Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

Vysoká škola ekonomická v Praze Fakulta informatiky a statistiky Katedra informačních technologií

Student : Jan Řezníček Vedoucí bakalářské práce : Ing. Zuzana Šedivá Recenzent bakalářské práce :

TÉMA BAKALÁŘSKÉ PRÁCE

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

ROK: 2007

Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a že jsem uvedl všechny použité prameny a literaturu, ze kterých jsem čerpal.

V Praze dne 08.01.2007

........................... .......................... podpis

Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval vedoucí práce, paní Ing. Zuzaně Šedivé za její cenné rady a připomínky, které přispěly k hladkému průběhu tvorby této bakalářské práce. Rovněž děkuji všem, kteří se pro účel této práce podělili o své názory a poskytli užitečné informace.

Abstrakt Cílem práce je poskytnout čtenáři hlubší přehled o technologiích a standardech, které se uplatňují při šíření obrazových informací v podobě klasického TV vysílání, ale také v rámci multimediálních informačních systémů a poukázat přitom na jejich výhody a nevýhody, s přihlédnutím na aktuální trendy vývoje. Cíle je dosaženo prostřednictvím teoretických srovnání a praktických testů, ze kterých jsou vyvozeny závěry, vedoucí k subjektivním úvahám a doporučením. Vlastní obsah práce je rozčleněn do 9 kapitol, přičemž každá z nich se zabývá užší oblastí v rámci těchto technologií, má své dílčí cíle a různé metody jejich dosažení. Součástí práce je více než 40 obrázků, srovnávací tabulky, názory odborníků, rozsáhlá příloha a rovněž terminologický slovník, obsahující použité technické pojmy a zkratky. Práce je psána takovým stylem, který od čtenáře nevyžaduje pokročilou předchozí znalost žádných, zde popisovaných, technologií.

Abstract The aim of this work is to provide the reader with deeper insight into the technologies and standards applied in distribution of information in the form of video as a classic TV broadcast as well as within a multimedia-oriented information systems and point out it’s advantages and disadvantages, having respect to the current trends of technological progress. This goal is achieved by theoretical comparisons and applied trials from which conclusions are made, leading to subjective contemplation and recommendation. The content of this work itself is divided into 9 chapters, each of which focuses on a particular area of the technologies mentioned and has it’s own sub-goals and ways of achieving them. A part of this work is represented by more than 40 images, tables of comparison, views of professionals, extensive annex and vocabulary including all technological terms and abbreviations used in this work. The manner in which this work is presented does not require reader’s deep previous knowledge of the technologies here described.

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

Obsah 1. 2.

Úvod.................................................................................................................................. 5 Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci ............................. 7 2.1 Vymezení základních pojmů .................................................................................. 7 2.1.1 Broadcaster a divák .......................................................................................... 7 2.1.2 Free-to-air, podmíněný přístup....................................................................... 7 2.1.3 Živé vs. On Demand vs. Pay-Per-View vysílání............................................ 7 2.1.4 Doplňkové informace – teletext, titulky a další............................................ 8 2.1.4.1 Protokol XDS .........................................................................................10 2.1.4.2 VBI řádky a pole ....................................................................................10 2.1.4.3 Více o titulkování ...................................................................................11 2.1.4.4 Více o teletextu.......................................................................................11 2.1.5 Informační systém..........................................................................................11 2.2 Role videa v multimediálním informačním systému......................................... 12 2.2.1 Formy videa v multimediálním IS ................................................................ 12 2.2.2 Příčiny rostoucí role videa.............................................................................12 2.2.3 YouTube – inspirace veřejného multimediálního IS .................................. 13 2.2.4 Vyhledávání – kámen úrazu ..........................................................................15 2.3 Omezení obsahu ...................................................................................................16 2.3.1 Regulace obsahu internetového vysílání ...................................................... 16 2.3.2 Další bariéry příjmu (V-Chip) ....................................................................... 17 2.3.3 Omezení videa v multimediálním IS............................................................ 18 2.4 Přenosová trasa a kritéria jejího výběru .............................................................19 2.4.1 Využívané přenosové trasy............................................................................19 2.4.1.1 Terestrické vysílání .................................................................................20 2.4.1.2 Satelitní vysílání ......................................................................................21 2.4.1.3 Kabelová TV...........................................................................................22 2.4.1.4 MMDS .....................................................................................................23 2.4.1.5 Optický kabel ..........................................................................................23 2.4.1.6 Internet a jiné IP sítě .............................................................................24 2.4.2 „Routovací“ schémata....................................................................................25 2.4.2.1 Broadcast.................................................................................................25 2.4.2.2 Multicast ..................................................................................................26 2.4.2.3 Unicast.....................................................................................................26 2.4.2.4 Uplatnění schémat v rámci multimediálního IS.................................. 27 2.4.3 Kritéria výběru přenosové trasy ...................................................................27 2.4.3.1 Dostupnost pro diváka ..........................................................................28 2.4.3.2 Ad hoc přenosy ......................................................................................29 2.4.3.3 Kapacita přenosové trasy ......................................................................32 2.4.3.4 Kvalita přenášeného videa.....................................................................34 2.4.3.5 Finanční zátěž .........................................................................................36 2.4.3.6 Ostatní okolnosti....................................................................................37 2.4.4 Výběr nejlepší přenosové trasy ..................................................................... 38 2.4.4.1 Pro komerční televizní vysílání............................................................. 38 2.4.4.2 Pro zpravodajské služby ........................................................................39 2.4.4.3 Pro živé video v multimediálním informačním systému ................... 39 strana 1

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.5 Analogové a digitální vysílání ..............................................................................41 2.5.1 Zázrak „digitální kvality“...............................................................................41 2.5.2 Multiplex .........................................................................................................42 2.5.3 Jak je to tedy s kvalitou digitálního vysílání? ............................................... 43 2.5.4 Forward Error Correction (FEC)................................................................. 43 2.5.5 Datový tok a kvalita obrazu v Evropě ......................................................... 45 2.6 Praktický test vysílání videa v IP sítích............................................................... 47 2.6.1 Vysílací plán ....................................................................................................47 2.6.2 Instalace serveru Helix a video enkodérů.................................................... 48 2.6.3 Základní konfigurace serveru Helix ............................................................. 49 2.6.4 Přístup ke chráněným souborům..................................................................51 2.6.5 Vysílání živého videa......................................................................................53 2.6.5.1 RealProducer...........................................................................................53 2.6.5.2 Vysílání záložních streamů ....................................................................54 2.6.5.3 Windows Media Encoder ......................................................................55 2.6.6 Zhodnocení pokusu .......................................................................................58 2.7 Přenosové standardy a trendy..............................................................................59 2.7.1 Analogové standardy......................................................................................59 2.7.2 Digitální standardy .........................................................................................62 2.7.2.1 DVB.........................................................................................................62 2.7.2.2 ATSC .......................................................................................................63 2.7.2.3 ISDB ........................................................................................................63 2.7.3 Modulace a jiná úskalí světové kompatibility.............................................. 63 2.7.4 Standardy pro streamované video ................................................................64 2.7.5 IPTV ................................................................................................................65 2.7.6 DVB-H a T-DMB – vysílání pro mobilní přijímače................................... 66 2.7.7 HDTV .............................................................................................................68 2.7.7.1 Kvalita......................................................................................................68 2.7.7.2 Dostupné programy ...............................................................................69 2.7.7.3 Rozdíl mezi MPEG-2 a MPEG-4/AVC HDTV ................................ 69 2.7.7.4 Realizace přenosu z přijímače do TV................................................... 70 2.7.7.5 Význam HDTV pro multimediální IS ................................................. 72 2.8 Kompresní technologie ........................................................................................72 2.8.1 Aktuálně používané kompresní technologie pro přenos videa ................. 73 2.8.1.1 MPEG-2 a H.262 ...................................................................................73 2.8.1.2 MPEG-4 a H.263 ...................................................................................73 2.8.1.3 MPEG-4/AVC a H.264.........................................................................73 2.8.2 Prokládané vs. progresivní video, framerate a chroma subsampling........ 75 2.9 Technologie podmíněného přístupu...................................................................76 2.9.1 Účel vzniku .....................................................................................................77 2.9.2 Technologický princip....................................................................................78 2.9.3 Neoficiální CI moduly a přijímače ...............................................................79 2.9.4 ECM & EMM: Role přístupové karty (Smart Card) .................................. 80 2.9.5 Zneužití přístupových karet ..........................................................................82 2.9.5.1 MOSC......................................................................................................82 2.9.5.2 Season Interface .....................................................................................83 2.9.5.3 Pirátské karty ..........................................................................................84

strana 2

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.9.5.4 Komerční pirátské karty ........................................................................ 85 2.9.5.5 Softwarová emulace ...............................................................................85 2.9.5.6 Sdílení karet.............................................................................................85 2.9.5.7 Pirátští dealeři v ČR ...............................................................................86 2.9.5.8 Srovnání – vyhodnocení hrozby........................................................... 87 2.9.6 Řízení přístupu k videu v rámci IP sítí.........................................................89 2.9.6.1 Heslo na stránce .....................................................................................89 2.9.6.2 Router a firewall .....................................................................................89 2.9.6.3 Řízení přístupu ke streaming serveru................................................... 89 2.9.6.4 Uživatelské účty na streaming serveru – autentifikace a autorizace . 90 2.9.7 DRM – Digital Rights Management ............................................................90 3. Závěr ............................................................................................................................... 91 4. Seznam použitých informačních zdrojů .....................................................................93 5. Terminologický slovník.................................................................................................97 6. Seznam obrázků a tabulek ..........................................................................................103 6.1 Obrázky................................................................................................................103 6.2 Tabulky.................................................................................................................103 7. Přílohy...........................................................................................................................105 7.1 Tabulky.................................................................................................................105 7.2 RRTV: Rozhodnutí o udělení licence ...............................................................114

strana 3

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

strana 4

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

1. Úvod Práce si klade několik cílů, přičemž tím hlavním je poskytnout čtenáři hlubší přehled o technologiích a standardech, které se uplatňují při šíření obrazových informací a poukázat přitom na jejich výhody a nevýhody. Tohoto cíle bude dosaženo prostřednictvím cílů dílčích, které spočívají jednak v teoretickém srovnání a vyhodnocení vybraných technologií, standardů a současných trendů, stejně tak jako v praktickém provádění testů, které přispějí k prohloubení informovanosti o aktuálním stavu vybraných oblastí projednávané problematiky. Po přečtení by se čtenář měl být schopen orientovat v oblasti vysílání videa do takové míry, aby mohl bez zbytečných komplikací vybrat správné technologie pro účel svého vlastního vysílání, ať již klasického televizního nebo v rámci multimediálního informačního systému a aby o této problematice dokázal uvažovat v souvislostech. Značná část práce je věnována právě multimediálním informačním systémům a jejich vysílacím technologiím, které s nástupem digitalizace pronikají i do oblasti klasického televizního vysílání a to zejména v podobě „internetové“ televize IPTV nebo digitálního vysílání pro mobilní zařízení DVB-H. Právě z důvodů vzájemné provázanosti těchto dvou světů a komplexnosti problematiky digitálního videa je v této práci nutné začít takřka od začátku a povahu videa prozkoumat do podstatné hloubky, tedy do takové hloubky, kdy žádné multimediální informační systémy ještě neexistovaly, ale přenos videa z místa vzniku až k cílovému místu určení již pro lidstvo znamenal nepostradatelnou formu vizuální komunikace. Jedná se však o takovou formu komunikace, která se neobejde bez neustálého vývoje nových technologií. A právě o technologie v žádném případě dnes není nouze a oblast telekomunikací pravděpodobně můžeme označit za nejrychleji se vyvíjející sféru posledních padesáti let. Tento rychlý vývoj, stejně jako vývoj jakéhokoliv jiného technického odvětví, však zapříčinil značný zmatek mezi veřejností, která již zcela rezignovala a i řada sebeprohlášených odborníků nedokáže správně popsat základní technologie používané při procesu přenosu videa. Tato práce se v žádném případě nesnaží tyto technologie pouze popisovat (neboť samotné technologie již mnohokrát popsány byly jinými autory), ale prostřednictvím plnění dílčích cílů se snaží spíše eliminovat veškeré nejasnosti, které mohou ohledně probíraných technologií existovat a zdůrazňuje jejich vzájemné provázání a souvislosti mezi nimi. Práce je z valné většiny psána na základě vlastních postřehů a zkušeností, ale pro lepší vysvětlení určitých technologií a souvislostí se občas nelze vyhnout čistě popisným částem, které jsou většinou zpracovány na základě různé literatury, na kterou pak je vždy pečlivě uvedena reference. Kromě těchto částí lze práci označit za můj subjektivní postoj k dané problematice, tudíž se zde uvedená tvrzení mohou lišit od jiných autorů. Práce byla rozčleněna do devíti hlavních částí, z nichž každá má svůj vlastní dílčí cíl a vlastní metodiku dosažení tohoto cíle. strana 5

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Část první čtenáře uvede do problematiky vysílání videa vymezením nejzákladnějších pojmů a způsobů vysílání. Kromě popisného výkladu využije praktických ukázek a zhodnocení aktuální situace, co se reálného nasazení některých z těchto základů týče. Ve druhé části se zaměřím na roli videa v multimediálním informačním systému, uvedu konkrétní výhody a nástrahy videa oproti textu, zvuku a obrázkům a rovněž navrhnu základní vlastnosti, které by měl každý multimediální informační systém splňovat a to na základě analýzy úspěšného systému YouTube. Třetí část si klade za cíl zhodnotit reálné překážky vysílání videa a to jak překážky technologické, tak i překážky ideologické. Cíle bude dosaženo na základě průzkumu aktuální situace ve světě. Ve čtvrté části se pokusím najít nejvhodnější cestu videa od cíle k divákovi metodou srovnání hlavních přenosových tras. Ke srovnání využiji několika kritérií, jakými jsou zejména dostupnost, kapacita, kvalita či cena, podle kterých přenosové trasy nejprve slovně srovnám a poté jednotlivým kritériím přidělím váhy a pokusím se o početní nalezení té nejlepší trasy pro konkrétní účel přenosu. Většina další, páté, části bude věnována spíše popisnému, ale velmi důležitému výkladu analogového a digitálního vysílání. Výklad bude založen především na prezentaci výsledků praktických testů, které uskutečním – měření datových toků a zkoumáním toho, jak funguje korekce chyb digitálního signálu, přijímaného přes satelit. Detailní zaměření na vysílání videa v počítačové síti přinese část šestá, která bude v podstatě dokumentací několikadenního praktického testu, jehož cílem bude popsání a zhodnocení zkušeností s instalací a provozem serveru pro streamované video v rámci sítě LAN a Internetu. Hluboko do technologií pronikne sedmá část, jejímž cílem bude popis a zmapování světové situace, co se týče aktuálně používaných standardů pro přenos videa po dříve popsaných přenosových trasách. Tato část si také klade za cíl upozornit na problém případné (ne)kompatibility standardů ve světovém měřítku a blíže zhodnotit aktuální trendy televizního vysílání v Evropě a České republice, konkrétně zjistit stádium rozvoje IPTV, DVB-H a HDTV. Osmá část konečně uvede podstatný rozdíl mezi přenosovým standardem (PAL, DVB…) a kompresní technologií (MPEG), ale snad také jednou pro vždy vyřeší otázku vhodné kompresní technologie pro pozemní digitální vysílání a to s pomocí vyjádření českých expertů, jejichž názory se pokusím získat. Poslední, devátá, část bude z části založena spíše filozoficky, kde se pokusím najít odpověď na existenci technologií podmíněného přístupu a také přijít na to, proč existuje tolik lidí, kteří se tyto technologie snaží obejít. Dalším cílem této části bude poskytnutí jedinečného pohledu do světa pirátského příjmu televizního vysílání, společně se zhodnocením účinnosti proti-pirátské legislativy v ČR a vyhodnocení hrozby pro provozovatele televizního vysílání pomocí stanovených kritérií a jejich početního srovnání. Ani tato část nezapomene na šíření videa v počítačových sítích a zhodnotí různé metody jeho zabezpečení proti neautorizovanému příjmu.

strana 6

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

2. Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.1 Vymezení základních pojmů 2.1.1 Broadcaster a divák Broadcaster je subjekt, který má zájem na tom, aby byl jeho obrazový signál šířen od místa původu až do cíle (k divákovi). Takovým subjektem jsou nejčastěji provozovatelé televizních stanic, zpravodajské agentury, společnosti zprostředkovávající ad hoc přenosy, uzavřené televizní okruhy uvnitř firmy, ale mohou to být rovněž obyčejní lidé, kteří mají hardware a software umožňující odesílání videa přes Internet nebo jinou počítačovou síť. V praxi se však pojmu broadcaster nepoužívá pouze pro toho, kdo šíří video, ale platí také pro šíření zvuku a nezáleží na tom, zda se pro šíření používá stále analogové vysílání, DVB (Digital Video Broadcasting) či internetový přenos. Za broadcastera však již nemůžeme označit někoho, kdo vysílá data, která nemají povahu obrazu a/nebo zvuku ani například operátory mobilních telefonů, kteří v podstatě pouze zprostředkovávají přenos dat. Na druhou stranu, někoho, kdo využívá mobilní síť pro šíření svého obrazového a/nebo zvukového signálu za broadcastera již považovat lze. Na druhé straně stojí příjemce, který musí být vybaven zařízením, které je kompatibilní s technologiemi použitými při přenosu. Těm se říká diváci či posluchači v případě rádia. 2.1.2 Free-to-air, podmíněný přístup Někteří broadcasteři se snaží svým obsahem dosáhnout co největšího počtu diváků a je v jejich zájmu, aby vysílání bylo volně dostupné na základním přijímacím zařízení. U pozemního, kabelového a satelitního vysílání se tento způsob šíření signálu označuje jako Free-to-air, jedná se tedy o vysílání šířené „volně do vzduchu“. Nicméně, jiní broadcasteři přístup ke svému signálu blokují pomocí technologií podmíněného přístupu, zjednodušeně „kódování“. Tyto technologie umožní přístup k obsahu pouze s využitím speciálního zařízení (dekodéru) těm divákům, kteří mají s broadcasterem dohodu. Většinou se jedná o předplatitele placených kanálů, zákazníky zpravodajských služeb nebo jiné příjemce „citlivých“ informací. 2.1.3 Živé vs. On Demand vs. Pay-Per-View vysílání Za živé vysílání se v této práci nepovažuje pouze šíření nějaké právě probíhající události v reálném čase, ale rovněž takové vysílání, které může probíhat ze záznamu, ale divák nemá možnost do šíření signálu (případně do toku dat) nijak zasáhnout 1. Takovým vysíláním je například dosud veškeré pozemní či satelitní vysílání v České republice. 1 Za předpokladu, že divák není vybaven zařízením, které by vysílání ukládalo například na pevný disk a umožňovalo tak pozastavení a následné obnovení průběhu pořadu.

strana 7

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Na straně druhé stojí tzv. „On Demand“ vysílání, neboli vysílání „na vyžádání“, které se uskutečňuje pouze mezi broadcasterem a jedním divákem a to jenom pokud o takový přenos projeví divák zájem. Opravdové On Demand vysílání se uskutečňuje pouze v sítích s podporou příslušných protokolů, které divákovi umožní kontrolu nad „tokem“ vysílaného obsahu. Za plnohodnotné On Demand vysílání nemůžeme tedy označit například YouTube, neboť v přehrávaném videu se nemůžeme volně pohybovat, dokud se celé neuloží na lokální pevný disk. Pay-Per-View (dále PPV) nepředstavuje sice samostatný způsob vysílání, ale často bývá považován za to samé, jako On Demand. Na to si musíme dát pozor, protože i když vysílání On Demand je většinou zároveň PPV vysílání, PPV často nebývá On Demand. To plyne z jasné definice PPV, která říká, že se jedná o takové vysílání, kdy divák platí pouze za konkrétní pořad. Ale i když se divák nedívá a tedy neplatí, vysílání se po stejné trase může uskutečňovat dále pro ostatní potenciální diváky. V případě On Demand se však vysílání uskutečňuje pouze tehdy, kdy existuje konkrétní divák. 2.1.4 Doplňkové informace – teletext, titulky a další Společně s obrazovým obsahem programu se přenáší řada informací, které slouží pro provoz doplňkových služeb. Tyto informace lze přenášet v různých formách. Nejrozšířenější je vkládání těchto informací do VBI (vertical blanking interval) řádků. VBI vznikl pro potřeby klasických „tubových“ CRT (cathode ray tube) televizorů, které v přijímaném obrazovém signálu vyžadují malou pauzu na to, aby se elektronový paprsek stihl fyzicky přesunout ze spodní na horní část obrazovky a následně začít vykreslovat nový snímek videa, aniž by došlo ke ztrátě obrazové informace. VBI tedy představuje „slepou“ část každého snímku obrazového signálu a vysvětluje tím „záhadu“ 576 viditelných řádků na každý snímek při vysílání v normě PAL, která má podle oficiální definice řádků 625. Zbývající řádky jsou použity právě pro přenos doplňkových, nikoliv obrazových informací. I tyto VBI řádky již řada z nás, i když nechtěně, viděla a to například na starých televizorech, na kterých bylo nutné nastavovat stabilitu obrazu. Pokud toto nastavení nebylo správné, obraz začal na obrazovce „poskakovat“, což odkrylo černý pruh, který je tvořen právě, normálně skrytými, VBI řádky. Tento způsob vkládání informací je zcela běžný na celém světě, jelikož je aplikovatelný na všechny analogové normy, dnes tedy převážně PAL a NTSC (těmto normám je věnována samostatná kapitola). Obrázek obr. 2-1 ukazuje, jak v praxi takové informace vypadají, na tomto obrázku konkrétně u dánského programu 3+, přenášeného v analogové normě D2-MAC (v roce 2006 bylo toto vysílání definitivně ukončeno).

strana 8

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

obr. 2-1: Analogová vysílací norma D2-MAC a doplňkové informace dostupné přes grafické menu přijímače. Doplňkové informace zde obsahují název programu, nabídku titulků a krátké informace o pořadu. Téměř žádný program však tyto informace nikdy nevysílal, neboť se spoléhalo na to, že vše je pro diváka snadněji dostupné přes obyčejný a zcela univerzální teletext.

V Evropě mezi tyto doplňkové informace patří především teletext, v USA to pak jsou hodnocení obsahu vysílání a titulkování, které se nepřenáší v podobě teletextu jako v Evropě, ale odděleně. Podobných služeb existuje více a zahrnují například jednoduché programové přehledy, označované zkratkou EPG (Electronic program guide), ale mohou to být i informace o počasí nebo pracovní textové zprávy předávané od broadcastera pracovníkům lokálních stanic s instrukcemi o umístění lokální reklamy do celoplošného vysílání atd. V případě DVB vysílání se tyto informace přenáší sice zcela odděleně od obrazu, ale pokud je digitální signál přijímačem převáděn na signál analogový, doplňkové informace by se opět měly vkládat do VBI řádků. Pokud toto přijímač neumožní, pak doplňkové informace nebudou pro analogový televizor dostupné, ale rozpoznat je a umožnit k nim přístup by v takovém případě měl přímo samotný přijímač digitálního signálu, jak je vidět například na obrázku obr. 2-2.

obr. 2-2: EPG řeckého programu FilmNet, vysílaného v digitálním standardu DVB-S a zobrazené přijímačem Nokia 9600. Na obrázku je zachycen začátek, délka trvání a název programu, společně s krátkým popisem, žánrem a doporučenou věkovou přístupností programu (17+). Obrázek ukazuje, že firmware přijímače je schopen z DVB signálu vyčíst také informace o obsahu, ale tento program nic takového nevysílá, je tedy zobrazeno „no content information“.

Na místě by nyní bylo bližší popsání protokolu XDS a vysvětlení pojmu „pole“ v souvislosti s řádky obrazu. strana 9

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.1.4.1 Protokol XDS Jedná se o standard EIA-766 2, využívaný k přenosu metadat, týkajících se analogového televizního vysílání – tedy v podstatě dat, která obsahují informace o datech pro účely identifikace, třídění, vyhledávání atd. XDS se v praxi využívá také pro přenos informace o aktuálním čase a pořadech a teoreticky tedy divákovi umožňuje lepší přehled o vysílání a možnost automatického nastavení nahrávání. Jedná se tedy o komplexnější systém než evropský VPS (Video Program System), který pouze sleduje skryté teletextové kódy, které videorekordéru oznámí, že právě začíná určitý pořad. Zde je však třeba upozornit, že zařízení (především videorekordér), které spoléhá na čas přebíraný z vysílaných XDS informací je odkázán na správnou konfiguraci XDS hodin při odbavení (vysílání) signálu, což může působit velké nepříjemnosti v případě, kdy čas správně nastaven není. Existuje také vážnější důvod, proč by v Evropě, zejména v ČR, nemohlo nahrávání pomocí času přenášeného ve formě XDS dat fungovat tak, jak je tomu v USA. Tím důvodem jsou značné odchylky skutečného vysílání od programu. Ve Spojených státech by se nikdy nemohlo stát, že by pořad začal třeba jen o 10 sekund později nebo dříve, než je stanoveno v programu. A to platí jak pro veřejné, tak i soukromé televizní stanice. Místo pro reklamu je vždy jasně určeno, a pokud televizní stanice nemá reklamy pro daný blok dostatek, vysílá místo ní veřejně prospěšná oznámení financovaná vládou nebo upoutávky na vlastní program. V době psaní této práce, v říjnu 2006, jsou XDS informace stále aktuální v Americe, kde prakticky neexistuje teletext, který se dnes zdá být již pouze čistě Evropskou záležitostí 3. 2.1.4.2 VBI řádky a pole Odborník na titulkování všeho druhu a autor Gary D. Robson v [ROBG] blíže popisuje VBI řádek 21, na kterém vysvětluje následující: „…21. řádek [VBI] byl přidělen informacím o titulkování. Způsob kódování v severní Americe umožňuje vložit 2 znaky do každého snímku videa, přičemž jedna sekunda obsahuje 30 snímků. To odpovídá zhruba 60 znakům za sekundu nebo zhruba 600 slovům za minutu.“ … „Těchto 600 slov zahrnuje všechno potřebné pro 2x záhlaví a 2x text.“

Robson dále dodává, že přenosová kapacita jednoho řádku je dále snížena dodatečnými informacemi v hlavičkách, jako jsou například informace o pozici umístění titulku na obrazovce. Princip 60 Hz obnovovací frekvence obrazu (o této problematice bude pojednáno v kapitole 2.7.1) v severní Americe dává předpoklad následujícímu: „Každý snímek videa je složen ze dvou polí. Záhlaví 1 & 2 a text 1 & 2 jsou uloženy ve 21. řádku prvního pole každého snímku, řádek 21 druhého pole může být použit pro záhlaví 3 & 4 a text 3 & 4. Každé pole má efektivní výkon zhruba 600 slov za minutu, teoreticky je tedy možné dosáhnout čtyř souběžných titulkovacích kanálů s kapacitou 300 slov za minutu. Ve skutečnosti však operační příkazy a jiné textové informace, společně s XDS daty, tuto kapacitu značně snižují.“ 2

Standardy Electronic Industries Aliance jsou dostupné za poplatek na adrese http://www.eia.org/new_policy/availability.phtml 3 V nějakých zemích bývá označován pouze jako „text“ či „videotext“. V podstatě se však stále jedná o více než 30 let starou technologii, na jejíž vývoji se podílely, mimo jiné, i společnosti BBC a Philips. Mimo Evropu je teletext provozován ve velmi malé míře i v Austrálii.

strana 10

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Je nutné zdůraznit, že zde se stále jedná o analogové televizní vysílání, i když data vysílaná v podobě VBI mají již digitální podobu. 2.1.4.3 Více o titulkování Titulkování (v Americe známé nikoliv pod evropským pojmem „subtitling“, nýbrž jako „Closed Captioning“, či zkráceně CC) zde slouží pouze jako příklad možnosti využití VBI, kde sdílí řádek 21 spolu s metadaty protokolu XDS. Téměř všechny pořady ve Spojených státech jsou takto titulkovány v angličtině, ale také ve španělštině, poněvadž v roce 2006 žilo na území Spojených států více než 40 milionů španělsky hovořících imigrantů, ze kterých mnoho anglicky vůbec neumí. Titulky tedy neslouží pouze pro diváky se sluchovým postižením, ale rovněž jako nástroj zvýšení přístupnosti pořadu pro jiné národnosti, což vede k vyšší sledovanosti a tím i k vyšším příjmům z reklamy. Titulkované vysílání se označuje značkou, která je znázorněna na obrázku obr. 2-3. V Evropě se pro titulkování využívá teletext a je dostupné zejména v rámci vysílání veřejnoprávních televizí.

obr. 2-3: Značka „Closed Captioning“ pro vysílání se skrytými titulky. Autorem je Jack Foley.

2.1.4.4 Více o teletextu Teletext je technologie s více než 30-letou historií a i přes rozvoj digitální televize posledních let je stále aktuální a to nejen, co se analogového vysílání týče, ale v omezené míře pronikl teletext i do vysílání digitálního, kde přijímač digitálního signálu emuluje teletext zobrazitelný na analogovém televizním přijímači. Stejně jako data využívající protokolu XDS, i teletext je přenášen v nevyužitých VBI řádcích obrazu, kterých je při vysílání v normě PAL celkem 49 (625-576=49), při evropských 25 snímcích za sekundu a tedy 50 polích to znamená kapacitu přenosu až 24500 znaků za minutu. Celá VBI kapacita navíc nemusí být využita pro přenos teletextu, tudíž efektivní přenosová kapacita je ještě o něco nižší. To vysvětluje, proč načtení požadované teletextové stránky může chvíli trvat 4. Evropské digitální vysílání i nadále často obsahuje grafické a textové informace, ale nejedná se již o klasický teletext, nýbrž o zcela jiné standardy. Teletext někdy dokonce bývá obviňován z pomalejšího rozvoje Internetu v západní Evropě, ve srovnání se Spojenými státy, kde se teletext nikdy neujal. 2.1.5 Informační systém Informační systém (IS) se může vyskytovat jak v reálné (obyčejná nástěnka), tak elektronické (počítačové) podobě. Pro účel této práce bude většinou uvažován počítačový IS, jehož smyslem je shromažďování dat, informací a znalostí, které jsou lidmi přes 4 Novější televizory jsou vybaveny cache pamětí pro teletextové data, což načítání teletextových stránek značně urychluje.

strana 11

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci uživatelské rozhraní vyhledávány a následně využívány pro další činnost. Pokud bude pro specifický účel potřeba definici IS rozšířit nebo upravit, bude tak výslovně uvedeno.

2.2 Role videa v multimediálním informačním systému Celkový technologický vývoj posledních let přispěl ke značnému růstu významu vizuálních informací v podobě videa. Dnes pro mnoho lidí video neznamená pouze televizní vysílání nebo filmy na DVD, ale stále častěji se video uplatňuje v podobě souborů nebo živého streamovaného videa na Internetu, ale také v rámci uzavřených informačních systémů (IS). Dříve byly informační systémy většinou stavěny pro textovou komunikaci a pro uchování textových informací, přičemž multimédia obsahující video pro ně představovala pouze doplňkové přílohy v podobě souborů. 2.2.1 Formy videa v multimediálním IS Zázemí pro uchovávání a distribuci videa představují zejména informační systémy, které jsou připraveny na multimediální obsah, tedy obsah, který představuje kombinaci videa, textu, zvuku a fotografií nebo obrázků, ale přitom se nejedná o pouhou PowerPoint prezentaci. Veškerá, již existující, multimédia totiž musí být v systému uložena tak, aby byla dostupná prostřednictvím snadného vyhledávání a dostupná pro všechny potenciální uživatele a musí být systémem podporována jak z hardwarové, tak i softwarové stránky. Tato kapitola pojednává především o videu, které je již uloženo a čeká, až bude vyžádáno a následně posláno divákovi. Multimediální IS má však daleko širší potenciál, co se videa týče. Řeč je o živém přenosu videa. Tato problematika bude blíže popsána dále. 2.2.2 Příčiny rostoucí role videa V poslední době informační systémy začínají rozšiřovat své multimediální schopnosti a dokonce vznikají informační systémy, které jsou na videu kompletně založeny. Za takový informační systém lze označit například YouTube, který, ačkoliv je založen na komerční bázi, poskytuje komukoliv možnost stát se zdarma jeho součástí. Zcela každý, alespoň minimálně počítačově gramotný člověk, může do tohoto IS vkládat nový obsah a stejně tak v tomto obsahu neomezeně vyhledávat a prohlížet jej. Tento IS se od ostatních v podstatě liší pouze použitými technologiemi a formou prezentace informací, ale jeho obsah a využití může být prakticky na ještě vyšší úrovni. Ze samotné povahy videa můžeme vyvodit hned několik výhod, které mohou značně usnadnit pochopení a komunikaci: • dobře strukturované video vysvětlí sdělení srozumitelněji než audio nahrávka, obrázek nebo text a vede tak k rychlejšímu pochopení případného problému, což šetří čas • video poskytne divákovi okamžitou představu o obsahu sdělení a diváka tak sdělovaná problematika pravděpodobně více zaujme, než kdyby pouze četl text, poslouchal audio nebo sledoval statický obrázek

strana 12

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci • video dokáže zcela nahradit osobní kontakt – ve spojení se zvukem totiž video přenáší i reálné emoce a gestikulaci zúčastněných, které činí polovinu každé mezilidské komunikace • video dokáže do určité míry překonávat jazykovou bariéru – i když divák nerozumí řeči ani textu, stále bude schopen pochopit mnohem více souvislostí (a vžít se tak lépe do problematiky) z videa než například z fotografií. Mohli bychom například zjednodušeně říci, že video dokáže najednou zprostředkovat data, informace i znalosti. Video může obsahovat data popisující skutečnost a to nejčastěji v podobě textu. Informace, uvádějící data do reálných souvislostí, mohou být prezentována v podobě zvukového komentáře a hlubší znalosti (případně zkušenosti) jsou dotvořeny prostřednictvím videa, které divákovi značně pomůže pochopit poskytnuté informace v reálném čase a to „bez zbytečného přemýšlení“. Výsledkem je pak často mnohem živější, a tedy trvalejší, znalost uložená v lidské paměti, než kdyby tyto složky byly vnímány odděleně. Jako velmi jednoduchý příklad univerzálnosti videa může posloužit obrázek obr. 2-4, na kterém je zachycena televizní předpověď počasí, která ve stejný okamžik může díky videu poskytovat textové, zvukové i obrazové informace. Pokud někdo nerozumí číslu 41°, význam pochopí z komentáře a pokud nerozumí komentáři ani textu, z videa na pozadí pochopí, že bude zima a vát vítr. Každý divák z videa tedy ihned získá data (teplota 41°), informace (bude zima, pršet a vát vítr) a znalosti (je nutné se tepleji obléci).

obr. 2-4: Předpověď počasí – text, zvuk a video.

Jako praktické využití videa, které by splňovalo výše uvedené předpoklady je možno dále uvést například e-learningové aplikace, které jsou poslední dobou poměrně aktuálním tématem v mnoha podnicích, které se snaží najít efektivní cestu vzdělávání svých pracovníků a právě video hraje při této formě vzdáleného vzdělávání velmi důležitou roli, kdy zastupuje živého učitele a názorně předvádí vysvětlované postupy. Video má navíc tu výhodu, že, na rozdíl od živého učitele, ho lze pozastavit a případně určitou část přehrát znovu a znovu, dokud student vše nepochopí – a to vše zcela nezávisle na ostatních studentech. 2.2.3 YouTube – inspirace veřejného multimediálního IS I když velké množství obsahu na YouTube představuje zábava a pouze malá část má skutečnou akademickou informační hodnotu, konkrétně tento velmi úspěšný systém dokazuje, že video samo o sobě je velice silný nástroj, který dokáže přilákat takové strana 13

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci množství diváků, že zhruba po roce existence byla společnost Google ochotna za YouTube zaplatit miliardu a půl dolarů. Služeb jako YouTube existuje více, jako například Google Video nebo MySpace Video, ale pouze systém YouTube dosáhl již od začátku své existence takového úspěchu u veřejnosti. Důvodů vidím několik. Zároveň tyto důvody považuji za nezbytné vlastnosti každého IS, který je založen na zprostředkovávání videa pro širokou veřejnost. • Jednoznačná orientace. YouTube byla od začátku služba orientovaná na video a nic víc. Pokud někdo slyšel tento název, vybavil si pouze video. Google nebo MySpace, na druhou stranu, poskytují video pouze okrajově jako doplňkovou službu. Právě tato orientace umožnila YouTube soustředit se na svůj hlavní cíl – zprostředkovávat video. Tomu byla přizpůsobena celá struktura společnosti a jak se nyní ukázalo, orientace na jeden druh služby se vyplatila. • Interaktivita. Mnohým společnostem nebude toto slovo zřejmě příliš sympatické, ale doba papírového tisku a jednosměrného televizního vysílání má pravděpodobně své dny sečteny. Zpravodajská média v západních zemích, zejména v USA, si toto již uvědomila, když kolem roku 2004 5 výrazně vzrostl vliv takzvaných „bloggerů“, kteří jako první vyzývali čtenáře svých nezávisle publikovaných článků na Internetu, aby se zapojili do diskuze. A právě systém YouTube přinesl veřejnosti jako první možnost publikovat své video přímo na serverech YouTube a založit si svůj pomyslný televizní kanál, který může sledovat kdokoliv a může reagovat zanecháním komentáře v diskuzi nebo může jako odpověď zveřejnit své vlastní video. • Jednoduchost. Veřejné multimediální informační systémy existovaly již dávno před YouTube. Téměř každý je znal například v podobě rozčilujících, vyskakující oken internetového prohlížeče, která obsahovala organizovaně zmatené a propletené odkazy na pornografické stránky s videi a obrázky, ke kterým se však přes další desítky reklam a vyskakujících oken pravděpodobně nikdo nedostal. Systém YouTube k uživateli přistupoval vždy velmi přátelsky. Žádné reklamní okno nikde nevyskočilo, žádná reklama neblokovala výhled na přehrávající se video nebo navigační menu a žádný mechanismus nikdy nebrzdil přehrávání videa. Naopak. Uživatelské rozhraní YouTube je postaveno tak, že reklama je spíše potlačena ve prospěch návštěvníků. • Kompatibilita. Systém YouTube se k uživatelům staví inteligentně. Video lze přes jednoduché rozhraní nahrát v téměř jakémkoliv běžném formátu, přičemž o přizpůsobení pro streamování se postará již systém sám. Zkoušel jsem nahrát video ve formátech 6 XviD, WMV, MPEG-2 (576i) a QuickTime, přičemž všechna videa byla následně převedena 7 a přehrávána úspěšně. YouTube video přehrává v jednotném formátu – Flash streaming video, pro který stačí mít nainstalován plug-in pro internetový prohlížeč. Není tedy potřeba se trápit s externími přehrávači a s instalací různých kodeků. Nejrychleji po nahrání na server YouTube bylo zpracováno video ve formátu QuickTime.

