Современные кодеры и платформы для их реализации

Одна из глобальных тенденций последнего времени – уход от специализированных аппаратных платформ при реализации разных технологических задач. Эта тенденция в полной мере коснулась и телевизионной сферы, в том числе и реализации кодеров компрессии. Времена, когда кодеры разрабатывались исключительно на базе специализированных микросхем с аппаратной реализацией алгоритмов сжатия, ушли в прошлое. Сначала появились кодеры на базе программируемых матриц FPGA ( ППВM), их предлагали компании, ориентировавшиеся на работу в новых сегментах рынка с динамично меняющиеся условиями. А последние годы в качестве аппаратной базы все чаще используются серверы общего назначения. О сегодняшнем подходе к выбору платформы для кодера Медиа-Спутнику рассказал Вячеслав Садилов, ведущий инженер компании Harmonic Inc. 

 Сегодня наблюдается тенденция массового перевода кодеров со специализированных платформ на серверы общего назначения. Видите ли Вы нишу, в которой по прежнему предпочтительнее использовать аппаратные кодеры?

Вячеслав Садилов, ведущий инженер компании Harmonic Inc. 
Вячеслав Садилов, ведущий инженер компании Harmonic Inc. 

Вячеслав  Садилов:  Если бы разговор у нас шел несколько лет назад, я бы сказал, что для сетей спутникового (DTH) и эфирного (DTT ) вещания однозначно выбираются кодеры с аппаратной реализацией компрессии, на базе собственных чипсетов. Такие кодеры обеспечивали максимальное качество изображения при минимальной полосе, что особенно важно для спутникового и эфирного вещания с их ограниченным транспортным ресурсом. В таких проектах доля стоимости головной станции, в том числе кодеров, минимальна по сравнению с долей затрат на спутниковый ресурс или передатчики.

С другой стороны, в IPTV проектах, где бюджеты всегда были невелики, чаще всего стояла задача подать в сеть сотни программ за минимальную цену, а качество отходило на второй план. В проектах такого рода использовали многоканальные кодеры /транскодеры с программной реализацией.

Но сегодня вычислительная мощность процессоров общего назначения достигла такого уровня, что они по производительности сравнялись со специализированными чипсетами. Поэтому все компании, включая нашу, взяли курс на разработку приборов, построенных на стандартных промышленных серверах. На текущий момент все наши новые кодеры, мультиплексоры, пакетизаторы имеют в своей основе стандартные серверы DELL/IBM/SuperMicro и т.д. Специализированные чипсеты мы больше не разрабатываем, это получается слишком долго, дорого и, в нынешней ситуации, просто бессмысленно.

Например, при визуальном сравнении качества изображения, полученного с кодеров на чипсетах Mustang 2.0 (серия EM 4000 разработки Thomson ) и с новых кодеров Electra X2, реализованных на программной платформе, картинка после Electra X2 оказывается даже лучше. При этом кодеры серии Electra X2 получаются более гибкими, в частности, они допускают возможность перейти в дальнейшем на формат сжатия HEVC .

Поэтому линейка наших чипсетов остановилась на Mustang 2.0 – а в современных кодерах и транскодерах используются либо стандартные процессоры Intel Core i7, либо просто арендуются мощности современных вычислительных кластеров. В последнем случае кодер представляет собой виртуальную машину, работающую на этих кластерах. Насколько я знаю, в кодерах HEVC /4K мы для ускорения расчетов используем дополнительную сопроцессорную плату — но она опять же сделана на базе стандартных процессоров, и выступает скорее как GPU, то есть, просто ускоряет процесс математических вычислений. Именно такие модели кодеров работают сейчас на сегодняшних UHD проектах, которые мы запустили в Москве.

А как обычно покупают программные кодеры – вместе с серверами или отдельно?

Вячеслав  Садилов: Как я уже сказал, программные кодеры мы сейчас используем как для классических проектов (эфирное / спутниковое вещание, в том числе UHD), так и для всех проектов, связанных с интернет вещанием (IPTV / OTT, off-line транскодирование для VOD). Если речь идет о сложных комплексах, то, как правило, покупается и оборудование, и серверы — то есть решение «под ключ». Заказчик покупает скорее не приборы – а решение поставленной задачи. Если же речь идет о какой-то отдельной функции, например, заказчик хочет только транскодировать несколько сотен каналов в заданные профили для OTT вещания, а остальная часть — CDN, DRM, приемники и т.д., у него уже есть – то в этом случае возможен вариант установки ПО на существующий вычислительный кластер заказчика. Хотя для России это скорее нетипичные проекты, у нас пока большая часть проектов ставится традиционно.

