France Televisions: Harmonic VOS Powers 8K Over 5G

Harmonic und Intel wurden von France Televisions ausgewählt, um 100 Stunden Tennisberichterstattung über die French Open zu streamen.

Auf einen Blick

• France Télévisions ist der französische öffentliche nationale Fernsehsender.
• France Televisions hat sich für Harmonic und Intel entschieden, um 100 Stunden Tennisberichterstattung der French Open in 8K über 5G-Wireless-Netzwerke zu streamen. Die Cloud-native Software von Harmonic VOS bietet eine Cloud-basierte Medienverarbeitung mit Servern, die mit skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren betrieben werden.

Herausforderung

8K-TV und 5G-Wireless-Networking sind zwei Technologien, die einen erheblichen Einfluss auf die Zukunft des Fernsehens haben werden. 8K-TV wird als „ultimative" Fernsehtechnologie bezeichnet, da sie so lebensecht ist. 5G-Mobilfunk verfügt über die nötige Bandbreite, um als Transportnetz für 8K-Fernsehsignale von abgelegenen Orten wie Sportveranstaltungen zu dienen, ist aber auch die einzige Funktechnologie, die 8K übertragen kann. France Televisions hat diese Demonstration als Beweis dafür konzipiert, dass ein funktionierender 8K-Fernsehdienst mit drahtlosen 5G-Diensten aufgebaut werden kann.

Die Lösung

An der Demonstration waren das lokale 5G-Netz von Orange, das von Nokia entwickelt wurde, und mehr als 18 technische Partner beteiligt, die von France Televisions ausgewählt wurden, sowie 8K-Übertragungskameras von Sharp, Übertragungs- und Verarbeitungsgeräte und Software, 8K-Fernsehgeräte und 5G-Mobiltelefone von Oppo Reno. Dieser Anwendungsfall konzentriert sich auf die Medienverarbeitung mit VOS* Cloud-native Software von Harmonic auf Servern angetrieben mit skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren.

Ergebnisse

Intel und France Televisions entwickelten das Netzwerk und streamten 100 Stunden Live-Tennis auf zwei 8K Sharp 65-Zoll Fernsehgeräte. Das Projekt vermittelte ein besseres Verständnis dafür, wie die Technologien in Zukunft eingesetzt werden können.

Erwecken Sie 8K-TV zum Leben

Die nächste Iteration des Fernsehens ist 8K-TV. Diese Technologie übermittelt Videos mit einer Auflösung von 7.680 Pixeln x 4.320 Pixeln x 60 Frames/s. Das ist eine viermal höhere Auflösung als bei 4K-TV und eine 16-mal höhere Auflösung als bei 1080p HDTV. 8K-TV bietet die ultimative Technologie1 für realistisches Fernsehen, da die Pixel so klein und dicht sind, dass Zuschauer keine Scanlines sehen können, die selbst in 4K-TV-Technologie sichtbar sind. Sie ermöglicht auch hochwertige immersive Erlebnisse wie VR und personalisiertes Streaming auf älteren Geräten. Es handelt sich um eine Technologie, die von NHK in Japan bereits kommerziell eingesetzt wird.2

Es wird erwartet, dass Live-Sport ein wichtiger Treiber für die Einführung der 8K-Technologie sein wird. Dennoch sind noch viele Fragen hinsichtlich der Medienverarbeitungsleistung, der Transportnetze und der Endnutzertechnologie (Fernsehen oder mobile Geräte) zu klären. Die Vorführung beim Tennisturnier French Open sollte einige Antworten auf diese Fragen liefern.

Streaming der French Open 2019 in 8K-TV

France Televisions hat die Demonstration eines 8K-TV -Streaming-Systems initiiert, um zu testen, wie gut die Videoströme über 5G-Netze übertragen werden können. Das Ziel war es, die Nutzung dieser neuen 5G-Mobilfunktechnologie für ein Videostreaming-Netzwerk zu demonstrieren und auch Inhalte in Erwartung der zunehmenden mobilen Nutzung von Sport zu liefern. Die Videocodierung umfasste 8K, die über 5G sowohl an TV-Geräte als auch an 5G-Mobiltelefone verteilt wurden.

