В.А.Хлебородов. Доклады на конференции IBC'2001 (том 1)

В.А.Хлебородов.
Доклады на конференции IBC'2001 (том 1)

В предисловии к сборнику докладов IBC2001 Conference Publication председатель Комитета конференции д-р Крис Долтон отметил заметные перемены в ее тематике, происшедшие в последние годы. Неуклонно увеличивалось число докладов, посвященных прикладным и системным аспектам техники, инфраструктурам, управлению и стратегиям бизнеса. Конференция IBC2001, которая проводилась с 13 по 18 сентября в Центре международных конгрессов и выставок (RAI Center) Амстердама, охватила широкий круг проблем современной техники средств массовой информации. Большое внимание было уделено высокоскоростным системам и интерактивному телевидению. В сборник докладов (ISBN 0 9533673 3 8 ISSN 1464 0449), впервые изданный в виде двух удобных малоформатных томов, вошли тексты всех докладов — 90 прочитанных сессионных и 17 вспомогательных внесессионных. Россия представила единственный доклад, подготовленный совместно экспертами Санкт-Петербурга и Москвы.
В соответствии со специализацией автора в настоящем обзоре рассмотрены доклады, касающиеся только телевизионной тематики.

Секция «Эй, Вы же смотрите МОЮ программу!» — охрана авторских прав и встроенная защита. Председатель Ф. Лавен (EBU, Швейцария)

