3 במקרים של אודיו בלבד).

ישנו עוד מקודד אחד שכל החברות הידועות (גוגל, מיקרוסופט, מוזילה, נטפליקס, אמזון, אדובי, הולו וכמובן חברות חומרה כמו AMD, ARM, nVidia, סיסקו, ברודקום ואינטל) עובדים יחד תחת עמותת המלכ"ר Alliance for Open Media. שם המקודד: AV1. המטרה? ליצור משהו יותר טוב בהרבה מ-H.265 ללא צורך בתשלום על תמלוגים. פשוט תטמיע ותשתמש.

אבל זה לא נעצר כאן: מקודד AV1 כבר כיום (מי שרוצה לנסות את המקודד, אהלן וסהלן, נדרש ידע בלינוקס וידע עמוק בשימוש במקודדים) מוביל על HEVC והתוצאה שחברות השידור המסורתיות רוצות לראות – 50% מרוחב הפס של H.265, כלומר רבע מ-H.264 – ואז האימוץ יחל. כבר כיום טלפונים כמו גלקסי S8 ו- +S8 תומכים ב-AV1 (לא בברירת מחדל) ומכשירים סלולריים רבים יתמכו בו, חברות השידור באינטרנט כבר עושות ניסויים על AV1 וישחררו תמיכה בו ברגע שהוא יצא, דפדפנים כמו כרום, פיירפוקס ו-Edge יתמכו בו וכל מי שלא יתמוך בו יעמוד בפני אפשרות של שימוש ב-AV1 איכותי ללא תשלום תמלוגים לשידור, או תשלום מחירים גבוהים ל-MPEG-LA עם H.265. אתם יכולים לנחש את ההמשך.

אז האם כדאי לעבור ל-VP9/Opus? זה תלוי.

לחברות שידור ציבוריות כמו הכבלים ו-YES, התשובה היא "לא". הן צריכות להשקיע עשרות מיליוני דולרים בהחלפת ציוד והם עושים זאת רק אחת לתקופה וגם זה עם סיבה טובה, ולכן להן מומלץ להמתין ל-AV1. עד שיצאו ציודים, גם תוכנות עריכה (אדובי מתכננת לתמוך ב-AV1 באופן טבעי ללא צורך בתוספים) יתמכו ב-AV1 כך שמבחינתם המעבר לא יהא כל כך מסובך, אם כי לקוחות יצטרכו כנראה ממירים חדשים (תלוי כמובן בממירים, בחלקם יספיק עדכון קושחה).

לעומת זאת, חברות שידור אינטרנט שלהם אין ציוד בחוץ בכל מיני מרכזים וממירים ללקוחות – יכולים להמיר קבצים ל-VP9, כפי שציינתי לעיל – הצצה ביוטיוב עם דפדפן כרום/פיירפוקס/Edge תראה לך מה זו איכות של VP9 – ובכך להנות בחסכון ברוחב פס (כשמקודדים ב-Bit Rate יותר נמוך אך עדיין שומר על איכות כמו H.264) ובגודל הקבצים אם אתם מאפשרים הורדת הקבצים ללקוחות (אפשר להשתמש ב-DRM כמו של Widevine כדי להגן על התוכן).

לסיכום: מחכה לנו תקופה מעניינת מבחינת "מלחמה" של מקודדים. דבר כזה מעולם לא היה ותמיד שצץ לו מקודד חדש, גויסו גדודי עורכי דין עם פטנטים כדי למחוץ כל תחרות. הפעם אותן חברות (ברובן) שהן בעלות הפטנטים נמצאות באותו Alliance ומסכימות לרישוי הדי-חופשי הזה.

 

שידור וידאו: על קידוד וצרות של רוחב פס ומחיר (חלק 1)

כל מי שמשדר וידאו עם תשתית משלו מכיר את הבעיה: אם אתה משדר בישראל והשרתים שלך יושבים בישראל, אתה תשלם על רוחב פס ולא על כמות התעבורה. יחד עם זאת, כל הרחבת רוחב פס בארץ עולה לא מעט. הבעיה מתגלה במערומיה כשיש אירוע חשוב ועשרות אלפי גולשים מצטרפים להאזנה לשידור ואז מגלים שרוחב הפס אזל, הרחבה לוקחת ובינתיים מפסידים גולשים וכשמפסידים גולשים, מפסידים כסף כי המפרסם/נותן חסות משלם פחות.