Dieses System wurde entwickelt, um 100 Stunden Tennis auf 8K-Fernsehgeräte zu streamen, die in den Ausstellungsräumen des von France Televisions für Profis betriebenen Tenniszentrums aufgestellt wurden. Das erzeugte Signal wurde auch an den Orange-Stand für Verbraucher weitergeleitet.

Zur Erfassung der Aktion wurden zwei 8K-TV-Kameras auf dem Phillipe Chatrier Court aufgestellt. Die Video-Feeds wurden über eine SDI-Verbindung mit 4 x 12 Gbit/s zu einem optischen Konverter im Produktionsbereich übertragen und dann auf eine optische Verbindung mit 48 Gbit/s umgewandelt, um zum France Televisions-Verbund übertragen zu werden, bevor sie wieder in SDI umgewandelt und an den Video-Switcher gesendet wurden, der die drei in der Demo verwendeten Encoder speiste.

Zur Unterstützung des Versuchs zum Benchmarking und für Redundanzzwecke wurden im System mehrere Live-Encoder eingesetzt. Einer der Benchmark-Encoder war ein Prototyp der skalierbaren Video-Technik für HEVC Encoder (SVT-HEVC Encoder), der für dieses 8K-TV -Projekt entwickelt wurde. Der Encoder ist ein High Efficiency Video Coding (HEVC)-konformer Encoder-Bibliothekskern, der speziell für Intel Xeon skalierbare Prozessoren und Intel® Xeon® D Prozessoren optimiert ist. Der Encoder nimmt einen IP-Eingang auf und erzeugt eine adaptive Live-Streaming-Ausgabe im HTTP Livestreaming (HLS)-Format. Der für den Encoder verwendete Server basiert auf doppelten Intel® Xeon® Platinum 8180-Prozessoren.

Der zweite Live-Encoder war ein hardwarebasierter Encoder von Advantech, der direkt HEVC Main 10 verpackt in HLS ausgab.

Der dritte Live-Encoder war ein NEC Live 8K-Encoder, der TS an die Cloud-native Software Harmonic VOS ausgab.

Cloud-native Software VOS von Harmonic

Die Cloud-native Software VOS von Harmonic vereinheitlicht die Medienverarbeitungskette, in diesem Fall nachdem die Live-Codierung extern durch den NEC-Encoder abgeschlossen wurde. Die Cloud-native Software VOS bietet alle wesentlichen Medienverarbeitungsfunktionen wie Ingest, Playout, Grafik, Transcoding, Verschlüsselung und Bereitstellung. Mit der Cloud-nativen Software VOS müssen die Sender nur ihre Quellen definieren, die Assets hochladen und regionale oder globale Verteilungsrichtlinien festlegen, um mit ihrem Publikum in Kontakt zu treten. Die für die Tennis-Übertragung der French Open in 8K über ein 5G-Mobilfunknetz verwendete Lösung ist ein Prototyp für die Zukunft des VOS-Angebots von Harmonic.

Medienverarbeitung in der Cloud

In der Demo lief die Cloud-native VOS-Software auf Hardware, die von zwei Intel® Xeon® Gold 6152-CPUs angetrieben wurde, und stellte Live-Packaging des 8K-Live-Feeds bereit, um das DASH-Format (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) für das Streaming auf 8K-Fernseher zu unterstützen. Video-on-Demand (VOD)-Extraktion aus Live-Inhalten (Catch-up) sowie reines VOD aus postproduzierten 8K-Inhalten. Während der DASH-Feed für den TV-Konsum direkt an das Netzwerk gesendet wird, bestand eines der Ziele der Demo darin, Inhalte für mobile Geräte mit adaptivem Streaming bereitzustellen, die möglicherweise noch keine HDR oder 8K-Auflösung unterstützen.