5

V důsledku prezidentských voleb Bush / Kerry. O standardech a kompresních technologiích je pojednáno dále v této práci. 7 YouTube video převede do formátu FLV (založen na H.263 – viz kapitola 2.8.1.2) v rozlišení 320x240 pixelů o datovém toku kolem 300 kbps (se zvukem). 6

strana 14

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci • Volnost. Multimediální systém by měl se svým obsahem nakládat opatrně. Jednak musí video zprostředkovat zájemci kdykoliv a kdekoliv, ale zároveň musí hlídat zneužití svých zdrojů 8. Nevhodné opatření by bylo zamezit přehrávání videa z jiného místa než je vlastní prostředí IS. Zájemce o obsah by se pak cítil omezen. YouTube tento problém řeší velmi elegantně a to sice možností vložení jednořádkového HTML kódu do jakékoliv cizí stránky. Tento kód pak na stránce zobrazí (s možností nastavení libovolné velikosti) originální YouTube přehrávač bez dalších reklam. Video však obsahuje logo YouTube, které každého diváka upozorní na zdroj tohoto videa. Toto logo se nezobrazuje, pokud je video přehráváno přímo ze stránek YouTube. Otázkou zůstává, zda se tomuto veřejnému informačnímu systému podaří uspokojit požadavky uživatelů a požadavky jeho financování zároveň. Právě ono financování představuje pro takovýto systém největší hrozbu. Pokud se například podíváme na populární šestiminutové video s názvem „Evolution of Dance 9“, které bylo prostřednictvím YouTube za posledních 8 měsíců přehráno více než 36.000.000-krát a budeme počítat, že video na YouTube je přehráváno rychlostí 300 kbps, dojdeme k závěru, že toto jedno video pro YouTube znamenalo zátěž až 452 terabajtů, tj. zhruba 2 terabajtů za každý 1 den. Samozřejmě musíme uvést, že pravděpodobně ne všichni video zhlédli celé a také fakt, že toto video na stránky YouTube přivedlo miliony dalších diváků, což sponzoři rádi slyší. Na tomto příkladu však lze dobře demonstrovat potřebu vysoké úrovně technického vybavení multimediálního IS, pro kterou musí být k dispozici odpovídající finanční prostředky. Sehnat takové finanční prostředky pravděpodobně není problém pro YouTube, ale může to být velký problém pro řadu menších a serióznějších, veřejných IS, které si z toho důvodu nemohou dovolit o multimédia svůj obsah v současné době rozšířit. Pokud se podíváme například na zpravodajský video archiv NBC News na MSN Video10, tak si všimneme, že před přehráním požadovaného videa musí divák povinně shlédnout 30-sekundovou reklamu. 2.2.4 Vyhledávání – kámen úrazu Vyhledávání záměrně nebylo zahrnuto mezi silné stránky multimediálního IS YouTube. Přitom právě vyhledávání představuje jednu z nejzákladnějších funkcí každého IS. Zatímco text lze velmi snadno automaticky indexovat, žádná taková technologie pro video zatím neexistuje. Existuje sice software, který se ve videu automaticky pokusí o detekci změn scén a vytvoří náhledové obrázky pro lepší vyhledávání, ale podstatná část stále spočívá v manuálním vytváření metadat o obsahu videa. Na principu metadat pracují veškeré vyhledávače videa, jako jsou YouTube nebo Google Video. Stejně jako u internetových stránek, video, které není dobře popsáno metadaty má menší pravděpodobnost, že bude nalezeno. Může se tedy snadno stát, že video nebude nikdy nalezeno pouze z toho důvodu, že, jako důsledek lidské chyby, chybí popisná metadata. 8 Přímé odkazy na video z jiné stránky by působily zátěž na původní systém, aniž by byl známý původ videa – tedy docházelo by k ochuzování sponzorů a odlivu návštěvníků, ale zátěž na přenos videa by neklesla. 9 YouTube – Evolution of Dance: http://youtube.com/watch?v=dMH0bHeiRNg 10 MSN Video: http://video.msn.com/v/us/v.htm

strana 15

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Vyhledávání by bylo možné zlepšit například zahrnutím všech dialogů do vyhledávání. Pro tento účel by však u videa musel být specifikován soubor s titulky v textové podobě, který by byl vyhledávacím systémem rovněž zpracován. Tento soubor s titulky by však opět musel vytvořit člověk. Příkladem projektu, který se automaticky snaží videu přidělit sémantický význam je [WUXI03], jehož princip je možno vidět na obrázku obr. 2-5. Autoři se sice nezabývají popisem videa pro účely vyhledávání, ale podobný systém by bylo možné, i když pravděpodobně velmi náročné, použít na pozorné prohledání každého videa a rozpoznání například osob, které se ve videu objevují, na základě centrálně uložených informací v databázi. Program by nejprve nalezl vhodný snímek videa, ze kterého by identifikoval části těla postavy, které by porovnal s údaji v databázi.

obr. 2-5: Detekce postavy ve videu. Zdroj: [WUXI03].

2.3 Omezení obsahu Ve všech zemích, kde probíhá komunikace pomocí přenosu obrazu a zvuku existuje také regulační orgán, který do jisté míry dohlíží nad přidělováním frekvencí pro vysílání, přenášeným obsahem a dodržováním licenčních podmínek. V České republice tuto roli zastává Rada pro rozhlasové a televizní vysílání (dále jen RRTV), dále to jsou například Ofcom 11 ve Velké Británii či FCC 12 ve Spojených státech. Tyto orgány se řídí zákony dané země, které jasně stanovují obsah přijatelný k šíření, čímž v podstatě většinou představují pouze výkonný orgán. Doposud však neexistuje žádný orgán, který by v demokratických zemích reguloval obsah přenášený po Internetu a například zmíněná americká FCC nemá kontrolu ani nad obsahem soukromých distribučních kanálů s podmíněným přístupem diváka. Jednoduše řečeno, co zákon výslovně nezakazuje, to je na placených kanálech dovoleno a FCC nad nimi nemá žádnou moc. Kompletní přehled působnosti regulačních orgánů lze nalézt na internetových stránkách RRTV 13, FCC a dalších. 2.3.1 Regulace obsahu internetového vysílání Není snadné předpovědět, zda se udrží situace, kdy obsah internetového vysílání není regulován (kromě regulace obecnými zákony o autorských právech a jinými). Ze statistiky World Internet Usage Statistics [MMGW], založené na výzkumu provedeného společností Nielsen-NetRatings 14 plyne, že za posledních 6 let vzrostl počet uživatelů 11 12 13 14

Office of Communications: http://www.ofcom.co.uk/ The Federal Communications Commission: http://www.fcc.gov/ Působnost Rady CR pro rozhlasové a televizní vysílání: http://www.rrtv.cz/pusobnost/index.html http://www.nielsen-netratings.com/

strana 16

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Internetu o 200% a Internet využívá již více než 1 miliarda lidí. Každé volné internetové vysílání je tak dostupné až pro miliardu diváků, z toho 229 milionů v USA, kde se jedná o skoro stejný počet diváků, pro které je volně dostupné terestrické televizní vysílání 15, které je přitom velmi přísně regulováno. Regulační orgány se zřejmě ještě nebyly schopny tomuto pokroku přizpůsobit a Internet tedy stále přehlížejí. Regulaci internetového vysílání, tedy vysílání teoreticky16 dostupného pro celý svět, však brání především nejednotnost celého světa a v dnešní době naprosto neslučitelné požadavky na udělení licence na různých koncích této planety. Pokud se některé země rozhodnou pro regulaci, bude se pravděpodobně jednat pouze o regionální blokování příjmu, nikoliv o zamezení vysílání určitého „nepohodlného“ obsahu, který může být vysílán z území jiné země, jejíž zákony takový obsah nezakazují. Podle studie OpenNet Initiative [ONET] k takovéto cenzuře („filtrování Internetu“) dochází v zemích jako jsou například Čína, Írán či Saudská Arábie. Zajímavé je, že pro tyto země vyvíjí filtrovací software 17 například USA a míra účinnosti těchto filtrů dosahuje podle výše zmíněné studie až 98%. Každý broadcaster, zejména ten, který se svým vysíláním snaží dosáhnout diváka na Internetu si tedy musí být vědom toho, že v určitých místech, kterých nemusí být vůbec málo, existují technologie, které se příjmu internetového vysílání snaží zabránit. Takovým místem může být i obyčejná rodina v „civilizované“ zemi, kde rodiče na počítač nainstalují filtrační software, který blokuje určitý obsah. 2.3.2 Další bariéry příjmu (V-Chip) Umělou bariérou přístupu jsou kromě zákonné regulace a cenzury rovněž nejrůznější „dětské zámky“, které umožňují především rodičům blokovat přístup k vysílání s určitým obsahem, jako jsou sprostá slova, násilí a sexuální obsah. Jedná se pochopitelně o daleko vyspělejší technologie než umístění grafického prvku hvězdičky do loga televizního vysílání v České republice či permanentní vkládání velmi rušivých „smajlíků“ a později pouze číslic v kroužku do obrazu na Slovensku, v Maďarsku či ve Francii (viz obrázek obr. 2-6). Takovýto způsob označování televizního vysílání je zcela nepochopitelný, už jen z toho důvodu, že samotné umístění grafiky do obrazu nic nezablokuje, ale spíše naopak upozorní mladého diváka na zakázaný, tedy určitě „zajímavý“ obsah.

obr. 2-6: Zleva: slovenská TV JOJ, maďarský Film Plus, francouzský Canal+ a číslice označující doporučenou věkovou přístupnost pořadu. 15 16 17

Podle Nielsen Media Research z roku 2004 je těchto diváků (ve věku 12+) 238 milionů, zdroj: [NIEL] Hlavní překážkou rozšiřování Internetu je zejména velmi špatná ekonomická situace mnoha zemí. Internet Filter Review, 2006: http://internet-filter-review.toptenreviews.com/

strana 17

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Pokud má broadcaster opravdový zájem na implementaci systému pro ochranu dětí před nežádoucím obsahem, je nepochybně lepší využít technologii přímo pro tento účel vyvinutou. V Evropě jsou tyto technologie běžné pouze u digitálního vysílání, ale ani tam neexistuje jednotný systém hodnocení vysílaného obsahu ani jednotná technologie pro řízení přístupu. Je tedy velmi pravděpodobné, že takováto ochrana bude pro dané vysílání fungovat pouze na tom přijímači, který je dodáván přímo poskytovatelem těchto programů, protože jiný přijímač často není schopen na vysílaná data reagovat správným způsobem. Hlavním důvodem je již zmíněná neexistence jednotného systému, kterým by se vývojáři softwaru pro přijímače, prodávané v celé Evropě, mohli řídit. Různé systémy hodnocení obsahu jsou popsány na internetových zdrojích18. Z tohoto důvodu je lepší podívat se na technologii používanou od roku 2000 ve Spojených státech. Řeč je o technologii zvané V-Chip, se kterou musí být kompatibilní všechny televizní přijímače, prodávané na území Spojených států, s datem výroby od ledna 2000. Výjimkou jsou televizory s malou obrazovkou (méně než 13 palců), na které se toto nařízení FCC [FCCR] nevztahuje. Ačkoliv vysílání informací o obsahu pořadu není povinné, všechny televizní stanice toto hodnocení dobrovolně do svého signálu vkládají, i když realističtější spíše bude domněnka, že mnoho broadcasterů začalo tyto informace vysílat pod tlakem různých zájmových skupin, které nakonec ovlivňují velmi důležitou skupinu, tedy sponzory, kteří do pořadů vkládají reklamu a zajišťují tak televizní stanici finanční příjmy a tím umožňují její provoz 19. Způsob vkládání informací o obsahu do vysílaného signálu byl již popsán v části o doplňujících informacích (odstavec 2.1.4), stačí tedy upřesnit, že technologie V-Chip využívá konkrétně druhé pole 21. VBI řádku a k přenosu dat je použit protokol XDS. 2.3.3 Omezení videa v multimediálním IS Na video se v multimediálním IS vztahuje více omezení než na jiný obsah. Příčiny vidím především v následujících vlastnostech videa: • Vysoké produkční požadavky. Každý, kdo někdy zkusil vyprodukovat své vlastní video jistě ví, že se jedná o mnohonásobně náročnější činnost než napsat text, nahrát zvukový komentář nebo nakreslit obrázek. Video musí být pečlivě naplánováno, natočeno v terénu, uloženo do počítače, případně sestříháno a nakonec uvedeno do formy vhodné pro vložení do IS. • Složité zpracování videa systémem. Ve srovnání s jinými multimédii je video stále nejobjemnější a existuje mnohonásobně vyšší počet formátů, na které musí být IS připraven. Významový obsah videa dále nelze popsat automaticky a pro jeho správnou kategorizaci v systému, jak bylo vysvětleno v kapitole 2.2.4, musí být vynaloženo značné lidské úsilí. • Náročná publikace videa. Video by mělo být systémem automaticky převedeno do takové podoby, aby bylo bez problému dostupné pro každého zájemce bez nutnosti instalovat různý dodatečný software. Pro takovou transformaci videa jsou zapotřebí značné zdroje systému, mnohonásobně vyšší než na zpracování textu, obrázků a zvuku. 18 19

Systémy hodnocení obsahu: http://en.wikipedia.org/wiki/Television_rating_system Žádné televizní vysílání v USA není hrazeno z daní či obdobou českých koncesionářských poplatků.

strana 18

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci • Nesnadná kontrola obsahu. Zatímco hledání nevhodného, zakázaného či kradeného obsahu v prostém textu je dnes již poměrně snadno aplikovatelné, hledat takový obsah v multimédiích, zejména ve videu, je velmi náročné a vyžaduje značné lidské zdroje, které nemusí být vždy k dispozici. Ačkoliv tedy neexistuje regulační orgán, který by video obsah IS omezoval, zaplnit informační systém videem není snadný úkol. Tento proces vyžaduje dostupnost poměrně velkých lidských, technologických i finančních prostředků, které mohou být v mnoha případech využity efektivněji, než na pořizování, úpravě a publikování videa, které je na svou administraci dosud poměrně náročné. Z těchto důvodů nelze očekávat prudký nárůst multimédií ve formě videa ve stávajících informačních systémech, ale spíše vznik nových IS, speciálně zaměřených na video. Pro takový informační systém bude kromě technického, lidského a finančního zázemí nejdůležitější zajistit samotný kvalitní multimediální obsah a co nejlepší přístup k němu.

2.4 Přenosová trasa a kritéria jejího výběru Zcela první věc, kterou musí broadcaster obstarat je samotný obrazový obsah, který se chystá přenášet, spolu a doplňkovými informacemi, jako jsou například titulky, teletext nebo informace o obsahu. Tvorba obsahu však není předmětem této práce, tudíž budeme předpokládat, že obsah již existuje a je připraven k šíření. To předpokládá existenci pracoviště, na kterém byl vytvořen jeden výstupní signál, obsahující obraz, zvuk a další data dle potřeby. Tento signál je již připraven k šíření. Cílem následující části je vzájemné porovnání přenosových tras a nalezení té nejlepší (pokud existuje) pro: • komerční televizní vysílání • zpravodajské služby • přenos živého videa v rámci informačního systému 2.4.1 Využívané přenosové trasy Dalším krokem je výběr způsobu doručení obsahu k divákovi, tedy výběr přenosové trasy. V dnešní době se v praxi využívá šesti způsobů přenosu videa, kterými jsou: • • • • • •

terestrické vysílání satelitní (družicový) přenos kabelová TV mikrovlnný přenos MMDS přenos po optických kabelech Internet a jiné IP sítě

Velmi často se však přenos neuskutečňuje pouze po jedné z těchto tras od původce signálu až k jeho příjemci, ale vzájemně se kombinují dvě nebo i více z nich. Pokud například v místě původu signálu není možné zaslat signál přímo na satelitní družici, je strana 19

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci nutné signál nejprve na takové místo doručit s využitím nějaké alternativní trasy. Jako příklad v České republice poslouží například soukromé televizní stanice Óčko a Top TV, které jsou šířeny přes satelitní družici Astra 1. Jelikož však z České republiky není možné posílat na tuto družici signál přímo, je nutné použít sousední družici Astra 3, ze které je signál přijímán v Lucembursku, odkud putuje dále na družici Astra 1. Díky tomu, že se jedná o digitální vysílání přitom nedochází ke ztrátě kvality. Všechny výše zmíněné trasy, kromě Internetu a jiných IP sítí, jsou určeny především pro šíření signálu pomocí „broadcast“ trasové technologie, která doplňuje trojici broadcast, multicast a unicast, o kterých pojednává kapitola 2.4.2. Takové vysílání, kde se k přenou signálu využívá omezených frekvencí se kromě národních předpisů řídí mezinárodními standardy a doporučeními, které vydává International Telecommunication Union 20 (ITU), což je mezinárodní organizace při OSN se 191 členskými státy 21. Počátky ITU sahají až do roku 1844, kdy byla odeslána první zpráva pomocí telegrafu 22. Následující odstavce obsahují obecný popis jednotlivých distribučních tras, přičemž jejich vzájemné srovnání a zhodnocení je k dispozici v kapitole 2.4.3. 2.4.1.1 Terestrické vysílání Terestrické vysílání se používá téměř výhradně pro přenos celoplošných a regionálních televizních stanic, určených pro širokou veřejnost. Signál je přenášen v části pásma rádiových vln UHF (známé pod označením kanál 14-69) a někde také v pásmu VHF přes pozemní vysílače a převaděče signálu. Bližší informace ohledně využití těchto pásem pro televizní vysílání definovala ITU v roce 1961 v dokumentu „ST61“. Na regionální úrovni se však toto rozdělení pásem může mírně lišit. Ukázkový přehled využití pásma UHF ve Spojených státech obsahuje tabulka tab. 7-1 přílohy. V České republice k dnešnímu dni neexistuje žádné analogové ani digitální terestrické vysílání, které by bylo chráněno systémem podmíněného přístupu. Hlavním důvodem je omezený počet licencí daný kapacitou terestrických vysílačů, z čehož plyne téměř nepřekonatelná překážka získání licence pro kódované, tedy placené, vysílání, protože RRTV se snaží o respektování veřejného zájmu, který upřednostňuje šíření bezplatného vysílání. Výjimku tvoří například Francie a donedávna také Španělsko 23, kde již od 80. let vysílaly placené terestrické programy s názvem Canal+. Konkrétně francouzský Canal+, který začal vysílat v roce 1984 měl po dvou letech již 1,5 miliónu předplatitelů 24. Nic takového by samozřejmě v České republice fungovat nemohlo, zejména kvůli velmi malému televiznímu trhu. Pro většinu českých broadcasterů je, a pravděpodobně i nadále bude, terestrické vysílání pouze snem, který se nikdy nemůže realizovat.

20 21 22 23 24

International Telecommunication Union: http://www.itu.int K 17.10.2006, seznam států: http://www.itu.int/cgi-bin/htsh/mm/scripts/mm.list?_search=ITUstates Údaje převzaty z historie ITU: http://www.itu.int/aboutitu/overview/history.html Analogové vysílání Canal+ ve Španělsku bylo ukončeno v roce 2005. Údaje převzaty ze stránek http://www.canalplusgroup.com/pid163.htm

strana 20

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Terestrické vysílání v západních zemích již pomalu dokončuje přechod z analogového na digitální vysílání (DVB-T 25), jehož výhodou jsou nižší náklady pro broadcastera a více programů pro diváka. Česká republika je však velmi pozadu, především kvůli neschopnosti RRTV udělit licence tak, aby její rozhodnutí nebylo napadnutelné žalobami, které rozvoj digitálního vysílání stále brzdí a jehož plný start se nyní neočekává dříve než v roce 2008. Za velkou brzdu bývají označovány zejména soukromé TV stanice, které již vlastní licence pro vysílání na přidělených frekvencích a s přechodem na digitální vysílání by chtěly i nadále tyto frekvence využívat pouze pro své potřeby, což není v souladu s aktuálním plánem digitalizace v ČR. 2.4.1.2 Satelitní vysílání S řešením kapacitního problému a značné regulace terestrického vysílání přišel přenos přes satelitní družici. Společnost European Space Agency (ESA) vyvinula a na oběžnou dráhu nechala vynést první evropský komerční telekomunikační satelit Eutelsat I-F1 již v roce 1983, následovaný satelity Eutelsat I-F2, I-F4 a I-F5. Satelit I-F3 byl zničen při startu rakety Ariane. Evropa tedy zpočátku byla, co se satelitního vysílání týče, na podobné úrovni jako Japonsko, kde však již na konci 80. let proběhly první testy vysílání ve vysokém rozlišení (HDTV), čímž Japonsko předběhlo Evropu, ale i Spojené státy o mnoho let. První přenos videosignálu, určeného pro široký divácký příjem, se v Evropě uskutečnil v roce 1989 přes satelit Astra 1A26 společnosti SES 27 na orbitální pozici 19,2° východně. První televizní stanice, které obsadily kapacitu byly britské programy Sky TV a severská TV3. Kapacita družice Astra 1A nebyla nijak závratná. Pouze 16 analogových programů však tehdejšímu trhu stačilo a již o 4 roky později, v roce 1994, se kapacita na 19,2° východně zvýšila čtyřikrát. Využívaná byla především Velkou Británií, severskými zeměmi a Německem. Od 90. let začal počet satelitních družic na oběžné dráze rychle růst a dnes, v roce 2006, je pro evropský trh k dispozici bezmála 100 satelitních družic a tisíce kapacitních míst pro přenos televizních a jiných signálů. Rozvoj satelitní televize ve Spojených státech nebyl tak rychlý jako v Evropě, zejména kvůli již zavedené kabelové televizi. Nicméně, Spojené státy využívaly satelitní družice pro šíření signálu pro kabelové „headendy“ (rozvody) na území USA již od roku 1975. Satelitní družice značně usnadnily práci také zpravodajským agenturám, které dnes využívají přenosovou kapacitu pro své přenosové kanály, jejichž účel je jediný a to přenášet televizní signál v reálném čase na velkou vzdálenost. Většina takovýchto přenosů se uskutečňuje sporadicky, když si je situace vyžádá, tedy například po teroristických útocích v září 2001, kdy se během několika hodin díky satelitnímu přenosu mohl propojit celý svět a například kdokoliv v Evropě mohl sledovat živé vysílání všech hlavních amerických televizních stanic. Jiným využitím sporadických přenosových kanálů jsou například kanály vysílající obsah čtecího zařízení pro reportéra v terénu na druhém konci světa. Takovou obrazovku je možné vidět na obrázku obr. 2-7. Přenos signálu pro

25 V USA a Japonsku se pro digitální pozemní vysílání používá jiný standard než DVB-T. Více v kapitole o standardech digitálního vysílání. 26 http://www.ses-astra.com/corpSite/site_en/01_insideAstra/01_corpInfo/02_history/index.php 27 Société Européenne des Satellites: http://www.ses-astra.com

strana 21

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci takovéto účely bývá označován jako news gathering (NG), v případě satelitního přenosu pak SNG a pokud jde o digitální, satelitní přenos, tak DSNG.

obr. 2-7: Čtecí zařízení pro reportéra NBC v terénu. Zachyceno z přenosového kanálu na satelitní družici Telstar 12.

Přenos obrazového signálu přes satelitní družici se uskutečňuje většinou v pásmech Ku a C. Obě tato pásma patří do mikrovlnného spektra a pro jejich příjem je zapotřebí speciální zařízení, které se pro různá pásma mírně liší. C-pásmo je koncepčně starší než Ku-pásmo, ale díky výhodám za nepříznivých povětrnostních podmínek se stále využívá a to zejména v jižní a severní Americe 28 a v Africe. Pro příjem C-pásma je však potřeba parabolická anténa o mnohem větším průměru (kolem 2 metrů), což je důvod, proč je ve zmíněných regionech k vidění více parabol o velkém průměru, než na jaký jsme zvyklí v Evropě, kde se pro satelitní vysílání používá zásadně Ku-pásmo, k jehož příjmu postačí ve středu vyzařovacího diagramu (pokrytí) družice parabola o průměru pouhých 45 cm. Tabulka tab. 7-2 přílohy uvádí část pásem C a Ku, které jsou určeny jednak pro vysílání signálu na družici („uplink“) a část pro příjem signálu z družice na Zemi („downlink“). Rozdělení těchto pásem opět specifikují standardy ITU. V dnešní době se přes satelitní družice vysílá jak analogově, tak i digitálně ve standardech DVB-S a DVB-S2 (více o digitálních standardech pojednává kapitola 2.7.2). 2.4.1.3 Kabelová TV Pro domácnosti ve Spojených státech znamená kabelová televize asi tolik, jako pro Evropu satelit. Pravděpodobně ještě více, když si uvědomíme, že první vysílání v kabelové síti se v USA uskutečnilo již na konci 40. let. Důvod pro šíření televizního signálu po kabelu byl velmi jednoduchý a to špatný terestrický příjem v mnoha lokalitách, kde pouze kabel představoval ideální možnost pro kvalitní příjem. Kabelovému šíření televizních a rádiových programů začaly od poloviny 70. let pomáhat rovněž satelitní družice, které se využívaly pro přenos signálu od broadcastera na rozvodnou stanici kabelové TV. Televizní signál se v klasických kabelových systémech k divákům šíří přes koaxiální nebo optický kabel, analogově nebo digitálně (DVB-C) a to ve frekvenčních pásmech VHF a UHF. Optických kabelů se však většinou používá pouze pro přenos na delší vzdálenosti, ale pro spojení místní rozvodné kabelové stanice s jednotlivými domácnostmi se již využívá kabelů koaxiálních. Šířka pásma, vymezeného pro kabelovou televizi, záleží

28

Digitální satelitní vysílání DTH („direct to home“) se již provozuje v Ku-pásmu.

strana 22

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci na místních regulačních orgánech. Například v USA jsou pro kabelovou TV vyhrazeny frekvence v rozsahu 50-550 MHz, někdy až do 1 GHz (podle [ANSC]). 2.4.1.4 MMDS Tato forma pozemního vysílání se uskutečňuje na mikrovlnných frekvencích v rozmezí zhruba 2,2 – 2,7 GHz a k příjmu je zapotřebí speciální anténa a přijímač. Podobně jako terestrického vysílání, i mikrovlnný přenos, známý pod zkratkou MMDS, trpí nedostatečnou kapacitou, která činí podle [WIK2] pouhých 100 Mbps. V rámci těchto 100 Mbps je nutné počítat s rezervou na korekci chyb, čímž se efektivní kapacita sníží na hodnotu kolem 66 Mbit pro přenos videa. Tato kapacita je při digitálním využití postačující zhruba pro 20 televizních programů. Z toho vyplývá, že kapacita MMDS je použitelná pouze pro šíření menší programové nabídky, většinou jako, alespoň částečná, náhrada v případě nedostupnosti vysílání kabelové televize v určitých lokalitách. I přesto, že MMDS je spíše na ústupu a frekvence se přerozdělují pro jiné účely, stále lze najít lokality, ve kterých se takto vysílá. V České republice takto vysílá například provozovatel kabelové televize Karneval či Imperium TV. Jedná se však o placenou službu a vysílání je tedy kódováno. Lze předpokládat, že takovéto vysílání nebude mít příliš dlouhou budoucnost a s nástupem DVB-T bude pravděpodobně ukončeno. Současnost MMDS vysílání společnosti Karneval Media v ČR popsal pro potřebu tuto práce CATV Product Manager společnosti Karneval Media Petr Kacafírek následovně: „Karneval v této chvíli provozuje 6 TV kanálů v nadstavbě pásma MMDS od 2252 MHz a to ze dvou vysílačů na Panském vrchu u Litvínova a z vodárenské věže v Teplicích (část Nová Ves). Vysílání není komerčního charakteru. Celé pásmo MMDS kromě výše uvedených kanálových pozic bylo před 3 lety uvolněno pro UMTS. 2 roky jsme využívali 6 kanálových pozic pro distribuci vybraných programů na malé stanice Karnevalu na území okresů Most a Teplice. Vysílání probíhalo v analogové podobě. Od začátku roku 2006 jsme převedli 3 TV kanály z analogové distribuce na digitální a to jako test provozu digitální kabelové televize po MMDS. Výsledky jsou velmi dobré, nicméně o komerčním provozu s 5 multiplexy a 1 analogovým kanálem nebylo doposud rozhodnuto.“

2.4.1.5 Optický kabel Přenos po optickém kabelu od broadcastera až ke konečnému příjemci byl dříve doménou pouze profesionálních přenosů. Nejvýznamnější takovou trasou je dodnes propojení východního pobřeží Ameriky (New Yorku) a Evropy (Londýna) podoceánskými optickými kabely, které se využívají, mimo jiné, pro přenos digitálních video signálů. Konkrétně lze zmínit například přenos amerických programů společnosti NBC Universal – MSNBC a CNBC, jejichž obsah je dále částečně šířen v Evropě a na blízkém východě. Důvodem přenosu videa na velkou vzdálenost po optických kabelech je zejména vyšší spolehlivost než při přenosu po satelitu, který je poměrně snadno ovlivnitelný počasím. Pokud je v zájmu broadcastera doručit například důležitý sportovní přenos nebo jinou významnou událost na druhý konec planety, pak je ideální zajistit jak satelitní, tak kabelový přenos pro případ, že jedna z tras selže.

strana 23

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Vzhledem k tomu, že lze přenášet jakákoliv data není video přenášené po optickém kabelu nijak omezeno, co se formátu týče. Jedním ze zprostředkovatelů takovýchto spojení je například britská telekomunikační společnost NTL se svým end-to-end řešením přenosu videa 29, které kombinuje optické kabely a satelitní přenos pro doručení videa na místo určení kdekoliv na světě. Dále se začalo optických kabelů využívat pro rozvody klasické kabelové televize a poslední novinkou je přenos videa po optických kabelech přes IP protokol až do domácnosti. Takové vysílání je označováno jako FTTH (Fiber to the Home) a v České republice je zatím, v roce 2006, poskytováno ve velmi malé míře společností T-Systems, jako součást internetového připojení viaGIA 30, dosahujícího rychlosti až 100 Mbps. 2.4.1.6 Internet a jiné IP sítě Když hovoříme o „internetovém“ vysílání, musíme rozlišit, zda se jedná o vysílání v síti Internet nebo pouze o vysílání využívající internetového protokolu. V prvním případě, tedy při vysílání v síti Internet se může jednat o živé vysílání, kdy broadcaster představuje server a příjemci vysílání klienty nebo o vysílání předem připraveného obsahu, který je posílán klientovi ze serveru na vyžádání a to vždy od svého začátku. Živé vysílání se označuje jako webcasting a nejrozšířenějšími technologiemi pro tato vysílání jsou Windows Media 9 a řešení známé společnosti Real Networks. Klasické využití webcastingu představují například souběžná vysílání zpravodajských stanic, jako je například vysílání ČT24 31 na Internetu. Videokonference či E-learningové aplikace nebývají označovány za webcasting, protože samotný výraz „webcasting“ pochází ze spojení „web“ a „broadcasting“, přičemž tato využití jsou určena spíše pro úzký okruh diváků. Pokud jde o jiné než živé vysílání, jedná se o velmi jednoduchý koncept, kde je obsah uložen na pevném disku serveru a klient si pouze vyžádá data od serveru, který mu je pošle ve stanoveném formátu a pokud je přenosová trasa přetížena, data na klienta „počkají“ a jsou doručena později bez ztráty obsahu. Vzorovým příkladem může být YouTube, ale i jakékoliv jiné video umístěné na serveru, včetně placených služeb, které takto umožňují sledovat i celé nové filmy či jiný placený obsah. Pak hovoříme o Video on Demand (VoD, či video na požádání). V případě druhém se pak vysílání může uskutečňovat i mimo klasický Internet, ale k přenosu dat se stále využívá internetový protokol. Takové vysílání se dnes rozvíjí v České republice pod označením IPTV v sítích společností Telefónica O2 či T-Systems (stav 10/2006). Jedná se však o soukromé sítě, mimo jejichž rámec vysílaný obsah nezasahuje. To, že ve stejných sítích s IPTV je společně šířen i Internet je zcela nepodstatné, akorát tento fakt vyhovuje definici „Triple Play“, která označuje síť, která je zároveň využívána k šíření televize, Internetu a telefonních hovorů. Této definici vyhovují sítě označované ADSL2+. 29 30 31

Více informací: http://www.ntl.com/mediacentre/press/display.asp?id=109 Více informací: http://www.viagia.cz/html/index.php Živé vysílání: http://vysilani.ct24.cz

strana 24

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Vysílání většinou směřuje přes libovolnou trasu od broadcastera k poskytovateli IPTV, který následně vysílání šíří do své IP sítě a vybírá od zákazníků poplatky. Video on Demand funguje na stejném principu jako v síti Internet. Vysílání prostřednictvím IP protokolu se zásadně liší od všech výše popsaných tras, které pro šíření signálu využívají frekvenčního spektra. U terestrického, satelitního či kabelového vysílání totiž nezáleží na počtu diváků, kteří videosignál přijímají. Pro broadcastera není důležité, zda vysílání sleduje jeden člověk nebo jeden milion (tedy samozřejmě z technologického hlediska, nikoliv finančního). Počet diváků „napojených“ na vysílání totiž nijak neovlivňuje kvalitu ani propustnost přenosové trasy. Jedná se o „routovací“ schéma známé pod názvem „broadcast“. Přenos v sítích využívajících IP protokolu je však komplikovanější, protože každý dodatečný divák znamená také dodatečnou zátěž na kapacitu sítě a klade vyšší požadavky na technologické vybavení broadcastera. Jak velká je tato zátěž konkrétně záleží na schématu přenosu. Tato schémata srovnává podkapitola 2.4.2. Pro profesionální využití se tento způsob vysíláním příliš nevyužívá, protože zdaleka nedosahuje spolehlivosti satelitního nebo kabelového přenosu, na kterém lze jasně vymezit kapacitu pro určitou službu. 2.4.2 „Routovací“ schémata Pojen „routovací schéma“ zde představuje výběr cesty, po které se signál šíří od broadcastera k divákovi, přičemž výběr tohoto schématu je důležitý zejména při šíření signálu po počítačových sítích. Schémata spojená se šířením videosignálu jsou následující: 2.4.2.1 Broadcast V tomto schématu existuje jeden vysílač, jehož signál může být zachycen všemi koncovými zařízeními v jeho dosahu a počet těchto zařízení nemá vliv na zatížení přenosové cesty, poněvadž signál je v podstatě šířen „vždy a všude“. Vysílání využívající technologie broadcastingu v podstatě využívá toho, že cesty určené pro tento způsob přenosu počítají s neustále plným využitím kapacity. Praktickými příklady jsou terestrické, kabelové či satelitní vysílání, která pro šíření signálu využívají přidělených frekvencí, a i když zrovna signál nikdo nepřijímá nebo dokonce ani nevysílá, tyto frekvence jsou stále obsazené a nejsou k dispozici pro alternativní využití. Tento koncept se v rámci soukromých sítí bude pravděpodobně velmi pomalu, ale jistě, ubírat směrem k multi- a unicastu. Můžeme totiž předpokládat, že například stávající kabelový operátoři na území České republiky ve středně vzdálené budoucnosti přejdou ze stávajícího analogového a DVB vysílání na vysílání šířené přes internetový IP protokol, čímž se i v těchto sítích otevře možnost alternativních, efektivnějších, cest pro „putování“ signálu. Naopak účelem, pro který je broadcasting zcela nepřijatelný je šíření signálu v síti Internet 32 a to z toho jednoduchého důvodu, že všudypřítomné vysílání by zbytečně snižovalo disponibilní kapacitu této sítě. Stačí si totiž uvědomit, že rychlost připojení k Internetu je ve srovnání se satelity, kabelem či dokonce terestrickými vysílači mnohem 32

Na rozdíl od uzavřených sítí, například LAN, jejichž kapacita může broadcasting v omezené míře zvládat.

strana 25

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci nižší. Například jen jeden program šířený digitálním terestrickým vysíláním využívá přenosové rychlosti až 4,8 Mbps 33. I kdybychom využili lepší kompresní technologie než současného MPEG-2, stále by se jednalo o vysílání, které by pro většinu lidí připojených k Internetu bylo technicky nedostupné a pro další miliony by akorát zbytečně snižovalo potenciální rychlost Internetu. 2.4.2.2 Multicast Problém nasazení broadcast-technologie v IP sítích řeší právě multicast. Tato technologie umožňuje vysílání videa (a jiných dat) takovým způsobem, že je posíláno pouze k těm klientům, kteří si tento obsah výslovně vyžádají. Pokud se tedy v daný čas vyskytuje pouze jeden divák, data jsou posílána pouze k tomuto divákovi. Stále se však jedná o multicast, protože se kdykoliv může napojit někdo další a přijímat ten samý obsah, v tu samou dobu. Hlavní podstata této technologie spočívá v nalezení té nejvhodnější cesty pro data. Vznikají tak sítě, které kromě samotných rozvodů obsahují i tzv. „routovací body“, které přebírají data od serveru a posílají je dále, dalším takovýmto bodům, tudíž samy fungují jako další server, přičemž původní server již nenese zátěž na další distribuci dat. Stejně jako broadcasting, i multicasting se týká zásadně živého vysílání a označuje se jako „one-to-many“, čili vysílání jednoho zdroje pro mnoho diváků. Pro vysílání z různých datových skladů se uplatňuje další technologie – unicast. Hlubší technické informace o multicastu je možné nalézt například v referátu M. Bukovského [BUKM]. 2.4.2.3 Unicast Tato technologie zde není, aby konkurovala broadcastingu či multicastingu, nýbrž aby je doplnila o možnost individuálního („one-to-one“) přenosu videa (a jiných dat) v IP sítích. Vzhledem k tomu, že unicast oproti multicastingu kapacitu sítě nijak nešetří, je využíván především pro účel doruční placeného nebo profesionálního obsahu, nikoliv pro masové šíření živého videa. Výhoda unicastu spočívá především v kontrole diváka, který může díky protokolu RTP 34 (Real-time Transport Protocol) určit, odkud chce vyžádaný obsah přehrávat a může například i „přetáčet“, aniž by bylo nutné stahovat celý obsah na lokální disk. Tento obsah je uložen na nějakém headendu poskytovatele v datovém skladu souborů, určených pro toto šíření. Naopak nevýhodou je právě neefektivní využití sítě, kdy server musí pro každého diváka posílat téměř stejná data zvlášť. Tato nevýhoda je mnohokrát znásobena v případě, že server posílá dokonce zcela shodný obsah ve zcela stejný čas. V takovém případě je samozřejmě vhodnější použít multicast, pokud to však technologické vybavení výše popsaných routovacích bodů umožňuje.

