H.264 - una storia che parte da lontano... parte prima

Qualche tempo fa ho lanciato una provocazione: Ma cosa è questo H.264? Perche’ affaticarsi tanto a trascodificare? Non basta l’HD?

Qualche giorno fa mi sono trovato a dover spiegare perche’ un filmato di quelli scaricabili in Peer to Peer è spesso incompatibile con i DivX player che costano sempre meno (la scorsa settimana al supermercato ne ho visti a 30 euro).
E’ colpa della evoluzione degli algoritmi di codifica. cerchiamo di ricostruire un po' di storia... questa è la prima puntata.

Questa parte fornisce delle informazioni che potranno interessare chi e’ nato vent’anni fa e comunque fornisce alcune informazioni utili per comprendere l'evoluzione dei formati di codifica.
Come nelle favole, c’era una volta la televisione analogica. Poi, verso la fine degli anni ’80 parti’ l’iniziativa JPEG (Gruppo di Esperti sulla Fotografia) che produsse lo standard per la codifica di immagini statiche anche per subentrare al fax che, anche se nemmeno maggiorenne, era – giustamente – giudicato inadeguato alle esigenze qualitative del tempo. Quasi contemporaneamente parti’ l’iniziativa MPEG (letteralmente Gruppo di Esperti sullle Immagini in Movimento, in pratica Cinema e Televisione).

Fine anni ’80: nasce la televisione digitale.

Gli standard qualititativi all'inizio non erano così stringenti (l’MPEG1 aveva come obiettivo una qualita’ simile al VHS). Il video dell’MPEG1 non era interallacciato e aveva un formato massimo di 352x288 (detto CIF, un quarto del PAL ordinario). Oggi i telefonini fanno delle cose incredibili, ma al tempo l’algoritmo era al limite della usabilita’ pratica. Per comprimere un video di un’ora in MPEG-1 serviva un giorno intero di un pc basato su un intel 386. L’unica possibilita’ per effettuare la compressione in tempo reale era di utilizzare schede computazionali basate sugli stessi chip sviluppati per comprimere le immagini JPEG (detti RISC array processor), che pero’ non furono disponibili prima del 1993.
In realta’ per certe cose il VHS fu largamente superato. Basti pensare che l’mp3 in realta’ è un formato audio dell’ MPEG1 (il layer 3, appunto).

L’MPEG-1 aveva come obbiettivo quello di mettere un’ora di video su un CD. Ma la qualita’ era scarsa, soprattutto se quadruplicata per riempire uno schermo televisivo. Infatti il VideoCD fu un sostanziale flop. I guru del mercato considerarono pero’ che la digitalizzazione avrebbe permesso di far giungere direttamente nelle case centinaia di programmi al posto di pochi canali analogici (sullo stesso trasponder che trasportava un canale analogico si riuscivano a mettere 6-8 programmi digitali).
Quindi l’MPEG – che raccoglie contributi ed algoritmi da chiunque – produsse dapprima il transport stream MPEG-2 a partire dall’allora recente standard di interconnessioe satellitare ETSI, e poi generalizzo’ il processamento del video (permettendo di trattare video interallacciato, quello che vediamo sui nostri televisori).
Igino Manfre – igino@interact.mobi
continua....

Cosa è un transcoder H.264 e perchè usarlo..

Nell'ultima puntata dedicata all'IPTV , ho introdotto questa macchina, il transcoder MC-trans di Teracue, senza soffermarmicisi troppo. Adesso è il momento di vederlo un po' più da vicino. Nella mia architettura di laboratorio e in generale nelle architetture di distribuzione video su IP questo transcoder ha la funzione di trascodificare flussi IP MPEG-2, già acquisiti da sorgenti DVB e trasmessi su rete tramite gateway, in formato H.264.
Ma cosa è questo H.264? Perche’ affaticarsi tanto a trascodificare? Non basta l’HD? E tutti i SetTopBox MPEG-2 ... dobbiamo buttare via tutto? Di sicuro a casa mia trascodificare non serve. Ma l’H.264 ormai è’ sempre piu’ presente. Basta dire che moltissimi dei filmati scaricabili da internet sono codificati in XviD, che a tutti gli effetti è un H.264. E recentemente è stato annunciato che anche DivX ha deciso che la prossima versione sara’ H.264. Quindi questo formato è destinato ad insinuarsi anche nelle nostre serate piu’ tranquille, quando il DVD player (che riproduce anche gli AVI…) non ne vuol sapere di riprodurre questo o quel film... Ma ne parleremo più apporfonditamente in un altro post.

