HDTV míří do Evropy

HDTV má již v Evropě nastartováno, i když stále není jasné, jaký zde bude mít úspěch. V rámci IPTV tu chybí dostatek kanálů s vysokým rozlišením, ale lze předpokládat, že se situace do Mistrovství světa ve fotbale výrazně změní. Video ve vysokém rozlišení u nás doma již ale může běžně využívat akademická a výzkumná sféra.

Mezi důvody pro obraz s vysokým rozlišením (HD, High Definition) v rámci trhu se spotřební elektronikou patří vícekanálová TV, herní konzole nové generace a nové formáty DVD. Uživatelé, které zajímá víc než jedna tato oblast, jsou hlavními cíli nabídek HDTV. Nicméně musí počítat s tím, že obsah, který je ve vysokém rozlišení k dispozici, bude ještě nějakou dobu pouhým zlomkem všech filmů. Předpokládá se, že převod do formátu HDTV si pár let vyžádá. HD přinášející vysokou kvalitu jak obrazu,tak zvuku, je jedním z důvodů, proč spotřebitelé přecházejí k digitální TV spíše než ke službám VoD nebo PVR.

HD zařízení musí splňovat řadu požadavků: minimální rozlišení 720 řádek, širokoúhlý formát 16:9, analogové i digitální rozhraní DVI a HDMI (HD Media Interface). Digitální vstupy musí být vybaveny ochranou proti kopírování (HDCP, High-bandwidth Digital Content Protection). Vstupy pro vysoké rozlišení musí podporovat jak formát 1280x720, 50 a 60 Hz (720 p), tak formát prokládaný (interlaced) 1920x1080, 50 a 60 Hz (1080i).

Na celém světě měl do konce loňského roku dosáhnout počet zařízení s podporou HDTV podle společnosti Informa Telecoms & Media téměř 30 milionů a během dalších pěti let se jejich počet má ztrojnásobit na 106 milionů domácností s HDTV přijímačem. Vysoké rozlišení má své největší zastánce v USA (58 % celkového trhu) a Japonsku (27 %), dále v Číně, Německu a Kanadě. Zatím má podle odhadů necelých 10 milionů přídavného zařízení potřebného (STB, Set-Top Box) pro obsah ve vysokém rozlišení. Pouze třetina domácností s HDTV zařízením ovšem sleduje obsah skutečně ve formátu HD, protože zdrojů je zatím prostě málo.

V Evropě má podle průzkumu Juniper 11 % spotřebitelů zájem o nákup HDTV přijímače již v tomto roce. Největší trh zřejmě představuje Německo, kde téměř každý pátý zákazník hodlá jít cestou HDTV, a to zřejmě souvisí především s nadcházejícím Světovým pohárem. První velký provozovatel placené TV ve vysokém rozlišení je Premiere. Technicky bude tato služba pracovat s kompresí podle MPEG-4 AVC (viz článek Streaming media (2): kouzlo komprese) na úsporu pásma a se specifikací DVB-S2 (Digital Video Broadcasting – Satellite) pro efektivnější využití pásma u satelitních přenosů. Pro koncové uživatele je poměrně atraktivní volbou STB s podporou placené TV a displeje pro HD.

Společnosti distribuující volné kanály (Free-to-Air) nemají tak jasně nalinkovanou budoucnost, jaká je základem podnikatelských modelů provozovatelů placené TV, ale ani jim se úvahy o podpoře HD rozhodně nevyhnou. Dobrým příkladem je BBC, které přísně odděluje produkci od distribuce. Zatímco se společnost nechystá vysílat v HD, produkce půjde směrem k HD a i archiv pořadů se postupně bude převádět na vysokou kvalitu. Konverze formátu pořadů má být dokončena do roku 2010.

