что такое транскодирование видео
Что транскодинг может сделать для зрителя?
Платформа доставки видео — это сердце любого OTT или IPTV сервиса. Она состоит из нескольких компонентов, связанных между собой единым процессом передачи контента. Как правило, в составе видео платформы вы найдете CDN, стример и транскодер. Транскодирование видео — неотъемлемая часть OTT и IP-телевидения. По сути, эта технология помогла перенести видеоконтент в Интернет, и воспроизвести его на любом устройстве. Фактически, современный видеосервис не может работать без транскодирования.
Что такое транскодирование?
Транскодирование — это преобразование видеофайла из одного цифрового формата в другой. Эта операция включает в себя перевод трех элементов одновременно — формат файла, видео и аудио.
Это важно для мультиэкранного видеосервиса, работающего с сетями разной пропускной способности. В таком случае транскодер отвечает за преобразование входящего видеофайла в поддерживаемый устройством формат.
Почему транскодирование необходимо для видеосервиса?
1. Транскодирование видео очень важно, если вы хотите, чтобы ваш контент достиг большего числа конечных пользователей
Например, вы делаете прямую трансляцию спортивного мероприятия. Ваш стрим будет доставлен зрителям онлайн; однако у пользователя могут возникнуть проблемы:
Пользователи, у которых недостаточно быстрый интернет, не смогут подключиться к трансляции — они будут созерцать иконку буферизации.
2. Транскодирование помогает оптимизировать качество видео
Транскодирование позволяет стримеру работать быстро и бесперебойно. Этот дуэт, в компании с CDN, позволяет зрителям с быстрым интернет-соединением получать видео высокого разрешения, а пользователи с медленным соединением могут получить доступ к видео низкого качества, при этом не испытывать проблем с долгой буферизацией.
И хотя это веские причины для использования транскодирования, у него есть определенные проблемы:
Увеличение потребности в сжатии видео. Поскольку миллиарды пользователей создают и смотрят огромные объемы видео, сжатие видео стало критически важной технологией, помогающей справиться с растущими требованиями к пропускной способности.
А что с затратами?
Транскодирование — это часть стриминговых расходов.
Сегодня перед видеосервисами стоит задача — оптимизировать затраты на транскодирование. Требуется скурпулезный расчет, который включает такие параметры, как количество подписчиков, количество типов устройств для доставки контента, охват, перспективы роста сервиса и так далее.
Затем владелец видеосервиса должен выбрать, облачное решение или работать на оборудовании, использовать собственное программное обеспечение для транскодирования или арендовать его у SaaS-компании, решить, использовать ли стандарт HEVC или h.264.
Или может использовать Content Aware Encoding (CAE), которое использует машинное обучение для сравнения контента с известными параметрами для данного устройства и / или типа медиаплеера. Это может повысить качество изображения и снизить стоимость распространения. А как насчет QVBR-кодирования?
В любом случае, когда вы решаете серьезные технические вопросы, имеющие огромное значение для успеха вашего видеосервиса, вам нужен надежный партнер, который поможет вам разобраться со всеми аббревиатурами.
В чем необходимость транскодирования видео
Транскодирование видео — очень ресурсоемкая задача. Иногда выполнять ее за счет центрального процессора довольно дорого и, чтобы сэкономить ресурсы, используют графические ускорители (GPU).
Это особенно актуально в интернет-вещании, когда на один канал приходится множество профилей. В этой статье мы рассмотрим основные преимущества и недостатки этих решений на примере технологии QuickSync от Intel и NVENC от NVIDIA. Формально являясь конкурентами в сфере кодирования, компании сотрудничают в производстве новых чипов.