Uno schema di funzionamento di MC-Trans:

Con VLC genero uno stream multicast a partire da un DVD. Gli stessi amino che mi facevano vedere la televisione su Ip mi fanno vedere anche il DVD. E per farlo basta il mio PC connesso alla rete. Incredibile! Visto che c’ero, l’ho anche trascodificato in H.264. La differenza e’ che la banda occupata e’ circa un quarto. A casa non ha importanza, ma a livello di IPTV vera, la larghezza di banda ha moltissima importanza. Questa e’ stata la principale ragione per cui la diffusione dell’H.264 ha subito una brusca accelerazione.

Il transcoder MC-Trans della Teracue è disponibile sia come unità integrata hardware/software sia come applicazione software only. L'unità integrata ha a disposizione quattro core: mi piacerebbe provare il software su un dual quadricore, ma gia’ immagino cosa si puo’ combinare con un quad socket quadricore. Maggiori dettagli sulle caratteristiche di MC-Trans le potete trovare su www.streamcast.it

Voglia di IPTV - parte quarta

di Igino Manfré - igino@interact.mobi

Vediamo adesso il player VLC all'opera sul mio PC, attraverso una distribuzione video IP di test creata con le tecnologie Teracue nel laboratorio IP di interact:

Nell'installazione che ho preparato, la sorgente del flusso (un servizio in qualità RAI a 5-6 Mbps) era costituita da un gateway DVB-T che dal multiplex RAI A riversava su IP. Il servizio è' stato codificato in tempo reale con l’MC-trans, il transcoder H.264 della Teracue. L'architettura del sistema seguiva lo schema seguente:

Il sistema e’ stato costruito attorno ad un piccolo switch di rete. La sorgente era costituita da un DVB-T gateway sintonizzato sul multiplexer DVB-T terrestre.
Gli altri protagonisti erano un portatile su cui era installato il software Polar di controllo del gateway (fornito a corredo, ma necessita di una licenza gratuita), il transcoder MC-trans della Teracue (controllato in remote desktop dal Centrino), e, per la fruizione, un SetTopBox Aminet 130 (che riproduce anche l’ h264 HD). Il set top box era connesso in HDMI ad un LCD da 42 pollici (visto che c’ero mi sono messo anche a fare delle prove di trascodifica in HD e delle prove di up e downconversion tra SD ed HD). Ho creato l’associazione tra i vari canali dell’Amino mediante una tastiera USB, associando ad ogni pulsante ad un gruppo multicast (1=239.252.122.1:4444; 2=239.252.122.2:4444; 3=239.252.122.3:4444 etc). Avendo solo una blade DVB-T e volendo utilizzare un ottimo segnale video, mi sono sintonizzato sul MUX RAI A (che trasporta i tre canali RAI a 5-7 Mbps e RAI4 a circa 3Mbps) e ho fissato l’output del transcoder su due ulteriori gruppi multicast, 239.252.123.1:4444 associato al pulsante 8 e 239.252.123.2:4444 associato al pulsante 9.
Di seguito uno screenshot della configurazione del gateway DVB-T con il software Polar. In seguito ho ricevuto anche un gateway satellitare DVB-S, nell'immagine è possibile vedere come il Polar (che lavora a livello Osi2) gestisce insieme i due apparecchi.

Questa e’ una blade DVB-T prodotta dalla spagnola Sidsa, commercializzata dalla Teracue e distribuita in italia da interact su streamcast.it. E’ un sistema autosufficiente (attraverso il connettore riceve solo l’alimentazione).

La collocazione dello strato di rete esternamente al gateway è una strategia vincente dal momento che gli switch di rete hanno un costo contenuto e sono continuamente in evoluzione. L’interfaccia di rete di queste blade e’ una 100bT, piu’ che sufficiente a connettere il traffico di un transponder satellitare (35 Mbps) o terrestre (24 Mbps).Il sistema che ho avuto modo di utilizzare in interact aveva due blade, una satellitare (DVB-S) ed una DVB-T.
Il sistema di ricezione utilizzato per il progetto di IPTV del Ministero dell’Economia è basato su 6 blade satellitari (3 con in grado di ospitare CAM Common Interface), cinque encoder Y/C (di cui 3 nel frame e due in cabinet rimovibili) e cinque blade per la ricezione del digitale terrestre.


In basso sono ben evidenti i ricevitori analogici connessi agli encoder. Gran parte dell’installazione e’ occupata dallo switch modulare (apparecchiatura centrale).