Opět otázka komprese

Na již rozjetých trzích s HDTV (např. USA) se ujal kompresní mechanizmus podle MPEG-2. V Evropě, která se na tento trh teprve chystá, se nabízí modernější verze: MPEG-4 AVC/H.264. Spolu se statistickým multiplexem lze dosáhnout minima 7,5 Mbit/s pro video stream. Pro satelitní přenosy se pak rovněž využije nejnovější specifikace DVB-S2.

Ovšem jako u všech nových věcí není na trhu zatím k dispozici dostatek dekodérů, takže trh s koncovými zařízeními je dosud omezený. Naštěstí se řada prvků MPEG-2 použije i v případě zákaznických zařízení s MPEG-4, protože jejich první generace bude stejně muset podporovat oba kompresní formáty.

Pro evropský trh vyvíjejí konvertory a dekodéry společnosti jako Leitch, Snell&Willcox a Thomson Grass Valley. Paradoxně je výroba produktů pro HD z hlediska nákladů efektivnější než pro standardní rozlišení (SD). Protože vysílací společnosti nemohou prodávat HD za příplatek, podobně očekávají, že výrobky také nebudou dražší než pro SDTV.

Japonsko: po HDTV přijde 3DTV

Podle futuristických předpovědí v Japonsku bude možné v roce 2020 běžně sledovat televizi ve virtuální realitě: obrázky ve vysokém rozlišení v trojrozměrném provedení si bude možné užívat z jakéhokoli úhlu a dokonce bude možné dotýkat se objektů, které se budou z obrazovky promítat současně na podlahu. A aby bylo vnímání skutečnosti dokonalé, s obrazem půjdou také vůně. Alespoň tak to má země vycházejícího slunce naplánováno v rámci celonárodního projektu univerzální komunikace, na němž se podílí jak výrobci (Matsushita Electric Industrial a Sony), tak akademici a vláda. O širokých možnostech využití takového vysílání není třeba pochybovat, ale technických problémů k vyřešení je před výzkumníky celá řada.

České HDTV – výzkum vede

Když hovoříme o výzkumu, musíme se také pochlubit českými výsledky v této oblasti. První veřejná videokonference ve vysoké kvalitě v České republice a jedna z prvních v rámci Evropy proběhla před měsícem v rámci první mezinárodní CESNET Conference 2006, kterou uspořádalo sdružení CESNET k desátému výročí svého založení. Sdružení bylo založeno vysokými školami a Akademií věd ČR a v současnosti je financováno především z prostředků vládní Rady pro výzkum a vývoj a z prostředků svých členů. Sdružení provádí výzkum a vývoj v oblasti informačních a komunikačních technologií a buduje a rozvíjí národní multigigabitovou optickou síť CESNET2 určenou pro výzkum a vzdělávání. Kromě jiného se zabývá také využitím vysokorychlostních sítí pro sdílení multimediálních dat - a to jak synchronně formou videokonferencí a sdílených aplikací, tak i asynchronně formou streamingu.

První videokonferenční přenos na vlastní konferenci byl na téma DigitalWell and HD projects a proběhl s USA. Modrá posluchárna Univerzity Karlovy v Celetné ulici, vybavená prototypem HD projektoru s plným HD rozlišením 1920x1080i, byla propojena přes akademické vysokorychlostní sítě – česká síť CESNET2, pan-evropská GÉANT2 a americká Internet2/Abilene - s University of Washington. Tamní pracoviště Research Channel (umístěné v Seattle) spolupracuje s třicítkou nejen amerických univerzit a mnoha dalšími -především výzkumnými - pracovišti s cílem zpřístupnit video zdroje vědecké komunitě. Schéma projektu DigitalWell uvádí následující obrázek:

Přenos nekomprimovaného videa ve vysoké kvalitě vyžaduje datové toky kolem 1,5 Gb/s v jednom směru, což představuje značnou výzvu nejen pro síťovou infrastrukturu, ale také pro koncové stanice a prezentační techniku. Proto pro vlastní přenos na konferenci byl použit komprimovaný formát video dat, takže více než půlhodinová přednáška se mezi oběma místy přenášela datovým tokem v každém směru rychlostí 25 Mbit/s.