Для начала определимся с графикой, которую будем сравнивать. Рассмотрим только стабильные решения для работы в режиме 24/7 — в телевещании иначе нельзя. Со стороны Intel возьмем процессор последнего поколения Intel Xeon E-2246G (семейство Coffee Lake) со встроенной графикой Intel UHD Graphics P630. Со стороны NVIDIA выберем Quadro RTX 4000 — серверный аналог потребительской видеокарты GeForce RTX 2070 Super. В отличие от последней, она не имеет официальных ограничений в одновременной обработке больше трех потоков. Это ограничение можно снять, установив неофициальный патч, но мы все же рассмотрим только проверенные и официальные решения. Более ранние версии видеокарт мы отмели сразу: они проигрывают при работе с кодеком HEVC, так как не имеют возможности кодирования B-кадров.
Теперь подберем платформы с выбранными графическими решениями.
МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТРАНСКОДИРУЕМЫХ КАНАЛОВ
Для начала проведем нагрузочный тест на максимально возможное количество транскодируемых каналов (режим fastest) на одном сервере. В этом сравнении решение NVIDIA оказалось в два раза производительнее разработки Intel при транскодировании средствами кодека AVC и практически не уступило в кодировании средствами HEVC (см. таблицу 2).
ЦЕНА ЗА КАНАЛ С УЧЕТОМ ЗАТРАТ НА СЕРВЕР
Теперь мы знаем максимально возможное количество каналов разрешения Full HD (FHD, 1920×1080 точек) на один сервер со встроенной графикой Intel и видеокартой NVIDIA, а значит, сможем вычислить цену одного канала FHD.
Получается, что для AVC в цене разницы нет (см. таблицу 3). В случае c HEVC решение NVIDIA гораздо дороже по цене за канал на платформу, если рассчитывать максимальное количество каналов (то есть использовать самые быстрые алгоритмы кодирования, жертвуя качеством).
На этом моменте мы прервем вычисления и перейдем к вопросу о качестве, так как гораздо честнее сравнить одинаково приемлемое качество, а не получаемое в быстрых режимах.
КАЧЕСТВО ВЫХОДНОГО ПОТОКА ПО СРАВНЕНИЮ С ИСХОДНЫМ
Рассмотрим качество сжатия видео, ведь нет никакого смысла в количестве каналов, если их невозможно смотреть. Ниже представлен график сравнения качества по метрике PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio — пиковое отношение сигнала к шуму, — прим. ред.): Intel AVC с исходным потоком (синяя линия) и NVIDIA AVC с исходным потоком (красная линия).
Теперь давайте сравним с помощью метрики VMAF (Video Multimethod Assessment Fusion — субъективная мультиметодная оценка видео, разработана при участии Netflix, — прим. ред.).
В следующем графике сравним Intel HEVC с исходным потоком (синяя линия) и NVIDIA HEVC с исходным потоком (красная линия).
Наше сравнение было не совсем корректным, так как максимальное количество кодируемых каналов NVIDIA равно 14, и их качество почти на 2 дБ выше, чем у 13 каналов на Intel. Поэтому мы провели дополнительные измерения, и при максимально возможном качестве на NVIDIA и на Intel в режиме GAcc (GPU Accelerated — когда кодирование происходит не только средствами графического ускорителя, но и центрального процессора) получили следующий результат. Intel HEVC GAcc с исходным потоком по сравнению с NVIDIA HEVC с исходным потоком:
Качество кодирования практически совпало, но производительность обеих систем упала в разы. Теперь NVIDIA кодировала всего четыре канала FHD HEVC, а Intel — всего 2. Пересчитаем цену одного канала исходя из новых данных: 114,2 тыс. рублей/2 = 57,1 тыс. рублей за один транскодируемый HEVC-канал на Intel; 228,5 тыс. рублей/4 = 57,1 тыс. рублей за один транскодируемый HEVC-канал на Nvidia. Таким образом, мы получили то же соотношение по цене за канал, что и в ситуации с кодеком AVC.
ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ ПРИ РАВНОЙ НАГРУЗКЕ
Рассмотрим еще один важный момент при обслуживании рабочей системы — потребляемая мощность платформы. Из наших тестов при максимальной нагрузке платформ транскодированием мы получили следующие значения: потребление платформы с NVIDIA около 200 Вт, потребление платформы с Intel около 75 Вт. Поскольку на платформе Intel каналов в два раза меньше, умножим значение на 2 — итого около 150 Вт. Получается, что при той же работе платформа NVIDIA потребляет на 50 Вт больше.
