Sistema de codificación avanzada

Sistemas de Codificación
Avanzada
Venezuela Agosto 2005
John Bigeni
bigeni@dvb.org
Copyright © Digital Video Broadcasting Project DVB
Resumen breve sobre los Nuevos
Sistemas de Codificación
Codificación audiovisual dentro de DVB hoy en día
basada en MPEG-2
Mejora significativa en términos de tiempo de la eficiencia de
la codificación, pero ahora hemos alcanzado un límite
Nuevos sistemas de codificación de mayor eficiencia han
sido desarrollados
Inclusión de nuevos esquemas de codificación a/v en DVB
H.264 / AVC video
MPEG-4 Perfil AAC de Alta Eficiencia
VC1 (WM9 Microsoft)
Tales sistemas mejorados posibilitan ahora que HDTV y
otras aplicaciones sean comercialmente atractivas
Tales sistemas tendrán también otras aplicaciones de
difusión como los servicios BTH (DVB-H) etc
Evolución y Revolución de la
Videocodificación
6
Bit-rate (Mbit/s)
5
4
3
6 Mbit/s
en 1995
Asunciones:
•
Última implementación de último
algoritmo
•
SDTV (video solamente)
•
Material básico: medianamente difícil
•
Objetivo de calidad: medianamente alto
1.2 Mbit/s
en 2005
2
1
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Evolución y Revolución de la
Videocodificación
6
Bit-rate (Mbit/s)
5
MPEG-2
4
3
2
MPEG-4 part2
H.264/AVC
1
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
H.264 / Aplicaciones AVC
Resolución
Velocidad binaria
Aplicación
Típica de
Típica
Típica
Pantalla
QCIF
176 x 144
50 - 100 kbit/s
Teléfono UMTS
PDA
CIF
352 x 288
250 - 500 kbit/s
Receptor móvil
PC
SDTV
720 x 576
1 - 2 Mbit/s
Difusión SDTV
DVD
HDTV
1920 x 1080 i
1280 x 720 p
5 - 10 Mbit/s
Difusión HDTV
HD DVD
Consideraciones HDTV
No existe un problema mayor de legado o tecnología rezagada
en el mundo DVB
El costo del decodificador se resiente menos que en el caso de
SDTV (el costo principal radica en la pantalla)
El ahorro de velocidad binaria puede hacer variar la viabilidad
del modelo comercial
El principal factor se refiere a la disponibilidad y costo de
monitores HDTV de pantalla amplia.
Los precios de tales dispositivos se han reducido ahora con
rapidez y están ya muy accesibles.
3 tecnologías de visualización en competencia – predicen
tendencias de compra – 45% LCD, 26% Plasma, 24% RPTV
(DLP)
La alta penetración de DVD está creando asimismo un
mercado para HD
Los Impulsores Claves satisfacen ya las expectativas;
Las pantallas grandes son ahora cosa común
Monitores HD accesibles
Técnicas de distribución a menor costo (H264 AVC, VC1)
Contenido disponible
Ejemplo de HDTV
DVB-S2 y AVC / VC-1 Satélite
ANTES
DESPUÉS
Transpondedor 36MHz
DVB QPSK a FEC 2/3
Velocidad binaria TOTAL
= 38Mbit/s
Transpondedor 36MHz
DVB-S2 QPSK a FEC 4/5
Velocidad binaria TOTAL =
43.6Mbit/s
Utilizando MPEG-2 HD a
16 Mbit/s =
HDTV
2 servicios
Utilizando AVC/VC1 HD
a 10 Mbit/s =
HDTV
4 servicios
Utilizando AVC/VC1 HD y
(multiplexación estadística)
a 8 Mbit/s =
HDTV
5 servicios
Ejemplo de HDTV
AVC / VC-1 Terrestre
ANTES
DESPUÉS
64QAM velocidad de ejecución
del código 2/3 – banda de
guarda 1/8th
Velocidad binaria TOTAL =
20Mbit/s
64QAM velocidad de ejecución
del código 2/3 – banda de
guarda 1/8th
Velocidad binaria TOTAL =
20Mbit/s
Utilizando MPEG-2 HD a
Utilizando AVC/VC1 HD
16 Mbit/s = 1 servicio HDTV a 10 Mbit/s = 2 servicios HDTV