33 34

Naměřeno v říjnu 2006 na programu ČT2 v síti Českých radiokomunikací (multiplex A). Definuje RFC dokument 3550: http://tools.ietf.org/html/rfc1889

strana 26

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.4.2.4 Uplatnění schémat v rámci multimediálního IS Jak již bylo uvedeno, existují dva způsoby zprostředkování videa prostřednictvím informačního systému. Jedním způsobem je přehrání předem připraveného obsahu ze souboru (On Demand) a druhý způsob představuje živé vysílání obsahu. Tento živý přenos dále můžeme podle kapitoly 2.1.3 rozdělit na vysílání právě probíhající události nebo vysílání ze záznamu. V případě prvního způsobu je jedinou použitelnou metodou šíření obsahu k divákovi unicast, který mezi IS a divákem zavádí soukromý komunikační kanál, po kterém probíhá přehrávání videa přes nějaký z protokolů (HTTP 35, MMS 36, RTSP 37). V případě živého vysílání, tedy kdy je stejný obsah přijímán všemi uživateli, je ideální využít multicast. Bohužel nastavení sítě pro účely multicastu není zdaleka tak snadné, jako zřídit obyčejné unicastové vysílání. Všechna zařízení v rámci sítě totiž musí být na multicast nakonfigurována a například levné routery pro domácí použití funkci multicast vůbec nepodporují. Z tohoto důvodu je multicast realizovatelný zejména v intranetových a jiných soukromých IP sítích, kde je možnost tomuto nastavení věnovat speciální pozornost. V rámci Internetu se tedy většinou musíme smířit s unicastem. Pro IS, pro který není prioritní spolehlivost, nýbrž poskytování video-obsahu pro mnoho uživatelů stojí za zvážení také P2P 38 technologie, známá především ze světa nelegálního sdílení souborů na Internetu. V rámci P2P sítě je každý příjemce videa zároveň jeho odesílatelem dalším příjemcům, kteří opět video odesílají dále. Na tomto principu funguje například program pro sledování živého vysílání TVUPlayer 39. 2.4.3 Kritéria výběru přenosové trasy Existují různé modely šíření obrazového obsahu k cíli. V praxi se většinou setkáváme s modelem, kde se broadcaster snaží svým vysíláním pokrýt co největší území, aby byl signál dostupný pro velký počet diváků. Někdy však naopak stačí doručit signál na jedno konkrétní místo, jednomu konkrétnímu zákazníkovi. Před broadcasterem nyní leží rozhodnutí o tom, jakou zvolit pro přenos obsahu trasu. Při tomto výběru záleží především na: • • • • • •

35 36 37 38 39

dostupném počtu diváků, pro které je vysílání určeno možnosti využití pro ad hoc přenosy požadované kapacitě přenosové trasy požadované kvalitě přenášeného videa finančních možnostech broadcastera právních, technologických, geografických a dalších okolnostech

Hypertext Transfer Protocol Microsoft Media Services Real Time Streaming Protocol Peer-2-Peer WWW stránky TVU: http://tvunetworks.com/

strana 27

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.4.3.1 Dostupnost pro diváka Tabulka tab. 2-1 srovnává různé přenosové trasy z hlediska dostupnosti pro potenciální diváky. tab. 2-1 Srovnání distribučních tras podle kritéria dostupnosti pro diváka.

Vysílání

Pro

Proti

• Vysílání je dostupné pro každého v dosahu vysílače, bez nutnosti vlastnit složité přijímací zařízení.

• Omezeno na vysílání uvnitř daného území, většinou jednoho státu. Protože každý stát má své vlastní pozemní vysílání, které se uskutečňuje na stejných frekvencích, podstatný přesah signálu je zcela vyloučen.

satelitní

• Vysílání je většinou dostupné pro stovky milionů diváků, kteří se mohou nacházet i na jiných světadílech a přitom přijímat stejný signál.

• K příjmu některých signálů v různých lokalitách je zapotřebí různá velikost satelitní antény (zhruba 0,4 – 3,6 metrů). • Autorská práva často nutí broadcastera signál kódovat, v následku čehož je vysílání dostupné pouze pro platící diváky, kteří žijí na území, pro které byla autorská práva nakoupena 40.

kabelové

• Z [POHL] vyplývá, že domácností, které mohou v ČR přijímat kabelovou televizi je až 1,4 milionů.

• Kabelová televize je však vhodná pouze pro šíření signálu do domácností a to navíc pouze do takových, které se nachází v lokalitách s velkou hustotou obyvatelstva. V lokalitách s nízkou hustotou se zkrátka nevyplatí pokládat kabely.

optický kabel

• Velmi spolehlivé doručení videa (a jiných dat) konkrétnímu divákovi.

• Optických sítí je dosud velmi málo a jejich hlavním úkolem je poskytovat vysokokapacitní spojení mezi stanovenými uzly (kterých je velmi málo). • Domácností s optickým připojením k Internetu, schopných příjmu videa přes IP protokol i broadcasterů je mnohem méně než v případě satelitu či kabelu. Jedná se tedy pouze o doplněk, nikoliv náhradu ostatních tras.

MMDS

• Alternativa pro domácnosti bez možnosti příjmu kabelové televize.

• Vhodné pouze pro pokrytí menšího území (dosah vysílače je obvykle kolem 25 km – podle [WIK2]).

internetové

• Dostupné pro každého s dostatečně rychlým přístupem k Internetu.

• Nutnost vlastnit poměrně složité zařízení a platit zprostředkovateli za přístup k Internetu.

terestrické

40 Překonat problém autorských práv se dosud nepodařilo ani v rámci Evropské Unie, kde každá země musí nakupovat vysílací práva zvlášť.

strana 28

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci • V mnoha lokalitách není rychlost dostačující pro sledování televizního vysílání. IPTV

• Vzhledem k tomu, že se vysílání IPTV nachází teprve ve svých počátcích, výhodu oproti jiným formám šíření signálu z hlediska dostupnosti pro diváka bychom hledali jen těžko. Výhled do budoucnosti je však velmi příznivý.

• Nutnost nákupu nového přijímače. • Dosud velmi malý výběr poskytovatelů.

2.4.3.2 Ad hoc přenosy V rámci tohoto kritéria lze rozlišit dvě hlavní orientace broadcastera. Tou první je trvalý nebo alespoň pravidelný přenos videosignálu, typický pro klasické televizní vysílání. Každý příjemce tohoto signálu již ví kdy a kde signál nalézt, což je také v zájmu broadcastera. Druhá orientace pak představuje sporadický přenos, který se uskutečňuje pouze jako příčina nějaké události, jako jsou například válečné konflikty. V takové situaci musí broadcaster zajistit co nejrychleji přenosovou trasu pro své vysílání. Trasu si může broadcaster zajišťovat sám nebo si ji může pouze pronajímat od různých zprostředkovatelů. Pokud si broadcaster trasu zajišťuje sám, většinou má na delší dobu pronajatu kapacitu některé přenosové trasy, kterou využívá pro své vlastní přenosy a pokud není zrovna co přenášet, pustí zaměstnanci kontrolního centra v New Jersey například DVD nebo filmový kanál HBO pro své kolegy v Baghdádu. Toto je skutečně konkrétní příklad využití satelitního přenosového kanálu NBC News společnosti NBC Universal, určeného pro spojení USA s reportéry umístěnými ve Středním východě. Situaci dokládá obrázek obr. 2-8.

obr. 2-8: NBC News však využívá své přenosové kanály i pro zábavnější účely. Na tomto obrázku vidíme spořič obrazovky DVD přehrávače. Předtím zde hrál celý film. Obrázek zachycen opět z přenosového kanálu NBC News „DAD-5“ na družici Telstar 12 na 15° západně.

Zprostředkování přenosové trasy lze využít zejména v oblastech, kde samotný broadcaster žádnou vlastní přenosovou trasou nedisponuje. Takových přenosů se uskutečňují stovky až tisíce každý den. Mezi nejznámější společnosti poskytující takové služby patří například francouzský GlobeCast 41, přenášející video všeho druhu – 41

WWW stránky: http://www.globecast.com

strana 29

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci zpravodajství, sport i zábavu. Na obrázku obr. 2-9 je možno vidět konkrétní případ sporadického vysílání, uskutečňovaného přes satelit společnostmi British Telecom a GlobeCast. V obou případech se jedná o přenos ze Spojených států do Evropy.

obr. 2-9: Nalevo: přenosový kanál pro FOX, zprostředkovaný British Telecom. Napravo: přenosový kanál pro Comedy Central a pořad „Colbert Report“, zprostředkovaný společností GlobeCast.

Sporadické přenosové kanály, také nazývané „feedy“, jsou určeny především pro takové příjemce, kteří vysílaný obsah dále vkládají do svého vlastního vysílání a to buď živě nebo přijaté video nejdříve upraví a pak odvysílají, například s vlastním komentářem a v případě amerických a evropských stanic i s takzvaným „očištěním“, což je v podstatě cenzura záběrů z válečných zón. Vysílání těchto kanálů bývá většinou kódováno a to zejména z toho důvodu, že příjemci jsou velmi přesně definováni. Obrázek obr. 2-10 ukazuje praktické využití takového přenosového kanálu, konkrétně pro zpravodajské účely.

obr. 2-10: První 3 obrázky zachycují reportérku Ashleigh Banfield na satelitním přenosovém kanálu pro MSNBC v New Jersey z Pákistánu. Obrázek vpravo dole již ukazuje konkrétní využití videa z tohoto přenosového kanálu ve vysílání samotného zpravodajského kanálu MSNBC.

tab. 2-2 Srovnání distribučních tras podle kritéria možnosti ad hoc přenosů.

Vysílání

strana 30

Pro

Proti

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci terestrické satelitní

kabelové

• Vysoká kapacita dostupných satelitů nad všemi kontinenty umožňuje zřídit novou přenosovou trasu i během několika minut.

-

• Nedostatek frekvencí znemožňuje jejich využití pro sporadické přenosy. • Finančně a technicky náročný způsob sporadických přenosů na straně broadcastera, který musí disponovat vlastním satelitním uplinkem nebo využít služeb nějakého zprostředkovatele. • Opět nedostatek frekvencí neposkytuje kapacitu pro sporadické přenosy. • Rovněž povaha kabelových sítí, tedy většinou malých, lokálních sítí není pro takové přenosy atraktivní.

optický kabel

• Optické kabely disponují vysokou přenosovou kapacitou a jsou ideální pro spolehlivý přenos videa mezi dvěma body.

• Tato možnost přenosu není zdaleka tak flexibilní jako satelitní přenos a v případě neočekávaných a narychlo zřizovaných přenosů je tedy málokdy použitelná.

pozemní mikrovlnné (nikoliv jen MMDS)

• Stále využívaný způsob sporadického přenosu videosignálu na kratší vzdálenost bez nutnosti použití sofistikovanějších technologií. Přenosový vůz je vidět na obrázku obr. 2-11.

• Omezená vzdálenost přenosu je dále komplikována přírodními překážkami. • Frekvence musí být broadcasterovi přiděleny místní autoritou a počet těchto frekvencí je omezen.

internetové

• Nejjednodušší a nejlevnější způsob zřízení celosvětového přenosového kanálu. • Každý s dostatečně rychlým připojením k Internetu může odesílat a přijímat video.

• Poměrně nízká spolehlivost. • Stále omezená kvalita rychlosti připojení v mnoha lokalitách nebo dokonce lokality zcela bez možnosti připojení k Internetu.

IPTV

• Teoreticky platí stejné výhody jako u internetového vysílání…

• … ale vzhledem k tomu, že IPTV označuje malé, soukromé sítě pro komerční distribuci televizních programů, jejich využití záleží pouze na úsudku provozovatele.

obr. 2-11: Přenosový vůz s anténou pro mikrovlnný přenos. Obrázek převzat z encyklopedie Wikipedia, copyright se na tento obrázek nevztahuje.

strana 31

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.4.3.3 Kapacita přenosové trasy Jelikož nároky na kvantitu a kvalitu přenášeného videa stále rostou, bylo by dobré srovnat různé přenosové trasy z hlediska jejich kapacity. Toto srovnání poskytuje tabulka tab. 2-3. V případě analogového vysílání je vše jasné – jedna frekvence znamená jeden video kanál. Ačkoliv se jedná o zastaralý způsob vysílání, stále se používá a domnívám se, že kompletní digitalizace nebude v Evropě dokončena dříve než za 5 let, tedy v roce 2012. Potřebná kapacita v rámci digitálního vysílání záleží na několika faktorech. Tím hlavním je použitá kompresní technologie, která ovlivňuje datový tok potřebný pro přenos videa a zvuku. Dále tuto kapacitu ovlivňuje poměr korekce chyb, tedy objem dat, která slouží k opravě chyb v digitálním signálu v reálném čase. Pokud si pod pojmem „kapacita“ chceme představit počet přenášených programů, pak i kvalita samotného obrazu patří mezi faktory potřebné kapacity. Obecně totiž platí, že čím nižší je kvalita, tím více se může přenášet programů. tab. 2-3 Srovnání distribučních tras podle kritéria přenosové kapacity.

Vysílání

Pro

terestrické

• V rámci digitálního terestrického vysílání (DVB-T) lze po jedné frekvenci o běžné šířce 8 MHz a při použití poměru korekce chyb 2/3 a modulace 64QAM přenášet zhruba 25 megabitů za sekundu 42. V současné době se v ČR počítá se třemi multiplexy, tedy s přenosovou rychlostí kolem 66 Mbps. Každý multiplex může obsahovat zhruba 6 televizních programů vysílajících v kompresní technologii MPEG-2, přičemž platí, že čím více programů, tím horší kvalita.

satelitní

• Kapacita jedné satelitní družice mnohonásobně převyšuje kapacitu jednoho terestrického multiplexu. Šířka jednoho transpondéru bývá 36 MHz, což je dostatečná kapacita buď pro jeden analogový program nebo pro data dosahující rychlosti kolem 40 Mbps. Podle KingOfSat 43 k 28.10.2006 využívalo přenosu přes satelitní družice v Evropě 4411 televizních programů a to je navíc počet bez stovek dalších přenosových kanálů.

42 43

Proti • Analogové vysílání v ČR umožňuje pokrytí pouze čtyřmi celoplošnými programy. Současné DVB-T v ČR zatím nepočítá s kompresní technologií MPEG-4, čímž se snižuje počet programů a vylučuje možnost přenosu ve vysokém rozlišení (HDTV). Pro broadcastera je velmi těžké získat tuto kapacitu (potřebuje licenci) a vzniká tak živná půda pro korupci.

-

Takový byl naměřen datový tok multiplexu A Českých radiokomunikací přijímačem Technisat DigiPAL2. WWW stránky KingOfSat: http://en.kingofsat.net

strana 32

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Pokud tedy broadcaster má dostatek finančních prostředků, vysílat přes satelit není z hlediska dostupné kapacity žádný problém. kabelové

• Technologie digitálního kabelového vysílání (DVB-C) je schopna zajistit přenos několika stovek televizních programů. Konkrétní test provedl Karel Mikuláštík ve svém článku [MIKK], kde uvádí: „Použitá modulace je 64QAM, symbolová rychlost pak 9600 MS/s, čemuž odpovídá užitečná přenosová rychlost přibližně 38 Mbit/s. V jednotlivých multiplexech je vždy do 8 televizních programů, na jeden program tedy vychází datový tok 4,75 Mbit/s.“

optický kabel

MMDS

internetové

IPTV

44 45

• Kapacita optického spojení pro účely telekomunikace se stále rozšiřuje a například spojení mezi kontinenty je odhadováno na několik terabitů za sekundu. Konkrétní příklad propojení je možno vidět na obrázku obr. 2-12. • Kapacita FTTH rozvodů ViaGIA v Praze dosahuje až 100 Mbps pro každého připojeného zákazníka 44. -

• Společně s rozšiřováním kapacity pod-oceánských kabelů roste i přenosová kapacita Internetu.

• Na rozdíl od satelitních družic, kterých se na oběžnou dráhu vejdou stovky, po klasickém (koaxiálním) kabelu lze přenášet pouze omezený objem dat, daný omezeným frekvenčním rozsahem. Většina z těchto kabelů je v ČR navíc dosud využívána pro analogové vysílání, což blokuje vstup nových broadcasterů.

-

• Kapacita záleží na frekvenčním pásmu, které je v dané zemi pro přenos vyhrazeno, přičemž současným trendem je toto frekvence přidělovat pro jiné služby. • Tato kapacita se však v každém případě nemůže srovnávat s kapacitou satelitu ani žádných kabelů, neboť se pohybuje v řádech desítek megabitů za sekundu. • Více než na kapacitě propojení kontinentů však záleží na kapacitě lokálních připojení. Ta je v mnoha místech nepostačující.

• Kapacitu zde nevnímáme tradičně, protože ke koncovému divákovi vždy proudí pouze jeden video stream v poměrně nízké rychlosti (řádově do 3 Mbps 45). Kapacita by tedy měla růst s počtem zákazníků. Otázkou však je, jak rychle si provozovatel může dovolit kapacitu rozvodů navyšovat.

Podle internetových stránek viaGIA. Podle Václava Hubičky z dřívějšího Českého Telecomu a jeho přednášky [HUBV].

strana 33

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

obr. 2-12: Příklad propojení optickými kabely – mapa propojení kontinentů poskytovaného telekomunikační společností AboveNet.

2.4.3.4 Kvalita přenášeného videa Samotná přenosová trasa ovlivní kvalitu přenášeného videa pouze v případě přenosu analogového signálu, který je velmi náchylný okolnímu rušení. V případě digitálního přenosu se však ve většině případů setkáme pouze s některou z extrémních situací – video je přijímáno ve stoprocentní kvalitě nebo není přijímáno vůbec. Pouze nekvalitní přenosová trasa, jako jsou například zkorodované kabely, může zapříčinit podstatnou ztrátu dat, která již není možno rekonstruovat, což vede k chybám v zobrazovaném videu. Více než přenosová trasa ovlivňuje kvalitu digitálního vysílání zvolená kompresní technologie a kvalita digitálních enkodérů. O této problematice detailněji pojednává kapitola 2.8. Vzhledem k výše zmíněným skutečnostem je následující tabulka rozdělena na analogové a digitální vysílání a přenosové trasy mohly být sloučeny do mnohem menšího počtu kategorií. Rozdíly mezi analogovým a digitálním vysíláním jsou blíže popsány v kapitole 2.5. tab. 2-4 Srovnání distribučních tras podle kritéria kvality přenášeného videa.

Vysílání terestrické satelitní kabelové MMDS

strana 34

Analogové • Odpůrci kvality digitálního vysílání mají pravdu v tom, že kvalita obrazu je mnohdy horší než v případě „starého, dobrého“ analogového vysílání. Je třeba si však uvědomit, že to je způsobeno vůlí poskytovatele, nikoliv digitální technologií. • Analogové vysílání je ve většině praktických případů rušeno nebo trpí slabým signálem a do obrazu se tak dostávají „duchové“ a zrnění či „rybičky“ v případě satelitního vysílání (viz obrázek

Digitální • Kvalita videa bývá často přizpůsobena kapacitě přenosové trasy. Toto přizpůsobení se provádí prostřednictvím výběru kompresní technologie a výší datového toku. Zejména v případě terestrického, satelitního a kabelového vysílání je však výběr kompresní technologie omezen technickou vybaveností diváka. Například naprostá většina domácností ČR je vybavena přijímači DVB-T/S/C pro technologii MPEG-2, která pro stejnou kvalitu vyžaduje zhruba dvojnásobně vyšší datový tok než

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

optický kabel

obr. 2-13). Pro opravdu čistý analogový příjem je zapotřebí velmi kvalitní signál, který je však pro většinu případů pouze nesplnitelným snem. • Hlavní nevýhodou analogového signálu, oproti signálu digitálnímu, je tedy kromě vysokého požadavku na přenosové pásmo rovněž jeho vysoká citlivost na kvalitu signálu, při které se i sebemenší rušení ihned projeví v přijímaném obraze a už nezáleží na tom, o jakou trasu se jedná.

novější technologie MPEG-4. • V profesionální sféře však nic nebrání vysílání signálů ve velmi vysoké kvalitě s použitím nejnovějších technologií. Takovým vysíláním je pro Evropu nyní HDTV využívající technologie MPEG-4, které se velmi pomalu, ale jistě rozjíždí i směrem na východ 46. Zatím se však jedná o velmi omezenou službu.

• Analogové vysílání videa prostřednictvím těchto tras neexistuje.

• Tato trasa není omezována technickým vybavením diváka, tudíž umožňuje použít ty nejnovější a nejefektivnější technologie, díky kterým je možné dosáhnout co nejlepší kvality obrazu.

internetové

• Prioritou sítě Internet není přenos videa, tudíž se jeho kvalita v praxi pravděpodobně nikdy nevyrovná jiným trasám, alespoň ne v tak masové míře. Smysl Internetu pro přenos videa je velmi snadná realizace takového přenosu a jeho ekonomičnost, přičemž kvalita hraje druhořadou roli.

IPTV

• V zájmu poskytovatelů bude nabízet co nejlepší kvalitu a zároveň použít ty nejefektivnější technologie, které budou šetřit kapacitu jejich sítě.

obr. 2-13: Tzv. „rybičky“ neboli slabý či rušený analogový satelitní signál.

46 Polská placená satelitní platforma „N“ od podzimu 2006 testuje HDTV vysílání. V ČR proběhly testy vysílání HDTV přes pozemní vysílání v DVB-T multiplexu Telefónica O2 v rámci veletrhu Invex–Digitex 2006.

strana 35

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.4.3.5 Finanční zátěž V mnoha případech hrají důležitou roli ve výběru přenosové trasy finance, jelikož rozdíly mezi různými způsoby přenosu jsou značné. Přestože získat přesná čísla není snadné, následující tabulka se snaží finanční náklady, spojené s různými přenosovými trasami, srovnat. tab. 2-5 Srovnání distribučních tras podle kritéria finanční zátěže.

Vysílání terestrické

• Aby soukromý provozovatel, usilující o udělení licence pro terestrické vysílání v ČR uspěl, musí vypracovat takový vysílací plán, který jednak schválí RRTV, a který dále vzbudí takový zájem u diváků, že se najdou sponzoři, kteří budou od broadcastera nakupovat vysílací čas pro svou reklamu. • Frekvence pro pozemní vysílání nejsou normálně volně „na prodej“, nýbrž v případě jejich nevyužití se pořádá soutěž o jejich přidělení. Finanční zátěž je zde tedy pro broadcastera představována cenou udržení vysílaného programu na takové úrovni, která je stanovena licencí. • Podle informací, které poskytl vedoucí Úřadu Rady pro rozhlasové a televizní vysílání Ing. Petr Bartoš, v.r. činí jednorázový správní poplatek žádosti o udělení oprávnění k provozování televizního vysílání 50.000 Kč a poplatek za obnovení licence pro vysílání po 12 letech na dalších 12 let činí rovněž 50.000 Kč, přičemž do 15.1.2005 tento poplatek pro celoplošné vysílání činil 200.000.000 Kč.

satelitní

• Kapacita satelitních družic je dostačující, ale není neomezená. Navíc geografická poloha příjemce určuje požadovanou velikost satelitní antény potřebné pro kvalitní příjem dané satelitní družice, přičemž z pohledu většiny příjemců satelitní televize v západní a střední Evropě je „nejpohodlnější“ příjem z družic Astra a Hotbird, pro jejichž příjem ve střední a západní Evropě postačuje parabolická anténa o průměru 50 cm, z čehož následně vyplývá nejvyšší cena za pronajatou kapacitu na těchto družicích. Mnoho broadcasterů tedy volí pro přenos svých signálů levnější družice, které jsou umístěny na méně atraktivních pozicích pro diváka. Avšak i ta nejlevnější družice stále představuje velmi nákladný způsob distribuce signálu. Například pronájem jednoho transpondéru pro přenos jednoho analogového signálu na družici NSS7, umístěné na 22° západně, by vyšel zhruba na 39 milionů Kč ročně 47. S využitím digitální technologie by se cena na přenos jednoho kanálu pochopitelně snížila a to až 7x 48. • Ačkoliv cena přenosu zůstává konstantní, nezávisle na počtu příjemců signálu, do ceny pronájmu satelitní kapacity se pochopitelně započítává i pokrytí signálem.

kabelové

• Protože klasické kabelové vysílání je provozováno soukromými poskytovateli, kteří někdy naopak broadcasterům platí poplatky za to, že jejich signál po síti šíří, jedná se z pohledu broadcastera o výhodnou formu šíření signálu uvnitř jedné země. • Ceny placené poskytovatelem za šířený program se velmi liší a nejsou zveřejňovány, ale je známo, že například měsíční poplatek za šíření hudební televize Óčko v kabelovém rozvodu se pohybuje kolem 2 Kč za předplatitele a poplatek za program CNN ve Spojených státech se pak pohybuje kolem 50 centů za předplatitele (podle [FLIJ]). • Tyto poplatky se pochopitelně výrazně liší u prémiových kanálů, za které diváci

47 Výpočet proveden podle cen uvedených na stránce http://www.satsig.net/ivsatcos.htm, která uvádí cenu $5,720 měsíčně za 1 MHz a za předpokladu, že šířka jednoho transpondéru v Ku pásmu pro analogový přenos přes družici NSS7 by byla 26 MHz. 48 Za předpokladu, že by byl pronajat transpondér o šířce pásma 36 MHz a vysílalo by se 10 programů.

strana 36

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci platí navíc. optický kabel

• Přenos videa po optickém kabelu patří sice mezi nákladnější způsoby přenosu, ale to především kvůli vysokým nákladům na provoz těchto sítí, nikoliv z kapacitních důvodů, neboť nabídka kapacity optických kabelů v mnoha místech převyšuje poptávku a ceny prudce klesají. • Konkrétní cena kapacity optického spojení mezi západním pobřežím Spojených států (Los Angeles) a Londýnem či Paříží činí podle společnosti Globecast zhruba 350.000 Kč ročně za 1 megabit, při uzavření smlouvy na 3 roky 49.

MMDS

• Tento způsob vysílání se používá jako alternativní cesta šíření „kabelové“ televize v těch lokalitách, kde by bylo pořízení výkopů a natažení koaxiálních kabelů neekonomické. Znamená to tedy, že příjmy poskytovatele musí být dostatečné na to, aby pokryly náklady na provoz MMDS vysílání. • Poplatek ČTÚ za jeden vysílač a celé obsazené pásmo činí 10.000 Kč ročně 50.

internetové

• Náklady na šíření videa po Internetu mohou být tak nízké, jaké jsou poplatky za připojení k síti Internet. Bohužel si musíme uvědomit, že v tomto případě budou náklady růst s každým dalším příjemcem videa, především pokud bude využito technologie unicast.

IPTV

• Stejně jako u kabelového vysílání, i zde tvoří náklady provozovatele IPTV jednak poplatky poskytovatelům obsahu (broadcasterům) a náklady spojené s udržováním a rozvojem sítě. Náklady jsou tedy poměrně snadno regulovatelné a v rámci každé IPTV sítě se mohou lišit. • IPTV zahrnuje však i nevýhodu každé IP sítě, tedy rostoucí náklady společně s rostoucím počtem příjemců videa, proto se jedná výhradně o placené služby.

2.4.3.6 Ostatní okolnosti Výběr přenosové trasy ovlivňuje řada dalších faktorů. Mezi ně patří technologické vybavení broadcastera. Když opomineme největší provozovatele televizního vysílání, málokterý broadcaster disponuje vlastní možností distribuce signálu přímo na přenosovou trasu. Zde se uplatňují různí zprostředkovatelé, jako je například již několikrát zmíněná společnost GlobeCast nebo česká společnost INTV 51 či CzechLink 52, kteří signál od broadcastera dopravují dále na cílovou přenosovou trasu. Výběr přenosové trasy však ovlivňují i geografické podmínky, které v mnoha případech určují směr vývoje šíření signálu v dané lokalitě. Satelitní družice sice pokrývají 100% určeného území, ale příjemce musí mít přímý, neblokovaný výhled na tuto družici. Přírodní překážky komplikují terestrické vysílání, které trpí existencí zcela nepokrytých a špatně pokrytých území a kabelové či internetové vysílání jsou především z finančních důvodů nerealizovatelné v lokalitách s nepříznivými zeměpisnými podmínkami, jakými jsou například horské vesnice. V neposlední řadě hraje roli právní prostředí. Čeští broadcasteři musí vlastnit licenci, kterou za správní poplatek přidělí RRTV. Konkrétní příklad udělené licence je uveden v části 7.2 přílohy. V případě kabelového a satelitního šíření zahraničních signálů (prostřednictvím českého zprostředkovatele a pro český trh) postačí pouze registrace, pokud je program držitelem licence v jiné zemi (a tato cizí licence většinou musí 49 50 51 52

Informaci za GlobeCast poskytla Rosie Venner ([email protected]) v říjnu 2006. Informaci poskytl CATV Product Manager společnosti Karneval Media Petr Kacafírek v říjnu 2006. WWW stránky INTV: http://www.intv.cz WWW stránky CzechLink: http://www.czechlink.cz

strana 37

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci obsahovat určení pokrytého území). Internetové šíření pro změnu nevyžaduje žádné speciální povolení a vysílání v IPTV sítích je z právního hlediska doposud považováno za shodné s vysíláním klasické kabelové televize. 2.4.4 Výběr nejlepší přenosové trasy Na základě výše uvedeného zhodnocení lze vyvodit závěr pro 3 různé subjekty. Výběr je uskutečňován pomocí tabulky, která vyhodnocuje 7 přenosových tras v závislosti na 5 hlavních kritériích. Každému z kritérií byla u různých subjektů přidělena jiná váha a nakonec byl vypočítán vážený průměr. Hodnocení je doplněno o grafický prvek 3 značek, ke kterým se váže bodové hodnocení na stupnici 1-3, přičemž 1 představuje nejhorší volbu a 3 naopak volbu nejlepší: Æ (1), Ž (2), Å (3). Hodnocení používá následující zkratky pro šíření videa: TER (pozemní), SAT (satelitní), C (kabelové), FO (optický kabel), MW (pozemní mikrovlnné), INET (Internet), IP (soukromé IP sítě) a tyto zkratky pro kritéria: DPD (dostupnost pro diváka), ADH (ad hoc přenosy), KAP (požadovaná kapacita), KV (požadovaná kvalita) a FIN (finanční nákladnost). Pro toto srovnání uvažujeme již pouze digitální přenos. 2.4.4.1 Pro komerční televizní vysílání Za komerční televizí vysílání považuji takové vysílání, jehož smyslem je vydělat co nejvíce peněz prodejem reklamy nebo předplatného. tab. 2-6 Výběr přenosové trasy pro komerční TV vysílání. trasa / kritérium DPD ADH KAP KV FIN Průměr

váha

TER

SAT

C

FO

MW

INET

IP

0,5 0,0 0,3 0,1 0,1 X

Å

Å

Ž

Æ

Æ

Ž

Æ

Å

Æ

Å

Å

Ž Ž

Å

Å

Å

Æ

Å

Ž

Å

Ž

Ž Ž Ž Ž

Æ

Æ

Å

Ž

Å

Å

Å

Ž (2,4)

Å (2,8)

Ž (2,4)

Ž (1,9)

Æ (1,3)

Ž (2,1)

Å (2,5)

Æ Å Å

Největší váhu bylo nutné přidělit dostupnosti pro diváka, protože počet diváků je přímo úměrný ziskům. Kapacitě byla přidělena rovněž vyšší váha, protože čím více programů může být vysíláno, tím více je možné „nalákat“ diváků. Ostatní kritéria jsou již méně podstatná, protože bývají zpravidla velmi dobře zajištěna a tudíž nemají přímý vliv na primárná cíl společnosti – vydělávat peníze prodejem vysílacího času. Zcela bylo vypuštěno kritérium ad hoc přenosů, kterými se tyto subjekty nezabývají. Nejlépe zatím hodnotím vysílání přes satelit. Satelit je teoreticky dostupný pro 100% obyvatelstva a poskytuje podstatně vyšší kapacitu než pozemní vysílání. Díky této kapacitě je možné vysílat ve vysoké kvalitě.

strana 38

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Velice zajímavě vypadá rovněž vysílání v IP sítích, které zatím brzdí velmi nízký počet takto provozovaných sítí. V následujících letech, obzvláště se stálými komplikacemi DVB-T vysílání, však pro vysílání v rámci soukromých IP sítích vidím velmi příznivou budoucnost. Teoreticky je toto vysílání totiž dostupné pro kohokoliv s telefonní přípojkou. 2.4.4.2 Pro zpravodajské služby Cílem zpravodajských služeb je doručit obrazový materiál v co nejkratší době na požadované místo. tab. 2-7 Výběr přenosové trasy pro zpravodajské služby. trasa / kritérium DPD ADH KAP KV FIN Průměr

váha 0,0 0,6 0,2 0,15 0,05 X

TER

SAT

C

FO

MW

INET

IP

Å

Å

Ž

Æ

Æ

Ž

Æ

Å

Æ

Å

Å

Ž Ž

Å

Å

Å

Æ

Å

Ž

Å

Ž

Ž Ž Ž Ž

Æ

Æ

Å

Ž

Å

Å

Å

Æ (1,35)

Å(2,9)

Ž (1,65)

Å(2,95)

Ž (2,45)

Ž (2,05)

Ž (1,8)

Æ Å Å

Nejdůležitějším kritériem je schopnost přenosové trasy zprostředkovat přenos bez složitých jednání. Tomuto kritériu byla tedy přiřazena nejvyšší váha. Na dalším místě je kapacita. V případě mimořádných událostí totiž trpí některé přenosové trasy nedostatkem kapacity. Kvalita je až na dalším místě, neboť v mnoha situacích je důležitější informaci doručit, než se starat o její estetický vzhled. Počet dostupných diváků nás nezajímá vůbec, protože divák je ve většině případů pouze jeden (maximálně několik desítek), který je pro příjem patřičně vybaven jak po technické, tak finanční stránce. Na výsledky se však musíme podívat blíže, protože nejsou tak jednoznačné. Nízká výhodnost terestrického, kabelového a IP vysílání pro zpravodajské služby není překvapivá, stejně tak, jako jasná výhoda satelitního přenosu a optických kabelů, což jsou také nejpoužívanější metody pro mezinárodní přenos videa. Poměrně dobře však musíme ohodnotit také mikrovlnný přenos. Je si však třeba uvědomit, že se jedná pouze o přenosy na krátkou vzdálenost, tedy pouze na lokální úrovni. Pro přenos na větší vzdálenost je pozemní mikrovlnný přenos zcela nepoužitelný. Internet je pro přenos velmi lákavou trasou, ale vzhledem k tomu, že signál nemusí mít vždy zcela bez-překážkové „putování“, bylo by lepší volit nějakou ze spolehlivějších tras, kterým hrozí menší riziko ztráty spojení. 2.4.4.3 Pro živé video v multimediálním informačním systému O informačním systému jsem zatím hovořil pouze jako o systému počítačovém s uloženými video soubory, které byly pro uživatele systému vždy dostupné. Součástí mnoha informačních systémů jsou však například také videokonference. Jako hlavní výhody živého přenosu videa bych označil následující: strana 39

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci • Videokonference zprostředkovávající živý přenos videa zároveň vytváří téměř plnohodnotnou, oboustrannou mezilidskou komunikaci v reálném čase a všechny zúčastněné strany mohou lépe činit rozhodnutí, když se vzájemně vidí. • Do videa je možné průběžně zasahovat a přizpůsobit tak přenos měnícím se okolním podmínkám. • Živé video může působit jako „rámovací“ nástroj, do kterého jsou vkládány předem připravené příspěvky (například úvod k následující, předtočené, prezentaci a následný živý závěr a prostor pro dotazy). Naopak rizikem živého vysílání videa jsou zejména: • Obecně nižší pravděpodobnost bezproblémového průběhu, způsobená větším množstvím techniky, potřebné k realizaci takového přenosu a také vyšší náročností na lidské schopnosti vystupujících. • Neopakovatelnost, která je zapříčiněna průběhem videa v reálném čase. Bez složitého záznamového zařízení se není možné vrátit k některé z předchozích částí a poté bez přerušení toku souvislostí pokračovat dále. Jako příklad multimediální konference může posloužit poměrně starý program Microsoft Netmeeting, který zúčastněným osobám umožňoval komunikovat v podobě textových zpráv, hlasu, jednoduchého kreslení, přenosu videa z kamery připojené k PC a také pomocí interaktivních prvků, kterým bylo například sdílení pracovní plochy ve Windows. Pro tento multimediální IS je zajisté nejvhodnější přenos po Internetu nebo po vlastní IP síti, kterou v mnoha případech podnik disponuje a jen ve výjimečných případech je pro přenos videa potřeba zvolit například satelitní přenos. Existují však i takové informační systémy, jejichž video-části nejsou na komunikaci přes počítač vůbec vázány. Jedná se například o přenos videa na vzdálené televizní obrazovky, umístěné na veřejných prostranstvích a poskytující informace pro veřejnost. S ohledem na výše uvedené byly stanoveny váhy kritérií pro následující hodnocení. Nejvyšší váha byla přidělena dostupnosti pro diváky (zde spíše „uživatele“) a finanční nákladnosti, přičemž váha nejnižší byla přidělena kvalitě. Domnívám se totiž, že multimediální informační systém by měl být provozován co nejefektivněji, aby poskytoval co nejširší informace, pro co nejvíce uživatelů a to i za cenu nižší vzhledové kvality. tab. 2-8 Výběr přenosové trasy pro multimediální IS. trasa / kritérium DPD ADH KAP KV FIN Průměr

váha

TER

SAT

C

FO

MW

INET

IP

0,3 0,1 0,2 0,1 0,3 X

Å

Å

Ž

Æ

Æ

Ž

Æ

Å

Æ

Å

Å

Ž Ž

Å

Å

Å

Æ

Å

Ž

Å

Ž

Ž Ž Ž Ž

Æ

Æ

Å

Ž

Å

Å

Å

Ž (1,9)

Ž (2,4)

Ž (2,4)

Ž (2,1)

Ž (1,9)

Ž (2,3)

Å(2,5)

Æ Å Å

Ani z výsledků tabulkového srovnání tedy nemůžeme pro multimediální informační systém jednoznačně stanovit nejlepší přenosovou trasu. Je to z toho důvodu, strana 40

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci že multimediální IS se může vyskytovat v mnoha podobách a pro každou z nich bychom museli provést samostatnou analýzu, na jejímž základě bychom stanovili nejvhodnější trasu.

