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.

 

שידורי אודיו/וידאו – איך לחשב וממה להיזהר

מדי פעם פונים אלינו לקוחות אשר מעוניינים לשדר הרצאות באודיו או וידאו ומחפשים שרתי VPS לשידורים ופתרונות אחרים, ורבים מהם אינם מכירים את הדרך או השיטה לחשב עלויות של שידור ברשת. לשם כך, החלטתי לכתוב את הפוסט הזה. שימו לב: הפוסט אינו מדבר על אפליקציית שידור, טכנולוגיות שידור, קידוד, פרוטוקולים וכו' – אלא רק על חישובים מבחינת רוחב פס, כך שהדברים לא קשורים לספק זה או אחר.

הדבר הראשון שצריך לדעת בהערכה די גסה כדי לשדר משהו, הוא: כמות הגולשים הסימולטנית שתיכנס לצפות. רבים מעוניינים שכמה שיותר אנשים יכנסו ויצפו, אך אם בונים לפי משהו שרוצים ולא לפי הערכות קצת יותר מבוססות – יווצר חור מאוד בכיס, חור שיחזור על עצמו מחדש כל חודש.

שידור מורכב מ-2 אפשרויות (יש עוד כמובן, אך לא ניכנס לכך בפוסט זה): או שידור אודיו (צליל בלבד), או שידור וידאו (צליל ותמונה). כל אחת מהאפשרויות צורכת רוחב פס מסויים.

נתחיל באודיו: על מנת לשדר הרצאות לדוגמא, יש לקודד את האודיו בפרמטרים שיתנו איכות שמע טובה, אך יחד עם זאת, בכמה שפחות קילוביטים. אם לדוגמא נשדר בפורמט MP3, אפשר להסתפק ב-64 קילוביט לשניה. אם בסטריאו, אפשר לקודד ב-96 קילוביט לשניה או 128 קילוביט על מנת לקבל איכות גבוהה. פורמט אחת פופולרי הוא AAC שיכול להוציא איכות אודיו טובה גם ב-96 קילוביט (שימו לב קילוביט ולא קילובייט! קילובייט אחד הוא 8 קילוביט בערך).

אחרי שאנו יודעים כמה קילוביט יהיה ערוץ שידור, נכפיל זאת בכמות המאזינים הסימולטנית שאנו חושבים שיכנסו. נניח 100 גולשים, אז החישוב הוא 128 קילוביט (איכות אודיו גבוהה) כפול 100 איש, יוצא לנו 12800 קילוביט או 12.8 מגהביט (שוב, מגהביט ולא מגהבייט, רוחב הפס מחושב כך), כלומר כלקוח תצטרך לפחות 12.8 מגהביט (עדיף יותר, משהו כמו 15 מגהביט כי ישנן כל מיני "תוספות" בדרך) לשדר ל-100 איש. אם תרצה ל-1000 גולשים סימולטנית, אז תצטרך רוחב פס של 128 מגהביט (שוב, עדיף להוסיף בערך 10% תוספת לכל מיני דברים שמתווספים חוץ מהאודיו עצמו נטו).

בוידאו הדברים הם בערך כמו אודיו, רק שרוחב הפס גדול בהרבה. אם לדוגמא מעוניינים באיכות וידאו טובה לשידור הופעה, יש צורך ב-500-800 קילוביט פר צופה (אפשר פחות או מדובר בהרצאה כאשר המרצה יושב מול מיקרופון, הואיל ואין הרבה תנועה). המספר לעיל כולל איכות אודיו די טובה ואם רוצים איכות יותר גבוהה, כמות הקילוביטים גודלת. אם רוצים לשדר ב-720P (ב-HD) באיכות שידור גבוהה, רוחב הפס שנצטרך הוא בערך 1.2-2.0 מגהביט פר צופה.

אחרי שיודעים כמה רוחב פס צריך פר צופה ואיזה איכות הולכים לשדר (שוב, יש שיקולים נוספים כמו הקידוד, פרוטוקולים, Pseudo Streaming, RTMP ועוד), יש צורך לחשב כמות צופים סימולטנית. אם נרצה לשדר ל-100 צופים באיכות של 750 קילוביט לדוגמא, אז נצטרך רוחב פס של 75 מגהביט + 10% תוספת. 1000 צופים? 750 מגהביט + תוספת.

אחרי שאנו יודעים כמה רוחב פס צריך, נצטרך להתחיל ליצור קשר עם ספקים שונים לגבי השידור. כאן ספקים מתחלקים ל-2: אלו שיעניקו לך רוחב פס הרבה יותר ממה שאתה זקוק לו, אך יחשבו לך את המחיר לפי כמות התעבורה שיוצאת מהשרתים אצלהם אל הגולשים, ויש ספקים שימכרו לך רוחב פס לפי הדרישות שלך.

לגבי הקבוצה הראשונה מאוד מומלץ לשים לב: לא תמיד רוחב הפס שיש לספק יספיק עבורך (כן, גם אם הוא יאמר לך שיש לו פס רחב מאוד) ולעיתים אם יהיו לך כמות רצינית וגדולה של גולשים אליך עקב אירוע או קישור באתר מפורסם שמפנה אליך – יכול להיווצר מצב שהגולשים אליך פשוט לא יקבלו שידור. לכן מומלץ לשכור רוחב פס שישמר רק לך לשימושך בלבד.

מחירי הרוחב פס כיום לשימוש בתוך ישראל בלבד נעים בין 10 ל-20 שקלים פר מגהביט. אם ניקח את הדוגמאות הקודמות, 15 מגהביט (לשידור אודיו בלבד עבור 100 איש) יעלו לך בין 1500 ל-3000 שקל לחודש. המחיר חודשי ואינו כולל מע"מ, ומומלץ לוודא כי הספק מגדיר לך בלבד את אותו רוחב פס.

אחרי שיהיה לך מחירים של הרוחב פס, תוכל לעבור לשלב בחירת הספק שיתן לך פתרון של שרת וידאו. כאן חשוב למצוא ספק שנותן פתרון שמתאים לכל המכשירים (כך לדוגמא הפתרונות שמבוססים על Windows Media Services הישנים לא ירוצו על מכשירי אנדרואיד או אייפון/אייפד) ומומלץ שתדרוש גם פאנל שמאפשר לך לראות בכל רגע כמה מאזינים, כמה האזינו בחתך יומי,שבועי, חודשי וכו', כך שתדע מתי אתה צריך להגדיל את החבילה.

נקודה חשובה: קיימים מספר ספקים בארץ שמציעים שרות CDN ישראלי. ברוב מוחלט של המקרים מדובר על בזבוז כספים. אנחנו מדינה קטנה ו-2 שרתים שמוגדרים טוב יכולים לתת פתרון גם לשידורים המוניים.

ואת החלק הטוב השארתי לסוף: טכנולוגיות חדשות מפותחות כל הזמן ודברים משתנים תמיד, לכן אם אתם מחפשים פתרונות שידור שיתחילו בעוד מספר חודשים, אז כל שיטת החישוב הזו תהיה לא רלוונטית כלל ויהיו פתרונות שתוכלו לשדר בעלויות מגוכחות של מאות שקלים בחודש גם אם מדובר באלפי גולשים סימולטנית. לכן אם זה לא דחוף לכם, אני ממליץ לכם להמתין.