Продолжая вносить неоценимый вклад в развитие телевизионной техники, Sony Broadcast & Professional Europe (Великобритания) начала разработку новейших средств управления процессами производства и инвентаризации программных материалов. В докладе фирмы использовался ряд терминов, введенных сравнительно недавно и поэтому требующих пояснения.
Метаданные (metadata) служат своеобразным паспортом программного материала (содержимого — content) любой продолжительности, начиная с видеокадра и кончая программой целиком. Чтобы метаданные и содержимое были синхронными, необходим указатель метаданных (metadata pointer), в качестве которого удобно использовать недавно специфицированный «Унифицированный идентификатор программного материала» UMID (SMPTE 330M-2000 — Unique Material Identifier). Этот идентификатор представляет собой 64-байт структуру. Он содержит разнообразную информацию, например, о дате, времени, местонахождении видеоматериала, позволяющую отслеживать его во всем производственном тракте. Необходимо гарантировать сохранность UMID при любых преобразованиях сигналов в тракте.
В докладе предлагалось вводить UMID непосредственно в программный материал, применяя скрытую маркировку (watermarking), широко использующуюся в системах охраны авторских прав. Техническая реализация предлагаемого подхода основана на применении целочисленного волнового преобразования (Integer Wavelet Transform — проф. целочисленное вейвлет-преобразование). Предложен также способ извлечения и стирания (washing) скрытых маркеров, интегрированных в материал. Кратко описана реализованная экспериментальная система.
Для решения аналогичных задач Omnibus Systems Limited (Великобритания) выбрала другой метод — видеодактилографию (fingerprinting). В отличие от скрытой маркировки, этот метод обходится без «взламывания» изображения, поскольку идентификация основана на технике распознавания образов. В фирменной системе Media FingerPrinting кадр разбивается на 192 различных зон, каждая из которых сравнивается со стандартным образцом и представляется «нулем» или «единицей». Сумма уровней красной, зеленой и синей составляющих каждой зоны сравнивается с образцом. Если суммарный уровень (aggregate level) превышает значение образца, то зоне присваивается 1, в противном случае — 0. Полученные биты выстраиваются в 24-байт последовательность, которая с добавленным 4-байт универсальным временным кодом (UTC) характеризует текущий видеокадр. Преимущество видеодактилографии заключается в том, что можно каталогизировать видеоклипы даже после их эфирной передачи с применением эффективного цифрового сжатия.
За рубежом становятся популярными домовые цифровые сети (IHDN — in-home digital network), к которым подключаются все радиоэлектронные (абонентские ТВ-приставки, видеомагнитофоны, телевизоры и др.) и электрические бытовые устройства (холодильники, микроволновые печи и др.) в доме. Поставщикам программных материалов они сулят увеличение прибыли, поскольку одни и те же материалы могут использоваться многократно. Однако поставщиков очень беспокоит повышенная вероятность незаконного тиражирования программ в таких сетях. Philips Research (Нидерланды) исследовала негативные последствия внедрения домовых сетей и предложила архитектуру локальной системы DRM (Digital Rights Management — «Регулирование цифровых прав»). Кроме того, описана эффективная бизнес-модель, реализуя которую, поставщики программ смогут избежать убытков.
Как отмечается в докладе OMNEON Video Networks (США), дисковый сетевой программный сервер (Network Content Server) экономит время, упрощает процедуры, делает производство более гибким, снижает эксплуатационные процессы и обеспечивает повышение качественных показателей продукции. Но у него один существенный недостаток: в сравнении с ленточным накопителем, в нем значительно труднее обеспечить защиту данных и регулирование прав пользователей. Традиционные модели защиты компьютерных сетей (например, NT File Security Model) не отвечают повышенным требованиям профессионального видеопроизводства. Фирменная модель OMNEON Video Networks учитывает не только стандартные права (доступ, запись, стирание, считывание, монтаж, передача права и пр.), но и ряд более «тонких» прав, таких как право распространения материала, право доступа исключительно в указанное время (ежедневно, еженедельно или ежемесячно). Файловая система содержится в подсистеме DIRECTOR, которая управляет обменом данными между источниками/потребителями и дисковыми накопителями. Файловый сервер Samba спроектирован таким образом, что клиенты систем Windows или Macintosh могут получить доступ к его содержимому.
Реализовать средства защиты типа «когда» (when) и «где» (where) труднее. Предлагается воспользоваться параметром KLV (Key-Length-Value, т. е. «ключ-продолжительность-значение»), придаваемым каждому клипу в файловой системе. Поддерживаются файлы с расширениями .dv, .601, .mpg, .mpeg, .aiff и .aif (Audio Interchange File Format — файловый формат обмена звуковыми материалами).
«Задельный» доклад University of Geneva (Швейцария) был посвящен проблемам охраны авторских прав на программный материал, распространяемый по открытым сетям, в том числе по интерактивным сетям Интернета. Авторы доклада предложили новую модель коммерциализации видеоматериалов, которая может быть использована массовым пользователем. Модель не только обеспечивает индивидуальную доставку заказанной программы или даже ее небольшого фрагмента, но и устанавливает факт нарушения авторского права и идентифицирует всех нарушителей. В основе модели заложен принцип разделения каждого кадра изображения на сегменты с последующим «размножением» сегментированного кадра. Например, при шести исходных сегментах и шестикратном размножении образуются 36 «новых» сегментов. Каждый такой сегмент получает индивидуальный скрытый маркер (watermark). Каждый поток видеосегментов шифруется с применением индивидуального ключа и излучается в эфир. На приемной стороне выполняются обратные процедуры. В рассмотренном примере адресная передача может выполняться для
46 656 (66) абонентов. Предложенная модель была реализована в экспериментальной системе CoiN-Video применительно к сжатым изображениям MPEG-2.

Секция «Я посмотрю программу позже» — ТВ в любое время. Председатель С. Парналл (NDS, Великобритания)