2.5

Analogové a digitální vysílání

Digitalizaci přenosu videa se nelze vyhnout. Ať to je z ekonomických či kvalitativních důvodů, tlak na broadcastery je ze strany trhu čím dál tím větší. Mezinárodní doporučení počítají s kompletním ukončením analogového vysílání během několika následujících let. Ve Spojených státech bylo datum ukončení pozemního analogového vysílání kongresem stanoveno na 17. února 2009, v České republice se stále nedospělo k jasné dohodě, ale hovoří se o 10. říjnu 2010. V Japonsku je podle [TJT1] tímto datem až červen 2011, ale například na satelitech již téměř žádné analogové vysílání nenajdeme, na rozdíl od Evropy a USA. Pochopitelně se nejedná o náhlý přechod z analogového vysílání na digitální, nýbrž o vypnutí posledního analogového vysílače, které bude finálním důsledkem postupného přechodu. V zemích, kde je toto vypnutí naplánováno probíhá po určitou dobu souběžné vysílání analogového a digitálního pozemního signálu. Zejména v Evropě je analogové vysílání stále velmi populární a běžné obyvatelstvo nejeví o digitální vysílání vážnější zájem. Hlavním důvodem jsou bezpochyby finanční výdaje spojené s nákupem set-top boxu53, tedy nové „krabičky“ pro umožnění příjmu digitálního vysílání na jakémkoliv, tedy i velmi starém, televizoru. Druhým důvodem je nezájem veřejnosti o samotný obsah. Mnoho lidí se totiž domnívá, že argument více programů ve skutečnosti znamená pouze „zředěné“ programy a více reklamy, tudíž zůstávají u několika tradičních analogových programů. Tento přístup zajisté vyhovuje samotným analogovým broadcasterům, kteří se o diváky nemusí dělit s konkurencí. Naopak mezi silné stránky digitalizace patří teoreticky lepší kvalita přenášeného obrazu, možnost přenášet více programů na jednom kanálu (frekvenci) a z toho plynoucí nižší náklady pro broadcastera na jeden vysílaný program. 2.5.1 Zázrak „digitální kvality“ Přestože cílem této práce není popis principu digitálního videa, pro lepší orientaci by bylo vhodné uvést alespoň základní, všeobecně známý rozdíl mezi analogovým a digitálním videem. Pokud budeme uvažovat video ve standardním evropském rozlišení 720x576 obrazových bodů, pak marketingové tvrzení, že „digitální kvalita“ je lepší než ta analogová je naprostý nesmysl. Digitální přenos může zprostředkovat jak výbornou, tak i velmi špatnou kvalitu.

53

Set-top box převádí nějaký signál či data na obraz zobrazitelný na TV. Novější set-top boxy umožňují rovněž přenos obrazu do televizoru v digitální podobě (přes HDMI rozhraní). Set-top boxy existují pro satelitní, kabelové i pozemní vysílání. V ČR se jedná hlavně o novináři oblíbený výraz pro přijímač pozemního digitálního vysílání. Existují však i set-top boxy pro příjem IPTV a za set-top box se označovaly i staré, analogové přijímače kabelové televize.

strana 41

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Celý digitální přenos spočívá v tom, že obrazové informace se již nepřenáší všechny jako u analogového vysílání, nýbrž jen ty potřebné pro zobrazení věrného obrazu. Obraz je pak vykreslen díky informacím o jednotlivých obrazových bodech, které jsou přenášeny v digitálním signálu. Samozřejmě čím více je přenášeno těchto bodů a informací o jejich podobě, tím je výsledný obraz kvalitnější, ale zároveň představuje vyšší nároky na přenosovou kapacitu. Pokud v případě analogového přenosu videa bylo při vysílání černé obrazovky po dobu 1 sekundy nutné pětadvacetkrát přenést 720x576 černých bodů, pak v případě digitálního vysílání stačí přenést jeden černý bod a dále už jen informaci o jeho opakování. A pokud se obraz změní pouze částečně, není nutno přenášet informace o všech obrazových bodech znovu, ale stačí přenést pouze informace o změně. Využití této výhody digitálního přenosu videa je však podmíněno použitím některé z kompresních technologií. O těch pojednává blíže kapitola 2.8. Z tohoto principu vyplývá, že například pro přenos fotbalového utkání je potřeba přenášet mnohem větší počet informací než v případě politické debaty, protože v prvním případě se obraz neustále mění, zatímco v případě druhém se většinou mění pouze nepatrně. Z tohoto důvodu byla vymyšlena technologie variabilního datového toku (VBR), která vysílanému videu přiděluje takový datový tok, jaký je potřeba pro kvalitní přenos. VBR se uplatnil především v tzv. multiplexech, v jejichž rámci je přidělován datový tok jednotlivým programům podle aktuální potřeby. 2.5.2 Multiplex Typický je pro digitální přenos tzv. multiplex (zkracováno na „mux“). Jedná se o „balíček“ přenášený po jednom kanálu, který obsahuje několik vstupních signálů (video, audio a další data). Tyto vstupní signály jsou do onoho multiplexu „baleny“ tzv. multiplexerem a na druhé straně, u příjemce, jsou „rozbaleny“ demultiplexerem, který je například součástí set-top boxu, který z celého multiplexu vybere pouze to video, tu zvukovou stopu a ta dodatečná data, která si příjemce signálu zrovna vybere. Pokud má set-top box dostatečně rychlý procesor, můžou se vybrat a současně zobrazit například dva nebo i více televizních programů z jednoho multiplexu. Výběr určité složky z multiplexu je prováděn pomoci identifikátorů (PIDů), kterými jsou všechny složky označeny. Například z obrázku obr. 2-14 je možné vyčíst, že ke službě, označené ID 000C patří video s ID 01A0 a zvuková stopa s ID 01A1. Podle těchto informací pak přijímač vybere správné video a zvuk.

obr. 2-14: Identifikační PIDy vysílaného programu, zobrazené podle firmwaru DVB2000 a přijímače Nokia 9600S.

strana 42

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Jeden přenosový kanál pozemního či kabelového vysílání o šířce 8 MHz pak může poskytnout prostor pro jeden analogový program nebo dostatečnou kapacitu pro 6 a více digitálních programů v jednom multiplexu. Počet programů, které lze vtěsnat na jeden kanál však záleží na rozměrech obrazu a na použité kompresní technologii. 2.5.3 Jak je to tedy s kvalitou digitálního vysílání? Broadacasteři stále spoléhají na to, že většina lidí vlastní klasické televizory, které nemají takovou rozlišovací schopnost jako například LCD panely, což má za následek „schování“ nedostatků digitálního přenosu, mezi které patří známé „kostičkování“, které je způsobeno vysokou kompresí obrazu, která šetří datový tok. Jinou metodou úspory datového toku je vysílání videa v menším počtu obrazových bodů. V extrémních případech může tento počet klesnout až na 352x288 obrazových bodů. Často se však setkáme s vysíláním 352x576, 480x576, 528x576, 640x576 či 544x576 bodů. Lze se domnívat, že společně s rozšiřováním moderních televizorů poroste rovněž tlak na broadcastery, kteří budou nuceni kvalitu svého vysílání zvýšit. Otázkou zůstává, zda broadcasteři zvýší kvalitu stávajícího vysílání nebo ji dokonce naopak záměrně sníží a budou diváky lákat na vysílání ve vysokém rozlišení (HDTV), které je samozřejmě za extra příplatek. Bohužel se nejedná pouze o spekulaci, ale o reálný trend, pozorovatelný například v Itálii u satelitní placené televize Sky Italia. O něco pozitivněji byla „digitální kvalita“ přijata v USA a v Japonsku, kde analogová norma NTSC nebyla schopna přenášet tak kvalitní obraz jako evropský PAL. Na vrub analogového přenosu a to ať se jedná o PAL, NTSC či SECAM je nutno přičíst i vysokou náchylnost rušení signálu, která má přímý, neopravitelný vliv na výsledný obraz. I digitální signál je rušen, to ano, nicméně v tomto případě existuje technologie Forward Error Correction (FEC), jejímž smyslem je oprava chyb v digitálním signálu. 2.5.4 Forward Error Correction (FEC) Digitální signál není přenášen bez chyb a právě poměr špatně přenesených, neopravených bitů udává ukazatel Bit Error Ratio (BER). Zjednodušeně lze říci, že počet chyb ovlivňuje jednak aktuální kvalita přijímaného signálu a poměr korekce chyb FEC. Kvalita signálu bývá měřena pomocí ukazatele Signal-to-noise ratio (SNR), který udává poměr signálu k šumu. Čím je tento poměr vyšší, tím je signál kvalitnější. V praxi však jen málokdy tato hodnota přesáhne 90% a při běžném počasí se pro většinu domácností pohybuje v rozmezí 75-85% 54. Pokud nalezneme v parametrech digitálního vysílání údaj „FEC: 2/3“, pak to znamená, že jednu třetinu datového toku potřebného pro obraz tvoří data posílaná navíc, určená na opravu chyb v signálu. Čím vyšší je poměr FEC, tím kvalitnější signál je potřeba pro správné dekódování a následné zobrazení obrazu. Pokud tedy například program vysílá s FEC 7/8, pak je třeba přijímat velice kvalitní signál nebo se v obraze začnou projevovat chyby („pixelizace“). Naopak vysílání s FEC 1/2 bude velmi tolerantní, co se kvality signálu týče. Například britská společnost BSkyB zvolila pro své satelitní vysílání FEC poměr 2/3, který je sice náročnější na datový tok než běžný poměr 3/4 a 5/6, ale na 54 Naměřeno v případě DVB-S vysílání z nejpopulárnějších evropských družic a s užitím paraboly o průměru 85 cm.

strana 43

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci druhou stranu lze toto vysílání přijímat s velmi malou satelitní anténou („Sky minidish“), již od průměru 40 cm. Poměr FEC používaný pro terestrické vysílání v České republice jsou 2/3. Za účelem demonstrace fungování FEC byl proveden následující test. Satelitní přijímač Dreambox 7000S ukazuje hodnotu BER na stupnici, kde hodnoty do 400 ještě představují takový signál, ze kterého lze bez problému dosáhnout obrazu bez pozorovatelných chyb. U slabých signálů, například z arabské družice Nilesat tato hodnota pro evropského diváka se satelitní parabolou o průměru 180 cm běžně kolísá mezi 100 a 300, což je stále přijatelné. Kvalita signálu je z této družice podle stupnice přijímače Dreambox 7000S 63% a poměr FEC jsou 3/4. Tento stav je zachycen na obrázku obr. 2-15. Další obrázek (obr. 2-16) pak zachycuje jiný program z jiné družice, jehož signál je dokonce kvalitnější než předešlý, ale kvůli vyššímu poměru FEC (7/8) již nestačí na zobrazení kvalitního obrazu a BER stoupne nad 1000, což v praxi znamená, že se obraz již nezobrazuje žádný 55. Naopak na obrázku obr. 2-17 můžeme vidět nekvalitní signál (SNR 57%), který je však „zachráněn“ velmi nízkým poměrem FEC (1/2), což má za následek zcela bezchybný, plynulý obraz (BER = 0).

obr. 2-15: Praktické využití FEC (1/3). SNR: 63 %, FEC: 3/4, BER: 39

obr. 2-16: Praktické využití FEC (2/3). SNR: 66%, FEC: 7/8, BER: 1040

55 V pozadí uvedeného obrázku je obraz vidět z toho důvodu, že jsem signál snižoval postupně, avšak v době, kdy BER stoupl nad 1000 se obraz již zcela zastavil.

strana 44

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

obr. 2-17: Praktické využití FEC (3/3). SNR: 57%, FEC: 1/2, BER: 0

2.5.5 Datový tok a kvalita obrazu v Evropě Z výše uvedeného plyne, že ona „digitální kvalita“ může, ale nemusí být vůbec lepší než kvalita dosažená v případě analogového vysílání. Tabulka tab. 2-9 uvádí srovnání některých digitálních satelitních programů podle kritéria rozměru obrazu a datového toku. Z provedeného testu je patrné, že rozdíly v datových tocích existují jak mezi jednotlivými poskytovateli, tak mezi různými pořady. Tento rozdíl dokládá následující tabulka tab. 2-10. tab. 2-9 Datové toky a rozměry obrazu vybraných satelitních programů. Test byl proveden na satelitním přijímači Dreambox 7000S, přičemž datový tok byl měřen programem Bitrate Viewer 1.2 a jeho hodnoty byly zaznamenány na základě 90-sekundového měření. Toto měření dokládá obrázek obr. 2-18.

Název programu

Poskytovatel

Pořad

Rozměry obrazu (v obrazových bodech)

Datový tok (v kbps) min – max (průměr) [průměrný datový tok na 1 obrazový bod]

HBO 2

UPC Direct

film

544x576

Animal Planet

UPC Direct

dokument

480x576

Galaxie Sport

UPC Direct

sport

480x576

Cinemanía 2

Digital+

film

528x576

Documanía

Digital+

dokument

720x576

Canal+ Deporte 1

Digital+

sport

720x576

Sky Movies 1

BSkyB

film

544x576

Animal Planet

BSkyB

dokument

528x576

987 – 2052 (1470) [0,0047] 1665 – 2770 (2177) [0,0079] 2106 – 3002 (2295) [0,0083] 2153 – 3698 (2678) [0,0088] 1441 – 4507 (3834) [0,0092] 4360 – 7246 (5583) [0,0135] 1413 – 4011 (2410) [0,0077] 1650 – 3043 (2076) [0,0068]

strana 45

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Sky Sports 2

BSkyB

sport

720x576

Prima TV

UPC Direct

reklamy

528x576

Prima TV

CzechLink

reklamy

720x576

Canal+ HD

Canal Digital

upoutávky

1920x1080i

2984 – 7581 (4688) [0,0113] 1496 – 4011 (2344) [0,0077] 2387 – 5142 (3579) [0,0086] 17159 – 17402 (17379) [0,0083]

obr. 2-18: Měření datového toku na satelitním přijímači Dreambox 7000S pomocí programu Bitrate Viewer 1.2.

tab. 2-10 Srovnání datových toků mezi poskytovateli a druhy programů. Uvedené hodnoty jsou v kilobitech za sekundu a jedná se o aritmetické průměry vypočítané z údajů tabulky tab. 2-9 (poslední 3 údaje o Prima TV a Canal+ HD nejsou započítávány). V hranaté závorce je uveden průměrný datový tok na 1 obrazový bod. UPC Direct

Digital+

BSkyB

film

dokument

sport

1980 [0,0070]

4031 [0,0105]

3058 [0,0086]

2186 [0,0071]

2695 [0,0088]

4188 [0,0110]

Tři poskytovatelé jsou ze tří různě rozvinutých oblastí. UPC Direct z České republiky, Slovenska a Maďarska, Digital+ ze Španělska a BSkyB z Velké Británie. Hned na první pohled je patrné, že abonentům ze střední Evropy zřejmě nevadí nižší kvalita způsobená nižšími datovými toky a menšími rozměry obrazu, které tento nižší datový tok kompenzují. Průměrné datové toky jsou tedy v případě UPC Direct (1980 kbps) o polovinu nižší než ve Španělsku (Digital+, 4031 kbps) a o třetinu nižší než ve Velké Británii (BSkyB, 3058 kbps). Druhý rozdíl je mezi jednotlivými žánry vysílaných pořadů. Zatímco filmům je přidělován nejnižší datový tok, pro dokumenty je již vyšší a pro sport ještě vyšší. U sportu jsou zajímavé především hodnoty maximálního datového toku, které v případě Digital+ a BSkyB převyšují 7 megabitů za sekundu. Vypovídací schopnost maximálního datového toku u Galaxie Sport (pouhé 3 Mbps) je však do jisté míry zkreslena nižšími rozměry obrazu (480x576 oproti 720x576). Pokud bychom chtěli srovnat kvalitu, musíme porovnat datový tok na 1 obrazový bod. Stále však musíme mít na paměti, že čím je méně obrazových bodů, tím je výsledný obraz méně ostrý, což můžeme zanedbat, pouze pokud budeme uvažovat, že video sledujeme na starším CRT televizoru, na kterém rozdíl mezi 414720 (720x576) a 276480 strana 46

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci (480x576) body s největší pravděpodobností nepoznáme. I při takovémto srovnání můžeme vidět, že datový tok na 1 obrazový bod je stále nejvyšší u sportu (což zcela odpovídá povaze takového druhu videa v závislosti na použité kompresní technologii MPEG-2) a vidíme také, že na kvalitě stále šetří nejvíce UPC Direct ve střední Evropě, s výjimkou dokumentárního pořadu, kde dokonce překonává BSkyB. Naopak nejvíce si kvalitu mohou chválit španělští diváci. Dalším závěrem, který je možno z tabulky tab. 2-9 vyvodit je rozdílný datový tok a kvalita obrazu mezi různými účely šíření signálu. TV Prima, šířená prostřednictvím UPC Direct, výhradně pro koncového diváka, je vysílána v nižším rozlišení a s nižším datovým tokem na 1 obrazový bod (0,0077 kbps) než tatáž televizní stanice, ale šířená prostřednictvím paketu CzechLink a to jak pro koncového diváka, tak i pro místní terestrické vysílače a kabelové rozvody, kde datový tok na 1 obrazový bod dosahuje 0,0086 kbps. Poslední měření proběhlo na skandinávském programu CANAL+ HD, vysílaném rovněž v kompresním standardu MPEG-2, ale již ve vysokém rozlišení (1920x1080 bodů). Zatímco datový tok na jeden obrazový bod (0,0083 kbps) je ve srovnání s ostatními filmovými programy průměrný a nikterak překvapující, celkový potřebný datový tok, dosahující 17,4 Mbps, byl hlavním důvodem nástupu nové kompresní technologie MPEG-4 (více v kapitole 2.8).

2.6 Praktický test vysílání videa v IP sítích V této kapitole se budu zabývat praktickým vyzkoušením vysílání předem připraveného i živého videa v rámci domácí sítě LAN a v síti Internet. Cílem je ukázat a zhodnotit poměrně snadný proces, na základě kterého se téměř kdokoliv může stát broadcasterem. Proces je popsán na základě instalace a dvoudenního zkušebního provozu streamingového serveru Helix Server a doplňkového softwaru na PC. 2.6.1 Vysílací plán Vždy jsem chtěl být majitelem vlastní televizní nebo rádiové stanice a dělit se tak o své amatérské video výtvory a oblíbené hudební skladby s celým světem, ale nejblíže, co jsem se k tomuto cíli dostal bylo nahrání video a zvukových souborů na webhostingový server, kde byly volně k dispozici pro veřejnost. Tento postup sice není vyloženě špatný, ale vylučuje veškeré živé vysílání a komplexní kontrolu přístupu k videu. Video navíc bylo ze serveru klientovi posílání přes obyčejný HTTP protokol, takže nebylo možné video přetáčet, aniž by se celé nejdříve stáhlo na pevný disk. Navíc pokud klient potřeboval dočasně využít své připojení k síti pro jiný účel a přehrávání videa pozastavil, video se na pozadí stahovalo dále. Můj vysílací plán tedy obsahoval potřebu lepší správy, funkce pro ovládání přehrávání videa a možnost živého vysílání. Pro realizaci tohoto plánu tedy bylo nutné zajistit následující: • PC se síťovou kartou a připojením k Internetu.

strana 47

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci • Soubory s videem nebo externí zdroj videa (připojená kamera, videorekordér nebo jiný zdroj). • Software pro streaming server a video enkodér, který se serverem bude spolupracovat. Počítač, na kterém se test uskutečnil byl Athlon XP 2500+, 1 GB RAM a grafická karta Nvidia GeForce FX 5600. Počítač byl připojen k síti LAN a k Internetu rychlostí 512/128 kbps. Tato konfigurace plně vyhověla prováděným testům. Jako soubory pro vysílání jsem použil jednak vlastní soubory ve formátu MPEG-4 a dále několik ukázkových souborů, dodávaných k serveru. Jako server jsem zvolil Helix Server od společnosti RealNetworks ve své verzi pro 32-bitový operační systém Windows. Tento server podporuje vysílání předem připraveného videa ve formátech RealVideo 10, Flash 4, QuickTime, SMIL, MPEG-4 vyhovující ISMA 56 standardům a Windows Media. Server rovněž podporuje živé vysílání ve formátech RealVideo, QuickTime a Windows Media. 2.6.2 Instalace serveru Helix a video enkodérů 30-denní zkušební verzi Helix Server bylo možno stáhnout přímo z oficiálních stránek RealNetworks57. Instalace verze 11.1.1.1099 překvapivě proběhla velmi hladce prostřednictvím jednoduchého průvodce. Obrázek obr. 2-19 již nabízí pohled na shrnutí údajů zadaných během instalace.

obr. 2-19: Instalace Helix Server

56 57

Internet Streaming Media Aliance, WWW stránky: http://www.isma.tv Free and Trial Products from Real and Partners: http://www.realnetworks.com/products/free_trial.html

strana 48

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Během instalace byly nastaveny porty pro HTTP, RTSP a MMS protokoly a dále port pro administraci serveru, která probíhá přes webové rozhraní s využitím Java appletu pro monitoring serveru. Po restartu operačního systému se server již automaticky spustí. Server poté používal necelých 40 MB operační paměti systému (viz obrázek obr. 2-20).

obr. 2-20: Využívání systémových prostředků neaktivním serverem Helix.

Pro spolupráci se serverem jsem dále nainstaloval dva různé enkodéry videa, nezbytné pro živé vysílání – RealProducer Basic 11 a Windows Media Encoder 9. Sehnat tyto programy nebyl problém, protože oba jsou zdarma ke stažení na stránkách RealNetworks resp. Microsoft. 2.6.3 Základní konfigurace serveru Helix Po úspěšné instalaci již nic nebránilo přihlášení do ovládacího panelu, kde bylo možno provést další důležitá nastavení a zjistit více detailů o fungování serveru.

obr. 2-21: Pohled na ovládací panel serveru Helix.

Server funguje na velmi jednoduchém principu. Na pevném disku byly vytvořeny dva důležité adresáře – Content a Secure. Při vyžádání obsahu z adresáře Secure bude, na rozdíl od adresáře Content, před jeho poskytnutím klient vyzván k zadání přístupových údajů. Pro řízení přístupu k těmto adresářům využívá Helix Server mechanismus takzvaných Mount Pointů, které jsou poté součástí URL a specifikují umístění souboru na lokálním disku serveru. Název Mount Pointu však nemusí odpovídat názvu lokálního adresáře na serveru. Helix Server obsahuje také Mount Pointy, které například automaticky vygenerují .asx nebo .rm popisný soubor, předávaný přes HTTP protokol. strana 49

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Prohlížeč jako reakci na tento požadavek spustí Windows Media Player resp. RealPlayer, který z těchto souborů získá další informace o umístění požadovaného streamu. Do adresářů Content a Secure je možné vložit všechny video (a zvukové) soubory, ke kterým má být umožněn přístup. Uživatel si samozřejmě může přidat vlastní adresáře, které poté specifikuje v menu nabídce Mount Points. Vyzkoušel jsem tedy vytvořit podadresář pro pomyslného uživatele „Pepa“ v adresáři Secure (viz obr. 2-22) a umístit do něj zkušební video soubory ve formátech RealVideo, QuickTime a Windows Media Video. Stejné soubory jsem umístil rovněž do nechráněného adresáře Content, jehož Mount Point je „/“.

obr. 2-22: Specifikace dostupných adresářů pro server.

I s takto povrchními znalostmi již můžeme zkusit v přehrávači zadat URL v některém z následujících tvarů: • • •

http://host:port/ramgen/soubor.rm http://host:port/asxgen/soubor.wmv protokol://host:port/soubor.(rm/wmv/mov…)

Jako výsledek prvního požadavku dostaneme soubor obsahující následující text: rtsp://localhost:554/soubor.rm?cloakport=80,554,

který přehrávači pro RealVideo říká, že soubor, který chceme přehrávat je umístěn na adrese 127.0.0.1 a protokol, který chceme použít je RTSP, běžící na portu 554. Port 80 pak přehrávači oznamuje HTTP port, přes který může probíhat „maskovaná“ RTSP komunikace, pokud klientův firewall RTSP protokol blokuje. Výsledkem druhého požadavku je pak tento text pro Windows Media Player: <ENTRY> ,

který opět přehrávač informuje o umístění souboru, použitém protokolu a portu. Třetí případ tvaru URL odkazuje přímo na soubor a rovnou specifikuje použitý protokol. Takto lze přehrávat i jiné druhy souborů. Zatímco některé přehrávače (RealPlayer, QuickTime) podporují pouze RTSP protokol, Windows Media Player byl schopen přehrávat obsah i přes MMS a čistý HTTP protokol.

strana 50

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Po zadání některého z těchto URL byl soubor již bez problému přehráván, jak je patrné z monitoringu serveru. Například z obrázku obr. 2-23 tedy můžeme vyčíst, že soubor s názvem „southpark.wmv“ je aktuálně přehráván jedním vzdáleným klientem po dobu 7 sekund.

obr. 2-23: Monitoring Helix Serveru – seznam aktuálně připojených klientů.

2.6.4 Přístup ke chráněným souborům Přidáním specifikace Mount Pointu /secure/pepa/ (který jsem v minulé části založil) do URL bude před přehráním souborů nejprve provedeno ověření uživatele. URL nyní tedy bude mít některou z následujících podob: • • •

http://host:port/ramgen/secure/pepa/soubor.rm http://host:port/asxgen/secure/pepa/soubor.wmv protokol://host:port/secure/pepa/soubor.(rm/wmv/mov…)

Pokus o otevření takového streamu v přehrávači však nedopadl vždy jak by měl. Reakci přehrávačů zachycuje obrázek obr. 2-24.

obr. 2-24: Reakce přehrávačů na chráněný obsah (odshora: QuickTime, RealPlayer, WMP).

Přehrávače RealPlayer a QuickTime byly schopny přistoupit na žádost o ověření uživatele. Přehrávač Windows Media Player však nebyl schopen požadavek zpracovat, ani při změně způsobu autentifikace. Tento výsledek mě nepřekvapil, neboť server Helix je produktem společnosti RealNetworks, tudíž vlastní formát je pochopitelně podporován nejlépe. Z tohoto příkladu si zájemce o vysílání streamovaného videa může odnést ponaučení, že pro dosažení nejlepších výsledků by měl vždy instalovat server od té společnosti, jejíž formát se rozhodl používat.

strana 51

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Následujícím krokem bylo vytvoření přístupových práv pro nového uživatele. Konfigurační prostředí serveru Helix opět nabízí velmi snadnou cestu jak tohoto dosáhnout prostřednictvím databází. Pro účel vedení seznamu uživatelů je již připravena databáze v souboru, ale není problém vytvořit novou databázi, například mSQL typu. V mém případě jsem použil již existující databázi s názvem „Content_RN5“, pro kterou byl již připraven seznam uživatelů s názvem „POKOJ.ContentRealm“, pro který jsem vybral ověřovací protokol Basic, se kterým je kromě RealPlayeru kompatibilní také QuickTime přehrávač. Do seznamu „POKOJ.ContentRealm“ pak byl přidán uživatel „pepa“. Tento postup dokumentuje obrázek obr. 2-25.

obr. 2-25: Vložení seznamu uživatelů do databáze serveru Helix a přidání nového uživatele.

Posledním krokem bylo již přiřazení přístupových práv pro uživatele. Z obrázku obr. 2-26 je patrné, že uživateli „pepa“ byl dovolen přístup ke všem souborům v rámci Mount Pointu „secure/pepa“ do 1. ledna 2007. Přístup lze nastavit buď na určitý soubor nebo celý Mount Point. U uživatelů lze dále zavést například také kreditový systém nebo systém časového omezení, kdy uživatel dostane přístup například na 1 hodinu sledování videa a nezáleží na tom, do kdy tuto hodinu využije. Server rovněž může vést záznamy o aktivitě uživatele, na jejichž základě je možné uživatelovi služby na konci nějakého období vyúčtovat. Helix Server dále umožňuje omezit přístup pouze na určité IP adresy, přehrávače s určitým ID a nebo také omezit maximální počet klientů připojených současně.

obr. 2-26: Nastavení uživatelských přístupových práv v prostředí Helix serveru.

strana 52

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.6.5 Vysílání živého videa Po téměř bezproblémovém zvládnutí vysílání video souborů z pevného disku jsem vyzkoušel možnosti živého vysílání. Jako zdroj vysílání jsem použil jednak video vstup na grafické kartě, do kterého jsem zapojil DVD přehrávač, a dále také AVI soubor, který byl video enkodérem v reálném čase zpracováván stejným způsobem, jakým by bylo nakládáno se vstupem videa z externího zdroje. Pro účely tohoto testu nebyl však zdroj živého vysílání příliš podstatný. 2.6.5.1 RealProducer RealProducer je program, který kromě převodu video souborů a videa z externích zdrojů do formátu RealVideo umožňuje také přímou komunikaci se serverem Helix, kterému průběžně zasílá zpracovávané video, o jehož distribuci se pak stará sám Helix Server. RealProducer tedy vyprodukované RealVideo může ukládat na disk a/nebo zasílat na server. Cílů pro video můžeme nastavit několik, ale čím jich je více, tím je potřeba výkonnější PC. Jelikož provoz i jedné instance RealProduceru je poměrně náročný na systémové prostředky, hned jsem si uvědomil, že aby systém fungoval správně a spolehlivě, bylo by pro vysílání živého videa potřeba vyčlenit dva stroje. Na jednom by běžel Helix Server a na druhém RealProducer. Kdybychom chtěli použít více RealProducerů pro více současných živých video streamů, pak by bylo ideální použít rovněž více strojů, na kterých by byly provozovány další instance RealProduceru. RealProducer je, co se obsluhy týče, velmi jednoduchý program. Po výběru zdroje videa stačilo vybrat kompresi videa a zvuku, nastavit komunikaci s Helix Serverem a vysílání mohlo začít. Spojení RealProduceru s Helix Serverem může být opět podmíněno autentifikací uživatele pomocí jména a hesla, které se nastavují podobně jako v předchozím příkladě. K vysílanému streamu nakonec také můžeme přiřadit textové informace o názvu, autorovi a podobně.

obr. 2-27: Částečný pohled na nastavení komunikace RealProduceru s Helix Serverem.

Po stisku tlačítka „Encode“ se vysílaný stream ihned objevil v monitorovacím okně serveru Helix, vysílání tedy probíhalo úspěšně.

obr. 2-28: Helix Server přijímá video od RealProduceru.

strana 53

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci URL pro připojení klienta k živému vysílání přes Helix Server se následně tvoří pomocí virtuálního Mount Pointu /broadcast/, který je možno kombinovat s generátorem .rm souborů /ramgen/. Výsledný URL pak vypadá takto: •

http://host:port/ramgen/broadcast/soubor.rm

přičemž soubor.rm odpovídá názvu streamu, který jsem zadal v RealProduceru. Po otevření URL v přehrávači vše probíhalo přesně tak, jak jsem si představoval. Video bylo přehráváno bez jediného problému. Pro připojení k serveru ze sítě Internet bylo akorát nutné povolit veřejný přístup k HTTP a RTSP portům v nastavení routeru.

obr. 2-29: Přehrávaný stream v RealPlayeru.

V monitorovacím okně Helix Serveru se ihned objevil mimo enkodér také připojený klient (podle obrázku obr. 2-30 klient připojený z IP adresy 192.168.2.101).

obr. 2-30: Monitor Helix Serveru: ke streamu se připojil jeden klient.

Dále jsem se pokusil o ochranu přístupu k živému vysílání přes mechanizmus autentifikace uživatele. Pro tento účel poskytuje RealProducer velmi užitečnou funkci, která kromě jména souboru dovoluje specifikovat i virtuální cestu k souboru. Pomocí této cesty lze docílit například toho, aby URL, který vede ke streamu vypadal takto: •

http://host:port/ramgen/broadcast/secure/pepa/soubor.rm

Aby však uživateli „pepa“ bylo dovoleno připojení k tomuto chráněnému streamu, ještě bylo pro tohoto uživatele potřeba přidat oprávnění přístupu k virtuálnímu adresáři /broadcast/secure/pepa/. Video chráněné přístupovým jménem a heslem byl však schopen přehrát pouze RealPlayer. Například Media Player Classic, který RealVideo za normálních okolností zvládá, si s takovým streamem neporadil. 2.6.5.2 Vysílání záložních streamů V případě, že si přejeme vysílat záložní video stream, můžeme spustit více RealProducerů, které nastavíme zcela shodně, pouze s tím rozdílem, že jako názvy strana 54

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci streamu zadáme například test.rm.1 a test.rm.2. Po zahájení odesílání obou streamů Helix Server z jejich názvu vyvodí, že se jedná o 2 streamy se shodným obsahem a vytvoří třetí, virtuální stream s názvem test.rm (viz obr. 2-31), který bude figurovat v URL.

obr. 2-31: Zpracování záložního streamu serverem Helix.

URL, který klient zadá pro spojení se serverem musí obsahovat virtuální Mount Point /redundant/. Výsledný URL pak vypadá takto: • •

http://host:port/ramgen/redundant/test.rm rtsp://host:port/redundant/test.rm

Klient tedy nepozná, zda mu server zasílá první nebo druhý stream, ale v případě, kdy jeden ze streamů selže, přehrávač automaticky obnoví připojení a klient přitom nemusí ručně zadávat adresu jiného streamu. Kdyby se klient chtěl připojit k určitému streamu, může URL zadat ve tvaru: •

http://host:port/ramgen/broadcast/test.rm.1

Pokud bychom i takovýto stream chtěli chránit heslem, museli bychom vytvořit nové přístupové pravidlo (zatímco chráněný přístup k Mount Pointům /secure/ a /broadcast/secure/ jsou již přednastaveny, pro /redundant/secure/ jsem musel nastavení přidat manuálně – viz obrázek obr. 2-32).

obr. 2-32: Vytvoření přístupových pravidel pro Mount Point /redundant/secure

2.6.5.3 Windows Media Encoder Vysílání Windows Media streamů přes Helix Server je rovněž velmi snadné. strana 55

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Vyzkoušel jsem Windows Media Encoder 9 (WME9), který i samotný může fungovat jako HTTP server. Jakmile je tedy nastaven zdroj videa a vlastnosti streamu (viz obrázek obr. 2-33), je možné připojit se přímo k WME9 (viz obrázek obr. 2-34). WME9 je kompatibilní jak s video vstupem TV karty v počítači, tak i s vysíláním ze souboru, stejně jako RealProducer.

obr. 2-33: WME9 – základní nastavení pro vysílání.

obr. 2-34: Windows Media Player – příjem videa přímo od WME9 přes protokol HTTP.