Der Catchup-Inhalt wird zu einem VOD-Asset, das weiter kodiert wird, um Videostreams, geeignet für die mobilen Geräte, in der Demo bereitzustellen. Die VOS-Lösung konvertiert diesen Feed von 8K Hybrid Gamma Log (HLG) Single Bitrate (SBR) in Adaptive Bitrate (ABR), die entweder High Dynamic Range Version 10 (HDR10) für Fernsehgeräte oder Standard Dynamic Range (SDR) für mobile Geräte unterstützt. Derselbe Arbeitsablauf wurde auch auf nachproduzierte VOD-Assets angewandt.

Sobald die Videostreams das Netzwerk erreichen, werden sie über zwei drahtlose 5G-Verbindungen mit 250 Mbit/s über zwei von Orange bereitgestellte Basisstationen übertragen.

Im Allgemeinen würde das 5G-Signal von einem IP-verbundenen Fernsehgerät beendet, aber diese Fernsehgeräte waren für die Demo nicht verfügbar. Zur Umgehung des Problems wurden zwei mit 5G verbundene PCs mit Intel® Core™ i7- und Core™ i9-Prozessoren eingesetzt, die die Videosteams mit 60 Bildern pro Sekunde in Echtzeit dekodierten und dabei VLC- (DASH) und Spin Digital- (HLS) Player verwendeten. Die PCs waren über vier HDMI 2.0 Kabel mit 8K-Fernsehgeräten verbunden.

Intel® SSDs der Data Center Produktreihe für NVMe* für Video Asset Storage

Die Einrichtung erforderte einen Netzwerkspeicher mit hoher Leistung und Kapazität, der mit dem Cloud-Ursprungsserver verbunden war, um die Mezzanine-, Catch-up-TV-, VOD- und anderen Videomaterial zu verwalten. Intel hat ein Network Attached Storage (NAS)-System mit 96 TB gebaut, das auf zwei Servern basierte, die von zwei Intel Xeon Gold 6152 Serverprozessoren angetrieben werden. Die Server waren mit Intel® SSDs für nicht-flüchtige Memory Express (NVMe) ausgestattet. Intel SSDs für NVMe sind für datenintensive Arbeitslasten mit sehr schneller IOPS-Leistung (Input/Output Operations per Second) ausgelegt.

Bit Budget

Bei der Demonstration betrug die kodierte Bitrate für Live-Video 85 M/s und die Offline-Kodierung mit der Cloud-nativen Software VOS für adaptives Streaming wurde gemäß der folgenden Tabelle durchgeführt.

Zuerst sehen wir, dass die ABR-Technologie dazu beitragen kann, sich an die Netzvariation von 65/3 M/s für die CBR-Kodierung (Constant Bit Rate) anzupassen. Die Cloud-native Software VOS von Harmonic umfasst EyeQ* für die inhaltlich ausgerichtet Kodierung. EyeQ passt die Encoding-Bitrate an die Komplexität der Inhalte an. Dies führt zu einer Einsparung von 50 % der Übertragungsbandbreite im Vergleich zu CBR. Diese Ergebnisse zeigen, dass HEVC eine effektive Technologie für das Streaming von 8K über 5G ist.

Fazit

Die Bedeutung dieser Demonstration liegt darin, dass es möglich war, zwei Technologien, 8K-Video und 5G zu nutzen, um Videos mit hervorragender Auflösung während eines großen Sportereignisses zu liefern. Die Demo wurde nur zwei Monate vor den ersten Spielen der French Open eingerichtet. Das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen Intel und den Partnern ist eine Plattform, die mehrere Dienste unterstützt, darunter Live-Streaming, Catchup und VOD sowohl auf Fernsehgeräten als auch auf mobilen Endgeräten. Es zeigt die Durchführbarkeit von 8K-Streaming mit erstaunlicher Bildqualität und immersiven Diensten. PDF herunterladen