В обзоре выставки IBC (ТКТ № 1, 2002, с. 4) говорилось о специализированном аппарате видеозаписи для «персонального ТВ», называемом за рубежом персональным видеомагнитофоном (PVR — personal video recorder, а также PDR — personal digital recorder или PTR — personal television recorder). Поскольку в качестве основы такого устройства служит дисковод жестких магнитных дисков, а не лентопротяжный механизм, автор предлагает более адекватное название «персональный видеодискофон» (ПВД).
Доклад Philips Research Laboratories (Великобритания) содержал сводку функций ПВД, которые не могут быть реализованы в обычном видеомагнитофоне. Таких функций шесть: пауза в просмотре программы и возобновление просмотра той же программы через любой интервал времени; запись новой программы одновременно с просмотром ранее записанной программы; мгновенный повтор понравившегося сюжета с продолжением записи программы; исключение рекламных вставок или их группирование для просмотра в удобное время; автоматическое стирание записанных программ, не заинтересовавших телезрителя; «разумная» (intelligent) запись по командам метаданных.
Вторая часть доклада посвящалась обсуждению предложенных решений проблемы сопряжения ПВД с мультимедийной бытовой платформой (Multimedia Home Platform) на основе виртуальной Java-машины (Java Virtual Machine), специфицированной в рамках стандарта DVB.
Как отмечалось в докладе Applied Psychology Research и NDS (Великобритания), общее число программ, предоставляемых всеми источниками цифрового ТВ (спутниковые, эфирные и кабельные каналы, цифровые абонентские линии DSL и Интернет), достигает полутысячи. В этой ситуации поиск программ становится самостоятельной и очень сложной задачей, при решении которой следует учитывать человеческий фактор, а именно поведенческие особенности человека (этим объясняется участие фирмы APR, специализирующейся в области прикладной психологии). При разработке электронной программы передач (ЭПП) нового типа разделение зрительской аудитории производилось на основе статистики персональных предпочтений, а не по демографическому принципу. Показано, что эффективность механизма персонализации (personalisation agent) как средства поиска программ тем выше, чем точнее моделированы особенности психологии человека.
Как и в любой системе персонального телевидения, в системе TV-Anytime («ТВ в любое время») ключевую роль играет ПВД (см. выше), делающий мало существенным фактор времени. Но чтобы можно было эффективно пользоваться этим устройством, его необходимо снабдить системой автоматизированного поиска программ по определенным критериям. Важную роль в поисковых системах играют «ориентиры» (attractors) — ключевые элементы метаданных, призванные описать и подчеркнуть достоинства содержимого для телезрителей и механизмов персонализации. Один из популярных ориентиров — анонс (trailer). Именно после просмотра анонса, имеющего индивидуальный идентификатор содержимого CRID (content referencing ID), телезритель обращается к программе передач и отмечает время автоматического включения ПВД для записи. До появления ПВД основным источником ориентиров была «Электронная программа передач». Теперь же, когда отпала необходимость смотреть программу в реальном времени, предложена концепция «Электронной программы содержимого» (Electronic Content Guide), ставшей источником ориентиров. В системе TV-Anytime используются и многие другие ориентиры.
Персональный видеодискофон сделал возможной «сегментацию», суть которой состоит в изменении порядка воспроизведения записанных видеоматериалов по желанию пользователя. Например, можно автоматически исключать все рекламные вставки. Телезритель может даже составлять собственные тематические программы.
Применение ориентиров и сегментации обсуждалось в объемном совместном докладе Philips Consumer Electronics, NOB и Philips Research (Нидерланды), BBC R&D, NDS и Philips (Великобритания), Nokia Home Communications (Финляндия) и RAI (Италия).
Совместный доклад BBC R&D, NDS и Philips (Великобритания), University of Ljubljana (Словения), Nokia (Финляндия) и NOB (Нидерланды) был посвящен практическому применению открытых стандартов, разработанных форумом TV-Anytime Forum, в рамках проекта myTV.

