Транскодирование¶
Со спутника видео передается либо в кодеке MPEG-2, либо в H.264 (он же AVC или MPEG-4 part10). Как правило, для простоты MPEG-4 part 10 сокращают до MPEG-4, но тут важно не спутать с MPEG-4 part 2, который совершенно никак не совместим и не похож на H.264 и использовался в старых IP камерах.
Аудио передается в MPEG audio layer 2 (сокращенное mp2), либо в ac3 (a/52).
Причём важно понимать, что сегодня H264, как правило, сжимается с intra-refresh, т.е. в видео потоке нет опорных кадров (IDR или keyframe). Такой метод сжатия позволяет сгладить скачки битрейта.
В результате ни один из передаваемых со спутника вариантов аудио или видео не проигрывается на айфоне. В браузере проигрывается только H264.
При передаче через интернет, как правило, можно смело сжимать видео из mpeg2 в h264 с трехкратным снижением трафика.
При передаче HD каналов через интернет сегодня приходится сжимать поток в несколько разных качеств: от HD с максимальным качеством до стандартного SD для компенсации перегруженных каналов.
В итоге видео со спутника для предоставления качественного OTT сервиса надо транскодировать в другие кодеки и качества.
Важно не путать транскодирование с перепаковкой. Транскодирование — крайне ресурсоёмкая операция, включающая в себя:
- распаковку потока до кодированного видео/аудио
- декодирование до сырого видео/аудио
- изменение размеров и прочих параметров
- кодирование обратно
- упаковка в транспорт для потока
Упаковка и распаковка относительно легкие операции, стриминговый сервер может обрабатывать до 1000 каналов на одном компьютере. Транскодировать на одном компьютере можно от 1 до 30 каналов в зависимости от размера и мощности компьютера.
Для транскодирования можно использовать специализированные выделенные устройства, центральный процессор или видеоплату: внешнюю или встроенную в процессор.
Специализированные устройства мы рассматривать не будем, потому что в своей массе это либо компьютер с какой-то программой, либо крайне дорогостоящее и очень специализированное оборудование, или же либо попросту необоснованно дорогое устройство, реализуемое исключительно за счёт маркетинговых усилий компании производителя и не позволяющее достигнуть значимых результатов.
H.264¶
Для обработки видео на CPU существует несколько разных программ, но по большому счёту на сегодняшний день существует лишь две библиотеки, которые имеет смысл использовать для сжатия в кодек H.264 на CPU: это бесплатная libx264 и платная MainConcept. Всё остальное либо хуже, либо сильно хуже, причём как по выходному результату, так и по использованию ресурсов.
Практика работы с MainConcept в этой статье рассматриваться не будет, будет упомянута только libx264
Кодек H.264 является стандартом де-факто на сегодняшний день для видео, потому что он поддерживается во всех современных устройствах, за исключением разве что некоторых устройств от Google.
Альтернатив ему практически нет. Сегодня появился и развивается H.265, у него уже есть большая поддержка, но пока что работа с ним — это инвестиции в будущее.
Кодеки от Google: VP8 и VP9 являются больше желанием гугла перетянуть одеяло на себя, нежели чем-то реально полезным. Результирующее качество хуже, поддержки аппаратного декодирования нет, а следовательно растет цена устройства.
При кодировании видео надо понимать, что приходится балансировать между такими параметрами:
- задержка внутри энкодера в кадрах,
- использование CPU (сколько миллисекунд требуется на сжатие одного кадра),
- выходное качество картинки (насколько пиксельная и какие цвета),
- выходной битрейт.
Для всех видов эфира абсолютно критичным является использование CPU. Если настройки энкодера требуют полной загрузки CPU или больше, то видео не будет успевать кодироваться в реальном времени и, следовательно, потоковость видео пропадет.
Для VOD такого жесткого ограничения нет и фильм длиной в час вполне можно кодировать три часа, если хочется понизить битрейт. При этом для эфирного видео обычно все-таки стараются использовать не всю мощность процессора, что бы обрабатывать на одном компьютере не 4 канала, а 10.
Что касается задержки внутри энкодера, то она критична для видеоконференций, но совершенно некритична для IPTV. Даже 5 секунд задержки при вещании телевидения не меняют качество сервиса.
У битрейта и качества связь достаточно четкая: чем больше информации о картинке мы передаем, тем лучше она будет отображаться. Повысить качество картинки, снизив битрейт, как правило, можно за счёт выбора более результативных инструментов компрессии, которые требуют большей задержки и большего количества тактов.
Понимание этой сложной взаимосвязи нужно для того, что бы лучше воспринимать заверения о том, что «наш энкодер самый лучший энкодер в мире». Сравнивать приходится минимум по 4-м параметрам, но в итоге всё сводится к тому: сколько денег стоит разово и в месяц транскодирование одного канала с желаемым качеством и выходным битрейтом.
Flussonic Media Server для транскодирования¶
Отдельным пакетом к Flussonic Media Server идет транскодер.
Flussonic Media Server может декодировать видео из UDP/HTTP MPEG-TS, RTMP источников и кодировать его в несколько качеств и размеров.
Эта возможность становится нужна, когда возникает необходимость показывать видео не только на приставках, но и на планшетах: там выбор доступных кодеков существенно меньше, чем на приставке.
Важно отметить, что для того, что бы видео игралось на айфоне, надо даже H264 со спутника транскодировать, потому что как правило на спутнике для плавного битрейта используется intra-refresh режим кодирования, создающий видео, которое не играется на айфоне.
Flussonic Media Server удобнее чем VLC или другие варианты для организации транскодирования, потому что управляется одним конфигурационным файлом и автоматически следит за состоянием транскодирования. VLC же требует написания большого количества мониторинговых скриптов для отслеживания состояния транскодирования.
Следующая важная возможность Flussonic Media Server для транскодирования — автоматическая перебалансировка потоков при падении одного из серверов. Если один из 20 транскодеров ночью сломается, то остальные транскодеры можно настроить на автоматический захват потоков для транскодирования, причём стример сам заберет потоки с резервных транскодеров.