בחו"ל בחלק מהמקרים זה גם כך אולם כשזה מגיע לעננים ציבוריים, המצב הפוך: יש לך רוחב פס נאה לשרת (עד 220 מגהביט במקרה של אמזון אלא אם תיקח Instance עם High Network ששם תקבל הרבה יותר), אך אתה משלם עבור כל ביט שיוצא החוצה.

בעבר אתרי אינטרנט רבים העבירו שידור וידאו או קליפים בקידוד WMV של מיקרוסופט או VC, או VCM בחלק הקטן מהמקרים, אולם כיום כולם (למעט אתרים שלא עודכנו שנים ועדיין חושבים שהעולם הוא עדיין ברובו משתמש במיקרוסופט) עברו לשדר בקידוד של MPEG-4 עם פרופיל Base או Main והאודיו מגיע או כ-AAC או כ-MP3. היתרונות של מקודדים (Codecs) אלו הוא בכך שכל מערכת הפעלה, טלפונים סלולריים וטאבלטים – תומכים בכך וכל מי שמשדר מעוניין להגיע לכמה שיותר קהל מבלי שהגולשים יצטרכו להתקין אפליקציות/תוספים מיוחדים, מה שגורם במקרים רבים לתקלות ולאנשים שאין להם תמיכה והם נוטשים וממשיכים הלאה.

אז כיצד בעצם אפשר לדחוס יותר משתמשים על אותו רוחב פס?

בשינוי קידוד כמובן. יש כל מיני מקודדים מסחריים שיתנו לכם מה ש-MP3 נותן, רק ברבע מרוחב הפס עם אותה איכות אם לא יותר מאשר MP3. הבעיה? במקרים רבים צריך לשלם תמלוגים על המקודדים פר כמות גולשים, פר חודש וכו'. אם בא לכם לשפוך כספים, אהלן וסהלן.

אבל יש פתרון אחר, שכולו קוד פתוח ונתמך בפלטפורמות כמו Wowza ואחרים (כן, גם במערכות בלוגים כמו WordPress) שנקרא Opus שמגיע מ-קרן Xiph ומהנדסים רבים בעולם עובדים בהתנדבות בזמנם הפנוי על פיתוחו. גירסה 1.2 (ו-1.2.1) שוחררה לא מזמן. אתם יכולים להיכנס לדף הזה, לגלול לאמצע ולבחור בקידוד וב-Bit Rate. אני ממליץ לבחור שם Opus 1.2 עם 32 קילוביט לשניה ולנגן ותתרשמו בעצמכם מהאיכות.

בהמשך הדף אתם תגיע לדף דוגמיות דיבור, שם אתם מוזמנים לבחור שוב את Opus 1.2 ולבחור ב-12 קילוביט לשניה, הכי נמוך, ואז לשמוע את הדברים בניבים שונים באנגלית (מה שמהווה אתגר לא קטן לקידוד, דיבור ב-Welsh וכו'). לעניות דעתי – האיכות פנטסטית.

השאלה שכמובן תישאל מיד – האם זה תואם להכל מבחינת דסקטופ, טלפונים וטאבלטים? התשובה – ברוב כן למעט iPhone. כל הדפדפנים תומכים, אנדרואיד תומכת.

אז מה עושים? לשמחתנו ב-HTML5 יש אפשרות לקבוע Fallback כך שאם הציוד של הלקוח אינו תומך ב-Opus, הוא יועבר לגירסה ב-MP3 או AAC.

לסיכום: חסכון של 75% ברוחב הפס פר משתמש אינו רע והוא שומר על איכות דגימה של 48 קילוהרץ, ואתה לא משלם אגורה שחוקה כתמלוגים על שימוש בקידוד זה.

מה רע? 🙂

בפוסט הבא נדבר על ה"חבר" של Opus – קידוד וידאו VP9.