Секция «Энергетика телебашен» — цифровое эфирное (наземное) телевидение. Председатель Б. Мейнтел (TechWare, США)

В докладе BBC R&D рассматривались некоторые методы снижения помех, которые учитывались при частотном планировании сети цифрового эфирного телевидения Великобритании.
Crown Castle International (Великобритания) предложила специализированную систему доставки высокоскоростных данных в дома абонентов. В экспериментально проверенной системе D2H (Data to Home), рассчитанной на диапазон 470–860 МГц, используются методы стандарта DVB-T.
Эфирное цифровое телевизионное вещание по иерархической системе ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial) должно начаться в конце 2003 г. Японская система предусматривает организацию в ТВ-канале одновременно нескольких телевизионных и радиовещательных служб. Nippon Television Network Corporation представила результаты широкомасштабных испытаний системы в Токио, доказывающие возможность стационарного приема сигналов ТВЧ и мобильного приема на скорости 50 км/ч сигналов обычного ТВ.
Считается, что Канада твердо решила применить для своего будущего цифрового эфирного вещания систему ATSC, однако Communication Research Centre продолжает сравнительные испытания методов модуляции 8-VSB (ATSC) и COFDM (DVB-T) применительно к 6-МГц каналу. В представленном докладе приводились результаты последних лабораторных и полевых испытаний. Подчеркивалось, что испытания проводятся исключительно для совершенствования средств приема сигналов AТSC.
По мнению авторов доклада Harris Broadcast Communications (Франция) и STMicroelectronics (Италия), интерактивное телевидение (ИТВ) является основным стимулом внедрения служб цифрового ТВ и побудит население покупать новую цифровую аппаратуру. Главное препятствие на пути внедрения ИТВ — трудность организации обратного канала для взаимодействия телеабонента с поставщиком интерактивной службы. Недавно форум DVB разработал стандарт DVB-RCT (Return Channel Terrestrial — обратный канал, эфирный), регламентирующий параметры интерактивного радиоканала в диапазонах УВЧ/ОВЧ. Доклад содержал подробное описание стандарта DVB-RCT и сведения о проектах WITNESS (IST) и IM4DTTV (MEDEA+) по его реализации.

Секция «Доставка на последней миле» — высокоскоростные данные в дом. Председатель У. Реймер (Institut fur Nachrichtentechnik, Германия)

Поскольку большинство докладов секции касалось кабельного ТВ, ограничимся их кратким представлением. Harmonic Data Inc. (США) предлагает меры, препятствующие моральному старению высокоскоростных кабельных систем. В частности, обсуждаются перспективы организации служб VOD (video-on-demand — «видео по требованию») и COD (content-on-demand — «содержимое по требованию»).
University of Sheffield (Великобритания) и Braunschweig Technical University (Германия) обсудили алгоритмы разрешения конфликтов (Сontention Resolution Algorithm) в кабельной сети с множественным доступом в обратном канале.
В докладе ntl (Великобритания) сообщается об удачной попытке увеличить пропускную способность кабельной линии благодаря применению модуляции 256-КАМ.
Вспомогательный доклад Motorola Broadband Communications Sector (США) содержит результаты исследования искажений в кабельной линии при ее полной загрузке сигналами стандарта DVB-C.
Единственный доклад секции, который представила Central Research Laboratories (Великобритания), не относился к тематике КТВ. В нем сообщалось о микроволновой системе распределения, разрабатываемой по проекту ADAMS (Adaptive Multicarrier Access System — «Адаптивная система доступа с многими несущими»). Для работы системы выбраны диапазоны 5,725–5,875 ГГц и 10,15–10,65 ГГц. Способ модуляции — OFDM, причем поддерживаются варианты 4-ФМ, 16-КАМ и 64-КАМ. Система ADAMS предназначена для организации интерактивных мультимедийных служб, в том числе службы доставки данных высокоскоростного Интернета и телефонии в частные дома и офисы.