ЗАНИМАЕМОЕ МЕСТО В СЕРВЕРНОЙ СТОЙКЕ
При больших объемах транскодируемых каналов часто возникает вопрос размещения серверов. Для решения Intel предусмотрены специальные платформы-лезвия, где в одном сервере формфактора 3 U (юнита) умещается от 8 до 14 лезвий (полноценных серверов измененного формфактора). В одной 3U-платформе можно транскодировать до 168 каналов FHD с кодеком AVC. Если же использовать не сервер-лезвие, а обычный стоечный сервер, то на такое количество каналов понадобится высота 14 U.
Решение NVIDIA в этом плане немного сложнее: сами видеокарты занимают дополнительное место в платформе. Можно размещать по одной видеокарте в 1U-сервер, тогда занимаемое место на тоже количество каналов будет составлять 7 U. Можно на одной платформе разместить несколько видеокарт, что позволяет сэкономить на цене платформы, но выиграть место вряд ли получится: чтобы разместить 2-3 графических ускорителя, потребуется платформа 3 U, а то и 4 U.
РЕШЕНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
Помимо транскодирования видео, существуют такие задачи, как декодирование видео для визуального мониторинга и кодирование с карты захвата SDI/NDI. В таких случаях решение Intel подходит лучше: эти задачи зачастую не объемные, а значит, и использовать все ресурсы NVIDIA не получится. Даже если нужно кодировать SDI, скорее всего, это будет несколько каналов — сложно найти проект, где требуется кодировать до 24 сигналов. Кроме того, в 1U-платформу довольно сложно уместить SDI-карту захвата с интерфейсом PCI и видеокарту с той же шиной — нужно выбирать либо платформу с другой высотой, либо с достаточным местом для двух карт, что встречается довольно редко.
Есть и техническое ограничение. Процесс декодирования менее затратный, чем транскодирование, и в теории на решении NVIDIA можно визуально мониторить больше 24 каналов FHD AVC. На самом деле количество каналов ограничено 8, так как невозможно передать больший объем декодированного (несжатого) видео через шину PCI. В случае же с решением Intel такой проблемы нет, так как графика встроена в процессор.
Справедливости ради отметим, что решение NVIDIA более привлекательно для транскодирования контента сверхвысокого (UHD) разрешения, поскольку на одной видеокарте можно развернуть многопрофильное транскодирование. Встроенный графический ускоритель Intel не может транскодировать UHD-контент в несколько профилей на одном графическом ядре, и приходится включать систему распределения потока между серверами — такое решение называется распределенным транскодированием.
Для выбора важно, как реализовано использование инструментов, предлагаемых компаниями Intel и NVIDIA, какие дополнительные функции сможет выполнять программно-аппаратный комплекс
ВЫВОДЫ
После сравнения частного кейса можно выделить основные преимущества обоих решений. Решение Intel занимает меньше серверной высоты за счет компактности серверов-лезвий, имеет меньшее энергопотребление, оптимально подходит для декодирования и кодирования видео. Решение NVIDIA обеспечивает более высокоплотное кодирование на одно графическое ядро, позволяет сэкономить бюджет, если подобрать соответствующую видеокарту и разместить нескольких видеокарт в платформе.
Сравнив графические решения по всем интересующим нас параметрам, можно сделать вывод, что они близки по характеристикам и сложно однозначно выделить фаворита. Решающим фактором при выборе аппаратного комплекса для транскодирования может стать поставщик программного обеспечения. Для выбора важно, как реализовано использование инструментов, предлагаемых компаниями Intel и NVIDIA, какие дополнительные функции сможет выполнять программно-аппаратный комплекс (ПАК). Играют роль и такие факторы, как цена за ПАК, функции ПО, гарантия, успешные реализованные проекты, возможность доработки решения под конкретную задачу, возможность обеспечения уровня качества обслуживания, компетенции сопровождающих инженеров и т. д. Например, зачастую ПАК с NVIDIA включает в себя не программную реализацию инструментов, предоставленную этим разработчиком, а встроенный в ПО тестовый образец или же открытую реализацию. С одной стороны, это неплохо, с другой — в случае с проектом open source невозможно добавить функции или исправить выявленный баг, поскольку техническая поддержка у таких реализаций отсутствует.