Sjednotit více Windows Media streamů na jednom serveru a vysílat je ke klientům přes protokol MMS dokáže například právě Helix Server. WME9 i Helix Server rozeznávají dva druhy vysílání Windows Media. Prvním druhem je Pull metoda, kdy server Helix čeká na požadavek přehrávače, na který reaguje tím, že od WME9 začne přebírat vysílaný stream. Od kterého WME9 má stream přebírat pozná server podle nastavení Windows Media Sources, který specifikuje cestu k enkodéru a název příslušného streamu (viz obrázek obr. 2-35).

strana 56

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

obr. 2-35: Helix Server – nastavení WME zdrojů.

Helix pro Windows Media používá virtuální Mount Point vždy součástí URL: • • •

/wmtencoder/,

který je

http://host:port/asxgen/wmtencoder/xrezj12 rtsp://host:port/wmtencoder/xrezj12 mms://host:port/wmtencoder/xrezj12

Obrázek obr. 2-36 již zobrazuje monitorovací okno Helix Serveru po navázání spojení s klientem.

obr. 2-36: Helix Server – spojení WME9 s klientem.

Druhou možnost představuje Push metoda, kdy WME9 ihned po zahájení vysílání naváže kontakt se serverem a video nevysílá nezávisle na serveru přes HTTP protokol, jak tomu bylo u metody Pull. Připojení WME9 k Helix Serveru může být opět podmíněno autentifikací uživatele. Na metodě Push je založen také RealProducer. Pro vyzkoušení vysílání metodou Push jsem se rozhodl zkusit rovnou vysílání se záložním streamem. Spustil jsem tedy dvě instance WME9 a komunikaci s Helix Serverem jsem nakonfiguroval tak, jak je vidět na obrázku obr. 2-37.

strana 57

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

obr. 2-37: WME9 – konfigurace pro komunikaci dvou enkodérů s Helix Serverem.

Monitorovací okno Helix Serveru následně zaznamenalo spuštění dvou WME9 a byl připraven virtuální stream „xrezj12.wmv“ (viz obrázek obr. 2-38).

obr. 2-38: Helix Server – vysílání záložního Windows Media streamu.

V přehrávači (Windows Media Player) již stačilo zadat některý z následujících URL a sledování probíhalo bez problémů: • •

http://localhost:80/asxgen/redundant/xrezj12.wmv mms://localhost:1755/redundant/xrezj12.wmv

Po vypnutí jednoho z enkodérů se příjem na okamžik přerušil, ale během 3 sekund se server přizpůsobil situaci a začal klientovi posílat stream z náhradního enkodéru, aniž by klient musel manuálně stream měnit. 2.6.6 Zhodnocení pokusu Byl jsem mile překvapen, jak snadné a bezproblémové vysílání videa v IP síti je. Během pouhých dvou dnů testování jsem dosáhl velmi uspokojivých výsledků, zejména co se RealVidea týče. Výsledky s vysíláním formátu Windows Media byly také velmi dobré, ale za největší nedostatek považuji absenci jednoduchého řízení přístupu uživatelů k obsahu, který byl funkční pouze v případě vysílání médií ve formátech pro RealPlayer a

strana 58

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci QuickTime Player. Tento nedostatek by pravděpodobně bylo možné vyřešit zavedením DRM 58 ochrany obsahu. Půvab programu Helix Server spočívá především ve snadné správě přes webové rozhraní, kde je možné nastavit veškeré parametry, potřebné pro zahájení vysílání. Zejména správa uživatelů je zpracována velmi solidně a především intuitivně, navíc s možností výběru různých databázových systémů, ve kterých jsou uloženy informace o přístupových právech. Tato správa je dále vylepšena zavedením užitečných Mount Pointů. Zřízení živého vysílání (unicast) je rovněž velmi jednoduché. Helix Server totiž dokázal, že umí výborně spolupracovat s video enkodéry a to nejen s RealProducerem, ale i s konkurenčním WME9. Enkodér pro QuickTime je rovněž podporován, ale na vyzkoušení jsem jej neměl k dispozici. Díky možnosti použití záložních streamů lze vysílání označit za velmi spolehlivé (v případě, že enkodéry běží na různých strojích). U Windows Media Encoderu je potřeba ocenit také možnost přímého vysílání přes HTTP protokol bez nutnosti provozu Helix (nebo jiného) serveru a implementaci DRM a vkládání digitálního identifikátoru do živého vysílání, které jsem ale bohužel neměl možnost vyzkoušet.

2.7 Přenosové standardy a trendy Pokud chceme video vysílat analogově nebo digitálně, rovněž se musíme rozhodnout pro určitý přenosový standard. Tato volba většinou automaticky vyplývá z tradice dané země, přičemž tato tradice byla v případě analogového vysílání ovlivněna zejména frekvencí elektrické sítě, které dříve bylo nutné přizpůsobit počet zobrazovaných snímků za sekundu. Nejen frekvence elektrické sítě, ale například také politická situace dokáže ovlivnit používaný standard, jak tomu bylo například ve východní Evropě, kde používaný systém SECAM fungoval jako blokace příjmu západních signálů, které používaly standard PAL. Různé standardy se dnes neliší pouze počtem zobrazovaných snímků za sekundu, ale také způsobem vkládání barev k jasové složce (a jejich následným spojením), připojením zvuku k obrazu, modulací signálu nebo počtem řádků a z toho plynoucí potřebnou šířkou frekvenčního pásma. 2.7.1 Analogové standardy Část veřejnosti se mylně domnívá, že nástup digitálního zpracování a přenosu videa definitivně ukončil éru rozlišných světových standardů, známých pod zkratkami PAL, SECAM či NTSC. To však není zcela pravda, neboť i digitální videosignál je velmi často přijímačem konvertován na signál analogový a tedy musí splňovat parametry některého z analogových standardů, aby byl správně zobrazen na analogovém zobrazovacím zařízení. Těmito parametry jsou zejména počet řádků obrazu a počet snímků za sekundu. Softwarové přehrávače pro počítače a některá nová zobrazovací zařízení digitální signál zpracovávají a zobrazují přímo. Nicméně doba, kdy budeme na analogové 58

Digital Rights Management

strana 59

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci přenosové standardy moci zcela zapomenout je ještě daleko, minimálně tak daleko, dokud se na set-top boxy, video a DVD přehrávače či herní konzole budou umisťovat S-Video, RGB a kompozitní analogové video výstupy. Důvodů vzniku hned tří hlavních standardů je několik. Hlavním důvodem je však problematický přenos barvy při nasazení prvního, amerického standardu NTSC, který díky tomu získal ne příliš příjemnou přezdívku „never twice the same color“. Tento problém vyřešily dva evropské standardy – francouzský SECAM a německý PAL. Pro část Evropy byl významný také standard MAC, který se používal zejména ve Skandinávii, Francii a Holandsku pro vysílání placených satelitních a kabelových kanálů, pro které se používala varianta D2-MAC, obsahující systém podmíněného přístupu Eurocrypt (takto zakódovaný obraz je vidět v pozadí pravé části obrázku obr. 2-1). Problémem tohoto standardu byla velmi nízká kvalita prodávaných přijímačů, které nedokázaly dekódovat obraz do takové kvality, jako ty nejlevnější přijímače pro PAL či SECAM. V obraze se tak často vyskytovalo zrnění (což bylo pro satelitní vysílání neobvyklé) a obraz byl často zbarven do zelena. Nekvalitní obraz byl však v praxi diváky tolerován, vzhledem k výjimečně kvalitnímu obsahu, který byl v průběhu 90. let oblíben zejména mezi piráty po celé Evropě. Jedinečnost systému MAC spočívá v přenosu zvuku již v digitální podobě (s možností volby z několika zvukových stop) a rovněž v časově odděleném přenosu barev a jasu. Pokud bychom se pokusili zobrazit D2-MAC vysílání na PAL přijímači, na části obrazovky bychom viděli poskakující, zkroucený a černobílý obraz a na druhé části pouze „digitální šum“ (rovněž černobílý, zkroucený a poskakující). ITU schéma televizních formátů obsahuje tabulka tab. 7-3 přílohy. Tyto formáty jsou dále kombinovány s barevným systémem NTSC, PAL či SECAM, z čehož nakonec vznikne označení jako například PAL-D/K, tedy standard používaný nyní v ČR nebo NTSC-M, což je pro změnu standard používaný ve Spojených státech. V technických specifikacích každého analogového zařízení, které zobrazuje či nahrává video bychom měli najít seznam podporovaných formátů podle těchto ITU standardů. Většina analogových televizorů prodávaných v Evropě sice umí zobrazit video odpovídající standardu NTSC (29,97 snímků za sekundu, 525 viditelných řádků) z externích zdrojů, ale přijímat terestrické NTSC vysílání neumí. Standardy, které se vzájemně shodují v počtu snímků za sekundu a počtu řádků (tedy většinou PAL a SECAM) jsou vzájemně kompatibilní, co se černobílé složky týče, která bude viditelná na všech zařízeních. Barvy a zvuk již vyžadují, aby zařízení bylo kompatibilní s oběma standardy. Stručné shrnutí a srovnání analogových přenosových standardů nabízí následující tabulka. tab. 2-11 Srovnání přenosových standardů. Srovnání vychází ze zdrojů [WIK1], [KINB], [PEMA] a z vlastních zkušeností.

Norma NTSC

strana 60

Pro • Méně šumu než u normy PAL. • Lepší výsledky při editaci než u

Proti • 480 viditelných řádků je o 96 méně než v případě normy PAL, což vede

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci normy PAL. • Vyšší počet snímků za sekundu než má norma PAL. • Pro přenos videa stačí šířka kanálu 6 MHz, oproti 8 MHz v případě norem PAL či SECAM.

k méně ostrému obrazu. • Méně „šikovné“ umístění barevných informací, vedoucí k jejich méně věrnému zobrazení. Televizní přijímače proto musí mít o jedno nastavovací kolečko více – tón (hue). • Nižší kontrast než u normy PAL. • Rychlost filmu (24 snímků) musí být snížena na 23,97 snímků a následně roztáhnuta na 29,97 snímků tím, že se každé 4 snímky filmu zobrazí v 5 snímcích NTSC videa. Toto může působit mírné „zadrhávání“ obrazu. Tato metoda se nazývá Telecine [WIK3].

PAL

• 576 viditelných řádků => teoreticky vyšší ostrost obrazu (oproti NTSC). • Lepší zpracování barevných informací (oproti NTSC). • Film (24 snímků za sekundu) stačí zrychlit na 25 snímků za sekundu. Tohoto rozdílu si člověk nevšimne. • Rozšířená norma PALplus 59.

• Nižší počet snímků za sekundu (25) vede k větší intenzitě „blikání“ CRT obrazovky, které unavuje oči 60.

SECAM

• 576 viditelných řádků => teoreticky vyšší ostrost obrazu (oproti NTSC). • Velmi dobré zpracování barevných informací.

• Nízká podpora této normy výrobci televizorů. • Větší intenzita „blikání“ CRT obrazovky. • Velmi nevhodný formát pro editaci. Editace se proto provádí v normě PAL a výsledek je následně transformován. • Často se vyskytují rušivé elementy v obraze. Barvy se někdy rozpíjejí a bílá barva má na některých přijímačích tendenci červenat.

MAC

• Teoreticky vyšší kvalita obrazu než u předchozích norem. • Implementuje některé koncepty digitálního signálu, jako například digitální audio (NICAM). • Varianta HD-MAC počítá až s 1152 obrazovými řádky. Z kapacitních důvodů se však tento systém nikdy neujal.

• MAC signál musí být převáděn dekodérem na jinou normu, aby mohl být zobrazen na televizoru nebo nahrán na videokazetu. Tento proces výrazně snižuje kvalitu obrazu.

59 Umožňuje zobrazit širokoúhlý obraz buď s černými pruhy nahoře a dole na 4:3 televizorech nebo zobrazit obraz na celou obrazovku na 16:9 televizorech, přičemž pro obraz je použito všech 576 viditelných řádků a není tak nutné použít funkci zoom. Obraz je sice přenášen s černými pruhy, aby byl správně zobrazen na televizorech bez podpory PALplus technologie, ale pokud televizor touto technologií vybaven je, vezme si z PALplus signálu „skryté“ informace, díky kterým obraz dokáže rekonstruovat na plných 576 řádků bez černých pruhů. Tento způsob vysílání se však v analogové éře příliš neujal. 60 To bylo vyřešeno, ač na úkor kvality, technologií 100 Hz Digital Scan společnosti Philips. Tato technologie na obrazovku neposílá 50, ale 100 půlsnímků za sekundu a to tak, že za sebou pošle 2x lichý a 2x sudý snímek (l/s/l/s).

strana 61

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci MUSE

• Japonský systém schopný přenosu 1125 obrazových řádků. Televize NHK Hi-Vision v této normě vysílá na satelitu 61 dodnes (od začátku 90. let).

-

2.7.2 Digitální standardy Stejně jako v případě analogového vysílání, ani v digitálním světě se přenosové standardy zcela sjednotit nepodařilo. Zatímco Evropa se vydala jasnou cestou DVB (Digital Video Broadcasting), v Japonsku se uchytila norma ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) a ve Spojených státech pak souběžně existuje standardů několik: • • • •

ATSC (pozemní vysílání) DVB (satelitní a kabelové vysílání) DSS (satelitní vysílání DirecTV, patentované News Corporation) 4DTV (satelitní a kabelové vysílání, vlastníkem standardu je Motorola)

2.7.2.1 DVB Tento standard byl, alespoň v nějaké ze svých podob, přijat téměř po celém světě pro digitální vysílání. Výhodou je zajisté jeho otevřená povaha, která dovoluje snadné nasazení bez licencování. V rámci DVB existují různé varianty, které slouží pro přenos signálu po různých přenosových trasách: • DVB-T: pozemní vysílání. Kromě Japonska, USA, Mexika, Kanady, Brazílie a jižní Koreji se tato norma používá na celém světě. • DVB-S: satelitní vysílání. • DVB-S2: satelitní vysílání ve vysokém rozlišení a vysílání používající kompresní technologii MPEG-4 AVC/H.264, oproti DVB-S je pružnější ve svých parametrech (čímž je dosaženo efektivnějšího přenosu). • DVB-C: vysílání v kabelových sítích. • DVB-M(T/S/C): pozemní mikrovlnné vysílání v různých pásmech. • DVB-H: vysílání pro mobilní zařízení. • DVB-IPI: vysílání v rámci IP sítí. DVB vysílání je rozšířeno o další standardy, které společně s obrazem a se zvukem umožňují přenos dalších informací. Patří mezi ně například DVB-VBI pro přenos VBI dat v DVB signálu, DVB-SUB specifikující DVB titulkování či DVB-TXT pro přenos klasického teletextu. Tyto informace tvoří součást DVB multiplexu. Součástí DVB standardů je rovněž zpětný kanál, umožňující oboustrannou komunikaci.

61

Družice BSAT na Lyngsat.com: http://www.lyngsat.com/bsat1a.html

strana 62

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Implementaci interaktivních služeb umožňuje vývojové prostředí 62 Multimedia Home Platform (MHP) a samotné aplikace jsou pak založené na Javě a Java Virtual Machine, ale také na jednoduchých HTML stránkách, včetně podpory CSS, DOM a ECMAscript. Prostředí MHP bylo upraveno i pro jiné standardy než DVB, například jako OCAP (OpenCable Application Platform 63) pro americký trh. Výše zmíněné informace vychází ze specifikací 64 standardu DVB. Přehled obrazových formátů je obsažen v tabulce tab. 7-5 přílohy. 2.7.2.2 ATSC 65 Americký standard ATSC se používá především pro pozemní digitální vysílání v USA, Mexiku, Kanadě a Brazílii. Od DVB se liší především jinou modulací signálu (8-VSB) a přizpůsobení 6 MHz šířce kanálu amerického analogového pozemního vysílání, jinak se jedná o velmi podobné standardy, což vyplývá z tabulky tab. 7-5 přílohy. ATSC se v menším měřítku využívá také pro vysílání kabelové, které díky jiné modulaci (16-VSB či 256-QAM) signálu poskytuje dvojnásobnou kapacitu oproti vysílání pozemnímu. Na amerických satelitech ATSC nenalezneme. Samostatné programy využívají většinou standard DVB-S nebo 4DTV/Digicipher 2 a například Murdochova DirecTV používá vlastní standard DSS. S přechodem na vysílání ve vysokém rozlišení je možné pozorovat přechod na standard DVB-S2. 2.7.2.3 ISDB 66 Kromě DVB se pro digitální vysílání v Japonsku používá vlastní standard ISDB, který je opět k dispozici v několika formách: • ISDB-T pro pozemní vysílání • ISDB-S pro satelitní vysílání • ISDB-C pro kabelové vysílání Důvodem vzniku ISDB byly především vyšší nároky Japonců, které standard DVB neuspokojoval (zejména požadavek vysílání ve vysokém rozlišení). Organizace ARIB tedy přišla s tímto standardem, který využívá kapacitu přenosové trasy efektivněji. ISDB-T dále například umožňuje příjem HDTV i z pohybujícího se vozidla, zatímco při užití standardu DVB-T je při pohybu o rychlosti 100km/h možný příjem pouze vysílání ve standardním rozlišení a v případě ATSC je takovýto příjem zcela nemožný. Co se modulace týče, má ISDB-T blíže k DVB-T než k ATSC. 2.7.3 Modulace a jiná úskalí světové kompatibility Zejména digitální standardy si jsou svými specifikacemi velmi podobné, přičemž hlavním rozdílem mezi nimi jsou použité způsoby modulace digitálního signálu. Úkolem modulace je, zjednodušeně řečeno, transformace signálu a jeho přenos po vymezené 62 63 64 65 66

Více informací o MHP: http://en.wikipedia.org/wiki/Multimedia_home_platform Více informací o OCAP: http://www.opencable.com/ocap/ocap.html Více informací o DVB: http://www.dvb.org/technology/standards_specifications/transmission/ Zpracováno podle [WIK4] Zpracováno podle [WIK5]

strana 63

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci frekvenční trase a ovlivňuje mimo jiné dosah signálu a použitelný datový tok v případě digitálního přenosu. Technický výklad a srovnání technologií modulace signálu je však mimo rámec této práce a v případě zájmu lze doporučit například [WIK6] a tabulku srovnání pozemního vysílání z [WIK5]. V praxi tedy musíme počítat s tím, že když si v Evropě zakoupíme například přijímač pro pozemní digitální vysílání, ve Spojených státech nám bude k ničemu, protože s největší pravděpodobností bude kompatibilní pouze s Evropskou modulací COFDM 67 a nikoliv s americkou modulací 8-VSB 68. I když praktické rozdíly jsou minimální, technikům v každé zemi se zřejmě z nějakého důvodu zalíbí více ta či ona technologie, která je následně prohlášena za závazný, zákonný standard. Problémem kompatibility přijímačů pro digitální vysílání často bývá kromě modulace a samotné vysílací normy rovněž omezení příjmu kanálů o rozsahu 6, 7 či 8 MHz (v případě pozemního vysílání či kabelového) a schopnost dekódovat pouze signály 625 řádků/25 snímků nebo 525 řádků/29,97 snímků. Důvod je velmi jednoduchý a to snaha prodávat co nejlevnější přijímače. 2.7.4 Standardy pro streamované video Cílem této kapitoly je poskytnout stručný přehled nejpoužívanějších technologií pro streamování multimediálního obsahu, například uvnitř IS. Pod pojmem „streamování“ se rozumí takový přenos multimédií ze serveru ke klientovi, kdy klient obsah těchto multimédií využívá (sleduje video) v ten moment, kdy mu je ze serveru zasílán. Není tedy nutné celý obsah nejprve stahovat na lokální disk (v některých případech to je klientovi dokonce zakázáno). Popis jednotlivých technologií však je již mimo rozsah této práce. Mezi nejrozšířenější technologie pro streamované video na Internetu a v jiných IP sítích a patří následující: • • • • •

Windows Media (Microsoft) – Windows Media Video, MIME: video/x-ms-wmv QuickTime (Apple Computer) – QuickTime Video, MIME: video/quicktime RealSystem (RealNetworks) – RealVideo, MIME: video/vnd.rn-realvideo NSV (Nullsoft) – Nullsoft Streaming Video, MIME: video/x-nsv P2PTV – streamování videa založené na P2P síti

Tyto technologie jsou založeny na kompresní technologii MPEG-4/H.263, přičemž používají svůj mediální kontejner – například ASF pro Windows Media Video, RealMedia pro RealVideo nebo MOV pro QuickTime Video. Různé formáty jsou také identifikovány svými MIME 69 typy, které pomáhají prohlížeči a přehrávači identifikovat typ souboru. Zvláštní technologií je P2PTV, založená na sdílení streamu mezi uživateli, kteří fungují jako klient a server zároveň. Taková technologie sice klade nízké nároky na původní server, ale je založena na solidaritě uživatelů.

67

Modulace, kde je možno výsledný signál složit z několika různých frekvencí. Více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/COFDM 68 Výhodou jsou údajně zejména nižší energetické nároky. Více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/8VSB 69 Multipurpose Internet Mail Extensions

strana 64

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.7.5 IPTV Většina technologicky zdatných lidí nejprve musí překonat strach, když poprvé uslyší „televize přes Internet“, protože si ihned vybaví malé, nekvalitní, zasekávající se video, na jehož načtení se musí dlouho čekat. IPTV má ale naštěstí s Internetem společný pouze onen IP protokol, který se pro přenos dat používá. Optimisticky lze tedy tvrdit, že IPTV si bere to nejlepší z Internetu a z klasického digitálního vysílání (jako například technologii korekce chyb – FEC). Televize přes IP protokol přináší pro diváky výhody zejména v těch lokalitách, kde není dostupné vysílání digitální kabelové televize, která pokrývá zhruba 30-40% obyvatelstva 70. Další výhodou, společnou pro diváky i provozovatele, je využití kompresní technologie MPEG-4 AVC/H.264, díky které je snadné nabízet obsah ve vysokém rozlišení. Současné vysílání O2TV však probíhá v rychlosti do 3 Mbps. V případě HDTV se hovoří o potřebné kapacitě sítě zhruba 10 Mbps. Standardy pro vysílání v IP sítích jsou většinou majetkem poskytovatele (jako například v případě O2TV v ČR), ale existuje také otevřený standard DVB-IPI. Data jsou pak přenášena pomocí technologie ADSL2+, která musí být v lokalitě diváka dostupná 71 a divák dále musí vlastnit ADSL2+ kompatibilní modem, který je kromě set-top boxu pro příjem IPTV nezbytný. Pro IPTV je charakteristická interaktivita, které je dosaženo díky obousměrné komunikaci s poskytovatelem služby. Na této komunikaci je v podstatě založen princip IPTV, kde si divák nejprve musí vyžádat obsah od poskytovatele, který ověří, zda má divák zaplaceno předplatné a poté pošle obsah do jeho set-top boxu (negativní dopad tohoto postupu je pomalejší „zapping“ – přepínání kanálů). Omezená, obousměrná komunikace je možná i v případě terestrického, satelitního či kabelového vysílání, ale je řešena poměrně nepohodlným připojením přijímače, vybaveným modemem, do telefonní sítě a následným jedním společným tokem dat od poskytovatele k divákům, tudíž na odpověď může divák čekat delší dobu (než se na něj dostane řada). Takový způsob komunikace diváka s poskytovatelem představuje největší překážku rozvoje interaktivity těchto způsobů vysílání a ani v případě přímého připojení přijímače k Internetu nikdy nebude dosaženo takového stupně interaktivity, jaký má schopnost poskytnout vysílání v IP síti, poskytující například RTSP protokol pro ovládání přehrávání videa v reálném čase. Společnosti po celém světě, zejména poskytovatelé telefonních služeb, do této technologie investují spoustu peněz, protože pevně věří v její budoucnost a sílu, kterou triple play těmto společnostem přinese. Stanou se tak totiž jediným poskytovatelem veškerých komunikačních služeb pro domácnosti (telefon, Internet a televize po jednom kabelu a v jednom účtu). Nate Anderson ve svém článku [ANDN] zmiňuje například dohodu o dodání hardwaru pro IPTV mezi telefonní společností AT&T a Alcatelem v hodnotě 1,7 miliard dolarů. Stejný článek vznáší zajímavou otázku a to, jak si IPTV poradí například s příjem dvou programů najednou (jeden divák sleduje, druhý nahrává). V tomto případě bude 70

Uvádí Václav Hubička (Telefónica O2) v [HUBV] Lze ověřit na stránkách O2TV: https://internetexpres.o2shop.cz/services/iptv/iptv_1.aspx?lang=CZ&service=SRVCODE&portal=PORTALCO DE&grpup=D 71

strana 65

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci totiž potřebná dvojnásobná kapacita sítě. Příbuzným problémem je více přijímačů v jedné domácnosti. Zatímco pro příjem kabelového či pozemního vysílání ve více místnostech stačí jedna přípojka resp. anténa, v případě IPTV bude opět potřeba dvoj – nebo více – násobná kapacita sítě. Znamená to tedy i dvojnásobné poplatky poskytovateli? Podstatnou nevýhodou IPTV je současný postoj poskytovatelů, kteří často předplatitelům vnutí společně s IPTV další část své triple play. Například v České republice si není možné předplatit O2TV bez telefonních služeb od společnosti Telefónica O2. Pokud opomineme časově omezené akce, zájemce o IPTV bude muset platit72 telefonní služby, pronájem set-top boxu a poplatky za předplatné samotné televize. Modem je možno zakoupit do osobního vlastnictví. Na druhou stranu, pozemní, kabelové a satelitní televizní vysílání je možné sledovat zcela zdarma nebo pouze za cenu předplatného. IP paketů pro přenos dat používá i DVB-H technologie popsaná v následující podkapitole. 2.7.6 DVB-H a T-DMB – vysílání pro mobilní přijímače Ve snaze dosáhnout diváka opravdu kdekoliv a v jakékoliv situaci byly vyvinuty technologie pro příjem televizního vysílání na mobilních („handheld“) zařízeních. Existují zejména dvě technologie, které stojí za povšimnutí, pouze jedna z nich však má jasnou budoucnost. V případě DVB-H se jedná se o podobný standard, jakým je DVB-T, s tím rozdílem, že je přizpůsoben příjmu na mobilních zařízeních, která: • jsou napájena poměrně slabými bateriemi • mají malou anténu • pohybují se. DVB-T a DVB-H dokonce mohou sdílet jeden multiplex a částečně se vysílají ve stejném frekvenčním pásmu (část pásem VHF, UHF). Šířka jednoho kanálu je opět 6,7 nebo 8 MHz. DVB-H se navíc vysílá i v pásmu L (od 1460 MHz). Charakteristická je pro DVB-H technologie Time Slicing. [AWOT] uvádí následující příklad: DVB-H signál, na rozdíl od DVB-T, není vysílán nepřetržitě, ale například každých 5 sekund obsahu se přenese zkompresovaně během 200 milisekund, po čemž je příjem signálu přerušen na dalších 4800 milisekund. Přesněji řečeno, signál je z vysílače sice vysílán nepřetržitě, ale přijímací zařízení signál po většinu času ignoruje a aktivuje se pouze v ten okamžik, kdy je v signálu přenášen obsah patřící k právě sledované službě. Pro vyžádání obsahu se používá zpětného kanálu, který je zde zajištěn některou z mobilních technologií (GSM, GPRS, UMTS…) Toto vysílání bylo již od podzimu 2006 možné sledovat v Praze a blízkém okolí, kde Radiokomunikace a.s. a T-Mobile uskutečnily první testy, kterých se však zúčastnilo pouze několik desítek novinářů. Praktické zkušenosti s příjmem televizního vysílání na mobilním telefonu popisuje Jiří Peterka ve svém článku [PETJ] „Dojmy z televize v kapse“ z 9.11.2006: 72 Viz ceník O2TV z 1.9.206: http://www.cz.o2.com/public_cont/cc/13/287575_60740_Cenik_sluzby_O2_TV.pdf

strana 66

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci „Poopravil jsem si názor, že se na "tak malou televizi" nedá moc koukat. Dá, obraz je docela slušný, jeho kvalita je vcelku stabilní, a zvuk bezproblémový. Stále si ale nejsem jist, zda bych si takovouto službu pořídil a skutečně využíval. Zatím pro to stále nemám významnější motivaci.“

Autor dále uvádí, že vysílání nyní probíhá v rychlosti 384 kbps, při použití kompresní technologie MPEG-4 AVC/H.264 a v rozlišení obrazu 352x288 pixelů. Pro příjem byl použit prototyp mobilního telefon Motorola A680i. Technologie je nyní tedy vyzkoušená a komerčnímu nasazení brání pouze dosud nevyřešená legislativa a pravděpodobně také zájem veřejnosti, který, alespoň zpočátku, bude velmi malý. Malý zájem bude plynout nejen z ceny mobilního zařízení pro příjem, ale také z povahy tohoto vysílání, které nebude určitě zdarma a většina lidí nebude ochotna platit za tuto službu další poplatky mobilnímu operátorovi. Hlavním rivalem DVB-H je T-DMB (Digital Multimedia Broadcasting). Srovnání těchto dvou technologií poskytuje následující tabulka. tab. 2-12 Srovnání DVB-H a T-DMB. Srovnání vychází z dokumentu [DVB1].

DVB-H Kanál Frekvence Modulace Kapacita

Protokol Energie Přijímače

5-8 MHz VHF, UHF, L QPSK, 16QAM, 64QAM 4 Mbps při využití modulace QPSK, při využití 16QAM či 64QAM tato kapacita dále roste používá IP přenosový protokol

T-DMB 1,7 MHz VHF, L QPSK 1,06 Mbps

používá MPEG-2 transportní stream (obsahující MPEG-4/AVC video) energie potřebná pro provoz jednoho multiplexu je stejná, přičemž DVB-H poskytuje značně větší kapacitu přijímače pro komerční příjem budou přijímače se již sice prodávají, ale jedná vyrábět společnosti Nokia, Motorola, se většinou o přijímače pro satelitní Siemens, Samsung, Sagem, LG vysílání (S-DMB), existují pouze dva výrobci – Samsung a LG

Srovnání kapacity poskytuje graf na obrázku obr. 2-39. Jedná se však o graf organizace DVB-H, data tedy mohou být mírně zkreslena ve vlastní prospěch.

obr. 2-39: Kapacitní srovnání DVB-H a T-DMB. Zdroj: [DVB1]

strana 67

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.7.7 HDTV V Evropě se nyní většina programů ve vysokém rozlišení vysílá ve standardu DVB-S2, některé však i nadále v méně flexibilním standardu DVB-S. V Japonsku se pro HDTV vysílání využívá standard ISDB, v Americe pak ATSC, DVB a jiné. Některé programy se vysílají v kompresi MPEG-4, jiné ještě stále využívají MPEG-2. Některé programy se dokonce vysílají analogově (japonský standard MUSE). Někdo pro zobrazení HDTV preferuje LCD panel s HDMI propojením, někomu stačí obyčejná CRT obrazovka a SCART kabel. Některý broadcaster vysílá ve formátu 720p, jiný využívá HDTV (téměř) naplno a vysílá ve formátu 1080i. Pod pojmem HDTV si tedy nelze představit jen jeden standardizovaný formát obrazu. Tabulka tab. 7-5 přílohy jasně ukazuje obrovské množství podob HDTV vysílání. Společné však mají jedno a to podstatně větší počet zobrazovaných obrazových bodů, které vedou k mnohem ostřejšímu obrazu. Tato podkapitola se pokusí zodpovědět několik otázek, které si ve spojení s HDTV klade nejvíce diváků. Odpovědi na tyto otázky jsou, pokud není uvedeno jinak, vyvozeny ze zhruba jednoměsíční zkušenosti s příjmem satelitního HDTV vysílání na přijímači Humax HDCI-2000 v srpnu 2006. Ukázky je možné vidět na obrázku obr. 2-40.

obr. 2-40: Ukázky HDTV vysílání v Evropě (Canal+ HD, Premiere Film HD, Discovery HD, Premiere Sport HD).

2.7.7.1 Kvalita Kvalita záleží z velké části na zdroji. Pokud byl zdroj pořízen již s HDTV v mysli, pak je kvalita obrazu opravdu dech beroucí a výjimečně se jedná o případ, kdy můžeme věřit i té nejodvážnější reklamě. Dokonce při zobrazení HDTV na klasickém CRT televizoru o úhlopříčce 32‘‘ byl poznat neuvěřitelný rozdíl oproti vysílání ve standardním rozlišení.

strana 68

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Realita je bohužel taková, že onu nebeskou kvalitu uvidíme pouze v reklamních, neustále se opakujících klipech, které v době testování stále tvořily obsah alespoň pěti HDTV programů. Kvalita je jinak velmi proměnlivá, což dokonce vedlo ke spekulacím, že některé pořady jsou pouze uměle zvětšovány ze standardního „PALu“ na vysoké rozlišení a následně vysílány jako HDTV. Tyto spekulace se nakonec ukázaly být pravdivé, přičemž evropští broadcasteři jako důvod uvádí nedostatek materiálu. To je zajímavé a poukazuje na neschopnost takový materiál nakoupit. Stačí si uvědomit, že například téměř veškerý program ve Spojených státech na čtyřech hlavních televizních stanicích (ABC, CBS, NBC a FOX) je ve vysokém rozlišení vysílán bez problému každý den. 2.7.7.2 Dostupné programy Nedostatek HD materiálu vede k nedostatku programů. Ani dnes (listopad 2006) HDTV programů nenajdeme v Evropě mnoho. Mezi poskytovatele satelitních HDTV programů patří Sky Digital (UK), Sky (Itálie), Premiere (Německo), Canal Digital (Skandinávie), N a Cyfra+ (Polsko), HD1 (Belgie) a CanalSat/TPS (Francie). Každý z těchto poskytovatelů nabízí pár HDTV programů, které vysílají především filmy, sport a dokumenty. V žádném případě se však HDTV programy svým obsahem nemohou srovnávat s programy ve standardním rozlišení, které nabízejí mnohem více obsahu. Z tohoto důvodu lze HDTV považovat pouze za příjemné zpestření, ale nikoliv za plnohodnotnou náhražku klasického vysílání. Aktualizovaný seznam evropských HDTV programů vede například KingOfSat 73. 2.7.7.3 Rozdíl mezi MPEG-2 a MPEG-4/AVC HDTV Každý nový HDTV přijímač je kompatibilní jak s MPEG-2, tak i MPEG-4/AVC standardy. Většina programů se však vysílá v DVB-S2/MPEG-4. Jedním z mála DVB-S/MPEG-2 programů je skandinávský Canal+ HD, jehož datový tok dosahuje 17,5 Mbps, a který má pověst HDTV programu s nejvyšší kvalitou. Pokud rozdíl v kvalitě obrazu na high-end zobrazovacích zařízeních opravdu existuje (nemohu potvrdit), bude to způsobeno spíše úsporou datového toku u MPEG-4/AVC programů (aby jich bylo možné vysílat více) než rozdílem mezi MPEG-2 a MPEG-4 kompresí. Současné použití přenosového standardu DVB-S2 nároky na přenosovou kapacitu může dále snižovat použitím poměru FEC až 9/10 (konkrétně tomu tak je u programů Premiere). Rozdíl v příjmu MPEG-2 a MPEG-4/AVC programů je však znatelný, pokud chceme programy přijímat na PC, které provádí dekódování signálu softwarově. Zatímco dekódování MPEG-2/1080i probíhá alespoň v přijatelných 20 snímcích za sekundu, počet snímků za sekundu v případě MPEG-4/AVC/1080i se pohyboval v jednociferných číslech (testováno na konfiguraci PC Athlon XP 2500+, 1 GB RAM, 128 MB grafická karta GeForce 5600 FX, Windows XP SP2). V době testování (srpen 2006) vysílaly všechny evropské HDTV programy ve formátu 1080i v plném rozlišením (1920x1080), s výjimkou francouzských programů Canal+ a National Geographic HD, které vysílaly v rozlišení 1440x1080 bodů. Přehled všech možných DVB formátů pro HDTV uvádí tabulka tab. 7-5 přílohy.