Секция «Сжатие продолжается!» — MPEG и цифровое сжатие. Председатель Я. ван дер Меер (Philips Digital Networks, Нидерланды)

С принятием нового международного стандарта цифровой видеозаписи SMPTE 365M (ТКТ № 3, 2000) завершился процесс базовой стандартизации видеопроизводства с использованием цифрового сжатия MPEG-2. Теперь ключевое слово «MPEG» звучит повсюду: на улицах, в телестудиях и аппаратных видеомонтажа, на телестанциях и кабельных головных станциях, в наземных линиях связи и спутниковых телепортах, а в последнее время — в киностудиях. Однако успешное внедрение стандарта MPEG-2 в практику телевидения вовсе не означает, что все проблемы цифрового сжатия решены.
Tandberg Television (Великобритания) обсудила проблему каскадирования кодеков MPEG-2. Пользуясь анализатором качества изображения PQA200 (Tektronix), фирма провела тщательные измерения синфазной и квадратурной составляющих шума квантования в цепи кодер-декодер-кодер-декодер. Было показано, что уровень такого шума минимален, если обеспечена синфазность I-псевдокадров (I-pictures) в обоих кодерах, а также оптимизирован закон квантования во втором кодере по результатам оценки изменений статистики изображения в первом кодере. Предложена концепция «разумного кодера» (smart encoder), способного минимизировать шум квантования при каскадировании кодеков.
Стандарт MPEG-2 предусматривает передачу в транспортном потоке каждые 100 мс и чаще 48-байт программной тактовой группы (Program Clock Reference), по которой в декодере восстанавливается тактовая частота 27 МГц. (В стандарте DVB группа PCR передается чаще — каждые 40 мс.) В исходном стандарте ISO/IEC 13818-1, а также в техническом отчете ETSI ETR290 принят допуск на временное дрожание PCR ±500 нс, не учитывающий временную нестабильность каналов передачи. На основании практического опыта передачи сигналов MPEG-2 Группа измерений DVB выпустила уточненный отчет ETR290 (TR 101 290), где для PCR регламентируются четыре разновидности допуска: PCR accuracy (PCR_ACC) — погрешность, PCR overall jitter (PCR_OJ) — результирующее дрожание, PCR drift rate (PCG_DR) — скорость дрейфа и PCR freq.offset (PCR_FO) — сдвиг частоты. В докладе Tektronix Europe (Великобритания) подробно пояснялись механизмы возникновения нестабильности PCR и приводились соответствующие методики измерения.
Местные и сетевые телестанции (affiliate stations) ежедневно осуществляют ввод рекламы и логотипов в цифровой поток сжатой централизованной программы. В последнее время возникла потребность во вводе разнообразной дополнительной информации и метаданных. «Примитивный» способ объединения потоков MPEG-2 состоит в их полном декодировании и повторном сжатии комбинированного цифрового видеосигнала. Интуиция подсказывает, такой подход вряд ли является экономичным и «щадящим» качество результирующего изображения.
Digital Vision AB (Швеция) предложила структурную схему обобщенного процессора транспортных потоков MPEG-2, позволяющего устранить ряд операций цифрового сжатия и тем самым уменьшить искажения изображения.
В совместном докладе НИИ Радио, Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения и НИИ телевидения предложена оригинальная методика оценки качества изображения в системах с цифровым сжатием MPEG-2. В стандартное динамическое испытательное изображение (например, изображение «мобиль и календарь» EBU) вводится вертикальная шкала в виде одночастотной штриховой миры с линейно возрастающим контрастом. При высокой детальности тест-изображения в кодере сжатия выбираются грубые шкалы квантования, что приводит к подавлению штрихов в начале шкалы, где контраст минимален. Длина «серого» участка шкалы является мерой уровня шума квантования, т. е. качества изображения. Кроме штриховой миры, возможно применение вертикального штриха косинус-квадратичной формы, уровень которого возрастает от нулевого до максимального.