Что такое «транскодирование файла»?
Транскодирование – это преобразование файла из одного метода кодирования (т. е формата файла) в другой. Транскодирование может быть представлено как кодирование без потерь, из формата без потерь, в формат с потерями, из формата с потерями в формат с потерями.
Кодирование из формата с потерями в формат с потерями
* Снижение скорости передачи данных для переносимых плееров, когда слушателя не сильно заботит качество звука.
* Экономия памяти.
Кодирование из формата без потерь в формат без потерь
Кодирование из формата без потерь в формат с потерями
Хранение аудио в формате без потерь дает возможность кодировать музыку в форматы с потерями по мере того, как улучшаются кодеры. Например, если текущий формат с потерями Х транспарентен на 192 kbps, тогда как через три года формат Y будет транспарентым на 128 kbps, вряд ли кодирование из X в Y даст приемлемые результаты по сравнению с кодированием из формата без потерь. Это происходит потому, что формат Х, будучи форматом с потерями, удаляет данные, которые считает ненужными, но которые все же нужны формату Y. В результате, кодирование Y будет сильно искажено. Если кодировать в формат с потерями из источника без потерь, настоятельно рекомендуется сохранять файлы-источники. Поэтому, если результат с потерями неудовлетворительный, можно с легкостью перекодировать. При этом нужно помнить, что у некоторых транскодеров имеются опции автоматически удалять исходный файл. Убедитесь, что эта опция выключена.
Как захватывать, транскодировать и доставлять видео. Новый сервер-транскодер Flussonic Coder
Транскодирование видео под различные разрешения и форматы, чтобы доставлять его пользователям — довольно сложная задача. Необходимо купить инфраструктуру, программное обеспечение, настроить и обслуживать всю систему. Это дорого, сложно и нет никаких гарантий, что система будет работать стабильно, если всё это делать не в комплексе. Бизнесу это не подходит. Как раз для решения такой задачи компания Эрливидео презентовала на ЦИПР-2020 новый транскодер Flussonic Coder.
Что такое Flussonic Coder
Стоит начать с того, что такое Flussonic. Я проработал с ними почти год над технической документаций для программного обеспечения, разработанного для обработки и доставки видео с любых камер и на любые гаджеты. У них два основных продукта:
Компания наработала очень большой опыт именно в софте, а не так давно перешла на создания своих железок — камер с собственной прошивкой и Flussonic Coder — программно-аппаратного комплекса для обработки видео.
Coder — это готовый сервер, собранный на специально созданной для него материнской платой Lontra и работающий на процессорах NVIDIA Jetson.
Что может Flussonic Coder
Забирать, транскодировать, упаковывать и доставлять видео.
Если подробнее, то Coder поддерживает современные стандарты DVB, IPTV и OTT сервисов и позволяет транскодировать 48fHD и 96 SD каналов в 3 профиля в 1RU. Есть поддержка бесшовной обработки переключения источников, благодаря чему происходит плавная перенастройка без потери единого кадра (если основной источник сигнала отключается, кодер бесшовно переключается на резервный).
Добавлена возможность использования протокола LLDP. Он позволяет сетевому оборудованию взаимодействовать с оборудованием, работающим в локальной сети (передавать ему свои характеристики, а также получать от него сведения). Coder знает все об окружении, в котором работает.
Таким образом, сервер сделан и настроен так, что его можно контролировать удалённо. Достаточно вставить в стойку и подключить к сети.
Также, новый транскодер обладает высокой энергоэффективностью — общая потребляемая мощность системы при полной нагрузке составляет примерно 100 Вт.