73

Přehled HDTV programů: http://en.kingofsat.net/hdtv.php

strana 69

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.7.7.4 Realizace přenosu z přijímače do TV Řada lidí se po pořízení prvního HDTV přijímače začne zajímat o kvalitní propojení přijímače se zobrazovacím zařízením, které bylo dříve spíše nadbytečným luxusem. Při nákupu kabelů však musíme věnovat zvýšenou pozornost, neboť existuje velké množství ziskuchtivých obchodníků, kteří se zákazníkovi pokusí namluvit nesmyly, jako například tvrzení, že 2-metrový, pozlacený DVI/HDMI kabel za 2.000 Korun zprostředkuje „lepší“ obraz než stejně dlouhý, obyčejný DVI/HDMI za 300 Korun. Pokud kabel není fyzicky poškozen, obraz bude, díky digitálnímu přenosu, na krátké vzdálenosti pochopitelně zcela shodný. Na druhou stranu, šetřit na kabelech pro analogový přenos videa se nevyplácí, protože levné a dlouhé kabely mohou být náchylné rušení, které kvalitu obrazu opravdu ovlivní. Na zadní části HDTV přijímačů najdeme následující výstupy videa: • • • • •

kompozitní CVBS výstup RGB či RGBHV výstup S-Video (Y/C) výstup komponentní YPbPr výstup digitální HDMI či DVI výstup

První čtyři výstupy (kromě RGBHV) často bývají v Evropě zakomponovány do společného SCART rozhraní, ale mohou být realizovány i přes jiné konektory, jako například cinch nebo 15-pinový D-sub konektor, používaný například pro propojení s projektory (zejména s využitím YPbPr či RGBHV). Kompozitní výstup videa, S-Video a RGB by bylo nejlepší ve stejné větě s pojmem „HDTV“ raději ani nezmiňovat, i když RGB již poskytuje poměrně kvalitní obraz, který však stále nemá s vysokým rozlišením nic společného. Následující tabulka tab. 2-13 srovnává různé formy přenosu videa. Nákresy konektorů jsou k dispozici na obrázku obr. 2-41 a jejich částečný popis v tabulce tab. 7-6 přílohy.

obr. 2-41: Nákresy konektorů používaných pro přenos videa. Zdroj: Wikipedia a vlastní nákres.

strana 70

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

tab. 2-13 Realizace přenosu videosignálu z přijímače do zobrazovacího zařízení.

výstup

formát

složky

konektory

kvalita

analogový, kompozitní

1: jas, barva

1x cinch – 1x cinch (žlutý) nebo kombinace s konektorem SCART

• SDTV • postačující pro VHS a zdroje s nízkým rozlišením obrazu (zdroje s výstupem 480i/576i)

S-Video

analogový, primitivní komponentní

1: jas (Y) 2: barva (C)

S-Video – S-Video nebo kombinace s konektorem SCART

• SDTV • postačující pro VHS a S-VHS a v případě méně kvalitního zobrazovacího zařízení také pro všechny ostatní zdroje s výstupem 480i/576i

RGB

analogový, komponentní

1: červená 2: zelená + synchr. signál 3: modrá

• SDTV • vhodné pro všechny zdroje s výstupem 480i/576i

RGBHV

analogový, komponentní

YPbPr

analogový, komponentní

1: červená 2: zelená 3: modrá 4: vert. synchron. 5: horiz. synchron. 1: jas (Y) 2: barva (Pb) 3: barva (Pr)

3x cinch – 3x cinch (červený, zelený a modrý) nebo kombinace s konektorem SCART 5x cinch – 5x cinch (červený, zelený, modrý, bílý a žlutý) nebo kombinace s konektorem D-Sub 3x cinch – 3x cinch (červený, zelený a modrý) nebo kombinace s konektorem D-Sub nebo nestandardní kombinace s konektorem SCART, při stejném zapojení jako v případě RGB DVI – DVI nebo kombinace s HDMI

CVBS

DVI

digitální

• SDTV • vhodné pro všechny zdroje s výstupem 480i/576i • SDTV, HDTV • vhodné pro všechny zdroje od 480i až po 1080p)

• SDTV, HDTV • vhodné pro všechny zdroje (od 480i až po 1080p)

strana 71

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci HDMI

digitální

HDMI – HDMI nebo kombinace s DVI

• SDTV, HDTV • vhodné pro všechny zdroje (od 480i až po 1080p)

Kabel pro přenos kompozitního videa, tedy jeden cinch, přenáší všechny složky videa dohromady a S-Video odděluje pouze jasovou (Y) složku od složky barevné (C). Ani tyto způsoby přenosu videa nelze použít pro vysoké rozlišení. Video přenášené v několika oddělených složkách se označuje jako komponentní video. Nejrozšířenější podobou komponentního videa jsou analogové RGB a YPbPr. O něco lépe než kompozitní a S-Video, co se kvality týče, na tom je přenos RGB a RGBHV videa, kdy kabel video přenáší ve třech resp. pěti složkách. Tyto složky jsou červená, zelená, modrá a u RGBHV navíc horizontální a vertikální synchronizační signál (vyžadován u všech forem komponentního videa), který je u RGB přenášen společně se zelenou barevnou složkou. Video je však stále přenášeno pouze ve standardním rozlišení. Za komponentní video vhodné pro přenos vysokého rozlišení lze označit až analogové video v barevném prostoru YPbPr (odvozen z RGB hodnot74, které do nekompresované podoby dekóduje přijímač signálu). Pochopitelně nejvhodnější je digitální způsob přenosu videa přes DVI 75 či HDMI rozhraní. Kapacita rozhraní DVI dosahuje až 7,4 Gbps. HDMI kromě vyšší kapacity nabízí rovněž přenos digitálního zvuku a ochranu proti kopírování – HDCP. Video složky DVI a HDMI jsou vzájemně zcela kompatibilní, ale DVI schází podpora HDCP, což znemožňuje využití DVI rozhraní pro zobrazení takto chráněného obsahu. 2.7.7.5 Význam HDTV pro multimediální IS Jsem toho názoru, že informační systém, ač multimediálně zaměřený, by měl i nadále zůstat především systémem informačním. A v případě, že se nejedná o specifický IS, zaměřený na video ve vysokém rozlišení, se domnívám, že je zbytečné poskytovat HDTV obsah z následujících důvodů: • Informační účel plní video ve standardním rozlišení většinou velmi dobře i bez potřeby 1920x1080 pixelů. Primární cíl tvorby HDTV formátů bylo zlepšení kvality domácí zábavy, nikoliv vylepšení distribuce obsahu čistě informativního charakteru. • HDTV obsah by zbytečně zabíral místo a stejně by musel být dostupný i ve standardním rozlišení pro ty uživatele, jejichž nedostatečná rychlost připojení k síti nebo zastaralé počítačové vybavení po hardwarové a softwarové stránce na přehrávání HDTV obsahu již nepostačuje.

2.8 Kompresní technologie I když se přenosové standardy liší a vzájemně nejsou kompatibilní, vysílané digitální video se na celém světě povedlo sjednotit pomocí kompresních technologií, 74 75

Vzorce pro výpočet uvádí například http://en.wikipedia.org/wiki/YCbCr Přes DVI rozhraní lze přenášet rovněž analogové RGB video.

strana 72

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci z nichž nejpopulárnější jsou MPEG-2 a MPEG-4. V obou případech se jedná o ztrátové komprese, které z obrazu „vyhazují“ všechny informace, které jsou pro lidské vnímání postradatelné. 2.8.1 Aktuálně používané kompresní technologie pro přenos videa V praxi se můžeme setkat s odlišnými názvy, ale jedná se v podstatě o stejné technologie. Rozdíly v terminologii vznikly jako důsledek dvou organizací, které se na vývoji standardů podílely. Standard pro většinu známý jako MPEG-2 organizace Moving Picture Experts Group bývá zároveň označován jako H.262 standardizační organizací ITU Telecommunication. Stejně je tomu například s MPEG-4/AVC a H.264, což jsou opět pouze různá označení pro stejnou technologii. Následuje stručný přehled kompresních technologií, které se dnes používají pro přenos digitálního videa. Ostatní technologie, jakou je například MPEG-1, jsou v této práci opomenuty, neboť v rámci přenosu videa již dnes nemají využití. 2.8.1.1 MPEG-2 a H.262 Možnosti MPEG-2 (či identického ITU H.262), které udává tabulka tab. 7-4 přílohy, jsou jasně stanoveny, ale i přes svá omezení hrál a stále hraje MPEG-2 velmi důležitou roli v rámci digitálního broadcastingu (DVB-T/S/C) a DVD Videa. 2.8.1.2 MPEG-4 a H.263 Standard MPEG-4 s vylepšenou kompresí oproti předchůdcům, společně se standardem ITU H.263 poskytly základ pro společnosti jako jsou Microsoft nebo RealNetworks, které na těchto standardech postavily své proprietární kodeky Windows Media Video resp. RealVideo, které se značně podílely na rozvoji videa na Internetu. Vznikly však také open source kodeky, jako například populární XviD. Standard H.263, vyvinutý speciálně pro potřeby Internetu se také používá například pro video přenášené v rámci Flash aplikací (například YouTube). 2.8.1.3 MPEG-4/AVC a H.264 Výhoda starších MPEG-4 a H.263 standardů spočívá především v nízkých nárocích na hardware, díky kterým lze video přehrávat i na pomalejších počítačích. Do budoucnosti se však počítá s kodekem MPEG-4/AVC (ITU H.264), který má poskytovat lepší výsledky komprese obrazu (zhruba dvojnásobná komprese oproti standardním MPEG-4 kodekům), což se uplatňuje zejména při vysílání ve vysokém rozlišení, ale také při vysílání, kde je nutné šetřit přenosovou kapacitu, tedy například vysílání pro mobilní zařízení. Satelitní, kabelové a pozemní vysílání (nejen) ve vysokém rozlišení se ubírá touto cestou, která se nyní zdá být tou nejlepší volbou. Rovněž nástupci DVD Videa (HD DVD a Blu-ray) počítají s touto kompresní technologií. Otázkou zůstává, proč se pro veškeré pozemní digitální vysílání v České republice používá technologie MPEG-2, čímž se podstatně snižuje přenosová kapacita a téměř strana 73

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci vylučuje přenos kanálů ve vysokém rozlišení. Tuto otázku jsem položil odborníkům na digitální vysílání v České republice a zde jsou jejich názory: Jiří Rajdus, manažer projektu, Czech Digital Group, a.s: „Výhodnost či nevýhodnost systému nemusí spočívat pouze v technických vlastnostech. Digitální vysílání se připravuje více jak 6 let, kdy běží zkušební vysílání. O reálném nasazení MPEG-4/AVC se hovoří poslední dva roky, ale boxy na trhu stále nejsou. Mezi tím se prodalo v ČR více jak 200 000 boxů na MPEG-2, stále se prodávají a jejich cena klesá i vzhledem ke světovým prodejům. Takže televizní stanice by sice něco ušetřily na distribuci signálu, ale téměř nikdo by je ještě dlouho neviděl. Navíc cena boxu s MPEG-4 bude od počátku v porovnání s MPEG-2 vyšší (u nás na trhu zatím nejsou). Z toho vychází naše strategie stejně jako strategie např. České televize, že pro volně šířené programy ve standardní televizi je v tuto chvíli ekonomicky výhodnější MPEG-2 a pro placenou televizi a HDTV určitě MPEG-4/AVC (nebo i další lepší systémy). U placené televize je totiž možno na základě obchodního (byznys) plánu dodávat zákazníkům boxy, tak jak to dnes dělají kabeloví operátoři nebo O2. Mimochodem O2 již pro projekt placené IP televize používá MPEG4/AVC.“

Tomáš Vlček, technický ředitel , Czech Digital Group, a.s: „U sítí DVB-T, které řeší přechod vysílání stávajících televizí (ČT, Prima a Nova), z analogového na digitální, je i podle našeho názoru nutné použít MPEG-2. Jsme o tom přesvědčeni, ačkoliv máme za sebou úspěšné testování vysílání i ve formátu MPEG-4. Hlavním problémem přechodu analog-digitál je nutnost pořízení obrovského množství set-top boxů, případně televizorů s DVB-T tunerem. Rozhodující pro úspěch a "bezbolestnost" přechodu budou cena a spolehlivost set-top boxů. Technologie využívající MPEG2 tyto podmínky splňuje a navíc je již poměrně velký počet MPEG-2 zařízení v provozu. MPEG-4 je stále ještě ve vývoji a nasazení této technologie do provozu bude podle našeho názoru optimální až při zavádění Pay TV a HDTV.“

Ivo Perna, RADIOKOMUNIKACE a.s.: „Stávající situace je taková, že pro rozjezd DVB-T se v celé Evropě použil MPEG-2. Přechod na MPEG-4 bych očekával až po řádném pokrytí ČR digitálními sítěmi a spíše u placených programů. Ale je to jen můj názor.“

Jiří Balvín, předseda Asociace digitálních televizí a generální ředitel Óčko TV: „Česká republika byla první – minimálně v Evropě – kde se začalo vysílat prostřednictvím DVB-T a to v systému MPEG-2. Takže, kdo si pořizoval set top boxy, pořizoval ty, které umí MPEG-2. Teprve později se přišlo s kompresí MPEG-4. ADT se samozřejmě touto problematikou zabývá, konzultujeme ji hlavně se správci multiplexů a po desítkách diskusí jsme dospěli k názoru, že důležitější je jakýkoliv „rozjezd“ digitálu. Nemůžeme hned v začátcích, kdy je potřeba obyvatele přesvědčovat, aby si set top boxy koupili, ještě tlačit na těch cca 100 tisíc majitelů MPEG dvojkových, aby je zase měnily na čtyřkové. A v budoucnu bude stejně vše v televizních přijímačích.“

Názory se tedy v podstatě shodují na tom, že pro nasazení technologie MPEG-4 pro volně vysílané programy je již v podstatě pozdě, vzhledem k tomu, že pozemní digitální vysílání se v České republice testuje již delší dobu a mnoho lidí si již zakoupilo přijímač kompatibilní pouze s technologií MPEG-2, který dnes (listopad 2006) stojí kolem 2000 Kč. Výrobci přijímačů pak kvůli malému zájmu neuvedli dostatek MPEG-4

strana 74

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci přijímačů na trh, což má za následek jejich dnešní vysoké ceny a malý výběr. Václav Hubička ze společnosti Telefónica O2 v [HUBV] uvedl, že ceny jejich MPEG-4 set-top boxů pro IPTV budou „o hodně vyšší“ než MPEG-2 DVB-T přijímače a že k dispozici bude pouze jeden model pro všechny předplatitele, který bude dodávat přímo Telefónica O2. Vysoké ceny se tedy budou muset řešit pronájmem zařízení či různými cenovými akcemi, které si může dovolit poskytnout pouze provozovatel placeného vysílání. Problematická situace spočívá v tom, že provozovatelé digitálního vysílání nebudou mít zájem přejít na vysílání v MPEG-4 dříve, než výrobci začnou dodávat levné přijímače pro diváky, ale výrobci, na druhou stranu, nechtějí tyto přijímače vyrábět, když o ně není, z důvodu velmi malé nabídky vysílání, zájem. Situaci by vyřešilo nařízení ČTÚ, podobně jako ve Francii, kde placené programy již musí ze zákona vysílat v MPEG-4. Ohledně této problematiky se mi vyjádření ČTÚ získat nepodařilo, tudíž se lze domnívat, že se nad ničím takovým aktuálně neuvažuje. 2.8.2 Prokládané vs. progresivní video, framerate a chroma subsampling Při nahlédnutí do tabulky tab. 7-4 přílohy, specifikujících standard MPEG-2, si všimneme parametrů framerate a sampling. Tytéž parametry bychom nalezli i u specifikací MPEG-4. Pro lepší pochopení jejich vlivu na přenos videa byla zařazena tato podkapitola. Prokládané video se skládá z lichých a sudých polí. Liché pole obsahuje pouze liché řádky obrazu a sudé pole pouze sudé řádky obrazu. Jedna sekunda PAL (NTSC) videa pak obsahuje 25 (30 76) lichých a 25 (30) sudých polí, tudíž nejsou ztraceny žádné obrazové informace. Liché a sudé pole se však nevykreslují najednou, nýbrž postupně, čímž se dosáhne 50 či 60 77 „půlsnímků“ za sekundu. Pokud bychom přenášeli progresivní video, byla by potřeba dvojnásobná kapacita, protože bychom nepřenášeli již žádné půlsnímky, ale plné snímky. Abychom pak zachovali standard 50/60 Hz, těchto snímků by za sekundu muselo být 50 či 60. Z tohoto důvodu se veškeré vysílání ve standardním rozlišení uskutečňuje prokládaně. Z tabulky tab. 7-4 přílohy můžeme vybrat například údaj o profilu MP@HL, který se v Evropě používá pro vysílání HDTV ve standardu MPEG-2. Framerate při rozlišení 1920x1080 bodů je omezen na 30 snímků za sekundu. Toto nám říká, že abychom dosáhli 60 snímků za sekundu, musíme vysílat prokládaně. To je důvod, proč v technických specifikacích plazmových a LCD televizorů většinou nenajdeme podporu 1080p (progresivní obraz), ale pouze 1080i (interlaced – prokládaný obraz). Nyní se nabízejí dvě otázky: • Proč není formát 1080p běžně podporován? • Proč je potřeba dosáhnout 50 nebo 60 snímků? Proč nestačí 25 nebo 30? Odpověď na první otázku je snadná. Vysílání jednoho programu HDTV ve standardu MPEG-2 MP@HL 1080i vyžaduje zhruba 17,5 Mbps přenosové kapacity. Vysílání ve formátu 1080p by vyžadovalo dvojnásobek, což není pro vysílání ekonomicky

76 77

Přesná hodnota je 29,97. Přesná hodnota je 59,94.

strana 75

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci únosné. Kdybychom chtěli 1080p realizovat v rámci standardu MPEG-4, požadavky na kapacitu by se opět dostaly někam na úroveň vizuálně nerozeznatelného MPEG-2 1080i. Odpověď na druhou otázku je však dána spíše technologií než ekonomickými podmínkami. Obraz, který by „blikal“ frekvencí 25 či 30 za sekundu by byl pro lidské oko nesledovatelný. Velký rozdíl je znát již mezi 50 a 60 bliknutími za sekundu, rozdíl mezi 25 a 50 by tedy byl obrovský a většina diváků by u televizní obrazovky sedět nevydržela (týká se klasických CRT televizorů a projektorů). Dalším argumentem je přirozenější pohyb obrazu při vyšší frekvenci snímků za sekundu. Důkazem toho je například rozdíl mezi americkým filmem a americkou televizí. Zatímco počet snímků u MPEG-2 filmu (například na DVD 78) je v Americe 24 79 snímků za sekundu, televize se vysílá v 60 půlsnímcích za sekundu. Rozdíl těchto 6 snímků je znát zejména u rychlých scén, kde lze i lidským okem pozorovat mírné zadrhávání DVD videa. HDTV ve standardu MPEG-4 si díky menšímu HDTV formátu 720p (1280x720 bodů místo 1920x1080 formátu 1080i) může dovolit použít i progresivní video. Pro více informací ohledně prokládaného a progresivního videa je možno navštívit například encyklopedii Wikipedia80. Požadavek na kapacitu a do jisté míry i kvalita videa jsou ovlivněny použitými hodnotami chroma subsamplingu [WIK7], jehož smyslem je přidělit více místa informacím o jasové složce videa, na úkor informací o barvách, na které není lidské oko tak citlivé. Pokud vyjdeme z předpokladu, že barevný prostor digitálního videa je YCbCr, kde Y představuje jasovou složku (luma) a Cb, Cr složky barevné (chroma), které se vypočítávají z RGB barev a jasu, pak platí, že složky Cb a Cr nemusí obsahovat tolik informací jako složka Y a přitom nedojde k viditelné degradaci obrazu. Pouze nejnáročnější profesionální účely najdou využití pro subsampling 4:4:4, který v podstatě ani za subsampling označit nelze, neboť v rámci jednoho pixelu je vyčleněno stejné místo pro jas i obě barevné složky. S chroma 4:4:4 se však lze setkat při přenosu videa na velmi krátkou vzdálenost po komponentních (YPbPr) kabelech, například z DVD přehrávače do televizoru. Vysokou kvalitu obrazu poskytne také subsampling 4:2:2, kde byla zahrnuta pouze polovina barevných informací a ušetřena tím jedna třetina přenosové kapacity. Nejpoužívanější v oblasti vysílání a DVD videa je však subsampling 4:2:0. Nula však neznamená, že by barevná složka Cr byla zcela vypuštěna, nýbrž pouze značí jiné umístění barevných složek, které rovněž vede ke snížení výsledného datového toku. Pouze pro zajímavost lze uvést, v prostředí profesionálního střihu videa se (na rozdíl od vysílání a DVD) používá komprese DV a chroma subsampling pro PAL je 4:2:0 nebo 4:1:1 pro NTSC (video pak zabírá zhruba 13 GB na hodinu81).

2.9 Technologie podmíněného přístupu Následující a zároveň poslední kapitola této práce se zabývá bližším pohledem na technologie pro ochranu obsahu obrazového materiálu a kromě technologií podmíněného přístupu se také blíže zaměří na problematiku „kradení signálu“, tedy pirátství.

78 79 80 81

Neplatí pro evropská DVD, která jsou zrychlena na 25 snímků za sekundu. Film je tedy kratší než v USA. Přesná hodnota je 23,97. Více na: http://en.wikipedia.org/wiki/Interlace, http://en.wikipedia.org/wiki/Progressive_scan Podle profesionálního střihače Jakuba Vansy.

strana 76

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Ochranné technologie ještě musíme rozdělit na dvě kategorie. Jednak to jsou technologie, které přenášený signál chrání před příjmem neautorizovanou osobou – v praxi se jedná zejména o různé systémy podmíněného přístupu, právě kterým je věnována tato kapitola. Druhou kategorií jsou technologie, které mají pouze zabránit neautorizovanému naložení se signálem. Mezi ně patří všechny technologie ochrany proti kopírování. Tyto dva druhy technologií se vzájemně doplňují a nejsou na sobě závislé. Tato kapitola se bude do hloubky zabývat především technologiemi podmíněného přístupu, které jsou aplikovatelné v rámci vysílání ve standardu DVB. 2.9.1 Účel vzniku Jelikož velké množství videa buď podléhá autorským právům nebo ho je nutné chránit před neautorizovanými diváky z jiného důvodu, byly vyvinuty technologie, které řízení přístupu usnadňují. Ať se již jedná o Macrovision u starých VHS videonahrávek, HDCP ochranu Blu-ray disků či kódovací systémy vysílaného videa, společné mají jedno a to sice nezáviděníhodnou pozici cíle mnoha pirátů 82, kteří se tuto elektronickou ochranu snaží překonat a získat tak bezplatný a neomezený přístup k obsahu. Z tohoto důvodu je nezbytné, aby vývojář ochrany obsahu neustále investoval do aktualizací a stále se držel o krok před piráty. Již zmíněná autorská práva jsou nejpodstatnější příčinou ochrany obsahu před neautorizovaným příjmem. Každá produkční společnost, ať to jsou hollywoodská filmová studia nebo organizace FIFA, se z pochopitelných důvodů snaží na svém obsahu vydělat co nejvíce peněz. Tohoto cíle kupodivu nedosáhnou doručením obsahu k co nejširšímu obecenstvu, za co nejnižších nákladů na jeho šíření, nýbrž prodejem autorských práv co nejvíce broadcasterům po celém světě. Nejednotnost světového trhu, rozdílné kultury a jazykové bariéry jsou toho hlavní příčinou. I když je jedna epizoda Simpsonových nakonec stejně odvysílána na celém světě, každá země si tuto epizodu musí přizpůsobit svým podmínkám – nadabovat do svého jazyka, zařadit reklamy na místní produkty a služby, zcenzurovat obsah nepřijatelný pro danou kulturu a vybrat vhodný čas pro odvysílání. Pro majitele, v tomto konkrétním případě News Corporation, je pak výhodnější prodat 50 různých vysílacích práv než zajistit odvysílání 50 variací jednoho pořadu pro celý svět. V celosvětovém měřítku je tato situace pochopitelná, ale například v rámci Evropské unie je již mírně zarážející, že každá z 25 zemí stále nakupuje vysílací práva pouze pro sebe. Důvodů pro ochranu vysílaného obsahu pak vzniká několik. Jedním z důvodů je fakt, že řada zemí nedabuje a vysílá pouze s titulky (Nizozemí, Belgie, Švédsko, Norsko, Dánsko, Finsko, Portugalsko) a další země pak u svých programů poskytují také duální zvuk, tedy jak dabing, tak originální mutaci, což pomáhá populaci naučit se cizímu jazyku a zlikvidovat jazykovou bariéru. Například ve Velké Británii by si pak diváci mohli díky satelitům vybrat z jakéhokoliv evropského programu, kde se na onu epizodu Simpsonových podívají, což by se pochopitelně nelíbilo britským sponzorům, kteří mají zájem na tom, aby britští diváci v Simpsonových viděli reklamu na britské produkty. A 82 Vzhledem k tomu, že pojem „hacker“, tak, jak je obecně chápán, nevystihuje naprostou většinu těch lidí, kteří „kradou“ videosignál, rozhodl jsem se používat pojem „piráti“, který zahrnuje jak hackery, tak „obyčejné“ černé diváky, přičemž „hackerem“ se zde rozumí pouze osoba, která svými vlastními silami systém podmíněného systému nalomí.

strana 77

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci jelikož sponzoři jsou pro provoz televizní stanice nezbytní, News Corporation ze strachu, že britský program Sky One, který na Simpsonovi vysílací práva kupuje, nenalezne dostatek sponzorů, a tedy již další vysílací práva nekoupí, přikáže všem majitelům vysílacích práv, že musí zajistit, aby jejich vysílání Simpsonových bylo dostupné pouze na daném území, jinak že Simpsonovi prodají jiné, konkurenční, televizní společnosti, která tuto podmínku splnit dokáže. Druhým důvodem jsou samotné reklamy. Sponzoři, kteří do pořadů své reklamy vkládají za tento vysílací čas platí nemalé poplatky. Tyto poplatky přitom platí za to, že například reklama vložená do Simpsonových na americké stanici FOX bude viděna přibližně deseti miliony diváků. Kdyby však počet těchto diváků vzrostl na 100 milionů po celém světě, cena za vysílací čas by pochopitelně byla vyšší, přičemž málokterý sponzor by rád platil za dalších 90 milionů diváků, kteří pořad sledují mimo Spojené státy a pravděpodobně je pro ně nabízený produkt nedostupný 83. Toto je také důvod, proč veškeré americké reklamy jsou z amerických televizních stanic, které se v Evropě vysílají (Fox News, MSNBC a částečně CNN, CNBC a ESPN), vyjmuty a nahrazeny upoutávkami nebo lokálními reklamními spoty. Zajímavě postupuje například Německo a Velká Británie. Německé programy zásadně nevysílají s duálním zvukem a pořady vždy dabují. Pravděpodobně díky tomu je jejich volné vysílání majiteli autorských práv tolerováno. Výjimkou jsou samozřejmě sportovní přenosy, které v podobě volného satelitního vysílání nenalezneme. V případě přenosu sportovního utkání je broadcaster, který následuje tento německý model volného satelitního vysílání, nucen vysílat dvě různé verze programu, přičemž mezinárodně viditelná verze toto utkání obsahovat nebude. Velká Británie zašla až tak daleko, že si objednala satelitní družici Astra 2D, která svým signálem pokrývá pouze Anglii, Irsko a malou část kontinentální Evropy. Díky tomu mohou anglické programy vysílat ze satelitu bez použití podmíněného přístupu, ale zároveň se tak zavírá ono pomyslné „okénko do světa“, za které bylo satelitní vysílání vždy považováno. Ani pro poskytovatele placené televize, která nemusí obsahovat reklamu, neplatí jiné podmínky. Tito poskytovatelé totiž často ve své nabídce zahrnují také programy, které již přebírají hotové od jejich majitelů. A právě tyto hotové programy jsou opět vázány vysílacími právy pouze pro jednu zemi. Vysílací práva tedy nelze zakoupit podle počtu předplatitelů, protože ten, kdo práva kupuje často není samotný poskytovatel placené televize. Celosvětový dopad autorských práv je tedy velmi drastický (znemožňuje občanovi jedné země volný výběr poskytovatele pořadu) a s nadsázkou je možné říci, že technologie podmíněného přístupu si o útoky pirátů přímo říkají. A právě tato skutečnost toto téma činí velmi aktuálním a zajímavým. Technologie podmíněného přístupu dále plní funkci řízení přístupu k programové nabídce poskytovatelů placené televize na satelitu, v kabelu nebo přes pozemní vysílání. 2.9.2 Technologický princip Součástí standardu DVB jsou standardy pro implementaci systému podmíněného přístupu, který zajistí, že se k obsahu dostane pouze autorizovaná osoba. Jednotlivé 83

Poté by si reklamu mohly dovolit zadávat pouze společnosti jako Coca-Cola či McDonald‘s.

strana 78

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci systémy podmíněného přístupu vyvíjí řada společností, z nichž jsou v Evropě nejznámější Irdeto BV, Kudelski SA, France Telecom, Philips či News Datacom. Od těchto společností si pak jednotliví broadcasteři tyto systémy licencují a využívají je pro ochranu svého obsahu. Všechny tyto technologie splňují DVB standard pro podmíněný přístup (DVB-CA), což má za následek stejný princip jejich fungování a umístění v DVB streamu každého DVB multiplexu, přičemž rozdíly mezi jednotlivými technologiemi spočívají především v samotném řízení přístupu, který má na starosti hardware, většinou v podobě přístupové karty s čipem, která musí odpovídat standardu ISO781684. Tato karta se vkládá do čtečky čipových karet, která je buď přímo zabudována do přijímače, který byl licencován pro použití určité technologie podmíněného přístupu nebo do CI modulu (CI CAM), který je možno podle standardu DVB-CI vložit do jakéhokoliv přijímače, který je vybaven univerzálním Common Interface rozhraním. Úkolem CI modulu je zprostředkovat komunikaci mezi čipovou kartou a přijímačem, který na základě dekryptovaných dat, obdržených od čipové karty, dekóduje audio/video DVB signál. Tato komunikace probíhá obousměrně, přičemž přijímač čipové kartě naopak dodává přes toto rozhraní data z DVB streamu, určená pro řízení podmíněného přístupu. Několik CI modulů je možno vidět na obrázku obr. 2-42.

obr. 2-42: CI moduly a přístupové karty. Zleva: SECA Aston (Mediaguard), Irdeto, Viaccess, zadní strana modulu Viaccess.

Musíme si dát pozor na pojmy „kódování“ a „kryptování“, které jsou vzájemně nezaměnitelné. Videosignál je v rámci DVB multiplexu zakódován, kdežto data, která slouží pro jeho následné rozkódování jsou kryptována. 2.9.3 Neoficiální CI moduly a přijímače Oficiálně pro každý systém podmíněného přístupu (též nazývaný „kódovací systém“) musí existovat vlastní CI modul, jehož výrobce vlastní licenci od majitele daného kódovacího systému, ale neoficiálně podporuje řada CI modulů nahrání modifikovaného firmwaru, který umožní použití tohoto modulu pro více kódovacích systémů současně. Pochopitelně se jedná o nelegální úpravu, která může vést ke zničení CI modulu nebo k nesprávné funkčnosti přístupové karty. Takové moduly jsou však velmi populární, především díky své ceně. Například CI modul T-Rex, který je po nahrání 84

Znění standardu: http://www.cardwerk.com/smartcards/smartcard_standard_ISO7816.aspx

strana 79

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci neoficiálního firmwaru schopen nahradit až 8 oficiálních CI modulů se v listopadu 2006 prodával za 2.650 Kč. Cena osmi oficiálních modulů by podle cen ve stejném období přitom vyšla alespoň na 10.000 Korun 85. Některé univerzální CI moduly dokonce umí nahradit i ty CI moduly, které se běžně neprodávají (jako například CI moduly pro kódovací systém NDS VideoGuard). Některé neoficiální CI moduly zachází až tak daleko, že emulují i samotnou přístupovou kartu a některé programy je tak možno, v omezené míře, sledovat zcela bez placení. Populární jsou v poslední době také přijímače, které nepotřebují ani CI modul, ani licenci pro zabudovanou čtečku čipových karet a po nahrání neoficiálního firmwaru softwarově podporují jakýkoliv kódovací systém. Takový přijímač je většinou vybaven univerzální čtečkou čipových karet a je poháněn operačním systémem Linux. Mezi nejpopulárnější patří zejména přijímače Dreambox a D-Box 2. Tyto neoficiální úpravy by se daly považovat ze „férové“ a morálně zcela omluvitelné, pokud by opravdu sloužily pouze ke čtení legálně placených přístupových karet. Skutečnost je však jiná a jsou to právě tyto úpravy, které nejvíce usnadňují pirátství i pro technicky méně zdatné, kterým v mnoha případech stačí zatelefonovat svému „dealerovi“, který černému divákovi za poplatek nadiktuje čísla, která po zadání dálkovým ovládáním v menu modifikovaného CI modulu či přijímače otevřou přístup k placenému obsahu. Technicky zdatnější piráti už ani dealery nepotřebují a nelegální přístup si k placenému obsahu dokáží zajistit sami. 2.9.4 ECM & EMM: Role přístupové karty (Smart Card) Pokud je přijímač licencován pro nějaký systém podmíněného přístupu, zná jeho ID (CAID). Pokud je do přijímače vložen CI modul, identifikuje se přijímači pod ID příslušného systému podmíněného přístupu. Po vložení čipové karty do čtečky nebo CI modulu je tato karta také identifikována. Přijímač již tedy má informace o podporovaném systému podmíněného přístupu (zná jeho ID) a o poskytovateli služby (opět zná jeho ID, které bylo vyčteno z přístupové karty). V momentě, kdy je přijímač přepnut na zakódovaný program se porovnají údaje z tabulky použitých kódovacích systémů (obsahující ID systému podmíněného přístupu, ID poskytovatele a ECM PID) DVB streamu s informacemi, které má přijímač o podporovaném systému či systémech. Tabulku podmíněných přístupů pro jeden konkrétní program je možno vidět na obrázku obr. 2-43. Jeden program může těchto systémů využívat současně více, což opět odpovídá DVB standardu (konkrétně jeho DVB-CA části o Simulcryptu). Obrázek obr. 2-44 pak zobrazuje detailnější pohled na systémy podmíněného přístupu v rámci jednoho (jiného) multiplexu. Každý program z multiplexu nemusí pro své kódování využívat všechny z těchto systémů. Více kódovacích systémů programy využívají například při průběžném přechodu z méně bezpečného systému na bezpečnější, po fúzi dvou poskytovatelů, z nichž oba používali různé systémy nebo jednoduše pro pohodlí předplatitelů, kteří si mohou vybrat ze systému, pro který již vlastní přijímač nebo CI modul.

85

Podle ceníku SAT2000: http://www.sat2000.cz/catalog/ci-moduly-c-27.html

strana 80

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

obr. 2-43: Systémy podmíněného přístupu v rámci jednoho programu, zobrazené podle firmwaru DVB2000 a přijímače Nokia 9600S. CAID = ID kódovacího systému, PID = ECM PID, ID/PROV = ID poskytovatele služby.

obr. 2-44: Systémy podmíněného přístupu v rámci jednoho DVB multiplexu, zobrazené podle firmwaru DVB2000 a přijímače Nokia 9600S.

V případě, že je daný program kódován některým ze systémů podmíněného přístupu, které přijímač podporuje, jsou z DVB streamu vyčtena další data, obsahující ID poskytovatele. Pokud je toto ID poskytovatele rovněž podporováno (záleží na aktuálně vložené přístupové kartě), jsou do přístupové karty zaslány kryptované ECM (Entitlement Control Message) instrukce. ID systému podmíněného přístupu, ID poskytovatele a kryptované ECM instrukce pro přístupovou kartu jsou nepřetržitě zasílány v ECM streamu, který je pro každý kódovaný program v rámci DVB multiplexu identifikován ECM PIDem. V momentě, kdy karta obdrží kryptované ECM instrukce, čip této karty vyhodnotí, zda má divák k tomuto programu přístup. V případě, že divák přístup má, je z kryptovaných ECM instrukcí pomocí operačního klíče dekryptován klíč „control word“, který je odeslán zpět přijímači, který pomocí tohoto klíče dekóduje obraz, zvuk nebo jiné složky DVB multiplexu. Tento klíč je u většiny systémů podmíněného přístupu mezi kartou a přijímačem přenášen nekryptovaně a běžně se mění každých 10 sekund. Přístupová karta tedy zpracovává nové ECM instrukce každých 10 sekund. Výjimku představuje systém BISS-1, u kterého se control word (zde nazývaný „session key“) mění manuálně. Opravdový ECM stream ani přístupová karta tedy nejsou potřeba. BISS-1 je určen zejména pro kódování těch kanálů, které jsou šířeny přes satelit pouze pro kabelové rozvody, u kterých není potřeba provádět složitou autorizaci. Pokud má kabelový rozvod program přijímat, zprostředkovatel satelitního přenosu sdělí příjemci session key po telefonu nebo ho zašle e-mailem a příjemce klíč manuálně zadá do

strana 81

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci profesionálního přijímače. Vzhledem k tomu, že tento klíč většinou vymýšlí člověk, je snadné použít různé programy, které zkouší všechny pravděpodobné kombinace, dokud nenajdou tu správnou. Není vzácností, že klíč je například složen ze samých jedniček nebo jiných posloupností znaků, které se dají snadno uhádnout. Jiný druh instrukcí, které přístupová karta z DVB streamu přijímá jsou EMM (Entitlement Management Message) instrukce. Tyto instrukce obsahují například kryptovaný operační klíč pro dekryptování ECM instrukcí a také informace o aktuálním stavu předplatného, podle kterého jsou poskytovatelem na kartu zapisována oprávnění. 2.9.5 Zneužití přístupových karet Z výše popsaného je patrné, že ECM a EMM instrukce jsou největší slabinou systémů podmíněného přístupu. Z toho důvodu je nezbytné, aby byl čip přístupové karty chráněn proti neautorizovanému čtení a zápisu a aby byly algoritmy provádějící dekryptování ECM a EMM instrukcí drženy v tajnosti. To se však ještě nikdy nepodařilo. Přístupové karty se vždy potýkaly se zásahy pirátů, kteří do karty dokázali zapisovat vlastní instrukce nebo dokonce vyčíst operační klíč a algoritmus pro dekryptování dekódovacího klíče (control word), který pak mohl být použit pro dekódování programů na softwarových emulátorech nebo levných pirátských kartách. Pirátům někdy pomáhá i konkurenční vývojář systémů podmíněného přístupu, který investuje velké prostředky do nalomení konkurenčního systému, aby posílil svou vlastní pozici na trhu. Známá je například žaloba společnosti News Corporation (majitele kódovacího systému VideoGuard) společností Canal+ (tehdejší majitel kódovacího systému MediaGuard). News Corporation údajně zveřejnila informace, díky kterým byly všechny programy v systému MediaGuard trvale nalomeny. Postiženy tenkrát byly veškeré francouzské, holandské, španělské, polské a italské satelitní programy a mnoho kabelových a DVB-T operátorů po celé Evropě, pro které znamenalo toto široké nalomení obrovské finanční ztráty. Žaloba byla stažena poté, co News Corporation od společnosti Canal+ odkoupila krachující italskou placenou televizi Telepiú (a následně vyměnila nalomený kódovací systém MediaGuard za svůj, bezpečný, VideoGuard). Mezi nejpopulárnější způsoby zneužívání informací z přístupových karet patří následující: • • • • • •

MOSC Season Interface pirátské karty komerční pirátské karty softwarová emulace sdílení karet

2.9.5.1 MOSC MOSC, neboli Modified Original Smart Card, je originální přístupová karta, do které byly přes počítač zapsány instrukce pomocí programátoru čipových karet. Zapsané instrukce pak většinou dávají pirátovi přístup k programům, které si nezaplatil. Každá

strana 82

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci karta má v sobě totiž uloženu informaci o předplacené programové nabídce, kterou lze takto modifikovat. Rovněž lze na kartě měnit například datum, do kdy bylo předplatné zaplaceno. Aby nelegální instrukce nebyly přepsány instrukcemi oficiálními, vkládá se mezi přístupovou kartu a čtečku tzv. „blocker“, který do karty propustí pouze některé instrukce, které jsou pro její chod nezbytné, jako například operační klíče. Některé karty byly nalomeny až do takového stádia, že do karty bylo možno pirátsky zapisovat i nové operační klíče, které se vyčetly z jakékoliv funkční karty. V takovém případě pak nebylo nutné platit ani základní programovou nabídku. Poskytovatel se proti MOSC může bránit dvěma způsoby. Do karet se sériovým číslem, které je vedeno jako nezaplacené může poslat pirátům dosud neznámou instrukci, která se kartu pokusí zablokovat. Účinnějším, ale také velmi drahým, opatřením je výměna přístupových karet za karty lépe zabezpečené. Takový krok je velmi rizikový, protože již mnohokrát se stalo, že pouze pár týdnů po výměně karet bylo možné nové karty pirátsky modifikovat. V některých případech je poskytovatel systému podmíněného přístupu smluvně zavázán karty v případě nalomení vyměnit zdarma.

obr. 2-45: Program ViaAllZ2 pro modifikaci starých karet Viaccess (aktuálně vložená karta je verze C-A2H, která již nemůže být upravována).