Два доклада касались передачи Интернет-данных в каналах, использующих цифровое сжатие cтандарта MPEG. Sun Microsystems Inc. (США) представила подробный обзор созданной в декабре 2000 г. первой спецификации ISMA 1.0, которую разработало промышленное Объединение по стримингу мультимедийных данных в Интернете (Internet Streaming Media Alliance). Новая спецификация предусматривает применение стандартов MPEG для сжатия медиа-данных и стандартов IETF (Internet Engineering Task Force — Целевая группа по технике Интернета) для передачи сжатых медиа-данных. В дополнительном докладе Logic Innovations (США) исследована возможность передачи Интернет-пакетов вместо балластных нуль-пакетов транспортного потока.
«Горячая» тематика цифрового кинематографа не могла остаться без внимания устроителей конференции IBC2001. Как отмечалось в обстоятельном докладе Grass Valley Group (США), прокатные организации и кинотеатры в США и Европе все чаще пользуются цифровыми фильмокопиями вместо «целлулоидных». В этой связи английский термин film exhibition industry («индустрия кинопоказа»), которым пользовались целое столетие, теперь заменяется общим термином theatrical presentation industry («индустрия театрального показа»), охватывающим обе технологии — пленочную и цифровую. Подчеркивалась важность принятия единого стандарта цифрового кинематографа (ЦКМ), который полезен всем — прокатчикам, студийцам, промышленникам и многим другим «игрокам» этой прибыльной отрасли экономики.
Но этому препятствуют два фактора: во-первых, не для всех участников приоритеты одинаковы и, во-вторых, происходит быстрое эволюционное развитие техники. В этих условиях предлагаемые сегодня частные стандарты ЦКМ могут достаточно быстро устареть и стать тормозом для дальнейшего развития отрасли. Чтобы уменьшить эффект своеобразного «морального износа», в докладе предлагался модульный подход к стандартизации ЦКМ и соответствующего оборудования. Ожидается, что модульный стандарт не будет препятствовать развертыванию первых цифровых прокатных инфраструктур, прибыли от которых позволят развивать технические средства в будущем, разрабатывать новые бизнес-модели и стимулировать интерес зрителей.
Анализ функциональной схемы предложенного стандарта показывает, что взаимозависимость частных стандартов (модулей) минимальна и это открывает путь к независимому совершенствованию отдельных ветвей прокатной сети. Например, если повышена разрешающая способность видеопроектора, потребуется только изменить алгоритм восстановления изображения в декодере сжатия. Принцип модульности позволяет применить следующую многоэтапную методику разработки стандартов для ЦКМ.
Этап 1. Сформулировать требования системы видеопроекции; например, для современного уровня А потребуется иметь 2 млн элементов, а для будущего уровня B — 5 млн элементов.
Этап 2. Определить протоколы защиты содержимого и форматы упаковки медиа-файлов, пользуясь обобщенными ссылками на содержимое.
Этап 3. Определить интерфейсы между функциональными блоками.
Этап 4. Определить взаимозаменяемые алгоритмы для функциональных блоков, таких как алгоритмы цифрового сжатия и шифрования медиа-файлов.
Во всех случаях необходимо включать ссылки на имеющиеся стандарты в области телевидения, компьютеров и средств связи. Разрабатывать новые целесообразно только при отсутствии подходящих действующих стандартов.
По мнению авторитетной фирмы Grass Valley Group, на современном этапе начального освоения техники цифрового кинематографа нецелесообразно пытаться навязать единый всеобъемлющий стандарт. Однако существующие инфраструктуры должны быть способны адаптировать появляющиеся стандарты для ключевых функций.
Доклад Digital Vision AB (Швеция) был назван вспомогательным, но в нем обсуждался стратегический вопрос: станет ли цифровой кинематограф средством рационализации проката фильмов высокой категории или же он обогатит массовое экранное искусство благодаря применению большеэкранной цифровой видеопроекции для прямой трансляции спортивных состязаний, концертов, коммерческих презентаций и других некинематографических событий. По мнению фирмы, если телевизионное сообщество выберет первый путь, то потребуются новые стандарты более высокого уровня; выбор второго пути позволит обойтись существующими стандартами.
Доклад содержит описание ключевых характеристик универсальной системы ЦКМ, базирующейся на стандарте MPEG-2. Предложена открытая платформа театрального показа, рассчитанная как на прямые трансляции телепрограмм DVB/ATSC, так и на программы в записи.

Окончание следует

Обратно