А из каких соображений выбирается сервер ? Заказчик выбирает ту платформу, к которой привык или какие-то дороже и более производительны, а другие дешевле и менее производительны?

Вячеслав  Садилов: Вообще принцип тут следующий — мы обычно выбираем одного из ведущих производителей серверных платформ, и долгое время с ним работаем . При этом эволюция наших решений идет в рамках эволюции серверных платформ. Например, появляются серверы с новым процессором – мы на базе нового сервера делаем новую версию прибора, тестируем, смотрим насколько увеличилась производительность, и начинаем предлагать на рынке. Или, например, у серверного производителя появляется новая платформа с вертикальной, более плотной, загрузкой блейд-серверов вместо привычной фронтальной. Мы, соответственно, тоже тестируем, замеряем производительность, и начинаем предлагать уже ее.

Серверы обычно предлагаются двух видов:

  • серверы с форм-фактором 1RU — для небольших или географически распределенных проектов. В них в качестве опции можно поставить SD/HD/4x3G-SDI платы, и в этом варианте прибор используется как двух-, четырех-, восьми-, и так далее канальный кодер, в зависимости от выбранного формата и разрешения
  • блейд-серверы с форм-фактором 10RU или 6RU. Как я уже сказал, в этой категории наблюдается эволюция самих платформ, они становятся более компактными . Они используются в больших проектах, где речь идет о сотнях каналов, и где требуется только транскодирование . В этом случае вся головная станция фактически состоит из одного этого сервера, на котором реализован и кодер, и мультиплексор, и связка с DRM, и, возможно, еще пакетизатор.

 Это о решениях «под ключ». А давайте рассмотрим все возможные варианты

Вячеслав  Садилов: Вообще, все решения можно разделить на 4 категории.

  • Appliance( устройство) — традиционное решение, когда мы поставляем кодер «под ключ» (то есть софт + железо, все настроено и готово к работе)
  • Bare metal («голое» железо)- заказчик может сам предоставить любой сервер, на который мы будем ставить виртуальную машину и софт . Тут все упирается в производительность этого сервера
  • On-Premise Cloud ( внутреннее облако)– заказчик собирает свой собственный вычислительный кластер (сервера + гипервизор) В этом случае мы опять же ставим виртуальную машину, ей отдается часть ресурсов кластера, и за счет этого происходит процесс транскодирование (on-Premise cloud)
  • Public Cloud (облачные сервисы ) – заказчик вообще не вкладывается в оборудование, у него даже нет машинного зала. Он приходит к облачным провайдерам, например AWS (Amazon Web Service), у которых уже стоит наше решение по транскодированию – и фактически покупает часы/ мегабайты сервиса.

кодеры

Сейчас реализуются все эти варианты, хотя для России и СНГ пока более типичны №1 и №2

На какие особенности кодеров сегодня обращают внимание при выборе модели? 

Вячеслав  Садилов: Наши клиенты сейчас обращают внимание на следующие возможности:

— качество сжатия (это самый важный параметр)

— плотность компрессии (сколько каналов в 1RU без потери качества)

— энергопотребление

— наличие дополнительных функций (FEC по выходу, возможность накладывать логотип, поддержка вставки SCTE -35 метки, поддержка DVB субтитров и т.д.)

— возможность статистического мультиплексирования

— наличие централизованной системы управления / мониторинга и резервирования. Отдельные кодеры, как бы хорошо они не работали, никому не интересны. Как правило, мы предлагаем комплексное решение, с кодерами, мультиплексорами, приемниками – и все это работает с автоматическим резервированием 1+1 или N+1.

— возможность последующего апгрейда до новых стандартов (поддержки HEVC, UHD разрешения и т.д.)

Какие новые функции появились в кодерах за последнее время?

Вячеслав  Садилов:

— новый формат сжатия (HEVC)

— поддержка UHD разрешения, поддержка различных режимов HDR в этом разрешении

— если раньше наши кодеры чаще всего использовались в сетях традиционного вещания, — то сейчас практически все кодеры могут работать как для традиционных задач (спутник / эфир), так и для OTT вещания (многопрофильное кодирование или транскодирование, пакетизация, различные форматы Интернет вещания)

— за счет реализованной многоканальности в одном кодере, для небольших проектов все чаще предлагается вариант All in one box – когда одно устройство выступает и как кодер, и как мультиплексор, и как пакетизатор — то есть, как комплексное решение в одном шасси.

— из последнего – сейчас практически все новые кодеры позволяют принимать SDI по IP (SMPTE 2022-6). И в ближайшее время будет реализована поддержка SMPTE 2110.

Подготовила Анна Бителева 

Комментарии

Оставить сообщение