2.9.5.2 Season Interface Pokud se pirátovi podařilo z originální karty vyčíst operační klíč a zároveň je známý algoritmus zpracování ECM/EMM instrukcí, není již příliš velký problém napsat počítačový program, který nahradí čip přístupové karty. Tento program poté komunikuje přes sériový RS232 kabel s deskou s tištěnými spoji, která se vloží na místo přístupové karty.

strana 83

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Tento způsob dekódování je oblíben zejména mezi nadšenci, kterým jde více o pozorování toku informací mezi dekodérem a kartou, než o samotné sledování televize. Season Interface je vyfoceno na obrázku obr. 2-46.

obr. 2-46: Season Interface ve dvou provedeních.

2.9.5.3 Pirátské karty Dalším krokem pirátů je přenesení všech důležitých funkcí originální karty na jiný čip, kterým je následně osazena deska s tištěnými spoji. Později piráti začali využívat dokonce klasické, tenké, plastové karty s „wafer“ (placatou) verzí čipů Atmel či PIC. Taková karta se pak stane téměř dokonalým klonem karty originální. Je nutno uvést „téměř“, protože jen málokterá karta dokáže automaticky přijímat aktualizace od poskytovatele kódovaného programu. Technicky to možné je, ale software pro takovou kartu se vystavuje nebezpečí vyčtení informací, které poskytovatele dovedou k sériovému číslu karty, ze které byly údaje vyčteny a takovou kartu ihned zablokuje. Ani klony, ani původní karta by tak už žádné aktualizace neobdržely. Operační klíče jsou však pro všechny karty stejné, jejich zveřejnění tedy neohrožuje zdroj těchto klíčů. Nevýhoda takovéto karty tedy je, stejně jako v případě Season Interface, nutnost udržovat ji stále aktualizovánu, protože karta žádné aktualizace od poskytovatele automaticky nezískává. Někteří poskytovatelé operační klíče mění jednou za měsíc, jiní každých 10 minut. Dvě pirátské karty jsou vyfoceny na obrázku obr. 2-47.

obr. 2-47: Tatáž karta (Atmel AT90S8515 „Funcard“) ve dvou různých provedeních.

strana 84

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.9.5.4 Komerční pirátské karty Komerční pirátská karta se od „obyčejné“ pirátské karty liší operačním systémem, jehož fungování zůstává pro veřejnost tajemstvím. Cena takové karty bývá mnohonásobně vyšší a aktualizace (v případě změny operačního klíče) pro kartu může poskytovat pouze její tvůrce. Pokud je takováto pirátská karta nalomena jinými piráty a tajemství jejího operačního systému prozrazeno nebo pokud si tvůrce jejím prodejem vydělal dostatek peněz, pro kartu již žádné aktualizace nevyjdou a za pár týdnů se objeví karta nová, která stejné kódované programy opět otevírá. A stále se najde dostatek zákazníků, kteří si stejnou kartu, akorát s jiným potiskem a aktualizovaným operačním systémem, opět koupí. Komerční pirátské karty jsou, na rozdíl od ostatních pirátských zařízení, prodávány pouze za účelem zisku a pirátskou komunitou jsou odsuzovány a obviňovány ze zániku hobby, kde dříve bylo vše zdarma. 2.9.5.5 Softwarová emulace Společně s technologickým vývojem se zdokonalovaly také operační systémy přijímačů a CI modulů, do kterých lze dnes nahrát softwarový emulátor přístupových karet, který se stará o celý dekódovací proces. Programy lze takto dekódovat bez investice do pirátských karet. Mezi nejrozšířenější emulátory patří Newcamd, Radegast, Camd3, Gbox, CCcam, MGCamd a Evocamd. Radegast a CCcam jsou českého původu. 2.9.5.6 Sdílení karet V posledních letech se mezi piráty rozmáhá sdílení karet, neboli „cardsharing“, jehož princip spočívá ve sdílení přístupových karet po IP síti. Majitel přístupové karty vloží kartu do čtečky přijímače nebo do externí čtečky připojené k PC, kterou obsluhuje software – server. Kdokoliv, kdo zná IP adresu, číslo portu, přístupové jméno, heslo a případně klíč kryptování komunikace poté může s přístupovou kartou komunikovat – klient. Komunikace s kartou probíhá ve dvou fázích. Klient nejprve pošle kartě (serveru) ECM instrukci, kterou karta zpracuje a následně klientovi odešle zpět klíč control word pro rozkódování programu. Tento klíč má pouze 6 bajtů, ale mění se každých 10 sekund, přičemž poskytovatelem je ve své kryptované podobně (v ECM instrukci) zasílán pouze se zhruba třísekundovým předstihem. Pokud je pak na jednu kartu zasíláno mnoho požadavků, procesor karty přestane stíhat ECM instrukce dekryptovat a klienti neobdrží nový control word včas a obraz se přestane dekódovat. Sdílení karet poměrně dobře odolává kódovací systém VideoGuard, který od přístupové karty vyžaduje odpověď maximálně do 700 milisekund. Aby byl control word doručen klientovi včas, nesmí být na kartu zasíláno více než 5 požadavků současně a mezi serverem a klientem musí být velmi kvalitní internetové spojení, přičemž záleží především na rychlosti odezvy (dat se přenáší jen velmi málo).

strana 85

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Někteří poskytovatelé implementují svázání přístupové karty s jedním jediným přijímačem, aby karta nemohla být použita v jiných čtečkách. Tuto překážku se však většinou povedlo pirátům velmi rychle odstranit. Mezi nejpopulárnější protokoly pro sdílení karet patří Gbox, Newcamd, Camd3 a Radegast, které lze provozovat v mnoha přijímačích, které lze připojit k Internetu, ale také na jakémkoliv PC s Windows nebo Linuxem. 2.9.5.7 Pirátští dealeři v ČR Prodejci pirátské techniky v podobě hardwaru a softwarových aktualizacích na nezkušených černých divácích vydělají nemalé částky. Například většina českých prodejců satelitní techniky pirátský příjem otevřeně podporuje, navzdory zákonu 206/2005 [GOV1], který v §3 (1) jasně zakazuje prodej a propagaci takového zařízení a služeb. Každá karta pro komerční pirátský příjem totiž obsahuje pirátský operační systém a chybí pouze aktuální klíče. Kartu tedy lze použít pouze pro pirátský příjem. Za účelem ověření tohoto tvrzení byl proveden jednoduchý test, jehož (nijak překvapivé) výsledky uvádí následující tabulka, která nepotřebuje žádný další komentář. tab. 2-14 Pirátští dealeři v ČR. Údaje z listopadu 2006. Bylo vybráno prvních 10 firem s nabídkou zboží na Internetu v podobě e-shopu, ve kterém se prodává alespoň jedna položka pro příjem digitální TV ze satelitu. Výběr byl proveden z katalogu Seznam.cz, po vyhledání hesla „satelitní technika“. Prodejce

Prodávané zboží, určené pro pirátský příjem

Michal Volf – Satelitní technika

karty Opos 1.05, K3, Anaconda, Titanium

karty FUN, programátory karet a CI modulů

Sat-Tech One

-

-

Atos s.r.o.

karty Opos 1.05, K3, Titanium

OMKO

karty Opos 1.05, K3

Antenex Servis

karty K3, Anaconda

programátory karet a CI modulů

OLMI

Season Interface, karty Daytona, Cerebro, Didem, Opos 1.05, M2, K3

Eltasat

karty K3, Anaconda

karty FUN, Goldwafer, programátory karet a CI modulů karty FUN, programátory karet a CI modulů

G.A.V.

-

-

Antény a Satelity VRBA – Liberec

Žádné, ale s omluvou: „Prodejem pirátských karet se nezabývám protože nemohu zajistit odpovídající záruku při případných změnách kódu.“

-

strana 86

výhradně

Prodávané zboží, které se v praxi používá pro pirátský příjem

karty FUN, Goldwafer, programátory karet a CI modulů karty FUN, programátory karet a CI modulů

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Maveric Elektronic

-

-

Lze tedy předpokládat, že hardware pro pirátský příjem zakoupíme zhruba v 60% z českých prodejen se satelitní technikou. 2.9.5.8 Srovnání – vyhodnocení hrozby Výše popsané metody zneužití přístupových karet lze shrnout a vyhodnotit pomocí pěti kritérií závažnosti hrozby pro poskytovatele: • Finanční hrozba pro poskytovatele – jak velké způsobuje pirátství ztráty. Váha kritéria: 0,3 (poskytovatelům jde většinou především o zisky). • Možnosti obrany poskytovatele – jak se poskytovatel může pirátství bránit. Váha kritéria: 0,2 (poskytovatelé by před prodejci vysílacích práv měli vypadat, že se alespoň snaží pirátskému příjmu zabránit). • Vliv pirátských dealerů – v jaké míře pirátskému příjmu pomáhají profesionální pirátští dealeři. Váha kritéria: 0,3 (bez ochotných dealerů by se většina lidí k černému příjmu nikdy nedostala). • Časové náklady pro piráta – kolik volného času musí, i zkušený, pirát investovat do černého příjmu. Váha kritéria: 0,1 (pokud by pirát musel času věnovat příliš, možná by zvážil oficiální předplatné). • Pirátovo pohodlí – do jaké míry je, i zkušenému, pirátovi dopřáno nerušené sledování programu. Váha kritéria: 0,1 (pokud by se pirát musel příliš namáhat, možná by zvážil oficiální předplatné). Nemusíme předpokládat pouze pirátský příjem uvnitř jedné země. Pokud totiž například Čech sleduje vysílání z Německa, které si stejně nemůže legálně předplatit, tak sice německému poskytovateli nezpůsobuje přímé újmy, ale poškozuje poskytovatele českého, jehož služby by si jinak tento černý divák byl donucen předplatit.

strana 87

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci tab. 2-15 Srovnání závažnosti hrozby pirátského příjmu. Závažnost (pro provozovatele): Å vysoká (4), È spíše vysoká (3), Ê spíše nízká (2), Æ nízká (1). Čím vyšší hrozba, tím jsou podmínky pro piráta příznivější a naopak horší pro poskytovatele. Celkový výsledek byl vypočítán jako vážený průměr. MOSC

È

Finanční hrozba (váha 0,3)

Každý předplatitel může zdarma a neomezeně přijímat veškeré prémiové kanály.

Ê

Možnost obrany (váha 0,2)

Novější karty pro piráty skrývají „nemilá překvapení“ v podobě implementace obranných instrukcí, které mohou karty zablokovat.

Ê

Vliv dealerů (váha 0,3)

Za nemalý poplatek dokáže dealer kartu „vylepšit“. Nové karty jsou však poměrně odolné.

È

Časové náklady piráta (váha 0,1)

Často se jedná o jednoráz. úpravu. V případě pay-per-view nutno do karty nahrávat kredity.

Pohodlí piráta (váha 0,1)

Pirát provede pouze počáteční úpravu karty 87.

Å

CELKEM

È

(2,6)

Season Interface

Æ

Pirát vnímá černý příjem jako hobby a za sledování TV by nikdy neplatil.

Pirátské karty

Å

Pirát na zakoupené / vyrobené kartě sleduje všechny programy zcela zdarma.

Softwarové emulátory

È

Hrozba jako u pirátských karet, ale majitelů s vybavením pro provoz těchto emulátorů je poměrně málo.

Æ

Všechny tyto metody mohou fungovat pouze pokud jsou všechny potřebné informace veřejně známé. V posledních letech se však zájem hackerů přesunul směrem ke komerčním pirátským kartám a veřejné aktualizace pro tyto metody pirátského příjmu téměř zmizely. Při nalomení většinou stačí změnit operační klíč a piráti mají na dlouhou dobu opět černou obrazovku.

Ê

Černý příjem je pro piráta pouze hobby a od dealera zakoupí pouze plošné spoje a prázdné čipy. Následné úpravy si provádí sami.

Æ

Příprava a konfigurace zařízení trvá někdy déle než samotný film, který by chtěl pirát sledovat.

Æ

Pirát musí mít stále zapnutý počítač a být technicky zdatný.

Æ

(1,3)

Ê

V případě častých útoků ze strany poskytovatele je kartu nutné často programovat.

È

Pirát musí pouze aktualizovat paměťový čip karty (lze i dálkovým ovládáním).

È

(2,5)

Æ

Emulátory i s aktualizacemi jsou volně ke stažení na Internetu.

Å

Aktualizace často emulátory získávají automaticky z Internetu.

È

Pirátovi stačí stahovat textové soubory z Internetu.

Ê

(2,4)

Komerční pirátské karty

È

Pirát investuje mnoho peněz do černého příjmu. Tyto investice často dosahují až 100% oficiálního předplatného 86

È

Tvůrci komerčních karet mají velkou finanční motivaci, tudíž většinou kartu zvládají podporovat tak dlouho, dokud její prodej vydělává.

Å

Bez dealerů by se tyto karty nikdy prodávat nemohly.

È

Aktualizace se většinou velmi rychle objeví na Internetu.

Ê

Pirát musí programovat kartu nebo chodit za dealerem.

È

(3,2)

Sdílení karet

Å

Příklad: jednu oficiální kartu sdílí 20 lidí. 19 z nich sleduje zdarma.

Å

Pomůže pouze plošná výměna karet a aktualizace systému podmíněného přístupu, která většinou vyžaduje výměnu přijímačů / CI modulů.

È

Mnoho dealerů „pod pultem“ prodává zákazníkům přístup na servery. Jedná se o poměrně nebezpečnou činnost pro oba dva.

Å

Kromě počáteční konfigurace žádné.

Å

Černému divákovi pouze někdo nahraje konfigurační soubor.

Å

(3,7)

86 Například karta „OPOS“, která fungovala 1 měsíc a prodávala se za 2.000 Kč, za které by bylo možné zaplatit i oficiální měsíční předplatné. 87 Pokud selže blocker (ale nedojde ke kompletnímu zablokování), musí se úprava karty opakovat.

strana 88

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Podle tabulky tab. 2-15 představuje největší hrozbu pro poskytovatele sdílení karet, proti kterému ze strany poskytovatele není žádné obrany (založené na technologických zákrocích). 2.9.6 Řízení přístupu k videu v rámci IP sítí IP síť je ideálním prostředím pro řízení přístupu. Toto řízení je možno realizovat několika způsoby, které popisují a zhodnocují následující podkapitoly. 2.9.6.1 Heslo na stránce Nejprimitivnějším způsobem ochrany videa je ochrana WWW stránky, na které je video zveřejněno a to například použitím formulářem pro zadání hesla nebo předáním URL pouze autorizované osobě. I když se tento způsob zdá být velmi efektivní a populární, nejedná se o ochranu vlastního obsahu, ale pouze o ochranu přístupu k němu. Pokud by tedy jen jeden člověk zveřejnil přímý odkaz na soubor s videem nebo video stream, nic by nebránilo jeho shlédnutí dalšími, neautorizovanými, uživateli. 2.9.6.2 Router a firewall V případě, že server pro streamování videa neposkytuje žádné řízení přístupu uživatelů, lze v nastavení firewallu zamezit přístupu z určitých IP adres nebo naopak povolit přístup pouze pro některé specifické IP adresy. Tento postup je však málo efektivní, neboť spousta uživatelů nemá pevnou IP adresu, tudíž toto není způsob jejich bezchybné identifikace. Nicméně, tento způsob ochrany může omezit přístup na určitý rozsah IP adres, o kterých víme, že patří okruhu uživatelů, kterým přidělujeme přístup. Ani tak však nezabráníme neautorizovanému přístupu cizích uživatelů, například přes proxy server. Pokud bychom však chtěli zamezit přístupu z celého Internetu, stačí připojit PC k routeru, u kterého nebude nastaveno přesměrování portů na stroj, odkud se video vysílá. 2.9.6.3 Řízení přístupu ke streaming serveru Podobné nastavení, jako firewall, umožňuje také samotný server, který zajišťuje streamování. Například nastavení výše testovaného serveru Helix umožňuje nastavit navíc IP/hostname serveru, na který je povoleno zasílat požadavky a také číslo portu, přes který může klient se serverem komunikovat. Přístup k MMS protokolu tedy můžeme například omezit na připojení k doméně mms.server.com a přístup k RTSP protokolu na připojení k doméně rtsp.server.com, i když obě domény vedou ke stejnému serveru. Server většinou dále nabízí možnost omezit počet klientů a maximální celkový využitý datový tok. Helix Server umožňuje také globálně omezit přístup na uživatele s přehrávačem RealPlayer či RealPlayer Plus.

strana 89

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 2.9.6.4 Uživatelské účty na streaming serveru – autentifikace a autorizace Na základě databází můžeme pro řízení přístupu k obsahu vytvořit v rámci serveru uživatelské účty. Při zaslání požadavku na server tak proběhne nejprve autentifikace uživatele. Ta může probíhat buď na základě ověření jména a hesla a nebo ověření ID přehrávače, kdy je nutná počáteční registrace přehrávače, ale příště už autentifikace probíhá automaticky. Tímto způsobem můžeme spolehlivě zajistit přístup pouze konkrétního, ověřeného uživatele nebo přehrávače. I v případě, že by uživatel, jehož přístup je řízen pouze jménem a heslem, zveřejnil své přístupové údaje, můžeme efektivně řídit přístup k obsahu pomocí autorizací. Zatímco autentifikace pouze ověří oprávnění přístupu k serveru, autorizace blíže specifikuje rozsah těchto oprávnění. Součástí autorizačních oprávnění může být maximální povolený počet současných připojení z jedné IP adresy, časové omezení připojení, omezení přístupu jen k některému obsahu a další pravidla, jejichž rozmanitost záleží na použitém serveru. Server zásadně nabízí také monitorovací funkci, díky které může správce detekovat neoprávněný přístup. 2.9.7 DRM – Digital Rights Management DRM je zajisté velmi efektivní ochrana jak živého vysílání, tak i offline obsahu. Ochrana pracuje na tom principu, že přehrávač musí před přehráním souboru/streamu nejprve kontaktovat autorizační server, který určí, zda má uživatel právo k souboru přistupovat. Takto lze například zajistit, aby i již dříve stažený soubor bylo možné přehrát pouze s povolením jeho původního distributora. Implementované DRM ochrany na Internetu jsem si v praxi zatím všiml pouze u formátu Windows Media. DRM však není jedna konkrétní technologie, ale pouze pojem, který se zabývá řízením přístupu k digitálnímu obsahu. Každý standard tedy může implementovat vlastní DRM systém a jako primitivní příklad (i když se netýká IP sítí) poslouží například CSS88 ochrana DVD-Video disků (umožňující jejich přehrávání pouze na certifikovaných DVD přehrávačích), která však již před mnoha lety byla překonána pod argumentem tvorby záložních kopií pro vlastní potřebu.

88

Content Scrambling System

strana 90

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

3. Závěr Po přečtení této práce byl její hlavní cíl, tedy poskytnout čtenáři organizovaný přehled o problematice a současném vývoji přenosu videa, s největší pravděpodobností splněn. Cíle bylo dosaženo prostřednictvím popisu a zhodnocení zúčastněných technologií s pomocí několika praktických testů. Z jednotlivých částí této práce lze dále učinit následující závěry. Mnoho broadcasterů nevyužívá plný potenciál základních technologií přenosu videa, což má za následek nepochopitelné zásahy do obsahu, jakými jsou dodatečné grafické prvky v obraze. Přitom jak jsme se přesvědčili, analogové i digitální technologie nabízejí dostatečný prostor pro řešení těchto nedostatků. Aby mohl multimediální informační systém správně fungovat, musí být především správně navržen. Tento úkol splnil výborně například, v této práci blíže zkoumaný, systém YouTube. Aby byl systém opravdu plně informační, leží před techniky stále velmi těžký úkol a to sice automatická detekce obsahu videa, bez které bude vyhledávání v multimediálních IS stále omezeno na pouhý popis v zadaných metadatech. Vysílat video není snadná záležitost ani po legislativní stránce. Každá země má totiž svůj regulační orgán, na jehož rozhodnutí záleží budoucnost mnoha broadcasterů. Ani při vysílaní videa na Internetu, pro který neexistuje žádný oficiální regulační orgán, si nikdy nemůžeme být jisti, že bude video doručeno a to zejména z důvodu velmi reálné existence internetové cenzury. Variant, kudy video přenášet, existuje mnoho, ale každý broadcaster nakonec musí rozhodnout, která z nich je pro něj nejvhodnější. Provedeným srovnáním a zvážením kritérií jsem však dospěl k závěru, že pro komerčního broadcastera je nyní nejvýhodnější satelitní přenos, ale také přenos prostřednictvím IP sítí, ve kterých je možné uplatnit technologii multicast, která značně snižuje kapacitní požadavky na síť. Za nejvhodnější trasu pro zpravodajské účely lze pak jednoznačně stanovit opět satelitní přenos, ale s jistým omezením také síť optických kabelů. Multimediální IS jsou však tak rozmanité, že stanovit jedinou ideální přenosovou trasu nebylo možné. Nástup digitálního vysílání znamená v každém případě zvýšení kvantity, ale nikoliv zvýšení kvality. Rozdíly v kvalitě digitálního vysílání se liší především v závislosti na ekonomické situaci dané země. Kvalita digitálního vysílání v ČR byla na základě provedeného testu datových toků shledána poměrně špatnou. K tomuto závěru jsem došel srovnáním satelitní platformy UPC Direct s britským a španělským protějškem, u kterých bylo dosaženo mnohem lepších výsledků. Průměrný datový tok českých programů je nižší než datový tok programů britských a španělských a to o 19 a 34%. Vysílání videa v IP síti je poměrně snadné. Pozornost však musí být věnována hardwarovému vybavení počítače, ze kterého vysílání probíhá. Zejména při vysílání živého videa je z důvodu stability a spolehlivosti žádoucí provozovat video enkodér a server na různých strojích. Provedené testy prokázaly, že server Helix od společnosti RealNetworks dokáže přehledně zabezpečit správu přístupu k souborům a živému vysílání, které dodává buď RealProducer 11 nebo Windows Media Encoder 9. strana 91

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Nevýhodou médií ve formátu Windows Media je především absence autentifikace pomocí zadání uživatelského jména a hesla. Z tohoto důvodu upřednostňuji vysílání ve formátu RealMedia. Mimo počítačovou síť je svět rozdělen přenosovými standardy, které, ač si jsou velmi podobné, nejsou vzájemně kompatibilní. Přijímač prodávaný v jedné části světa bude na jiném světadíle pravděpodobně nepoužitelný. Co se týče technologických trendů poslední doby, tak slibnou budoucnost pro televizní vysílání představují soukromé IP sítě, mezi kterými však v ČR zatím neexistuje téměř žádná konkurence a smluvní podmínky s poskytovatelem nejsou pro zákazníka výhodné. Ani vysílání pro mobilní zařízení se v nejbližší budoucnosti nestane masovou záležitostí, ale jedná se o zajímavý koncept, který má v podání technologie DVB-H poměrně dobré vyhlídky do budoucnosti. Vysílání HDTV v Evropě zatím plní pouze doplňkovou část, určenou pro domácí zábavu a bude trvat velmi dlouho, než se obsah vysílaný ve vysokém rozlišení vyrovná obsahu v rozlišení standardním. Otázku vhodné kompresní technologie pro DVB-T vysílání v České republice se povedlo zodpovědět s pomocí odborníků na digitální vysílání, kteří se shodují na tom, že kompresní technologii MPEG-4 bude možné nasadit až pro placenou televizi, jejíž provozovatelé dodají potřebný hardware. Současný plán digitalizace však bude i nadále pokračovat se šířením signálu v kompresní technologii MPEG-2, pro kterou si již mnoho lidí zakoupilo přijímače. Ačkoliv je chránění přenášeného obsahu pochopitelné, autorská práva omezují možnost výběru poskytovatele, tudíž je pirátství, neboli „kradení signálu“ částečně omluvitelné. Stále je však potřeba mít na paměti, že pirátství nakonec poškodí poskytovatele, který své újmy přenese na diváka v podobě zvýšení poplatků nebo krachu. I přes legislativní úpravu je v České republice zakoupení veškerého potřebného vybavení pro pirátský příjem stále velmi snadné. Jak bylo zjištěno, 60% obchodů dokonce toto vybavení otevřeně nabízí ve svých internetových obchodech. Za největší hrozbu pro broadcastery jsem označil sdílení přístupových karet. Nejméně naopak škodí piráti-hobbysté. V rámci IP sítí je nejúčinnější ochranou proti neautorizovanému přístupu instalace takového serveru, který nabízí komplexní správu autentifikace a autorizace uživatelů. Pro formát RealMedia tento účel dobře plní například testovaný Helix Server.

strana 92

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

4. Seznam použitých informačních zdrojů [ANDN] Anderson, Nate. An introduction to IPTV. Ars Technica. 12.3.2006. URL: http://arstechnica.com/guides/other/iptv.ars [ANSC] Answers.com. Cable Television System. URL: http://www.answers.com/topic/cable-television-system [AWOT] aWaves Online Training. DVB-H Course. 2006. URL: http://dvbh.awaves.com/flashok.htm [BUKM] Bukovský, Michal. Multicast a anycast, funkce a implementace v IPv4 a IPv6. 2005. URL: http://atm.felk.cvut.cz/mps/referaty/2004/bukovskym/ [DVB1] Digital Video Broadcasting Project DVB. System Comparison T-DMB vs. DVB-H (Ref: TM3490_DVB-H281r1). 2006. URL: http://www.dvb-h.org/PDF/060217.DVB-H%20vs%20T-DMB%20System%20Comparison.pdf [FCCR] Federal Communications Commission. Report No. GN 98-3. 12.3.1988. URL: http://www.fcc.gov/Bureaus/Cable/News_Releases/1998/nrcb8003.html [FLIJ] Flint, Joe. Fox News Channel Wants $1 Per Customer Anniversary Gift, WSJ. 25.4.2006. URL: http://online.wsj.com/public/article/SB114592788791534833-6Kkv_Ppe6IQhOi_30ycN35OkqfQ_20070424.html [GOV1] Zákon 206/2005 Sb. URL: http://portal.gov.cz/wps/WPS_PA_2001/jsp/download.jsp?s=1&l=206%2F2005 [HUBV] Hubička, Václav. „Školení provozovatelů televizního vysílání – IPTV a DVB-T“. 6/2006. URL: http://www.digitalinfo.cz/?q=node/824 [IFRE] TopTenREVIEWS, Inc. Internet Filter Review. 2006. URL: http://internet-filter-review.toptenreviews.com/ [KINB] King, Bevis. TV Systems: A Comparison. 13.9.1995. URL: http://www.ee.surrey.ac.uk/Contrib/WorldTV/compare.html [MIKK] Mikuláštík, Karel. Digitální kabelová televize – DVB-C v podání Karnevalu, Radiotv.cz. 16.10.2006. URL: http://www.radiotv.cz/radio-clanky/4044/digitalni-kabelova-televize---dvb-c-v-podani-karnevalu.html [MMGW] Miniwatts Marketing Group. World Internet Usage Statistics News and Population Stats. 2006. URL: http://www.internetworldstats.com/stats.htm

strana 93

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci [NIEL] Nielsen Media Research. Nielsen Media Research Estimates 109.6 Million TV Households in the U.S.. 24.8.2004.

URL: http://www.nielsenmedia.com/newsreleases/2004/04-05_natl-UE.htm [ONET] OpenNet Initiative. Internet Filtering in China in 2004-2005: A Country Study. URL: http://www.opennetinitiative.net/studies/china/ [PEMA]: Pemberton, Alan. World Analogue Television Standards and Waveforms.12.9.2006. URL: http://www.pembers.freeserve.co.uk/World-TV-Standards/Colour-Standards.html [PETJ] Peterka, Jiří. Dojmy z televize v kapse, Digizone.cz. 9.11.2006. URL: http://www.digizone.cz/clanky/dojmy-z-televize-v-kapse/ [POHL] Pohl, Leoš, PhDr. Zdroje financování Pay TV. 2006. URL: http://www.digitalinfo.cz/?q=zdroje_financovani_pay_tv_0 [ROBG] Robson, Gary D. Closed Captioning FAQ. 31.8.2001. URL: http://www.robson.org/capfaq/technical.html [TJT1] The Japan Times. Analog TVs to get deadline stickers. 1.10.2005. URL: http://www.asiamedia.ucla.edu/article.asp?parentid=30812 [WIK1] Wikipedia: The Free Encyclopedia. Broadcast television system. 2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Broadcast_television_system [WIK2] Wikipedia: The Free Encyclopedia. MMDS. 2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/MMDS [WIK3] Wikipedia: The Free Encyclopedia. Telecine. 2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Telecine [WIK4] Wikipedia: The Free Encyclopedia. ATSC. 2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/ATSC [WIK5] Wikipedia: The Free Encyclopedia. ISDB. 2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_Services_Digital_Broadcasting [WIK6] Wikipedia: The Free Encyclopedia. Modulation. 2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Modulation [WIK7] Wikipedia: The Free Encyclopedia. Chroma subsampling. 7.11.2006. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling [WUXI03] Xiaomeng Wu, Wenli Zhang, Shunsuke Kamijo, Masao Sakauchi. Construction of Interactive Video Information System by Applying Results of Object Recognition. Institute of Industrial Science, University of Tokyo. 2003 Dokument dostupný prostřednictvím databáze ACM Digital Library (http://www.acm.org/dl).

strana 94

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Práce dále obsahuje odkazy na následující internetové zdroje ve formě poznámky pod čarou: CANAL+ Group, historie: http://www.canalplusgroup.com/pid163.htm CzechLink, WWW stránky: http://www.czechlink.cz ČT24, živé vysílání: http://vysilani.ct24.cz Družice BSAT na Lyngsat.com: http://www.lyngsat.com/bsat1a.html DVB, více informací: http://www.dvb.org/technology/standards_specifications/transmission/ Globecast, WWW stránky: http://www.globecast.com HDTV, přehled evropských programů: http://en.kingofsat.net/hdtv.php International Telecommunication Union: http://www.itu.int Internet Filter Review, 2006: http://internet-filter-review.toptenreviews.com/ Internet Streaming Media Aliance, WWW stránky: http://www.isma.tv INTV, WWW stránky: http://www.intv.cz ISO7816, znění standardu: http://www.cardwerk.com/smartcards/smartcard_standard_ISO7816.aspx ITU, historie: http://www.itu.int/aboutitu/overview/history.html ITU, seznam členských států: http://www.itu.int/cgi-bin/htsh/mm/scripts/mm.list?_search=ITUstates KingOfSat, WWW stránky: http://en.kingofsat.net MHP, více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/Multimedia_home_platform Modulace COFDM: http://en.wikipedia.org/wiki/COFDM Modulace VSB, více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/8-VSB MSN Video: http://video.msn.com/v/us/v.htm Nielsen Ratings: http://www.nielsen-netratings.com/ NTL, více informací o službách: http://www.ntl.com/mediacentre/press/display.asp?id=109 O2TV, ceník z 1.9.206: http://www.cz.o2.com/public_cont/cc/13/287575_60740_Cenik_sluzby_O2_TV.pdf O2TV, dostupnost služby v ČR: https://internetexpres.o2shop.cz/services/iptv/iptv_1.aspx?lang=CZ&service=SRVCODE&portal=PORTALCODE&grpup=D OCAP, více informací: http://www.opencable.com/ocap/ocap.html Office of Communications: http://www.ofcom.co.uk/ Progresivní video, více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/Progressive_scan Prokládané video, více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/Interlace Real and Partners, Free and Trial Products from: http://www.realnetworks.com/products/free_trial.html RFC dokument 3550: http://tools.ietf.org/html/rfc1889 RRTV, působnost Rady CR pro rozhlasové a televizní vysílání: http://www.rrtv.cz/pusobnost/index.html SAT2000, ceník: http://www.sat2000.cz/catalog/ci-moduly-c-27.html SES, historie: http://www.ses-astra.com/corpSite/site_en/01_insideAstra/01_corpInfo/02_history/index.php Société Européenne des Satellites: http://www.ses-astra.com Standardy Electronic Industries Aliance: http://www.eia.org/new_policy/availability.phtml Systémy hodnocení obsahu: http://en.wikipedia.org/wiki/Television_rating_system The Federal Communications Commission: http://www.fcc.gov/ TVU, WWW stránky: http://tvunetworks.com/ ViaGia, více informací: http://www.viagia.cz/html/index.php YCbCr, více informací: http://en.wikipedia.org/wiki/YCbCr YouTube – Evolution of Dance: http://youtube.com/watch?v=dMH0bHeiRNg

Uvedené odkazy byly v době psaní této práce (září – prosinec 2006) funkční.

