Bilag 20: Billedkvalitet

Transkript

1 Bilag 20: Billedkvalitet

2 Indholdsfortegnelse 1. Sammendrag Kodningsstandarder MPEG-4 Layer 10/ H.264/AVC HDTV Kontribution af kanaler Tjenester som har afspilning fra andre lande end Danmark Valg af udstyr Tekniske referencer...9

3 3 1. Sammendrag Dette bilag beskriver billedkvaliteten, som Danmarks Digital TV (DDTV) vil levere til det danske DTT-net. Forbedringer i billedkodningen kan have effekt på to måder: Bedre billedkvalitet Flere tjenester DDTV vil sikre seerne bedst mulig kvalitet på fjernsynsudsendelserne. Det er derfor meget vigtigt at holde kvaliteten på et maksimalt niveau frem til enkoderne i sendecentralen. Netop hensynet til en høj billedkvalitet er baggrunden for at DDTV har valgt at tilbyde 8 SD-kanaler pr. MUX som balancepunkt mellem bitrater og antallet af kanaler. Tradeoffet mellem billedkvalitet og antallet af kanaler er en prekær balance, og DDTV vil ikke kunne acceptere en markant ringere billedkvalitet med det sigte at øge antallet af kanaler. Eksempelvis kan nævnes at det svenske DTT-net har 7 kanaler/mux i MPEG-2, men med en billedkvalitet, som efter Telenors opfattelse ikke yder mulighederne i digitalt tvretfærdighed. Over tid vil den tekniske udvikling og forbedring af MPEG-4-standarden betyde, at antallet af kanaler efterhånden vil kunne øges med den samme oplevede billedkvalitet. Endelig ønsker DDTV at fremhæve adgangen til Telenors fibernetværk (Multi Service Network) som et teknologisk back bone, der i høj grad kommer seerne til gode i form af MPEG-4 signaler med høj billedkvalitet, som ikke er præget af artefakter fra rekodning fra MPEG-2 signaler. Dette betyder i praksis, at signalkvaliteten (og dermed slutoplevelsen for brugeren) bliver markant bedre, end hvis der nedtages et MPEG-2 signal fra satellit og/eller DDT. 2. Kodningsstandarder 2.1 MPEG-4 Layer 10/ H.264/AVC MPEG-4 Layer 10, også kaldet H.264 eller AVC (Advanced Video Codec) er sidste generation af billedkomprimering. Den er væsentlig mere effektiv end den hidtidige standard MPEG-2, som har været i brug i over 12 år. MPEG-2 er dermed en standard, hvor man ikke kan forvente væsentlige forbedringer i billedkvalitet. Telenor Research and Innovation har gennemført subjektive sammenligningsmålinger

4 4 af billedkvaliteten i HD-TV med standarderne MPEG-2, VC-1 og MPEG-4, jf. kravene i Bilag 3 i Bekendtgørelsen om målsætninger vedrørende teknisk billedkvalitet. Materialet som blev benyttet var SVTs Fairytale HD-testmateriale. Alle enkoderne var software-baserede Multipass e, som giver en væsentlig bedre billedkvalitet end de nuværende hardware-baserede Realtime e. Figuren nedenfor viser bitratebehovene for en tilfredsstillende billedkvalitet [dvs. min. 4 på en skala på 5, som svarer til 80 DMOS i figurens y-akse] på en vanskelig billedsekvens med megen bevægelse. Som figuren viser, kan man forvente en reduktion på op mod 33 % i bitrate fra MPEG-2 (blå linie) til MPEG-4 (rød og grøn linie), når de nuværende Realtime enkodere når samme niveau som de software-baserede (fra ca. 18 Mbit/s til ca. 12 Mbit/s). Det skal understreges, at nedenstående resultater gælder en billedsekvens i HD, hvorfor bitraterne er væsentlig højere end i SD-format, men pointen om reduktion i bitrate i MPEG-4 gælder også for SDTV. Figur 1: Oplevet teknisk billedkvalitet v. vanskelig billedsekvens MPEG2 vs. MPEG 4 Kilde: Telenor Research and Innovation MPEG-4 har været i brug i to år. Den har dermed nået en grad af modenhed, hvor man kan forvente, at børnesygdommene er overstået, samtidig med at der fortsat ventes klare forøgelser af billedkvaliteten. Baseret på erfaringer i det norske DTT-net vælger DDTV

5 5 med 8 kanaler/mux. Med dette niveau kan DDTV levere den i udbudsmaterialet efterspurgte billedkvalitet til det danske DTT-net. DDTV har mulighed for at gennemføre praktiske demonstrationer af forskellige løsninger med billedkvalitet. MPEG-4 er i Europa enerådende til kodning af HDTV, og er bl.a. i brug for kodning af alle TV-kanaler i det norske DTT-net. 3. HDTV Nettet er forberedt til udsendelse af højopløsningsfjernsyn både i standarden 1920 x 25Hz (SMPTE 274 eller ITU-R BT.709-5) og 1280 x Hz (SMPTE 296M-2001). Figur 2: Visualisering af TV standarder Med op til 5 gange øget opløsning i forholde til hvad der kendes fra standardfjernsyn, er HD-TV i stand til at formidle en helt anden billedoplevelse end hidtil. Ligeledes er Set Top Boksene (STB) i stand til at modtage et HDTV signal og nedkonvertere det til standardopløst fjernsyn for eksisterende tv, der ikke kan vise HDTV. På denne måde kan dobbeltudsendelse af både HDTV og SDTV undgås og båndbredde spares i nettet.