Nejen tato videokonference, ale celý průběh konference byl živě vysílán do Internetu ve formátech RealMedia, WindowsMedia a také pomocí technologie MediaSite. Záznam konference byl pořízen v HD rozlišení. Ve videoarchivu CESNET jsou prezentace z konference umístěny v kvalitě zobrazitelné uživatelům běžného Internetu; překódování verze v HD rozlišení potřebuje delší čas.

Dvoudenní CESNET Conference 2006 nabídla celou řadu zajímavých příspěvků na téma optické sítě, síťový middleware, monitoring sítí, gridy a síťové aplikace. Všechny přednášky jsou veřejně k dispozici nejen v podobě videa ve vysoké kvalitě (odkazy níže jsou právě na formát HD, pro ostatní formáty včetně .ppt a .pdf - viz http://www.ces.net/conference06/prog/). Vybrané následující příspěvky jsou nejblíže zde diskutovanému tématu:

Digital well and HD projects (videokonferenční přenos z USA)

A new, all-in approach to the use of e-Conferencing services 

Vícebodová videokonference v HDTV kvalitě se ovšem v rámci CESNET zrealizovala již na podzim loňského roku, a to na konferenci iGrid v září 2005 mezi Masarykovou univerzitou Brno, San Diegem a Baton Rouge (Luisiana State University). Nicméně v tomto případě se jednalo o využití experimentální sítě CzechLight, která funguje paralelně k produkční síti CESNET2.  Přenos konkrétně využil 10 Gbit/s propojení přes Prahu (CzechLight), Amsterdam (NetherLight) a Chicago (StarLight) experimentálními prostředky GLIF (Global Lambda Integrated Facility). Demonstrace proběhla úspěšně se značným ohlasem: popis přenosu je dostupný na adrese http://www.cesnet.cz/doc/tisk/2005/prenos.pdf a je také k dispozici jako záznam ze společného semináře sdružení CESNET a Tuesday Business Network, „HD video na 1,5 Gb/s“. Zmíněná trasa se dále využívá českou vědeckou a výzkumnou komunitou a to v rámci experimentů CESNET.

Distribuovat video ve vysoké kvalitě v rychlé optické národní síti pro výzkum a vzdělávání CESNET2 je ovšem možné již delší dobu. Zatímco běžná televize pracuje s efektivním prokládaným rozlišením 720x576 bodů, HDTV nabízí rozlišení až 1920x1080 bodů, a to jak prokládaně, tak i neprokládaně. Nekomprimovaný datový tok takového videa je typicky 1,5 Gbit/s, pro efektivní distribuci po internetu se pak používají kompresní formáty využívající šířku pásma mezi 2 až 30 Mbit/s.

Prvním původním materiálem kompletně zaznamenaným a zpracovaným v režii CESNET, který je nyní veřejně vystavený na videoserveru v HDTV kvalitě (ve formátech Real Video a Windows Media k dispozici na adrese http://videoserver.cesnet.cz), je záznam módní přehlídky Střihoruký Edward ve stylu secese, kterou v únoru loňského roku zorganizovala Moravská galerie v Brně spolu s kadeřnictvím Střihoruký Edward a módním salónem MarLen při příležitosti derniéry výstavy Vídeňská secese a moderna 1900-1925.

Pilotní záznam demonstruje připravenost síťové infrastruktury a VoD serverů, které jsou volně k dispozici české akademické a výzkumné obci, poskytovat video obsah ve vysoké kvalitě. Výrazně vyšší rozlišení obrazu umožňuje nové vědeckovýzkumné a výukové aplikace např. v lékařství, pro něž je běžné televizní rozlišení zcela nedostatečné či výrazně limitující.

Sdružení CESNET je také technologickým partnerem českého projektu HDTV1, v jehož rámci poskytuje síťovou kapacitu pro ověřovací nekomerční vysílání demonstračního obsahu v HD rozlišení.

18. 4. 2006

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA