فناوری و تلویزیون دیجیتال

این روز‌ها بازار خرید و فروش گیرنده‌های دیجیتال HEVC داغ شده و صبحت‌ها درخصوص پخش شبکه‌های صداوسیما بااین کدک HEVC زیاد شده است. در این مقاله به توضیح ساده نحوه عملکرد فرمت ویدیویی کدگذاری پربازده یا HEVC/H.265 می‌پردازیم و از دلایل اهمیت آن در صنعت فناوری رسانه می‌گوییم. در ادامه همراه ما باشید.

استفاده از تلوزیون‌های با ابعاد بزرگ و FULL HD روزبه‌روز در حال گسترش است و میل به تماشای شبکه‌ها با کیفیت HD افزایش می‌یابند؛ اما پخش شبکه‌های تلویزیونی باکیفیت HD بر بستر برودکست فضای زیادی اشغال می‌کند و این نگرانی را برای توسعه شبکه‌های اچ‌دی برای مسئولان فنی صداوسیما ایجاد می‌کند.

 خوشبختانه توسعه یک فناوری درحال تغییر این وضعیت است. این فناوری با نام کدگذاری ویدیویی پربازده یا HEVC/H.265 شناخته می‌شود.

البته این فناوری هنوز آن‌طور که باید فراگیر نشده؛ اما به‌تدریج در حال شناخته شدن است.

اما نحوه‌ عملکرد این فناوری چگونه است و چرا تا این حد در مورد ویدیوهای 4K اهمیت دارد؟

*استاندارد فعلی AVC/H.264

وقتی از طریق گیرنده یا تلویزیون دیجیتال به تماشای شبکه‌های تلویزیونی می‌پردازید، حجم دیتای این شبکه مشابه نسخه‌ خامی نیست که در اتاق پخش(رژی) وجود دارد. برای این که حجم شبکه‌های تلویزیونی متناسب با ظرفیت فرستنده‌ها باشد، باید ویدیو را فشرده کرد‌. کدگذاری پیشرفته‌ ویدیو یا AVC/H.264، در حال حاضر متداول‌ترین استاندارد فشرده‌سازی است و از طریق روش‌های مختلف، حجم فایل‌های ویدیویی را کاهش می‌دهد.

کدگذاری پیشرفته‌ ویدیو، در هر فریم به دنبال نقاطی می‌گردد که تقریباً همرنگ هستند. برای مثال در عکس زیر، بیشتر بخش‌های قسمت بالای عکس که به آسمان مربوط می‌شود، آبی‌رنگ است. الگوریتم فشرده‌سازی، تصویر را به بخش‌هایی که به آن ماکروبلاک گفته می‌شود، تقسیم می‌کند و به جای اینکه رنگ هر پیکسل را جداگانه ذخیره کند، رنگ همه‌ بخش‌های بالایی عکس را آبی در نظر می‌گیرد. این کار نسبت به ذخیره‌سازی رنگ تک‌تک پیکسل‌های یک فریم بسیار کارآمدتر است و حجم نهایی فایل را کاهش می‌دهد. به این روش، فشرده‌سازی درون فریمی می‌گویند. درواقع در این شیوه، فشرده‌سازی اطلاعات بر اساس هر فریم صورت می‌گیرد. 

کدک H264 همچنین از روش فشرده‌سازی بین فریمی هم استفاده می‌کند. الگوریتم فشرده‌سازی در این روش، با بررسی چندین فریم، به متحرک یا ثابت بودن بخش‌های مختلف فریم‌ها پی ‌می‌برد. به‌عنوان مثالی دیگر، تصویر زیر از فیلم کاپیتان آمریکا: جنگ داخلی را در نظر بگیرید. در این تصویر پس‌زمینه تغییر چندانی نمی‌کند و تفاوت فریم‌ها در چهره و بدن آیرون‌من است. درنتیجه الگوریتم فشرده‌سازی، فریم را به ماکروبلاک‌هایی تقسیم می‌کند و با توجه به اینکه این بخش‌ها در ۱۰۰ فریم تغییر نمی‌کنند، به‌جای ۱۰۰ بار ذخیره‌سازی کامل هر فریم، تنها بخش‌های ثابت آن را تکرار می‌کند. این شیوه حجم فایل را به شکل چشم‌گیری کاهش می‌دهد. 

این‌ها تنها دو مثال بسیار ساده برای توضیح شیوه عملکرد AVC/H.264 بودند. هدف اصلی فناوری AVC/H.264 کاهش حجم فایل‌ها بدون قربانی کردن کیفیت نهایی تصویر است. باید توجه داشت که هر فایل ویدیویی با فشرده‌سازی بیش از حد، دچار کاهش کیفیت می‌شود و هرچه الگوریتم‌های فشرده‌سازی هوشمندانه‌تر طراحی شده باشند؛ امکان فشرده‌سازی فایل‌ها تا جای ممکن مقدور می‌شود.

*فشرده‌سازی کارآمد ویدیوها به وسیله HEVC/H.265

کدگذاری ویدیویی پربازده که با عنوان HEVC یا H.265 هم شناخته می‌شود، الگوریتم‌های پیش از خود را تکامل بخشیده است. این روش برای فشرده‌سازی کارآمد‌تر ویدیوها، بسیاری از شیوه‌های AVC/H.264 را به شکل بهینه‌تر استفاده می‌کند. برای مثال هنگامی که AVC در فریم‌های متعدد به دنبال تغییرات می‌گردد، این ماکروبلاک‌ها با شکل‌ها و اندازه‌ مختلف، حداکثر می‌توانند تا سقف ۱۶ در ۱۶ پیکسل باشند؛ اما در HEVC اندازه‌ این بخش‌ها تا ۶۴ در ۶۴ پیکسل افزایش یافته است. با این شیوه الگوریتم تعداد بخش‌های کمتری را ذخیره می‌سازد و این باعث کاهش اندازه‌ ویدیوی نهایی می‌شود. 

توضیحات ارائه‌شده تنها بخشی از عملکرد HEVC را تشریح می‌کنند؛ با بیان این مقدمات اگر بخواهیم به نتیجه خروجی این الگوریتم نگاهی داشته باشیم، باید گفت که HEVC قابلیت کاهش حجم فایل‌ها تا دو برابر بیشتر از AVC و حفظ کیفیت تصویر در همان حد را دارد. این موضوع به‌خصوص در مورد ویدیوهای 4K، از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا با استاندارد AVC حجم این ویدیوها بسیار زیاد می‌شود. HEVC باعث می‌شود مشکل کمبود فضای فرستنده‌های تلویزیونی برای پخش شبکه‌های HD را تا حد زیادی حل شود.

درحال حاضر در استان‌های تهران، اصفهان ،شهرستان میانه استان آذربایجان شرقی و شهرستان‌های کرمان، شبکه‌های امید، ایرانکالا، شما، سهHD و تماشا HD بصورت HEVC پخش می‌شوند و قرار است در شهرستان‌های بیشتری نیز پخش شود. تکنولوژی امری پایان ناپذیر است، باید قدم به قدم همراه آن حرکت کرد وگرنه خیلی از آن عقب خواهیم افتاد.

سازمان صداوسیما درحال حاضر یا مشکلاتی که می‌گوید روبروست، به نظر تنها راهی که می‌تواند شبکه‌های HD را گسترش دهد، استفاده از این کدک فشردگی است تا بتواند با فرستند‌ه‌های کمتر، شبکه‌های HD بیشتری را توسعه دهد.

مخاطبان شبکه‌های تلویزیونی، برای دریافت شبکه‌های HEVC، به گیرنده‌های دیجیتالی جدید DVBT2 HEVC نیاز دارند تا نه‌تنها از پخش ویدیوهای HEVC خود؛ بلکه از پخش شبکه‌های تلویزیونی بصورت HEVC نیز پشتیبانی کند.

در پایان امیدواریم که مخاطبان خودشان را با فناوری های جدید وفق داده تا صداوسیما در این زمینه با پشتوانه قدم بردارد.