6 6 4. Kontribution af kanaler 4.1 Tjenester som har afspilning fra andre lande end Danmark MPEG-4 er en kodningsalgoritme, som er væsentlig mere effektiv end den nuværende standard MPEG-2. Imidlertid er MPEG-4 meget følsom overfor artefakter grundet tidligere MPEG-2 kodninger i signalvejen. Problematikken er relevant, når man nedtager signaler, typisk fra satellit i MPEG-2, og skal videredistribueres i MPEG-4 på DTT. Dette betyder, at billedkvaliteten bliver væsentligt dårligere, når signalet tidligere har været kodet til MPEG-2. Processen der illustreres nedenfor i figur 3 giver altså seeren et markant bedre billede, hvis der ikke tages højde for dette forhold. Figur 3: MPEG 2 kontribution til MPEG 4 statistisk multiplexering MPEG 2 MPEG 2 Decoder MPEG 4 Multiplexer Modulation For at kompensere for dette, vil Danmarks Digital TV (DDTV) hente flest mulige af tjenesterne på broadcasterens afspilningscentre via vores samarbejdspartneres fibernetværk, kaldet Multi Service Network (MSNW). Multi service network Telenor opererer et fibernetværk mellem Oslo, Stockholm, Helsinki, London, Amsterdam og København. Netværket er allerede termineret hos broadcastere som SBS (London/England, Mileparken/Danmark og Stockholm/Sverige), DR, Discovery, National Geographics (DMC), Disney (Technicolor) og kan udvides til flere broadcastere. Netværket baserer sig på redundante, lejede fiberforbindelser; enten SDH, fiberbølgelængde eller sort fiber. MSNW er i brug i det norske DTT-net og for 1 grad vest satellitsendinger på DTH. Nettet er af samme type som det netværk, der bruges af Broadcast System Danmark, og det kan kobles sammen med dette. Aktuelle grænsesnit mod broadcastere er SDI, ASI og IP. Telenors MSNW er gengivet nedenfor.

7 7 Figur 4: Telenors Multiservice Netværks dækning For at kontribuere tjenester til det danske DTT-net via MSNW, kan man enten benytte sig af JPEG2000 kontribution eller remote statistisk multiplexing (automatisk tilpasning af kapacitetsbehov i forhold til programindhold fx tegnefilm vs. fodbold på tværs af kanaler). JPEG2000 kontribution JPEG2000 er en kodningsstandard, som koder hvert enkelt billede for sig, i modsætning til MPEG-2/4, som koder billederne som en sekvens. Dette forhindrer, at artefakter overføres mellem generationer af kodninger, som det blev forklaret på forrige side og i figur 3. Kodning med JPEG2000 er derfor en mulig vej til at sikre seerne et så godt billede som muligt. Figur 5: JPEG 2000 kontribution til MPEG 4 statistisk multiplexering JPEG 2000 JPEG 2000 Decoder MPEG 4 Multiplexer Modulation

8 8 Remote statistisk multiplexing Remote statistisk multiplexing er en forholdsvis ny teknologi, som giver mulighed for at kodere kan placeres på forskellige geografiske steder og fortsat multiplexes statistisk i samme multiplex. Teknologien er afhængig af en stabil IP-forbindelse mellem koder og multiplex (se figur 6 nedenfor). Figur 6: Remote MPEG 4 statistisk multiplexing MPEG 4 Multiplexer Modulation Brug af Telenors Multi Service Network og disse teknologier vil give seeren et klart bedre billede på sit tv-apparat end ved at benytte sig af allerede kodede MPEG-2 transmissioner. DDTV ønsker at fremhæve adgangen til dette netværk som en væsentlig fordel, der kommer seerne til gode via høj billedkvalitet, uden at det forårsager ekstraomkostninger for gatekeepervirksomheden. I praksis vil det betyde, at DDTVs seere vil få den samme oplevede digitale billedkvalitet som i dag kendes fra satellitplatformen (DTH). 5. Valg af udstyr MPEG-4 er en så ny standard, at vi stadig ser forbedringer af billedkvaliteten. Efter en eventuel tildeling af koncessionen, vil DDTV derfor udsende en forespørgsel til aktuelle leverandører af kodningsudstyr. Valg af leverandør vil derefter ske efter givne kriterier, hvor billedkvalitet er en af de vigtigste.

9 9 6. Tekniske referencer # Dokumentreferencer Titel [1] ITU-R BT Interfaces for digital component video systems in 525-line and 625-line television systems operating at the 4:2:2 level of Recommendation ITU-R BT.601 (Part A) [2] SMPTE 292M Bit-Serial Digital Interface for High-Definition Television Systems [3] ETSI EN V1.2.1 Digital Video Broadcasting (DVB); Subtitling systems [4] ETSI EN V1.3.1 Digital Video Broadcasting (DVB);Specification for conveying ITU-R System B Teletext in DVB bitstreams [5] SMPTE 310M Synchronous Serial Interface for MPEG-2 Digital Transport Stream [6] NorDig Unified ver [7] ETSI EN v1.5.1 NorDig Unified Requirements for profiles Basic TV, Enhanced, Interactive and Internet for Digital Integrated Receiver Decoders for use in cable, satellite, terrestrial and IP-based networks Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for Service Information (SI) in DVB systems [8] IBC Torkel Thoresen, Torstein Hole og Inge Lille-Langøy: The design of a regionalized, centralized DTT network