Что такое Lontra
Lontra — материнская плата собственной разработки компании Эрливидео. Печатается в Тайване, собирается в Москве. Одним из ее главных преимуществ является раздельное управление кластером SOC Jetson, который отвечает за обработку видео. Это позволяет конфигурировать, включать, отключать и перезагружать отдельные модули, без необходимости вывода из эксплуатации всего сервера целиком.
Зачем Coder бизнесу
Готовый программно-аппаратный комплекс для захвата, транскодирования и доставки видео позволяет сэкономить бизнесу до 100 000$ в год. Эта сумма складывается из зарплаты команды, которая привлекается на его обслуживание, стоимости электроэнергии и теплоотвода.
Приобрести транскодер можно в том числе и в лизинг (по модели OPEX), оплачивая стоимость постепенно. Вместе с Flussonic Coder, пользователи получают возможность использовать видеоаналитику Flussonic Watcher — программного комплекса, устанавливаемого на сервера и камеры клиента для трансляции видео, записи и предоставления удаленного доступа к распределенным IP-камерам и архиву. У Watcher есть и возможности интеллектуальной видеоаналитики — определение лиц, номеров машин и многое другое.
Спасибо, что читаете! Подписывайтесь на мои каналы в Telegram, Яндекс.Мессенджере и Яндекс.Дзен. Только там последние обновления блога и новости мира информационных технологий.
Респект за пост! Спасибо за работу!
Хотите больше постов? Узнавать новости технологий? Читать обзоры на гаджеты? Для всего этого, а также для продвижения сайта, покупки нового дизайна и оплаты хостинга, мне необходима помощь от вас, преданные и благодарные читатели. Подробнее о донатах читайте на специальной странице.
Заранее спасибо! Все собранные средства будут пущены на развитие сайта. Поддержка проекта является подарком владельцу сайта.
Что такое транскодирование
Прямая трансляция — это, по большей части, деятельность, в которую действительно легко попасть. Вам не нужно много программного или аппаратного обеспечения, чтобы начать работу — вы можете легко транслировать только со своего смартфона. Но независимо от того, насколько низкий барьер для входа установлен для прямой трансляции, все еще существует множество технических процессов, которые происходят под капотом, чтобы сделать прямую трансляцию возможной. Например, услуги транскодирования могут гарантировать, что ваш поток будет доступен для просмотра при более низких скоростях интернет-соединения.
Транскодирование: где применяется
Но чтобы действительно понять, что такое транскодирование и как оно влияет на вас и вашу аудиторию, сначала нужно понять, что такое кодирование.
Что такое транскодирование?
Транскодирование-это процесс взятия видеофайла, который уже был закодирован, декодирования его, внесения в него какого-то изменения, а затем кодирования его снова. Поскольку кодирование данных определяет тип сжатия, а также битрейт и разрешение видео, это то, что вы можете изменить во время перекодирования.
Почему транскодирование видео важно для стримеров?
Транскодирование — это ресурсоемкий процесс, но многие платформы все еще предлагают его, и это делает счастливыми как стримеров, так и их зрителей. Видите ли, прямая трансляция имеет тенденцию привлекать глобальную аудиторию.
Охватите более широкую аудиторию потоковой передачей на несколько платформ одновременно.
После того как вы купите определенное количество часов транскодирования, у вас будет возможность настроить его в соответствии с требованиями конкретных каналов.
Для стримеров и платформ способность привлечь как можно больше зрителей является естественным императивом. Там так много шума и конкуренции, и серьезные стримеры и платформы должны быть в состоянии охватить свою потенциальную аудиторию с наилучшим пользовательским опытом.
Транскодирование — это просто инструмент для работы. Это то, что помогает зрителям с более низкой скоростью загрузки получить стабильную версию вашего высококачественного потока. Это делает ваш контент доступным для них, а платформы, предлагающие транскодирование, — более привлекательными и инклюзивными.
Что касается многопоточности, то основная часть ответственности за транскодирование будет лежать на стримере. Если вам приходится иметь дело с потоковой передачей на несколько платформ со строгими правилами качества, не волнуйтесь. Gcorelabs всегда предоставит вам возможность этой услуги.