strana 95

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

strana 96

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

5. Terminologický slovník 1080i 1080p 480i 4DTV 576i 720p ABC ADSL2+ ARIB ASF ATSC

obrazové rozlišení s 1080 viditelnými řádky, prokládané video obrazové rozlišení s 1080 viditelnými řádky, progresivní video obrazové rozlišení se 480 viditelnými řádky, prokládané video standard satelitního TV vysílání společnosti Motorola obrazové rozlišení s 576 viditelnými řádky, prokládané video obrazové rozlišení se 720 viditelnými řádky, progresivní video American Broadcasting Company, americká TV stanice oproti ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) disponuje dvojnásobnou kapacitou Association of Radio Industries and Businesses, japonská standardizační organizace Advanced Systems Format, kontejnerový formát pro video od Microsoftu Advanced Television Systems Committee; také označuje americký standard pro pozemní digitální vysílání Autentifikace ověření totožnosti uživatele Autorizace ověření přístupových práv uživatele BER Bit Error Rate, procento chybných bitů přenášeného digitálního videa Blocker zařízení bránící zápisu do přístupové karty Blogger člověk, který vede svůj internetový blog (deník) Blu-ray optický disk, navržen především pro ukládání videa ve vysokém rozlišení, kapacita až 50 GB Broadcast 1. vysílání pro širokou veřejnost; 2. jedno z routovacích schémat, doplňuje unicast a multicast CAID Conditional Access Identification, identifikace systému podmíněného přístupu CAM Conditional Access Module, zařízení fungující jako dekodér kódovaného signálu, často vybaven čtečkou čipových karet Cardsharing sdílení přístupových karet přes IP síť CBS Columbia Broadcasting System, americká TV stanice CI Common Interface, standardizované rozhraní pro použití CAM modulů s přijímači digitální televize CI CAM Conditional Access Module odpovídající CI standardu Cinch konektor používaný audio/video kabely, také označován jako RCA jack Closed Captioning skryté titulkování, americký výraz CNBC Consumer News and Business Channel, americká stanice zaměřená na finanční zpravodajství COFDM Coded orthogonal frequency division multiplexing, evropský standard modulace digitálního TV signálu Control word klíč dekryptující kódovaný signál, vyprodukovaný přístupovou kartou C-pásmo rozsah mikrovlnného satelitního frekvenčního pásma 3,7 – 4,2 GHz (downlink) / 5,8 – 6,4 GHz (uplink) CRT Cathode Ray Tube, klasická vakuová, skleněná TV obrazovka CSS 1. Cascading Style Sheets, popis vzhledu HTML dokumentů; 2. Content Scrambling Systém, ochrana proti kopírování DVD CVBS Composite Video, Blanking and Sync, formát analogového kompozitního videa ČTÚ Český telekomunikační úřad, regulátor trhu a stanovování podmínek pro podnikání v oblasti elektronických komunikací a poštovních služeb

strana 97

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci D2-MAC Databáze Datový sklad Dekodér Demultiplexer DivX DOM Downlink DRM DSNG DSS D-sub DV DVB DVB2000 DVB-C DVB-CA DVB-CI DVB-H DVB-IPI DVB-M DVB-S DVB-S2 DVB-SUB DVB-T DVB-TXT DVB-VBI DVD DVI ECM ECMAscript E-learning EMM End-to-end Enkodér EPG ESA ESPN

strana 98

varianta analogového přenosového standardu MAC organizovaná kolekce informací data uložená na nějakém datovém médiu (například na pevném disku) pro pozdější využití zařízení umožňující převod signálu do zobrazitelné podoby zařízení umožňující rozklad multiplexu na jednotlivé složky komerční kompresní formát digitálního videa, založen na technologii MPEG-4 Document Object Model, objektově orientovaný model charakterizující strukturu dokumentu cesta signálu ze satelitní družice k příjemci Digital Rights Management, soubor technologií pro ochranu digitálního multimediálního obsahu Digital Satellite News Gathering, distribuce zpravodajství prostřednictvím digitálního satelitního přenosu standard satelitního TV vysílání společnosti DirecTV kabelový konektor připomínající tvarem písmeno "D", využívaný ve výpočetní technice kompresní formát pro ukládání digitálního videa, především z digitálních videokamer Digital Video Broadcasting, standard digitálního TV vysílání neoficiální operační systém pro satelitní a kabelové digitální přijímače Nokia d-box/Mediamaster 9200/9500/9600 standard digitálního TV vysílání pro kabelovou televizi standard pro technologie podmíněného přístupu v rámci DVB standard definující použití CI modulů (CI CAM) v rámci DVB standard digitálního TV vysílání pro pozemní televizi pro mobilní zařízení standard digitálního TV vysílání v IP síti standard digitálního TV vysílání pro pozemní mikrovlnnou televizi standard digitálního TV vysílání pro satelitní televizi vylepšený standard digitálního TV vysílání pro satelitní televizi standard definující titulkování v rámci DVB standard digitálního TV vysílání pro pozemní televizi standard definující přenos obdoby analogového teletextu v rámci DVB standard definující přenos VBI informací v rámci DVB Digital Versatile Disc, optický disk pro ukládání dat Digital Visual Interface, standard digitálního propojení zdroje videa se zobrazovacím zařízením Entitlement Control Message, instrukce pro přístupovou kartu řídící dekódování programu standardizovaný skriptovací jazyk pro použití na webu, součást JavaScriptu vzdělávání s použitím informační a výpočetní techniky Entitlement Management Message, instrukce pro přístupovou kartu, řídící oprávnění uživatele služba zajišťující vše od vysílání signálu, až po jeho příjem zařízení převádějící signál do podoby přijímatelé pouze přijímačem s příslušným hard/softwarovým dekodérem Electronic program guide, elektronický programový průvodce European Space Agency Entertainment and Sports Programming Network, americká sportovní TV stanice

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci FCC FEC Feed FIFA Firewall

Federal Communications Commission, americký telekomunikační regulátor Forward Error Correction, technologie zvyšující spolehlivost digitálního přenosu dat přenosový kanál Fédération Internationale de Football Association hardwarový/softwarový prvek počítačové sítě pro ochranu bezpečnosti a soukromí koncových zařízení Firmware řídící program elektronických zařízení Flash Macromedia Flash, formát animací, využívajících vektorové grafiky FOX Fox Broadcasting Company, americká TV stanice Framerate počet obrazových snímků videa za časovou jednotku (většinou za sekundu) Free-to-air volně vysílaný program (bez podmíněného přístupu) FTA zkratka pro Free-To-Air FTTH Fiber to the Home, telekomunikační systém založen na připojení zákazníků přes optické kabely Google internetový vyhledávací systém GPRS General Packet Radio Service, přerušovaný přenos dat v paketech, lze tedy platit za přenesená data, nikoliv za čas spojení GSM Global System for Mobile communication, evropský standard pro digitální mobilní telefony H.26x standardy digitálního videa ITU, obdobné standardům MPEG HBO Home Box Office, první placený filmový kanál v USA HD High Definition, video ve vysokém rozlišení HD DVD optický disk, navržen především pro ukládání videa ve vysokém rozlišení, kapacita 30 GB HDCP High-Bandwidth Digital Content Protection, ochrana proti kopírování digitálního HDTV obsahu při přenosu přes HDMI nebo DVI HD-MAC vysílání v analogovém přenosovém standardu MAC ve vysokém rozlišení HDMI High-Definition Multi-media Interface, standard pro přenos digitálního HDTV signálu, na rozdíl od DVI přenáší i zvuk HDTV High Definition Television, televizní vysílání ve vysokém rozlišení (například 720p, 1080i) Headend centrální distribuční bod pro signál kabelové televize HTML Hypertext Markup Language, značkovací jazyk založený na DTD (Document Type Definition) schématu Chroma použití menšího rozlišení pro barevnou složku videa než pro složku jasovou, šetřící subsampling kapacitu přenosové trasy Indexování přeměna popisných dat na informace a jejich uložení do databáze pro pozdější využití (vyhledávání) Informační systém propojené zdroje informací pod centrální kontrolou, systém obsahuje hardware, software, data, informace, aplikace, komunikaci, lidi IP síť síť, která pro přenos dat využívá internetový TCP/IP protokol IPTV vysílání televize v rámci IP sítě IS viz Informační systém ISDB Integrated Services Digital Broadcasting, japonský standard pro digitální vysílání, obdoba DVB ISMA Internet Streaming Media Alliance, nezisková organizace založená s cílem pomoci trhu přijmout streamované video v IP sítích ITU International Telecommunication Union, evropská standardizační organizace pro oblast telekomunikací Kodek standard pro kódování a dekódování multimediálního obsahu

strana 99

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Komponentní přenos videa Kompozitní přenos videa Ku-pásmo LAN LCD MAC Macrovision Metadata MHP MIME MMDS MMS MOSC Mount point MOV MPEG MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 MPEG-4/AVC MSNBC mSQL Multicast Multimediální IS Multiplex Multiplexer MUSE MUX Myspace NBC NG NHK NICAM NSV NTSC

strana 100

složky videa jsou přenášeny odděleně všechny složky videa jsou přenášeny společně (jedním kabelem) rozsah mikrovlnného satelitního frekvenčního pásma 10,7 – 12,75 GHz (downlink) / 13,75 – 14,5 GHz (uplink) Local Area Network, lokální počítačová síť Liquid Crystal Display, technologie pro plochá zobrazovací zařízení (počítačové monitory, TV) analogový přenosový standard technologie zabraňující kopírování analogového videa na VHS kazety data popisující jiná data Multimedia Home Platform, standard doplňující DVB o platformu pro interaktivní aplikace Multipurpose Internet Mail Extensions, protokol umožňující přenos binárních souborů po Internetu Multichannel Multipoint Distribution System, technologie pro bezdrátový, mikrovlnný pozemní přenos videa Microsoft Media Services, protokol pro streamovaná multimédia v IP sítích Modified Original Smart Card, pirátsky upravená originální přístupová karta pro nelegální příjem TV programů virtuální cesta k souboru pro Helix Server multimediální kontejner a koncovka souborů multimediálního systému QuickTime od Apple Computer Moving Picture Experts Group, organizace vydávající standardy pro kompresi a ukládání digitálního videa kompresní standard digitálního videa, kvalita VideoCD (založen na ITU H.261) kompresní standard digitálního videa, kvalita DVD či DVB vysílání (také označován ITU H.262) kompresní standard digitálního videa, založen na MPEG-1, MPEG-2 a QuickTime technologiích (také označován ITU H.263) kompresní standard digitálního videa pro vysoké rozlišení (také označován ITU H.264) americká zpravodajská TV stanice, založená jako spolupráce Microsoftu a NBC News Mini Structured Query Language, databázový dotazovací jazyk, poskytující základní funkce pro použití na webu jedno z routovacích schémat, doplňuje unicast a broadcast IS, který poskytuje informace v podobě multimédií "balíček" obsahující audio, video a datové složky digitálního signálu zařízení skládající jednotlivé složky (audio, video, data) do jednoho multiplexu Multiple sub-nyquist sampling Encoding system, japonský analogový přenosový standard pro video ve vysokém rozlišení zkratka pro Multiplex internetová služba umožňující komunikaci pomocí (nejen) multimédií National Broadcasting Company, americká TV stanice News Gathering, distribuce zpravodajství Nihon Hohsoh Kyokai, japonská státní TV a rádio Near Instantaneous Companded Audio Multiplex, standard umožňující přenos digitálního zvuku u analogového videa Nullsoft Streaming Video, multimediální kontejner pro internetové vysílání videa americký analogový přenosový standard

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci O2TV OCAP Ofcom On demand One-to-one One-to-many Open source P2P P2PTV PAL PALplus Pay-Per-View PIC PID Plug-in PPV Protokol Pull systém Push systém QAM QPSK QuickTime RGB RGBHV RRTV RS232 RTSP SCART S-DMB SDTV Season Interface SECAM Session key Set-top box Simpsonovi SMIL SNG Stream

IPTV služba poskytovaná společností Telefónica O2 v ČR OpenCable Application Platform, technologie MHP upravená pro americký trh The Office of Communications, britský telekomunikační regulátor systém zasílání videa divákovy na předchozí vyžádání vysílání signálu jedním broadcasterem pro jednoho diváka (unicast) vysílání signálu jedním broadcasterem pro mnoho diváků (broadcast) software, jehož zdrojový kód je volně k dispozici pro úpravy Peer to Peer, systém sdílení souborů mezi uživateli Internetu televizní vysílání založené na P2P technologii evropský analogový přenosový standard PAL obohacen o podporu videa v širokoúhlém formátu systém plateb pouze za konkrétní sledovaný pořad Peripheral Interface Controller, druh mikročipů vyráběných společností Microchip Technology Packet ID, identifikátor jednotlivých audio, video a datových složek v rámci DVB multiplexu přídavný softwarový modul, který originálnímu programu dodává další funkce zkratka pro Pay-Per-View "jazyk", kterým se počítače vzájemně domlouvají o výměně dat systém, kde server klientovi zasílá nová data pouze na vyžádání systém, kde server klientovi neustále zasílá nová data Quadrature Amplitude Modulation, způsob modulace signálu Quadrature Phase Shift Keying, způsob modulace signálu standard digitálního videa, vyvinutý společností Apple Computer Red Green Blue, barevné komponenty video signálu Red Green Blue Horizontal Vertical, barevné komponenty video signálu a synchronizace (pro počítačové monitory) Rada pro rozhlasové a televizní vysílání, český regulátor TV a rozhlasového vysílání Recommended Standard 232, standardizované rozhraní pro propojení zařízení Real Time Streaming Protocol, protokol umožňující ovládání toku streamovaného videa divákem Syndicat des Constructeurs d'Appareils Radiorécepteurs et Téléviseurs, 21-pinový standardizovaný evropský konektor pro audio/video Satellite-Digital Multimedia Broadcasting, digitální satelitní vysílání multimédií pro mobilní zařízení Standard Definition Television, pojem vzniklý jako důsledek HDTV a označuje video ve standardním rozlišením pirátské zařízení nahrazující, ve spolupráci s PC, přístupovou kartu evropský analogový přenosový standard klíč dekryptující signál kódovaný systémem bez standardních ECM/EMM instrukcí (například BISS-1) zařízení zpracovávající analogový nebo digitální signál, posílající obraz na zobrazovací zařízení a zprostředkovávající přístup k dalším funkcím The Simpsons, americký animovaný TV seriál Synchronized Media Integration Language, textový formát pro synchronizované přehrávání multimédií (zejména na Internetu) Satellite News Gathering, distribuce zpravodajství prostřednictvím satelitního přenosu kanál datové komunikace mezi serverem a klientem v reálném čase

strana 101

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci Subtitling S-VHS S-Video T-DMB Telecine Teletext Titulkování Transpondér (satelitní) Triple Play UHF UK UMTS Unicast Uplink URL VBI VBR VHF VHS V-Chip VoD VPS VSB Vysílací norma/standard Webcasting Webhosting WME9 WMV XDS protokol XViD Y/C YCbCr YouTube YPbPr

strana 102

titulkování obrazového obsahu Super Video Home System, systém jako VHS, ale s možností záznamu Y/C s vyšším rozlišením jasové složky (zhruba 400 řádků) viz Y/C Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting, digitální pozemní vysílání multimédií pro mobilní zařízení proces konverze filmu pro televizi nebo DVD textové a jednoduché grafické informace vysílané v rámci VBI vkládání textových titulků do obrazu jeden přenosový kanál o různé šířce pásma (většinou 36 MHz) pro 1 digitální multiplex nebo 1 analogový program nabídka Internetu, telefonu a televize jednou společností, v jednom kabelu Ultra High Frequency, 300 MHz – 3 GHz United Kingdom, Spojené království Universal Mobile Telecommunications System, technologie pro paketový přenos dat pro mobilní zařízení jedno z routovacích schémat, doplňuje broadcast a multicast cesta signálu od jeho původce na Zemi na satelitní družici Uniform Resource Location, identifikátor označující umístění dokumentu v rámci Internetu Vertical Blanking Interval, část jednoho snímku videa, která neobsahuje žádné obrazové informace Variable Bit Rate, variabilní datový tok Very High Frequency, 30 – 300 MHz Video Home System, systém záznamu kompozitního videa na magnetickou pásku, rozlišení 240 řádků technologie blokující přístup k nevhodnému obsahu TV vysílání (USA, Kanada) Video on Demand, viz On demand Video Programming System, evropský systém skrytých teletextových kódů pro ovládání videorekordéru Vestigial side band, způsob modulace signálu technologie umožňující přenos videa, zvuku a dat po různých trasách využití Internetu pro vysílání rádia či televize poskytování prostoru a dalších funkcí na webovém serveru pro osobní/firemní prezentaci, většinou za poplatek Windows Media Encoder 9 Windows Media Video, technologie Microsoftu pro (nejen) streamované video Extended Data Services, standard posílání metadat společně s analogovým video signálem kompresní formát digitálního videa, založen na technologii MPEG-4 Luminance / Chrominance, video signál složen ze 2 složek – jas a barva (S-Video) barevný prostor pro digitální komponentní video signál, k přenosu využívá 3 složek (jas, 2x barevný rozdíl) internetový informační systém, založený na sdílení videa barevný prostor pro analogový komponentní video signál, k přenosu využívá 3 složek (jas, 2x barevný rozdíl)

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

6. Seznam obrázků a tabulek 6.1 Obrázky obr. 2-1: Analogová vysílací norma D2-MAC ...................................................................... 9 obr. 2-2: EPG řeckého programu FilmNet ........................................................................... 9 obr. 2-3: Značka „Closed Captioning“ pro vysílání se skrytými titulky........................... 11 obr. 2-4: Předpověď počasí – text, zvuk a video ................................................................13 obr. 2-5: Detekce postavy ve videu ......................................................................................16 obr. 2-6: Číslice označující doporučenou věkovou přístupnost pořadu .......................... 17 obr. 2-7: Čtecí zařízení pro reportéra NBC v terénu .........................................................22 obr. 2-8: NBC News „DAD-5“ na družici Telstar 12 na 15° západně ............................ 29 obr. 2-9: Přenosový kanál pro FOX a Comedy Central..................................................... 30 obr. 2-10: Ashleigh Banfield na satelitním přenosovém kanálu pro MSNBC................. 30 obr. 2-11: Přenosový vůz s anténou pro mikrovlnný přenos. ........................................... 31 obr. 2-12: Příklad propojení optickými kabely AboveNet................................................. 34 obr. 2-13: Tzv. „rybičky“ neboli slabý či rušený analogový satelitní signál ..................... 35 obr. 2-14: Identifikační PIDy vysílaného programu........................................................... 42 obr. 2-15: Praktické využití FEC (1/3) ................................................................................44 obr. 2-16: Praktické využití FEC (2/3) ................................................................................44 obr. 2-17: Praktické využití FEC (3/3) ................................................................................45 obr. 2-18: Měření datového toku pomocí programu Bitrate Viewer 1.2 ......................... 46 obr. 2-19: Instalace Helix Server ..........................................................................................48 obr. 2-20: Využívání systémových prostředků neaktivním serverem Helix..................... 49 obr. 2-21: Pohled na ovládací panel serveru Helix .............................................................49 obr. 2-22: Specifikace dostupných adresářů pro server ..................................................... 50 obr. 2-23: Monitoring Helix Serveru – seznam aktuálně připojených klientů. ............... 51 obr. 2-24: Reakce přehrávačů na chráněný obsah............................................................... 51 obr. 2-25: Vložení seznamu uživatelů do databáze serveru Helix .................................... 52 obr. 2-26: Nastavení uživatelských přístupových práv v prostředí Helix serveru........... 52 obr. 2-27: Nastavení komunikace RealProduceru s Helix Serverem. ............................... 53 obr. 2-28: Helix Server přijímá video od RealProduceru................................................... 53 obr. 2-29: Přehrávaný stream v RealPlayeru........................................................................ 54 obr. 2-30: Monitor Helix Serveru: ke streamu se připojil jeden klient............................. 54 obr. 2-31: Zpracování záložního streamu serverem Helix ................................................ 55 obr. 2-32: Vytvoření přístupových pravidel pro Mount Point /redundant/secure......... 55 obr. 2-33: WME9 – základní nastavení pro vysílání........................................................... 56 obr. 2-34: Windows Media Player – příjem videa přímo od WME9 přes HTTP ........... 56 obr. 2-35: Helix Server – nastavení WME zdrojů .............................................................. 57 obr. 2-36: Helix Server – spojení WME9 s klientem ......................................................... 57 obr. 2-37: WME9 – konfigurace pro komunikaci dvou enkodérů s Helix Serverem ..... 58 obr. 2-38: Helix Server – vysílání záložního Windows Media streamu............................ 58 obr. 2-39: Kapacitní srovnání DVB-H a T-DMB...............................................................67 obr. 2-40: Ukázky HDTV vysílání v Evropě.......................................................................68 obr. 2-41: Nákresy konektorů používaných pro přenos videa .......................................... 70 strana 103

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci obr. 2-42: CI moduly a přístupové karty ............................................................................. 79 obr. 2-43: Systémy podmíněného přístupu v rámci jednoho programu .......................... 81 obr. 2-44: Systémy podmíněného přístupu v rámci jednoho DVB multiplexu............... 81 obr. 2-45: Program ViaAllZ2 pro modifikaci starých karet Viaccess............................... 83 obr. 2-46: Season Interface ve dvou provedeních .............................................................. 84 obr. 2-47: Atmel AT90S8515 „Funcard“ ve dvou různých provedeních......................... 84

6.2 Tabulky tab. 2-1: Srovnání distribučních tras podle kritéria dostupnosti pro diváka.................... 28 tab. 2-2: Srovnání distribučních tras podle kritéria možnosti ad hoc přenosů................ 30 tab. 2-3: Srovnání distribučních tras podle kritéria přenosové kapacity .......................... 32 tab. 2-4: Srovnání distribučních tras podle kritéria kvality přenášeného videa ............... 34 tab. 2-5: Srovnání distribučních tras podle kritéria finanční zátěže.................................. 36 tab. 2-6: Výběr přenosové trasy pro komerční TV vysílání ............................................... 38 tab. 2-7: Výběr přenosové trasy pro zpravodajské služby.................................................. 39 tab. 2-8: Výběr přenosové trasy pro multimediální IS .......................................................40 tab. 2-9: Datové toky a rozměry obrazu vybraných satelitních programů....................... 45 tab. 2-10: Srovnání datových toků mezi poskytovateli a druhy programů ...................... 46 tab. 2-11: Srovnání přenosových standardů ........................................................................60 tab. 2-12: Srovnání DVB-H a T-DMB ................................................................................. 67 tab. 2-13: Realizace přenosu videosignálu z přijímače do zobrazovacího zařízení ......... 71 tab. 2-14: Pirátští dealeři v ČR ..............................................................................................86 tab. 2-15: Srovnání závažnosti hrozby pirátského příjmu.................................................. 88 tab. 7-1: UHF pásmo v USA...............................................................................................105 tab. 7-2: Pásma C a Ku mikrovlnného spektra v rámci satelitního vysílání...................105 tab. 7-3: ITU schéma srovnávající přenosové standardy .................................................106 tab. 7-4: Standard MPEG2 ..................................................................................................107 tab. 7-5: Formáty standardů DVB, ATSC a ISDB (Raffael Trappe)...............................108 tab. 7-6: Využití pinů jednotlivých konektorů pro analogový přenos videa ..................112 tab. 7-7: Přehled systémů podmíněného přístupu ............................................................113

strana 104

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

7. Přílohy 7.1 Tabulky tab. 7-1 UHF pásmo v USA Do češtiny přeloženo podle: http://en.wikipedia.org/wiki/UHF rozsah

využití

300–420 MHz

pro vládní použití, včetně meteorologie

420–450 MHz

radiolokace a amatérské rádio (70 cm pásmo)

450–470 MHz

UHF komerční pásmo, 2-směrné rodinnou komunikaci, tzv. "walkie-talkies"

470–512 MHz

TV vysílání na kanálech 14–20, veřejná bezpečnost

512–698 MHz

TV vysílání na kanálech 21–51 (kanál 34 použit pro radary, kanál 37 použit pro rádio astronomii)

698–806 MHz

TV vysílání na kanálech 52–69 (bude prodáno v dražbě po zavedení digitální TV)

806–824 MHz

pagery a Nextel SMR pásmo (dříve TV vysílání na kanálech 70–72)

824–849 MHz

mobilní telefony (dříve TV vysílání na kanálech 73–77)

849–869 MHz

2-směrná veřejná bezpečnost (požární pohotovost, policie, záchranná služba – dříve TV vysílání na kanálech 77–80)

869–894 MHz

mobilní telefony (dříve TV vysílání na kanálech 80–83)

902–928 MHz

ISM pásmo: bezdrátové telefony a zvukové soupravy, rádio-frekvenční identifikace, amatérské rádio (33 cm pásmo)

928–960 MHz

digitální rádiová zařízení v pomocných vysílacích stanicích pro spojení studiovysílač a vysílač-vysílač, jiné

1240–1300 MHz

amatérské rádio (23 cm pásmo)

1850–1910 MHz

PCS mobilní telefony

1930–1990 MHz

PCS base stations (digitální mobilní rádio)

2310–2360 MHz

Satelitní rádio (Sirius a XM)

2390–2450 MHz

amatérské rádio (13 cm pásmo)

2400–2483.5 MHz

ISM, IEEE 802.11, 802.11b, 802.11g bezdrátová LAN, IEEE 802.15.4

tab. 7-2 Pásma C a Ku mikrovlnného spektra v rámci satelitního vysílání. pásmo

downlink

C

3,7 – 4,2 GHz

uplink 5,8 – 6,4 GHz

Ku

10,7 – 12,75 GHz

13,75 – 14,5 GHz

strana 105

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

tab. 7-3 ITU schéma srovnávající přenosové standardy. Převzato a mírně upraveno podle http://en.wikipedia.org/wiki/Broadcast_television_system norma

řádků

snímků za sekundu

šířka kanálu (MHz)

zvuk

využití

A

405

25

5

AM

VHF, černobílý systém, již nepoužívaný

B

625

25

7

FM

VHF

C

625

25

7

AM

VHF

D

625

25

8

FM

VHF

E

819

25

14

AM

VHF, již nepoužívaný

F

819

25

7

AM

VHF, již nepoužívaný

G

625

25

7

FM

UHF

H

625

25

8

FM

UHF

I

625

25

8

FM

UHF

J

525

29.97

6

FM

VHF i UHF, Japonsko

K

625

25

8

FM

UHF

K'

625

25

8

FM

UHF, francouzská území

L

625

25

8

AM

UHF, Francie

M

525

29.97

6

FM

VHF i UHF, Amerika NTSC, v Brazílii PAL

N

625

25

6

FM

VHF i UHF, Amerika (část jižní), PAL

strana 106

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

tab. 7-4 Standard MPEG2, podle http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG-2 Profile @ Level

Rozlišení (px)

Framerate max. (Hz)

Sampling (Y:U:V)

Bitrate (Mbit/s)

SP@LL

176 × 144

15

4:2:0

0.096

SP@ML

352 × 288

15

4:2:0

0.384

320 × 240

24

352 × 288

30

4:2:0

4

4:2:0

15 (DVD: 9.8)

4:2:0

60 (HDV: 25)

4:2:0

80

MP@LL MP@ML MP@H-14

MP@HL

720 × 480

30

720 × 576

25

1440 × 1080

30

1280 × 720

30

1920 × 1080

30

1280 × 720

60

422P@LL 422P@ML 422P@H-14 422P@HL

4:2:2 720 × 480

30

720 × 576

25

1440 × 1080

30

1280 × 720

60

1920 × 1080

30

4:2:2

50

4:2:2

80

4:2:2

300

strana 107

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

tab. 7-5 Formáty standardů DVB, ATSC a ISDB. Zdroj: Raffael Trappe, Television Standards – formats and techniques, http://www.paradiso-design.net. Tabulky byly převzaty v původním znění bez jakýchkoliv zásahů s výslovným svolením autora výhradně pro účel této bakalářské práce. Další šíření je zakázáno. DVB formats (MPEG-2 screen resolution)

HDTV

format

horizontal pixels

vertical scan lines

aspect scan mode ratio

frame rate (Hz)

1152i(2)

1440

1152

16:9

interlaced

25

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

23.976

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

24

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

29.97

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

30

1080i

1920

1080 *

16:9

interlaced

29.97

1080i

1920

1080 *

16:9

interlaced

30

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

25

1080i

1920

1080 *

16:9

interlaced

25

1920

(1)

16:9

interlaced

25

(1)

1035i

1035

1035i

1920

1035

16:9

interlaced

29.97

1035i

1920

1035(1)

16:9

interlaced

30

720p

1280

720

16:9

progressive

23.976

720p

1280

720

16:9

progressive

24

720p

1280

720

16:9

progressive

29.97

720p

1280

720

16:9

progressive

30

720p

1280

720

16:9

progressive

59.94

720p

1280

720

16:9

progressive

60

720p

1280

720

16:9

progressive

25

720p

1280

720

16:9

progressive

50

720

576

16:9

progressive

24

576p

720

576

16:9

progressive

25

576p

720

576

16:9

progressive

50

576p(2)

720

576

4:3

progressive

24

576p

720

576

4:3

progressive

25

576p

720

576

4:3

progressive

50

576i

720

576

16:9

interlaced

25

576i

720

576

4:3

interlaced

25

576p

544, 480, 352 576

16:9, 4:3

progressive

24(2), 25

576i

544, 480, 352 576

16:9,

interlaced

25

SDTV 576p(2)

strana 108

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 4:3 480p

720

480

16:9, 4:3

progressive

23.976, 24, 29.97, 30, 59.94, 60

480i

720

480

16:9, 4:3

interlaced

29.97, 30

480p

640

480

4:3

progressive

23.976, 24, 29.97, 30, 59.94, 60

480i

640

480

4:3

interlaced

29.97, 30

480p

544, 480, 352 480

16:9, 4:3

progressive

23.976, 29.97

480i

544, 480, 352 480

16:9, 4:3

interlaced

29.97

288p

352

288

16:9, 4:3

progressive

24(2), 25

240p

352

240

16:9, 4:3

progressive

23.976, 29.97

LDTV

* Considering these formats it should be mentionend that in reality 1088 lines are encoded in order to be sufficient for the MPEG-2 standard. The encoded vertical height must be divisible by 16 (progressive scan mode) or 32 (interlaced scan mode). The lowest 8 lines are black due to the MPEG standards. (1) To satisfy the MPEG-2 standard the format 1035i is actually to be encoded with 1056 lines. 21 lines are black due to the MPEG standards while the MPEG decoder outputs only 1035 active lines. (2) These formats are defined only for contribution- and primary distribution applications.

DVB formats (AVC screen resolution) format

horizontal pixels

vertical scan lines

aspect scan mode ratio

frame rate (Hz)

1080p

1920, 1440, 1280, 960

1080 *

16:9

progressive

23.976, 4 24

1080p

1920, 1440, 1280, 960

1080 *

16:9

progressive

25

4

1080i

1920, 1440, 1280, 960

1080 *

16:9

interlaced

25

4

1080i

1920, 1440, 1280, 960

1080 *

16:9

interlaced

29.97, 30

4

H.264/AVC level

720p

1280, 960, 640

720

16:9

progressive

23.976, 24, 29.97, 4 30, 59.94, 60

720p

1280, 960, 640

720

16:9

progressive

25, 50

4

576p

720

576

16:9, 4:3

progressive

50

4

576p

720, 544, 480, 352

576

16:9, 4:3

progressive

25

3

576i

720, 544, 480, 352

576

16:9, 4:3

interlaced

25

3

480p

720

480

16:9,

progressive

59.94,

4

strana 109

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 4:3

60

progressive

23.976, 24, 3 29.97, 30

480p

720, 640, 544, 480, 352

480

16:9, 4:3

480i

720, 640, 544, 480, 352

480

16:9, 4:3

interlaced

29.97, 30

3

288p

352

288

4:3

progressive

25, 50

3

288i

352

288

4:3

interlaced

25

3

240p

352

240

4:3

progressive

23.976, 24, 29.97, 3 30, 59.94, 60

240i

352

240

4:3

interlaced

29.97, 30

3

* Considering these formats it should be mentionend that in reality 1088 lines are encoded in order to be sufficient for the MPEG-2 standard. The encoded vertical height must be divisible by 16 (progressive scan mode) or 32 (interlaced scan mode). The lowest 8 lines are black due to the MPEG standards.

ATSC formats

HDTV

SDTV

format

horizontal pixels

vertical scan lines

aspect ratio

scan mode

frame rate

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

23.976 Hz

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

24 Hz

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

29.97 Hz

1080p

1920

1080 *

16:9

progressive

30 Hz

1080i

1920

1080 *

16:9

interlaced

29.97 Hz

1080i

1920

1080 *

16:9

interlaced

30 Hz

720p

1280

720

16:9

progressive

23.976 Hz

720p

1280

720

16:9

progressive

24 Hz

720p

1280

720

16:9

progressive

29.97 Hz

720p

1280

720

16:9

progressive

30 Hz

720p

1280

720

16:9

progressive

59.94 Hz

720p

1280

720

16:9

progressive

60 Hz

480p

704

480

16:9

progressive

23.976 Hz

480p

704

480

16:9

progressive

24 Hz

480p

704

480

16:9

progressive

29.97 Hz

480p

704

480

16:9

progressive

30 Hz

480p

704

480

16:9

progressive

59.94 Hz

480p

704

480

16:9

progressive

60 Hz

480i

704

480

16:9

interlaced

29.97 Hz

480i

704

480

16:9

interlaced

30 Hz

480p

704

480

4:3

progressive

23.976 Hz

strana 110

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci 480p

704

480

4:3

progressive

24 Hz

480p

704

480

4:3

progressive

29.97 Hz

480p

704

480

4:3

progressive

30 Hz

480p

704

480

4:3

progressive

59.94 Hz

480p

704

480

4:3

progressive

60 Hz

480i

704

480

4:3

interlaced

29.97 Hz

480i

704

480

4:3

interlaced

30 Hz

480p

640

480

4:3

progressive

23.976 Hz

480p

640

480

4:3

progressive

24 Hz

480p

640

480

4:3

progressive

29.97 Hz

480p

640

480

4:3

progressive

30 Hz

480p

640

480

4:3

progressive

59.94 Hz

480p

640

480

4:3

progressive

60 Hz

480i

640

480

4:3

interlaced

29.97 Hz

480i

640

480

4:3

interlaced

30 Hz

* Considering these formats it should be mentionend that in reality 1088 lines are encoded in order to be sufficient for the MPEG-2 standard. The encoded vertical height must be divisible by 16 (progressive scan mode) or 32 (interlaced scan mode). The lowest 8 lines are black due to the MPEG standards.

ISDB formats1 format

horizontal pixels

vertical scan lines

aspect ratio

scan mode

frame rate2

1125i

1920

1080 *

16:9

interlaced

29.97 Hz

HDTV 1125i

1440

1080 *

16:9

interlaced

29.97 Hz

750p

1280

720

16:9

progressive

59.94 Hz

525p

720

480

16:9

progressive

59.94 Hz

525i

720

480

16:9

interlaced

29.97 Hz

525i

544

480

16:9

interlaced

29.97 Hz

SDTV 525i

480

480

16:9

interlaced

29.97 Hz

525i

720

480

4:3

interlaced

29.97 Hz

525i

544

480

4:3

interlaced

29.97 Hz

525i

480

480

4:3

interlaced

29.97 Hz

* Considering these formats it should be mentionend that in reality 1088 lines are encoded in order to be sufficient for the MPEG-2 standard. The encoded vertical height must be divisible by 16 (progressive scan mode) or 32 (interlaced scan mode). The lowest 8 lines are black due to the MPEG standards. (1) Tab. shows the ISDB formats if the screensize was not defined by the command Sequence_Display_Extension. If the screensize is defined by Sequence_Display_Extension further formats with screen ratio 4:3 and different vertical heights and horizontal widths are possible. (2) The output of 24 fps film material is not explictly defined in the ARIB standard. Due to the control of the Progressive_Frame flag and the R_F_F and T_F_F flags of the MPEG-2 video stream an original frame rate of 24 fps can be imposed.

strana 111

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

tab. 7-6 Využití pinů jednotlivých konektorů pro analogový přenos videa. Mírně zjednodušeno. Pro kompletní zapojení viz zdroje dat: http://en.wikipedia.org/wiki/S-Video, http://utopia.knoware.nl/users/eprebel/SoundAndVision/Engineering/SCART.html, http://en.wikipedia.org/wiki/VGA_connector Pin #

Využití

S-Video 1

Uzemnění (Y)

2

Uzemnění (C)

3

Y (jas)

4

C (barva)

SCART konektor – kompozitní video 17

Uzemnění

19

Výstup videa

SCART konektor – S-Video 13

Uzemnění (C)

15

C (barva)

17

Uzemnění (Y)

19

Y (jas)

SCART konektor – RGB 5

Uzemnění modrá

7

Modrá

9

Uzemnění zelená

11

Zelená

13

Uzemnění červená

15

Červená

VGA konektor – RGBHV 1

Červená

2

Zelená

3

Modrá

5

Uzemnění modrá

6

Uzemnění modrá

7

Uzemnění modrá

13

Horizontální synchronizace

14

Vertikální synchronizace

strana 112

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

tab. 7-7 Přehled systémů podmíněného přístupu používaných na evropském trhu a stupeň jejich nalomení. CAID systému

Název systému

Společnost

0100

Mediaguard 1

Kudelski SA

Stupeň nalomení* MOSC, PK, EMU, CS

0100

Mediaguard 1.5

Kudelski SA

CS (používá arabský Orbit)

0100

Mediaguard 2

Kudelski SA

MOSC, KPK, CS

0100

Nagravision Cardmage

Kudelski SA

KPK, CS

0500

Viaccess 2.3

France Telecom

MOSC, PK, EMU, CS

0500

Viaccess 2.4

France Telecom

MOSC, PK, EMU, CS

0500

Viaccess 2.5

France Telecom

CS

0500

Viaccess 2.6

France Telecom

CS

0602

Irdeto 1

Irdeto Access BV

MOSC, PK, EMU, CS

06xx

Irdeto 2

Irdeto Access BV

CS

09xx

VideoGuard

News Datacom Sys.

CS**

09xx

VideoGuard Express

News Datacom Sys.

CS**

090F

VideoGuard

News Datacom Sys.

CS (používá skandinávský ViaSat)

0B00

Conax CAS5

Norwegian Telecom

MOSC, CS

0B00

Conax CAS7

Norwegian Telecom

CS

0Dxx

Cryptoworks Bios 3

Philips

MOSC, PK, EMU, CS

0Dxx

Cryptoworks Bios 5

Philips

CS

0Dxx

Cryptoworks Bios ?

Philips

- (britské armádní programy)

0E00

PowerVu

Scientific Atlanta

-

17xx

Nagravision Aladin

Kudelski SA

KPK, CS

1800

Nagravision 1

Kudelski SA

MOSC, PK, EMU, CS

1801

Nagravision 2

Kudelski SA

MOSC, KPK, PK***, EMU***, CS

2600

BISS-1

EBU

EMU****

2600

BISS-E

EBU

-

4A6x

@Sky

Neotion

-

4A70

DreamCrypt

Dream Multimedia

CS

4AAx

SIDSA

SIDSA

-

4AD0

XCrypt

XCrypt Inc.

-

4AD1

XCrypt

XCrypt Inc.

-

4AD4

Widevine Tech.

Widevine Tech., Inc.

-

5501

Griffin

Nucleus Systems, Ltd.

-

* MOSC: Modified Original Smart Card, KPK: komerční pirátská karta, PK: pirátská karta, EMU: softwarová emulace, CS: sdílení karet. Stav k listopadu 2006. ** Sdílení karet je částečně znemožněno tím, že karta stíhá najednou „obsluhovat“ pouze 5-6 diváků a navíc musí být odpověď doručena do 600 ms, což je někdy nerealizovatelné. *** Výjimečně. **** Tento systém lze dekódovat pouze na profesionálních přijímačích nebo nelegálně na přijímačích či CI modulech, které podporují softwarovou emulaci.

strana 113

Technologie pro podporu přenosu videa ve vizuální komunikaci

7.2 RRTV: Rozhodnutí o udělení licence

Zdroj: http://www.rrtv.cz

strana 114