+1 Servicio SD
Utilizando AVC/VC1 HD y
Reflex® (multiplexación
estadística)
a 8 Mbit/s = 2 servicios HDTV
Más 4 servicios SD
Resoluciones HD y Velocidades Secuenciales
Ejemplo de requerimientos de velocidad binaria
SD
1280x720p
@24
1280x720p
@50 @60
1920x1080i
@30
18.0
Velocidd binaria (Mbits)
16.0
14.0
MPEG-2
12.0
10.0
Codificación
Avanzada
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
velocidad secuencial en pixeles * de resolución (normalizada a D1)
Mejoras a la Videocompresión
Sports: 1920x1080i25
Deportes:
PSNR
relativa
(dB)
relative
PSNR
(dB)
12
10
8
MPEG-2
6
VC-91
4
MPEG-4 pt.10
2
0
2.5
5.0
7.5
10.0
Bitbinaria
rate (Mbit/s)
velocidad
(Mbit/s)
12.5
15.0
AVC
a at
8 Mbps
AVC
8 Mbps
matches
iguala
MPEG-2 a
MPEG-2
15 Mbpsat 15 Mbps
HD es una buena propuesta
HD - H264 a 3.8 Mb/s SD - MPEG2 a
4 Mb/s
Situación europea HD
En virtud de la disponibilidad actual de ingredientes
básicos HD
Hay un creciente interés por HD en Europa
Muchos países han anunciado que la HD será introducida
en el futuro (Reino Unido, Alemania, Francia, etc.)
Los servicios se proporcionarán utilizando codificación de
alta eficiencia 9H264 AVC, etc
Codificadores y decodificadores en hardware están ahora
disponibles.
Decisiones recientes de la Unión Europea de Radiodifusión
(EBU) en el sentido de que la transmisión se llevará a
efecto en 720p y no 1080i.
La producción probablemente sea en 1080 progressive
Estándar de escaneo – pros y contras
• Formatos entrelazados;
• No son concordantes con los dispositivos de visualización
modernos. Todos los monitores de pantalla plana están
orientados a ser progresivos
• Han sido desarrollados específicamente para monitores
CRT a fin de incrementar la resolución subjetiva
• Los aparatos de pantalla plana que utilizan señales
entrelazadas requieren de un convertidor progresivo, el cual
generalmente se traduce en una resolución pobre.
• No comprime tan bien con los nuevos y eficientes sistemas
de compresión
• Formatos Progresivos
• Guían a conversiones simples
• Una codificación más eficiente
• Requieren una menor velocidad de transmisión de datos sin
mermar su performancia
Pruebas EBU - Resumen
Distancia promedio de visualización que se determinó
primero – 2.7m (confirmada 15 años antes)
Tamaño de la pantalla determinado probablemente
Las muestras horizontales requeridas también se
determinaron, y eran necesarias para monitores de
diferentes tamaños
720P comparado contra 1080i.
40%
30%
20%
10%
32”
42”
50”
60” Tamaños
Largermás
sizes
grandes
Muestreo Horizontal de estándar de TV para
diferentes tamaños de pantalla, visualizado a 2.7m
límites de confianza
muestras horizontales requeridas
Media
Pantalla Diagonal (pulgadas)
Conclusiones
Hay evidencia de que:
19Mb/s 1080i50 MPEG2
=
12Mb/s 720P50 MPEG2
=
8Mb/s 720P50 H264 ó VC9
Conclusiones
HDTV se está volviendo ya una realidad desde el punto
de vista comercial
Como resultado de diversos factores – DVB-S2, H264,
costo de los monitores de pantalla plana, disponibilidad
de programas, etc. Muchas difusoras se deciden cada
vez más por servicios HD
Asimismo, los estudios indican que un estándar de
producción entrelazado pudiera no ser ya adecuado
Una correcta decisión en este sentido puede acarrear
muchos beneficios.
GRACIAS